(57)【要約】【課題】反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる反射／透過型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶素子１の液晶層４よりも後側に複数の画素Ａ内の予め定められた領域に対応させて反射膜８を設け、前記複数の画素Ａの反射膜８が設けられた領域により、前側から入射した光を反射膜８により反射して前側に出射する反射部Ａ１を形成し、他の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部Ａ２を形成するとともに、前側基板２の内面に、複数の画素Ａの反射部Ａ１に対応する非着色膜９を設け、この前側基板２の内面に、複数の画素にそれぞれ対応するカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを、その反射部Ａ１に対応する部分を前記非着色膜９に重ねて、反射部Ａ１に対応する部分の膜厚が透過部Ａ２に対応する部分の膜厚よりも小さい膜厚比で形成した。【選択図】　　図２
2004093714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも１つの電極が、他方の内面に前記少なくとも１つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるとともに、前記液晶層よりも後側に前記複数の画素内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて設けられた複数の反射膜を有し、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜により反射して前側に出射する反射部が形成され、前記複数の画素の前記反射部以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部が形成され、さらに、前記前側基板と後側基板のいずれかの内面に、前記複数の画素の前記反射部に対応する複数の非着色膜が設けられ、その基板の内面に、前記複数の画素にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタが、それぞれのカラーフィルタの前記反射部に対応する部分を前記非着色膜に重ねて、前記反射部に対応する部分の膜厚が前記透過部に対応する部分の膜厚よりも小さい膜厚比で形成されてなる液晶素子と、
前記液晶素子の前側と後側とに配置された前側偏光板及び後側偏光板と、
前記後側偏光板の後側に配置された光源とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
液晶素子の複数の画素の反射部と透過部の液晶層厚が、前記反射部の液晶層厚をｄ１、前記透過部の液晶層厚をｄ２としたとき、ｄ１＜ｄ２の関係に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
液晶素子のいずれかの基板の内面に設けられた複数の非着色膜に光散乱粒子が混入されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
液晶素子の液晶層の液晶分子がツイスト配向しており、前記液晶分子配列のツイスト角と、複数の画素の反射部及び透過部の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄとが、前記液晶分子がツイスト配向状態にある無電界時に、少なくとも前記反射部の液晶層が透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与える値に設定されているとともに、前側と後側の偏光板のうちの少なくとも前側偏光板と前記液晶素子との間に、透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４位相差板が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射表示と透過表示の両方の表示を行なう液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置として、その使用環境の光である外光を利用する反射表示と、後側に配置された光源からの照明光を利用する透過表示との両方の表示を行なう反射／透過型のものがある。
【０００３】
前記反射／透過型の液晶表示装置には様々な構成のものがあるが、その一つとして、表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも１つの電極が、他方の内面に前記少なくとも１つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるとともに、前記液晶層よりも後側に前記複数の画素内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて設けられた複数の反射膜を有し、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜により反射して前側に出射する反射部が形成され、前記複数の画素の前記反射部以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部が形成された構成の液晶素子を備え、前記液晶素子の前側と後側とに前側偏光板及び後側偏光板を配置し、前記後側偏光板の後側に光源を配置したものがある。
【０００４】
この反射／透過型液晶表示装置は、充分な照度の使用環境下では外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときに、前記光源から照明光を出射させてその照明光を利用する透過表示を行なうものであり、前記液晶素子の複数の画素の反射部を利用して反射表示し、前記液晶素子の複数の画素の透過部を利用して透過表示する。
【０００５】
前記反射／透過型液晶表示装置には、白黒画像を表示するものと、カラー画像を表示するものとがあり、カラー画像を表示する液晶表示装置は、前記液晶素子の前側基板と後側基板のいずれか、例えば前側基板の内面に、前記複数の画素にそれぞれ対応させて複数の色のカラーフィルタを設けた構成とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときの表示画像の品質と、光源からの照明光を利用する透過表示のときの表示画像の品質とが異なるという問題をもっている。
【０００７】
すなわち、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、反射表示のときは、液晶素子にその前側から入射し、前記カラーフィルタと液晶層を透過して反射膜により反射された光を、前記液晶層とカラーフィルタを再び透過させて前記液晶素子の前側に出射させ、透過表示のときは、前記液晶素子にその後側から入射し、前記液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記液晶素子の前側に出射させるため、反射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタを往復して透過した着色光であり、透過射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタを１回だけ透過した着色光である。
【０００８】
そのため、この反射／透過型液晶表示装置は、反射表示のときの出射光が、透過表示のときに比べて、強度が極端に低くなる。
【０００９】
したがって、前記カラーフィルタの膜厚を反射表示のときに良好な品質のカラー画像が得られるように設定した液晶表示装置は、透過表示のときの表示品質が悪く、また、前記カラーフィルタの膜厚を透過表示のときに良好な品質のカラー画像が得られるように設定した液晶表示装置は、反射表示のときの表示品質が悪い。
【００１０】
この発明は、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる反射／透過型の液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも１つの電極が、他方の内面に前記少なくとも１つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるとともに、前記液晶層よりも後側に前記複数の画素内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて設けられた複数の反射膜を有し、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜により反射して前側に出射する反射部が形成され、前記複数の画素の前記反射部以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部が形成され、さらに、前記前側基板と後側基板のいずれかの内面に、前記複数の画素の前記反射部に対応する複数の非着色膜が設けられ、その基板の内面に、前記複数の画素にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタが、それぞれのカラーフィルタの前記反射部に対応する部分を前記非着色膜に重ねて、前記反射部に対応する部分の膜厚が前記透過部に対応する部分の膜厚よりも小さい膜厚比で形成されてなる液晶素子と、前記液晶素子の前側と後側とに配置された前側偏光板及び後側偏光板と、前記後側偏光板の後側に配置された光源とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この液晶表示装置は、前記液晶素子の複数の画素の反射部を利用して反射表示し、前記液晶素子の複数の画素の透過部を利用して透過表示するものであり、反射表示のときは、前側から前側偏光板を透過して液晶素子に入射し、前記液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応するカラーフィルタにより着色されるとともに、前記複数の画素の反射部の液晶層を透過した光を前記反射膜により反射し、前記液晶層とカラーフィルタを再び透過して前記液晶素子の前側に出射した光のうち、前記前側偏光板の吸収軸に平行な偏光成分をこの前側偏光板により吸収し、前記前側偏光板の透過軸に平行な偏光成分を前側に出射させて表示する。
【００１３】
また、透過表示のときは、後側から後側偏光板を透過して前記液晶素子に入射し、この液晶素子の複数の画素の透過部の液晶層を透過するとともに前記カラーフィルタにより着色されて前記液晶素子の前側に出射した光のうち、前記前側偏光板の吸収軸に平行な偏光成分をこの前側偏光板により吸収し、前記前側偏光板の透過軸に平行な偏光成分を前側に出射させて表示する。
【００１４】
そのため、この液晶表示装置の反射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタを往復して透過した着色光であり、透過射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタを１回だけ透過した着色光である。
【００１５】
しかし、この液晶表示装置では、前記液晶素子の前側基板と後側基板のいずれかの内面に、前記複数の画素の反射部に対応する複数の非着色膜を設け、その基板の内面に、前記複数の画素にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタを、それぞれのカラーフィルタの前記反射部に対応する部分を前記非着色膜に重ねて、前記反射部に対応する部分の膜厚が前記透過部に対応する部分の膜厚よりも小さい膜厚比で形成しているため、前記反射表示のときと透過表示のときの出射光の色純度と強度の違いを小さくし、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００１６】
このように、この発明の液晶表示装置は、液晶素子の液晶層よりも後側に複数の画素内の予め定められた領域に対応させて反射膜を設け、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜により反射して前側に出射する反射部を形成し、前記複数の画素の前記反射部以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部を形成するとともに、前側基板と後側基板のいずれかの内面に、前記複数の画素の前記反射部に対応する複数の非着色膜を設け、その基板の内面に、前記複数の画素にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタを、それぞれのカラーフィルタの前記反射部に対応する部分を前記非着色膜に重ねて、前記反射部に対応する部分の膜厚が前記透過部に対応する部分の膜厚よりも小さい膜厚比で形成することにより、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができるようにしたものである。
【００１７】
この発明の液晶表示装置において、前記液晶素子の複数の画素の反射部と透過部の液晶層厚は、前記反射部の液晶層厚をｄ１、前記透過部の液晶層厚をｄ２としたとき、ｄ１＜ｄ２の関係に設定するのが好ましい。
【００１８】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子のいずれかの基板の内面に設けられた前記複数の非着色膜に光散乱粒子を混入させるのが好ましい。
【００１９】
さらに、この液晶表示装置は、前記液晶素子の液晶層の液晶分子をツイスト配向させ、前記液晶分子配列のツイスト角と、前記複数の画素の反射部及び透過部の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄとを、前記液晶分子がツイスト配向状態にある無電界時に、少なくとも前記反射部の液晶層が透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与える値に設定するとともに、前側と後側の偏光板のうちの少なくとも前側偏光板と前記液晶素子との間に、透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４位相差板を配置した構成とするのが望ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１〜図４はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図、図２は前記液晶表示装置の一部分の断面図である。
【００２１】
この実施例の液晶表示装置は、図１及び図２に示したように、液晶素子１と、前記液晶素子１の前側と後側とに配置された前側偏光板１４及び後側偏光板１５と、前記液晶素子１と前側偏光板１４との間に配置された前側位相差板１６と、前記液晶素子１と後側偏光板１５との間に配置された後側位相差板１７と、前記液晶素子１と前記前側位相差板１６との間に配置された拡散層１８と、前記後側偏光板１５の後側に配置された光源１９とを備えている。
【００２２】
前記液晶素子１は、図２に示したように、表示の観察側である前側（図において上側）の透明基板２と、この前側基板２に対向する後側の透明基板３との間に液晶層４が設けられ、前記前側基板２と後側基板３の対向する内面の一方に少なくとも１つの透明電極５が、他方の内面に前記少なくとも１つの電極５と対向する領域により複数の画素Ａを形成するための複数の透明電極６が設けられるともに、前記液晶層４よりも後側に、前記複数の画素Ａ内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて設けられた複数の反射膜８を有し、前記複数の画素Ａの前記反射膜８が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜８により反射して前側に出射する反射部Ａ１が形成され、前記複数の画素Ａの前記反射部Ａ１以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部Ａ２が形成された構成となっている。
【００２３】
この液晶素子１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶素子であり、前側基板２の内面に設けられた電極５は一枚膜状の対向電極、後側基板３の内面に設けられた電極６は行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて形成された複数の画素電極である。
【００２４】
そして、前記後側基板３の内面には、前記複数の画素電極６にそれぞれ対応させて複数のＴＦＴ７が設けられるとともに、各行のＴＦＴ７にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴ７にデータ信号を供給する複数のデータ配線（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２５】
なお、図２ではＴＦＴ７を簡略化して示しているが、このＴＦＴ７は後側基板３の基板面に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って基板３の略全体に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、前記ｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。
【００２６】
また、図示しない前記ゲート配線とデータ配線のうち、ゲート配線は、後側基板３の基板面に前記ＴＦＴ７のゲート電極と一体に形成されて前記ゲート絶縁膜により覆われており、データ配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記ＴＦＴ７のドレイン電極につながっている。
【００２７】
そして、前記複数の画素電極６は、図示しない前記ゲート絶縁膜の上に形成されており、これらの画素電極６に、その画素電極６に対応するＴＦＴ７のソース電極が接続されている。
【００２８】
また、前記複数の反射膜８は、アルミニウム系合金等からなる高反射率の鏡面反射膜であり、この実施例では、図２のように、前記複数の反射膜８を後側基板３の内面（例えば図示しないゲート絶縁膜の上）に形成し、前記複数の画素電極６を、その一部を前記反射膜８の上に重ねて形成している。
【００２９】
そして、この実施例では、前記反射膜８を複数の画素Ａの略半分の領域にそれぞれ対応させて設け、前記複数の画素Ａの略半分の領域を反射部Ａ１とし、他の略半分の領域を透過部Ａ２としている。
【００３０】
さらに、この液晶素子１の前側基板２と後側基板３のいずれかの内面、例えば前側基板２の内面には、前記複数の画素Ａの反射部Ａ１の全域にそれぞれ対応する複数の透明な非着色膜９が設けられており、この前側基板２の内面に、前記複数の画素Ａにそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂが、それぞれのカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの前記反射部Ａ１に対応する部分を前記非着色膜９に重ねて形成されている。なお、前記非着色膜９とカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、前記前側基板２の基板面に形成されており、その上に前記対向電極５が形成されている。
【００３１】
前記赤、緑、青のカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、前記非着色膜９に重なる部分、つまり前記反射部Ａ１に対応する部分の膜厚が前記透過部Ａ２に対応する部分の膜厚よりも小さい膜厚比で形成されている。
【００３２】
さらに、これらのカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの前記反射部Ａ１に対応する部分の膜厚は、前側から前記反射部Ａ１に入射し、前記反射膜８により反射されて前側に出射する光、つまり前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂに対応する部分を往復して透過する光を、色純度が充分で強度も充分高い着色光として出射させる値に設定され、前記透過部Ａ２に対応する部分の膜厚は、後側から前記透過部Ａ２に入射し、この透過部Ａ２を透過して前側に出射する光、つまり前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの透過部Ａ２に対応する部分を一方向に透過する光を、色純度が充分で強度も充分高い着色光として出射させる値に設定されている。
【００３３】
また、前記非着色膜９は、前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの反射部Ａ１に対応する部分と透過部Ａ２に対応する部分との膜厚差に相当する膜厚に形成されており、したがって、前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの表面（対向電極５の形成面）は、前記反射部Ａ１から透過部Ａ２にわたって平坦面となっている。
【００３４】
なお、前記非着色膜９は、例えば感光性レジスト等の有機膜またはＩＴＯ等の無機膜により形成されており、前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、まず前側基板２の透過部Ａ２に対応する部分に前記非着色膜９と同じ膜厚に第１のカラーレジスト層を設け、前記非着色膜９及び第１のカラーフィルタ層の上に、前記第１のカラーレジスト層と同じ色の第２のカラーレジスト層を前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの反射部Ａ１に対応する部分と同じ膜厚に設けることにより形成されている。
【００３５】
また、前記前側基板２と後側基板３は、前記複数の画素Ａがマトリックス状に配列する表示エリアを囲む枠状のシール材１１（図１参照）を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材１１により囲まれた領域に正の誘電異方性を有するネマティック液晶が充填されて液晶層４が形成されている。
【００３６】
さらに、前記前側基板２と後側基板３の前記液晶層４に接する面にはそれぞれ配向膜１２，１３が設けられており、前記液晶層４の液晶分子は、前記配向膜１２，１３によりそれぞれの基板２，３の近傍における配向方向を規定され、前後の基板２，３間において予め定められたツイスト角でツイスト配向している。
【００３７】
この実施例では、前記液晶素子１の複数の画素Ａの反射部の液晶層厚をｄ１、透過部Ａ２の液晶層厚をｄ２としたとき、前記反射部Ａ１と透過部Ａ２の液晶層厚ｄ１，ｄ２を、ｄ１≒ｄ２の関係に設定し、前記液晶層４の液晶分子配列のツイスト角と、前記複数の画素Ａの反射部Ａ１及び透過部Ａ２の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄ（以下、反射部Ａ１のΔｎｄをΔｎｄ１と記し、透過部Ａ２のΔｎｄをΔｎｄ２と記す）の値を、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界時に透過光の常光と異常光との間に１／４波長（約１４０ｎｍ）の位相差を与えるリタデーションをもち、前記画素Ａの電極５，６間に液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に０になる値に設定している。
【００３８】
前記液晶層４の液晶分子配列のツイスト角は６０°〜７０°の範囲、複数の画素Ａの反射部Ａ１のΔｎｄ１の値と透過部Ａ２のΔｎｄ２の値は１９５±１０ｎｍ〜２３５±１０ｎｍの範囲が好ましく、前記液晶分子配列のツイスト角と、前記Δｎｄ１，Δｎｄ２の値をこのような範囲にすることにより、前記液晶層４に、無電界時に１／４波長のリタデーションをもたせることができる。
【００３９】
この実施例では、前記液晶分子配列のツイスト角を６４°、複数の画素Ａの反射部Ａ１及び透過部Ａ２のΔｎｄ１，Δｎｄ２の値を１９５±１０ｎｍに設定し、前記液晶層４に、無電界時に１／４波長のリタデーションをもたせている。
【００４０】
なお、この実施例では、前記画素電極６の反射部Ａ１に対応する部分を反射膜８の上に重ねて形成しているため、前記反射部Ａ１の液晶層厚ｄ１と透過部Ａ２の液晶層厚ｄ２には前記反射膜８の膜厚に応じた差があるが、前記反射膜８の膜厚は０．２〜０．５μｍ程度であり、したがって、前記反射部Ａ１のΔｎｄ１と透過部Ａ２のΔｎｄ２を実質的に同じ値（１９５±１０ｎｍの範囲）にし、前記反射部Ａ１と透過部Ａ２の液晶層４にそれぞれ、無電界時に１／４波長のリタデーションをもたせることができる。
【００４１】
図１において、４ａは前記液晶層４の遅相軸を示しており、液晶分子が上記のように６４°のツイスト角でツイスト配向している場合、前記液晶層４の遅相軸４ａは、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、液晶分子のツイスト方向とは逆方向に４５°ずれた方向にある。
【００４２】
この実施例では、前記後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａを前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して前側から見て左回りに６４°ずらし、液晶分子を、そのツイスト方向を図１に破線矢印で示したように、後側基板３から前側基板２に向かって前側から見て左回りに６４°のツイスト角でツイスト配向させており、したがって、前記液晶層４の遅相軸４ａは、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、前側から見て右回り（液晶分子のツイスト方向とは逆方向）に４５°ずれた方向にある。
【００４３】
前記液晶素子１は、図１のように、例えば前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａを液晶表示装置の画面（前側偏光板１４の前面）の横軸ｘと平行にし、前記液晶層４の遅相軸４ａを前記画面の横軸ｘに対して４５°の交差角で交差させて配置されている。
【００４４】
また、前記前側偏光板１４は、その透過軸１４ａを前記液晶素子１の液晶層４の遅相軸４ａに対して４５°の交差角で交差させて配置されており、前記後側偏光板１５は、その透過軸１５ａを前記前側偏光板１４の透過軸１４ａと直交させて配置されている。
【００４５】
この実施例では、図１のように、前記前側偏光板１４を、その透過軸１４ａを前記液晶素子１の液晶層４の遅相軸４ａに対して前側から見て左回りに４５°の方向、つまり前記画面の横軸ｘと平行な方向に向けて配置し、前記後側偏光板１５を、その透過軸１５ａを前記画面の横軸ｘに対して９０°の交差角で交差させている。
【００４６】
一方、前記前側位相差板１６と後側位相差板１７はそれぞれ、透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４位相差板であり、前側位相差板１６は、その遅相軸１６ａを前記前側偏光板１４の透過軸１４ａに対して４５°の交差角で交差させて配置され、後側位相差板１７は、その遅相軸１７ａを前記前側位相差板１６の遅相軸１６ａと直交させて配置されている。
【００４７】
この実施例では、図１のように、前側位相差板１６を、その遅相軸１６ａを前側偏光板１４の透過軸１４ａと平行な画面の横軸ｘに対して前側から見て左回りに４５°の方向に向けて配置し、後側位相差板１７を、その遅相軸１７ａを前記画面の横軸ｘに対して前側から見て左回りに１３５°の方向に向けて配置している。
【００４８】
また、前記液晶素子１と前側位相差板１６との間に配置された拡散層１８は、その一方の面から入射した光を拡散させて他方の面から出射させる前方拡散層であり、この拡散層１８は、光拡散粒子が混入された粘着剤または透明樹脂フィルムからなっている。
【００４９】
さらに、前記後側偏光板１５の後側に配置された光源１９は、前記後側偏光板１５の後面全体に向けて均一な輝度分布の照明光を出射する面光源であり、この面光源１９は、図１のように、アクリル系樹脂板等の透明板からなり、一端面が光を入射させる入射端面とされた導光板２０と、この導光板２０の前記入射端面に対向させて設けられた発光素子２１とからなっている。
【００５０】
なお、この実施例で用いた面光源１９は、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる複数の発光素子２１を前記導光板２０の入射端面に対向させて配置したものであるが、前記導光板２０の入射端面に対向させて配置する発光素子は、直管状の冷陰極管等でもよい。
【００５１】
この面光源１９は、前記発光素子２１を点灯させることにより、この発光素子２１が出射する照明光を、前記導光板２０により導いてその前面から前側に出射するものであり、前記発光素子２１からの照明光は、前記導光板２０にその入射端面から入射し、この導光板２０の前後面と外気（空気）との界面での全反射を繰り返しながら導光板２０内を導かれ、この導光板２０の前面の全域から出射する。
【００５２】
この液晶表示装置は、前記液晶素子１を、液晶層４よりも後側（この実施例では後側基板３の内面）に複数の画素Ａ内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて複数の反射膜８を設け、前記複数の画素Ａの前記反射膜８が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜８により反射して前側に出射する反射部Ａ１を形成し、前記複数の画素Ａの前記反射部Ａ１以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部Ａ２を形成した構成とするとともに、前記液晶素子１の前側と後側とに前側偏光板１４と後側偏光板１５とを配置し、前記液晶素子１と前側偏光板１４との間及び前記液晶素子１と後側偏光板１５との間に前記前側位相差板１６と後側位相差板１７とを配置し、前記後側偏光板１５の後側に面光源１９を配置しているため、充分な照度の使用環境下では、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときに、前記面光源１９から照明光を出射させて透過表示を行なうことができる。
【００５３】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１を利用して反射表示を行ない、前記液晶素子１の複数の画素Ａの透過部Ａ２を利用して透過表示を行なうものである。
【００５４】
まず、外光を利用する反射表示について説明すると、図３は、前記液晶表示装置の反射表示の模式図であり、前記液晶素子１の１つの画素Ａの反射部Ａ１に対応する部分の表示を示している。
【００５５】
図３において、（ａ）は前記画素Ａの液晶層４の液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界時を示し、（ｂ）は前記画素Ａの電極５，６間に液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界を印加した電界印加時を示している。
【００５６】
この液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された前側偏光板１４に偏光子と検光子とを兼ねさせる１枚偏光板型の反射表示を行なうものであり、この液晶表示装置では、前記液晶素子１と前記前側偏光板１４との間に、透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与える前側位相差板１６を配置しているため、図３に矢線で示したように表示の観察側である前側から入射した外光（非偏光）ａ０が、前記前側偏光板１４によりその透過軸１４ａに平行な直線偏光ａ１とされ、さらに前記前側位相差板１６により円偏光ａ２とされて前記液晶素子１に入射する。
【００５７】
そして、この液晶表示装置では、前記液晶素子１の液晶層４の液晶分子配列のツイスト角と、複数の画素Ａの反射部Ａ１及び透過部Ａ２のΔｎｄ１，Δｎｄ２の値とを、無電界時に透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるリタデーションをもち、前記液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に０になる値に設定しているため、前記前側位相差板１６により円偏光ａ２とされて液晶素子１に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素に入射した光が、図３（ａ）のように、その無電界画素の液晶層４により１／４波長の位相差を与えられて前記前側偏光板１４を透過して入射した直線偏光ａ１と同じ偏光状態の直線偏光ａ３となり、その直線偏光ａ３のうち、前記無電界画素の反射部Ａ１を透過した光が反射膜８により反射される。
【００５８】
なお、前記無電界画素を透過して直線偏光ａ３となった光のうち、前記無電界画素の透過部Ａ２を透過した光は、図示しないが、前記液晶素子１の後側に出射して後側位相差板１７により円偏光とされ、その光のうち、後側偏光板１５の吸収軸に平行な偏光成分が前記後側偏光板１５により吸収され、前記後側偏光板１５の透過軸１５ａに平行な偏光成分がこの後側偏光板１５を透過して後側に出射する。
【００５９】
前記無電界画素の反射部Ａ１を透過して反射膜８により反射された直線偏光ａ３は、前記無電界画素を液晶層４により円偏光ａ４とされて透過して液晶素子１の前側に出射し、さらに前側位相差板１６により前側偏光板１４の透過軸１４ａに平行な直線偏光ａ５とされて前記前側偏光板１４にその後側から入射し、この前側偏光板１４を透過して前側に出射する。
【００６０】
また、前記前側位相差板１６により円偏光ａ２とされて前記液晶素子１に入射した光のうち、液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素（リタデーションが実質的に０になった画素）に入射した光は、図３（ｂ）のように、その電界印加画素を偏光状態を変えることなく前記円偏光ａ２のまま透過し、その円偏光ａ２のうち、前記電界印加画素の反射部Ａ１を透過した光が反射膜８により反射される。
【００６１】
なお、前記電界印加画素の透過部Ａ２を透過した円偏光ａ２は、図示しないが、前記液晶素子１の後側に出射して後側位相差板１７により後側偏光板１６の吸収軸に平行な直線光光とされ、前記後側偏光板１６により吸収される。　前記電界印加画素の反射部Ａ１を透過して反射膜８により反射された円偏光ａ２は、前記電界印加画素を偏光状態を変えることなく前記円偏光ａ２のまま透過して液晶素子１の前側に出射し、前側位相差板１６により前側偏光板１４の透過軸１４ａに対して直交する直線偏光ａ６とされて前記前側偏光板１４にその後側から入射し、この前側偏光板１４により吸収される。
【００６２】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶素子１の電極５，６間に電界を印加しない無電界時の表示が明表示であるノーマリーホワイトモードの反射表示を行なうものであり、その表示は、前記液晶素子１の液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向したときに、最も明るい明表示になり、前記液晶分子が基板２．３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向したときに最も暗い黒の暗表示になる。
【００６３】
この液晶表示装置によれば、表示の観察側である前側から前側偏光板１４と前側位相差板１６とを透過して前記液晶素子１に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素の反射部Ａ１を透過して反射膜８により反射され、前記無電界画素を再び透過して前記液晶素子１の前側に出射した光が、前記前側位相差板１６により前側偏光板１４の透過軸１４ａに平行な直線偏光ａ５とされて前記前側偏光板１４に入射し、液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素の反射部Ａ１を透過して反射膜８により反射され、前記電界印加画素を再び透過して前記液晶素子１の前側に出射した光が、前記前側位相差板１６により前側偏光板１４の透過軸１４ａに対して直交する直線偏光ａ６とされて前記前側偏光板１４に入射するため、前記無電界画素を透過した反射光のほとんどを前記前側偏光板１４を透過させて前側に出射させ、前記電界印加画素を透過した反射光のほとんどを前記前側偏光板１４により吸収することができる。
【００６４】
したがって、この液晶表示装置は、前記液晶素子１の無電界画素に対応する明表示の明るさが充分であるとともに、前記液晶素子１の電界印加画素に対応する暗表示の暗さも充分であり、高コントラストの反射表示を行なうことができる。
【００６５】
次に、前記面光源１９からの照明光を利用する透過表示について説明すると、図４は、前記液晶表示装置の透過表示の模式図であり、前記液晶素子１の１つの画素Ａの透過部Ａ２に対応する部分の表示を示している。
【００６６】
図４において、（ａ）は前記画素Ａの液晶層４の液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界時を示し、（ｂ）は前記画素Ａの電極５，６間に液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界を印加した電界印加時を示している。
【００６７】
この液晶表示装置は、透過表示のときは、液晶素子１の後側に配置された後側偏光板１５を偏光子とし、液晶素子１の前側に配置された前側偏光板１４を検光子として表示するものであり、この液晶表示装置では、前記液晶素子１と前記後側偏光板１５との間に、透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与える後側位相差板１７を配置しているため、面光源１９から出射し、図４に矢線で示したように後側偏光板１５にその後側から入射した照明光（非偏光）ｂ０が、前記後側偏光板１５によりその透過軸１５ａに平行な直線偏光ｂ１とされ、さらに前記後側位相差板１７により円偏光ｂ２とされて前記液晶素子１にその後側から入射する。
【００６８】
なお、前記液晶素子１にその後側から入射した光のうち、前記液晶素子１の各画素Ａの反射部Ａ１に入射した光は、前記反射膜８により後側に反射され、前記各画素Ａの透過部Ａ２に入射した光が液晶層４に入射する。
【００６９】
そして、前記後側位相差板１７により円偏光ｂ２とされて前記液晶素子１の各画素Ａの透過部Ａ２に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素に入射した光は、図４（ａ）のように、その無電界画素の液晶層４により１／４波長の位相差を与えられ、前記後側偏光板１７を透過して入射した直線偏光ｂ１に対して直交する直線偏光ｂ３とされて液晶素子１の前側に出射し、さらに前側位相差板１６により円偏光ｂ４とされて前側偏光板１４にその後側から入射し、その円偏光ｂ４のうち、前側偏光板１４の透過軸１４ａに平行な偏光成分の光ｂ５が、前記前側偏光板１４を透過して前側に出射する。
【００７０】
また、前記後側位相差板１７により円偏光ｂ２とされて前記液晶素子１の各画素Ａの透過部Ａ２に入射した光のうち、液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素（リタデーションが実質的に０になった画素）に入射した光は、図４（ｂ）のように、その電界印加画素を偏光状態を変えることなく前記円偏光ｂ２のまま透過して液晶素子１の前側に出射し、さらに前側位相差板１６により前側偏光板１４の透過軸１４ａに対して直交する直線偏光ｂ６とされて前記前側偏光板１４にその後側から入射し、この前側偏光板１４により吸収される。
【００７１】
すなわち、この液晶表示装置は、前記面光源１９からの照明光を利用する透過表示のときもノーマリーホワイトモードの表示を行なうものであり、その表示は、前記液晶素子１の液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向したときに、最も明るい明表示になり、前記液晶分子が基板２．３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向したときに最も暗い黒の暗表示になる。
【００７２】
この液晶表示装置によれば、前記面光源１９から出射し、後側偏光板１７と後側位相差板１７とを透過して前記液晶素子１の各画素Ａの透過部Ａ２に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素を透過した光が、前側位相差板１６により円偏光ｂ４とされて前記前側偏光板１４にその後側から入射するため、その円偏光ｂ４の略半分（前側偏光板１４の透過軸１４ａに平行な偏光成分の光）ｂ５を、前記前側偏光板１４を透過させて前側に出射させることができ、また、液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素の反射部Ａ１を透過した光が、前記前側位相差板１６により前側偏光板１４の透過軸１４ａに対して直交する直線偏光ａ６とされて前記前側偏光板１４に入射するため、前記電界印加画素を透過した光のほとんどを前記前側偏光板１４により吸収することができる。
【００７３】
したがって、この液晶表示装置は、前記液晶素子１の無電界画素に対応する明表示の明るさが充分であるとともに、前記液晶素子１の電界印加画素に対応する暗表示（黒表示）の暗さも充分であり、高コントラストの透過表示を行なうことができる。
【００７４】
なお、前記面光源１９は、外光を利用する反射表示のときに補助光源として利用することもでき、その場合も、前記反射表示と透過表示の両方がノーマリーホワイトモードであるため、高コントラストの表示を得ることができる。
【００７５】
この液晶表示装置の表示は、前記反射表示のときも透過表示のときも、前記液晶素子１に複数の画素Ａにそれぞれ対応させて設けられた赤、緑、青のカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにより着色された表示である。
【００７６】
すなわち、この液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときは、前側から前側偏光板１４と前側位相差板１６を透過して液晶素子１に入射し、前記液晶素子１の複数の画素Ａにそれぞれ対応するカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにより着色されるとともに、前記複数の画素Ａの反射部Ａ１の液晶層４を透過した光を反射膜８により反射し、前記液晶層４とカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを再び透過して前記液晶素子１の前側に出射し、さらに前記前側位相差板１６を透過した光のうち、前記前側偏光板１４の吸収軸に平行な偏光成分をこの前側偏光板１４により吸収し、前記前側偏光板１４の透過軸１４ａに平行な偏光成分を前側に出射させて表示する。
【００７７】
また、この液晶表示装置は、面光源１９からの照明光を利用する透過表示のときは、後側から後側偏光板１５と後側位相差板１７を透過して前記液晶素子１に入射し、この液晶素子１の複数の画素Ａの透過部Ａ２の液晶層４を透過するとともに前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにより着色されて前記液晶素子１の前側に出射し、さらに前記前側位相差板１６を透過した光のうち、前記前側偏光板１４の吸収軸に平行な偏光成分をこの前側偏光板１４により吸収し、前記前側偏光板１４の透過軸１４ａに平行な偏光成分を前側に出射させて表示する。
【００７８】
そのため、この液晶表示装置の反射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを往復して透過した着色光であり、透過射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを一方向に１回だけ透過した着色光である。
【００７９】
しかし、この液晶表示装置では、上述したように、前記液晶素子１の前側基板２の内面に、複数の画素Ａの反射部Ａ１に対応する複数の非着色膜９を設け、この前側基板２の内面に、前記複数の画素Ａにそれぞれ対応する赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを、それぞれのカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの前記反射部Ａ１に対応する部分を前記非着色膜９に重ねて、前記反射部Ａ１に対応する部分の膜厚が前記透過部Ａ２に対応する部分の膜厚よりも小さい膜厚比で形成しているため、前記反射表示のときと透過表示のときの出射光の色純度と強度の違いを小さくし、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００８０】
この実施例では、上述したように、前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの前記反射部Ａ１に対応する部分の膜厚を、前側から前記反射部Ａ１に入射し、前記反射膜８により反射されて前側に出射する光を、色純度が充分で強度も充分高い着色光として出射させる値に設定し、前記透過部Ａ２に対応する部分の膜厚を、後側から前記透過部Ａ２に入射し、この透過部Ａ２を透過して前側に出射する光を、色純度が充分で強度も充分高い着色光として出射させる値に設定しているため、反射表示のときも透過表示のときも、赤、緑、青のそれぞれの出射光の色純度と強度が充分高い、さらに良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００８１】
しかも、この実施例では、前記液晶素子１と前記前側位相差板１５との間に拡散層１８を配置しているため、前記反射表示のときも、透過表示のときも、表示観察者の顔等の外景が反射膜８上に映って見えることが無く、したがって、より高品質の画像を表示することができる。
【００８２】
なお、上記第１の実施例では、液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１の液晶層厚ｄ１と透過部Ａ２の液晶層厚ｄ２をｄ１≒ｄ２としているが、前記反射部Ａ１と透過部Ａ２の液晶層厚ｄ１，ｄ２は、ｄ１＜ｄ２の関係に設定するのが好ましい。
【００８３】
図５はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側基板２の内面に設けられた非着色膜９の膜厚を上記第１の実施例よりも厚くし、前記複数の画素Ａの反射部Ａ１の液晶層厚ｄ１と透過部Ａ２の液晶層厚ｄ２を、ｄ１＜ｄ２の関係に設定したものであり、この実施例においても、前記液晶素子１の前側基板２の内面のカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂはそれぞれ、前記反射部Ａ１に対応する部分を前記非着色膜９に重ねて、前記反射部Ａ１に対応する部分の膜厚が前記透過部Ａ２に対応する部分の膜厚よりも小さい膜厚比で形成されている。
【００８４】
そして、この実施例では、前記液晶素子１の液晶層４の液晶分子配列のツイスト角と、複数の画素Ａの反射部Ａ１のΔｎｄ１とを、前記液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界時に透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるリタデーションをもち、前記液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に０になる値に設定するとともに、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２のΔｎｄ２を、無電界時に透過光の常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えるリタデーションをもち、液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に０になる値に設定している。
【００８５】
前記液晶層４の液晶分子配列のツイスト角は６０°〜７０°の範囲、前記反射部Ａ１のΔｎｄ１の値は１９５±１０ｎｍ〜２３５±１０ｎｍの範囲、前記透過部Ａ２のΔｎｄ２の値は３９０±１０ｎｍ〜４７０±１０ｎｍの範囲が好ましく、前記液晶分子配列のツイスト角と、前記反射部Ａ１と透過部Ａ２のΔｎｄ１，Δｎｄ２の値をこのような範囲にすることにより、前記反射部Ａ１の液晶層４に無電界時に１／４波長のリタデーションをもたせ、前記透過部Ａ２の液晶層４に無電界時に１／２波長のリタデーションをもたせることができる。
【００８６】
なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１と透過部Ａ２の液晶層厚ｄ１，ｄ２をｄ１＜ｄ２とし、前記反射部Ａ１のΔｎｄ１と透過部Ａ２のΔｎｄ２の値を互いに異ならせたものであるが、他の構成は上述した第１の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００８７】
この実施例の液晶表示装置も、前記液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１を利用して反射表示を行ない、前記液晶素子１の複数の画素Ａの透過部Ａ２を利用して透過表示を行なうものであり、反射表示は、上述した第１の実施例の液晶表示装置の反射表示と同じである。
【００８８】
図６は、この実施例の液晶表示装置の透過表示の模式図であり、前記液晶素子１の１つの画素Ａの透過部Ａ２に対応する部分の表示を示している。図６において、（ａ）は前記画素Ａの液晶層４の液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界時を示し、（ｂ）は前記画素Ａの電極５，６間に液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界を印加した電界印加時を示している。
【００８９】
この透過表示のときは、面光源１９から出射し、図６に矢線で示したように後側偏光板１５にその後側から入射した照明光（非偏光）ｃ０が、前記後側偏光板１５によりその透過軸１５ａに平行な直線偏光ｃ１とされ、さらに前記後側位相差板１７により円偏光ｃ２とされて前記液晶素子１にその後側から入射し、その光のうち、前記液晶素子１の各画素Ａの透過部Ａ２に入射した光が液晶層４に入射する。
【００９０】
そして、前記後側位相差板１７により円偏光ｃ２とされて前記液晶素子１の各画素Ａの透過部Ａ２に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素に入射した光は、図６（ａ）のように、その無電界画素の液晶層４により１／２波長の位相差を与えられ、前記円偏光ｃ２が９０°回転した円偏光ｃ３とされて液晶素子１の前側に出射し、さらに前側位相差板１６により前側偏光板１４の透過軸１４ａに平行な直線偏光ｃ４とされて前記前側偏光板１４にその後側から入射し、この前側偏光板１４を透過して前側に出射する。
【００９１】
また、前記後側位相差板１７により円偏光ｃ２とされて前記液晶素子１の各画素Ａの透過部Ａ２に入射した光のうち、液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素（リタデーションが実質的に０になった画素）に入射した光は、図６（ｂ）のように、その電界印加画素を偏光状態を変えることなく前記円偏光ｃ２のまま透過して液晶素子１の前側に出射し、さらに前側位相差板１６により前側偏光板１４の透過軸１４ａに対して直交する直線偏光ｃ５とされて前記前側偏光板１４にその後側から入射し、この前側偏光板１４により吸収される。
【００９２】
すなわち、この実施例の液晶表示装置は、上述した第１の実施例の液晶表示装置と同じノーマリーホワイトモードの反射表示と、図６に示したようなノーマリーホワイトモードの透過表示とを行なうものであり、その表示は、反射表示のときも、透過表示のときも、明るさが充分で、しかも高コントラスト表示である。
【００９３】
しかも、上述した第１の実施例の液晶表示装置では、透過表示のときに、液晶素子１の無電界画素を透過した光が図４のように前側位相差板１６により円偏光ｂ４とされて前側偏光板１４にその後側から入射し、その円偏光ｂ４のうち、前側偏光板１４の透過軸１４ａに平行な偏光成分の光ｂ５がこの前側偏光板１４を透過して前側に出射するが、この実施例の液晶表示装置では、透過表示のときに、液晶素子１の無電界画素を透過した光が図６のように前側位相差板１６により前側偏光板１４の透過軸１４ａに平行な直線偏光ｂ４とされて前記前側偏光板１４に入射し、その光のほとんどが前記前側偏光板１４を透過して前側に出射するため、透過表示のときの明表示を、上記第１の実施例の液晶表示装置よりもさらに明るくし、より高いコントラストを得ることができる。
【００９４】
そして、この実施例の液晶表示装置においても、前記液晶素子１の前側基板２の内面に複数の画素Ａの反射部Ａ１に対応する複数の非着色膜９を設け、この前側基板２の内面にカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを上記のような膜厚比で形成しているため、前記反射表示のときと透過表示のときの出射光の色純度と強度の違いを小さくし、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００９５】
なお、前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの前記反射部Ａ１に対応する部分の膜厚は、前側から前記反射部Ａ１に入射し、前記反射膜８により反射されて前側に出射する光を、色純度が充分で強度も充分高い着色光として出射させる値に設定し、前記透過部Ａ２に対応する部分の膜厚は、後側から前記透過部Ａ２に入射し、この透過部Ａ２を透過して前側に出射する光を、色純度が充分で強度も充分高い着色光として出射させる値に設定するのが好ましく、前記カラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂをこのような膜厚に形成することにより、反射表示のときも透過表示のときも、赤、緑、青のそれぞれの出射光の色純度と強度が充分高い、さらに良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００９６】
なお、上述した第１及び第２の実施例では、表示観察者の顔等の外景が液晶素子１の反射膜８上に映って見える外景の映り込み現象を防ぐために、前記液晶素子１と前側位相差板１５との間に拡散層１８を配置しているが、前記拡散層１８を省略し、前記液晶素子１の前側基板２の内面に複数の画素Ａの反射部Ａ１にそれぞれ対応させて設けられた非着色膜９に光散乱粒子を混入させることにより前記外景の映り込み現象を防ぐようにしてもよい。
【００９７】
図７及び図８はこの発明の第３及び第４の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、これらの実施例はいずれも、上述した第１及び第２の実施例における液晶素子１と前側位相差板１５との間の拡散層１８を省略し、前記第１及び第２の実施例において液晶素子１の前側基板２の内面に複数の画素Ａの反射部Ａ１にそれぞれ対応させて設ける非着色膜を、光散乱粒子を混入させた光拡散性非着色膜９ａとすることにより、表示観察者の顔等の外景が液晶素子１の反射膜８上に映って見える外景の映り込み現象を防ぐようにしたものである。
【００９８】
なお、これらの実施例の液晶表示装置は、液晶素子１に光散乱粒子を混入させた非着色膜９ａを設けたものであるが、図７に示した第３の実施例の液晶表示装置の他の構成は上述した第１の実施例と同じであり、また、図８に示した第４の実施例の液晶表示装置の他の構成は上述した第２の実施例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００９９】
この第３及び第４の実施例の液晶表示装置によれば、液晶素子１の前側基板２の内面に複数の画素Ａの反射部Ａ１にそれぞれ対応させて光散乱粒子を混入させた非着色膜９ａを設け、この非着色膜９ａにより外景の映り込み現象を防ぐようにしているため、前記液晶素子１の複数の画素Ａの透過部Ａ２を利用する透過表示のときの前側への出射光を非拡散光とし、透過表示のときの表示画像を、光の拡散によるボケの無い高品質の画像とすることができる。
【０１００】
なお、上述した第１〜第４の実施例では、液晶素子１の液晶層４の液晶分子を、後側基板３から前側基板２に向かって前側から見て左回りに６４°のツイスト角でツイスト配向させているが、前記液晶素子１は、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａを前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して前側から見て右回りに６４°ずらし、液晶分子を後側基板３から前側基板２に向かって前側から見て右回りに６４°のツイスト角でツイスト配向させ、前記液晶層４の遅相軸４ａを、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、前側から見て左回り（液晶分子のツイスト方向とは逆方向）に４５°ずれた方向にしたものでもよい。
【０１０１】
また、上記実施例では、前側偏光板１４を、その透過軸１４ａを前記液晶素子１の液晶層４の遅相軸４ａに対して前側から見て左回りに４５°の方向に向けて配置しているが、前側偏光板１４を、その透過軸１４ａを前記液晶素子１の液晶層４の遅相軸４ａに対して前側から見て右回りに４５°の方向に向けて配置し、後側偏光板１５を、その透過軸１５ａを前記前側偏光板１４の透過軸１４ａに対して直交させて配置してもよい。
【０１０２】
さらに、上記実施例では、前側位相差板１６を、その遅相軸１６ａを前記前側偏光板１４の透過軸１４ａに対して前側から見て左回りに４５°の方向に向けて配置しているが、前側位相差板１６を、その遅相軸１６ａを前記前側偏光板１４の透過軸１４ａに対して前側から見て右回りに４５°の方向に向けて配置し、後側位相差板１７を、その遅相軸１７ａを前記前側位相差板１６の遅相軸１６ａと直交させて配置してもよい。
【０１０３】
また、上記実施例の液晶表示装置は、反射表示のときも透過表示のときも、入射光をλ／４位相差板１６，１７と液晶素子１の液晶層４により円偏光と直線偏光とに変化させて表示するようにしたものであるが、反射表示のときに、入射光を円偏光と直線偏光とに変化させて表示し、反射表示のときは入射光を他の偏光状態の光に変化させて表示するようにしてもよい。
【０１０４】
その場合は、後側のλ／４位相差板１７を省略し、前記液晶素子１の複数の画素Ａの透過部Ａ２のΔｎｄ２の値と、後側偏光板１５の透過軸１５ａの向きを、無電界時に、前記後側偏光板１５を透過して入射した直線偏光を、前記液晶層４と前側位相差板１６とにより前側偏光板１４を透過する偏光に変化させ、液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加され、前記液晶層４のリタデーションが実質的に０になったときに、前記後側偏光板１５を透過して入射した直線偏光を、前側位相差板１６により前記前側偏光板１４により吸収される偏光に変化させるように設定すればよい。なお、この場合、前記液晶素子１と後側偏光板１５との間に、透過表示のコントラストを補償するための位相差板（λ／４以外の位相差板）を配置してもよい。
【０１０５】
さらに、前記反射表示と透過表示は、その両方を、入射光を他の偏光状態の光に変化させる表示としてもよく、その場合は、前後のλ／４位相差板１６，１７を省略し、液晶素子１の液晶層４の液晶分子の配向状態と、前記液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１及び透過部Ａ２のΔｎｄ１，Δｎｄ２の値と、前後の偏光板１４，１５の透過軸１４ａ，１５ａの向きを、無電界時に、前後の偏光板１５，１６の一方を透過して入射した直線偏光を、前記液晶層４により他方の偏光板を透過する偏光に変化させ、液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加され、前記液晶層４のリタデーションが実質的に０になったときに、一方の偏光板を透過して入射した直線偏光を他方の偏光板により吸収するように設定すればよい。
【０１０６】
その場合、液晶素子１の液晶層４の液晶分子の配向状態は、ＴＮ型またはＳＴＮ型のような略９０°または２３０〜２７０°のツイスト配向でも、ツイスト配向以外の配向状態、例えば液晶分子が一方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向した配向状態でもよく、また、前記液晶素子１と前側偏光板１４との間、あるいは前記液晶素子１と前後の偏光板１４，１５との間の両方に、表示のコントラストを補償するための位相差板を配置してもよい。
【０１０７】
このように、液晶素子１の液晶層４の液晶分子の配向状態を、略９０°または２３０〜２７０°のツイスト配向やホモジニアス配向等とする場合も、前記液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１と透過部Ａ２の液晶層厚ｄ１，ｄ２は、ｄ１＜ｄ２の関係に設定するのが好ましく、このようにすることにより、反射表示のときと透過表示のときの表示特性の違いを小さくすることができる。
【０１０８】
すなわち、この液晶表示装置では、反射表示のときに、液晶素子１の前側から前記画素Ａの反射部Ａ１に入射し、液晶層４を往復して透過して前側に出射する光が、前記反射部Ａ１の液晶層４のΔｎｄ１の２倍の値に相当するリタデーションを受けるのに対し、透過表示のときは、前記液晶素子１の後側から前記画素Ａの透過部Ａ２に入射し、この透過部Ａ２の前記液晶層４を一方向に透過して前側に出射する光が、前記透過部Ａ２の液晶層４のΔｎｄ２の値に相当するリタデーションを受ける。
【０１０９】
しかし、上記のように液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１と透過部Ａ２の液晶層厚ｄ１，ｄ２がｄ１＜ｄ２の関係であれば、反射表示のときと透過表示のときの表示特性の違いを小さくすることができる。
【０１１０】
前記液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１と透過部Ａ２の液晶層厚ｄ１，ｄ２は、例えば前記反射部Ａ１の液晶層厚ｄ１を２〜４μｍとする場合、前記透過部Ａ２の液晶層厚ｄ２を前記反射部Ａ１の液晶層厚ｄ１よりも０．５〜６μｍ大きく、つまりｄ２＝２．５〜１０μｍに設定するのが好ましい。
【０１１１】
また、上記実施例では、液晶素子１の複数の画素Ａの略半分の領域を反射部Ａ１とし、他の略半分の領域を透過部Ａ２としているが、前記反射部Ａ１と透過部Ａ２は任意の面積比及び形状に形成すればよく、さらに、反射部Ａ１と透過部Ａ２の一方または両方を、１つの画素Ａ内に複数形成してもよい。
【０１１２】
また、上記実施例では、前記反射部Ａ１を形成するための反射膜８を液晶素子１の後側基板３の内面に設け、後側基板３の内面に設ける透明電極（複数の画素電極）６を前記反射膜８の上に重ねて形成しているが、前記電極６の反射部Ａ１に対応する部分を金属膜により形成し、この電極６の前記反射部Ａ１に対応する部分に反射膜を兼ねさせてもよく、さらに、前記反射膜８は、液晶層４よりも後側であれば、例えば前記後側基板３の外面に設けてもよい。
【０１１３】
さらに、前記反射部Ａ１に対応する非着色膜９，９ａとカラーフィルタ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、液晶素子１の前側基板２の内面に設けてもよく、また、前記液晶素子１は、アクティブマトリックス型に限らず、単純マトリックス型液晶素子でもよい。
【０１１４】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶素子の液晶層よりも後側に複数の画素内の予め定められた領域に対応させて反射膜を設け、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜により反射して前側に出射する反射部を形成し、前記複数の画素の前記反射部以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部を形成するとともに、前側基板と後側基板のいずれかの内面に、前記複数の画素の前記反射部に対応する複数の非着色膜を設け、その基板の内面に、前記複数の画素にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタを、それぞれのカラーフィルタの前記反射部に対応する部分を前記非着色膜に重ねて、前記反射部に対応する部分の膜厚が前記透過部に対応する部分の膜厚よりも小さい膜厚比で形成したものであるため、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【０１１５】
この発明の液晶表示装置において、前記液晶素子の複数の画素の反射部の液晶層厚をｄ１と透過部の液晶層厚ｄ２は、ｄ１＜ｄ２の関係に設定するのが好ましく、このようにすることにより、反射表示のときと透過表示のときの表示特性の違いを小さくすることができる。
【０１１６】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子のいずれかの基板の内面に設けられた前記複数の非着色膜に光散乱粒子を混入させるのが好ましく、このようにすることにより、前記非着色膜により外景の映り込み現象を防ぐとともに、透過表示のときの前側への出射光を非拡散光とし、透過表示のときの表示画像を、光の拡散によるボケの無い高品質の画像とすることができる。
【０１１７】
さらに、この液晶表示装置は、前記液晶素子の液晶層の液晶分子をツイスト配向させ、前記液晶分子配列のツイスト角と、前記複数の画素の反射部及び透過部の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄとを、前記液晶分子がツイスト配向状態にある無電界時に、少なくとも前記反射部の液晶層が透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるリタデーションをもち、前記液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときに、少なくとも前記反射部の液晶層のリタデーションが実質的に０になる値に設定するとともに、前側と後側の偏光板のうちの少なくとも前側偏光板と前記液晶素子との間に、透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４位相差板を配置した構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図２】第１の実施例の液晶表示装置の一部分の断面図。
【図３】第１の実施例の液晶表示装置の反射表示の模式図。
【図４】第１の実施例の液晶表示装置の透過表示の模式図。
【図５】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図６】第２の実施例の液晶表示装置の透過表示の模式図。
【図７】この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図８】この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【符号の説明】
１…液晶素子
２，３…基板
４…液晶層
５，６…電極
Ａ…画素
Ａ１…反射部
Ａ２…透過部
ｄ１…反射部の液晶層厚
ｄ２…透過部の液晶層厚
８…反射膜
９…非着色膜
９ａ…光散乱粒子が混入された非着色膜
１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ…カラーフィルタ
１４，１５…偏光板
１６，１７…位相差板
１８…拡散層
１９…面光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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