(57)【要約】【課題】明るく、帯色が無く、しかも充分なコントラストの反射表示を行なうことができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶素子１の前側に吸収偏光板１０を配置し、液晶素子１の後側に反射偏光板１１を配置し、さらに前記反射偏光板１１の後側に反射膜１２を配置するとともに、液晶素子１と反射偏光板１１との間に、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射偏光板１１を透過する偏光成分を透過させ、前記反射偏光板１１により反射される偏光成分を散乱させる異方性散乱層１３を配置した。【選択図】　　図１
2004004464.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、前記液晶層に印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶素子と、
前記液晶素子の前側に配置され、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、一方の偏光成分を吸収し、他方の偏光成分を透過させる吸収偏光板と、
前記液晶素子の後側に配置され、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる偏光分離素子と、
前記偏光分離素子の後側に配置された反射膜と、
前記液晶素子と前記偏光分離素子との間に配置され、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、前記偏光分離素子を透過する偏光成分を透過させ、前記偏光分離素子により反射される偏光成分を散乱させる異方性散乱層と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
異方性散乱層は、光学的に等方性な層と、この等方性層の屈折率と実質的に等しい屈折率の光学軸をもち、前記等方性層中に前記光学軸を一方向に揃えて分散された光学的に異方性な散乱物質とからな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】
液晶素子と異方性散乱層との間と、前記異方性散乱層と偏光分離素子との間のうち、少なくとも一方に、前記液晶素子の後側基板と前記異方性散乱層及び前記偏光分離素子よりも屈折率が小さい低屈折率層が設けら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】
偏光分離素子と反射膜との間に、前記偏光分離素子を透過して前記反射膜に向かう光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる第２の偏光分離素子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。
【請求項５】
偏光分離素子と反射膜との間に、前面及び後面からの入射光をそれぞれ透過させ、端面からの入射光を前記前面と後面の少なくとも一方から出射する導光板と、この導光板の前記端面に対向させて設けられた発光素子とからなる面光源が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか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、反射表示を行なう液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、基本的に、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、前記液晶層に印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶素子と、前記液晶素子を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板とからなっている。
【０００３】
この液晶表示装置には、外部環境の光である外光を利用して反射表示を行なう反射型のものと、後側にバックライトと呼ばれる面光源を備え、前記面光源からの光を利用して透過表示を行なうものとがある。
【０００４】
前記反射表示を行なう液晶表示装置としては、前記液晶素子の前側と後側とにそれぞれ、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、一方の偏光成分を吸収し、他方の偏光成分を透過させる吸収偏光板を配置し、表示の観察側とは反対側の後側の吸収偏光板の後側に反射膜を配置した構成のものが広く利用されている。
【０００５】
なお、液晶表示装置には、前記液晶素子の後側の偏光板を、互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分を散乱させて反射または透過させる散乱偏光板とし、その後側に光吸収層または反射膜を配置して反射表示を行なうようにするか、あるいは、前記散乱偏光板の後側に面光源を配置して反射表示と透過表示との両方の表示を行なうようにしたものもある（特許文献１参照）。
【０００６】
また、液晶表示装置には、前記液晶素子の前側と後側とにそれぞれ吸収偏光板を配置し、後側の吸収偏光板の後側に面光源を配置して透過表示を行なうようにするとともに、光の入射側である後側の吸収偏光板の入射面（面光源に対向する面）に、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分を散乱させる異方性散乱層を設けることにより、前記面光源から出射し、前記後側の吸収偏光板を透過して液晶素子に入射する直線偏光の強度を高くするようにしたものもある（特許文献２、３、４参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−　７５２８４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２０００−２８１４４６号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００２−　　６１３７号公報
【００１０】
【特許文献４】
特開２００２−　４８９１２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、液晶素子の前側と後側とにそれぞれ吸収偏光板を配置し、後側の吸収偏光板の後側に反射膜を配置した反射型液晶表示装置は、その前側から入射し、反射膜により反射されて再び前側に出射する光が、その過程で前側と後側の吸収偏光板による計４回の吸収を受けるため、前側からの入射光の強度に対する前側への出射光の強度低下が大きく、表示が暗い。
【００１２】
しかも、この反射型液晶表示装置は、前記吸収偏光板の光吸収特性に波長依存性があるために、前記吸収偏光板を４回通過する過程で透過光に帯色が発生し、表示が暗く且つ表示が帯色するという問題をもっている。
【００１３】
この発明は、明るく、帯色が無く、しかも充分なコントラストの反射表示を行なうことができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１４】
【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、前記液晶層に印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置され、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、一方の偏光成分を吸収し、他方の偏光成分を透過させる吸収偏光板と、前記液晶素子の後側に配置され、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる偏光分離素子と、前記偏光分離素子の後側に配置された反射膜と、前記液晶素子と前記偏光分離素子との間に配置され、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、前記偏光分離素子を透過する偏光成分を透過させ、前記偏光分離素子により反射される偏光成分を散乱させる異方性散乱層とを備えたことを特徴とする。　この液晶表示装置は、その前側から入射し、前記吸収偏光板と液晶素子と異方性散乱層とを透過して偏光分離素子に入射した光のうち、前記偏光分離素子を透過した偏光成分の光を反射膜により反射し、その反射光を前記偏光分離素子と異方性散乱層と液晶素子と吸収偏光板とを透過させて前側に出射することにより明表示を得るとともに、前側から前記吸収偏光板と液晶素子と異方性散乱層とを透過して前記偏光分離素子に入射し、この偏光分離素子により反射された偏光成分の光を前記異方性散乱層により散乱させ、前記液晶素子を再び透過して前記吸収偏光板に入射した散乱光のうち、前記吸収偏光板を透過して前側に出射する漏れ光の大部分を表示の観察方向である正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射させ、他の光を前記吸収偏光板により吸収して暗表示を得るようにしたものである。
【００１５】
この液晶表示装置によれば、偏光板による光の吸収が液晶素子の前側に配置された１枚の吸収偏光板による吸収だけであるため、高強度の光を前側に出射し、充分な明るさで、帯色の無い明表示が得られる。しかも、前側から入射した光のうち、前記偏光分離素子により反射された偏光成分の光を前記異方性散乱層により散乱させ、その散乱光のうち、前記吸収偏光板を透過して前側に出射する漏れ光の大部分を表示の観察方向である正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射させ、他の光を前記吸収偏光板１０により吸収して充分な暗さの暗表示を得ることができるため、充分なコントラストを得ることができる。
【００１６】
このように、この発明の液晶表示装置は、液晶素子の前側に吸収偏光板を配置し、前記液晶素子の後側に入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる偏光分離素子を配置し、さらに前記偏光分離素子の後側に反射膜を配置するとともに、前記液晶素子と前記偏光分離素子との間に、入射光の互いに異なる２つの直線偏光成分のうち、前記偏光分離素子を透過する偏光成分を透過させ、前記偏光分離素子により反射される偏光成分を散乱させる異方性散乱層を配置することにより、明るく、帯色が無く、しかも充分なコントラストの反射表示を行なう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、前記異方性散乱層は、光学的に等方性な層と、この等方性層の屈折率と実質的に等しい屈折率の光学軸をもち、前記等方性層中に前記光学軸を一方向に揃えて分散された光学的に異方性な散乱物質とからなるものが好ましい。
【００１８】
また、この液晶表示装置は、前記液晶素子と異方性散乱層との間と、前記異方性散乱層と偏光分離素子との間のうち、少なくとも一方に、前記液晶素子の後側基板と前記異方性散乱層及び前記偏光分離素子よりも屈折率が小さい低屈折率層を設けた構成とするのが望ましい。
【００１９】
また、この液晶表示装置は、前記偏光分離素子と反射膜との間に、前記偏光分離素子を透過して前記反射膜に向かう光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる第２の偏光分離素子を配置した構成とするのが望ましい。
【００２０】
さらに、この液晶表示装置は、前記偏光分離素子と前記反射膜との間に、前面及び後面からの入射光をそれぞれ透過させ、端面からの入射光を前記前面と後面の少なくとも一方から出射する導光板と、この導光板の前記端面に対向させて設けられた発光素子とからなる面光源を配置した構成とするのが望ましい。
【００２１】
【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ハッチングを省略した断面図である。
【００２２】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１と、前記液晶素子１の前側に配置された偏光素子１０と、前記液晶素子１の後側に配置された偏光分離素子１１と、前記偏光分離素子１１の後側に配置された反射膜１２と、前記液晶素子１と偏光分離素子１１との間に配置された異方性散乱層１３と、前記偏光分離素子１１と反射膜１２との間に配置された面光源１６とを備えている。
【００２３】
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５が設けられ、この液晶層５に印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御するものであり、前後の基板２，３は枠状のシール材４を介して接合され、液晶層５はこれらの基板２，３間の前記シール材４で囲まれた領域に設けられている。
【００２４】
なお、図２では省略しているが、前記前後の基板２，３の内面には、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する透明電極が設けられ、その上に配向膜が設けられている。
【００２５】
この実施例で用いた液晶素子１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を能動素子とするアクティブマトリックス液晶素子であり、その一方の基板、例えば後側基板３の内面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数のＴＦＴと、各行のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれデータ信号を供給する複数のデータ配線とが設けられ、他方の基板である前側基板２の内面に、前記複数の画素電極にそれぞれ対向させて交互に並べて形成された複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタと、前記複数の画素電極に対向する一枚膜状の対向電極とが設けられている。
【００２６】
また、この液晶素子１は、例えばＴＮ（ツイステッドネマティック）型のものであり、前記液晶層５は、液晶分子が前後の基板２，３間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向した誘電異方性が正のネマティック液晶からなっている。
【００２７】
図１において、矢印２ａは前側基板２の近傍における液晶分子配向方向を示し、矢印３ａは後側基板３の近傍における液晶分子配向方向を示しており、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａは、液晶表示装置の画面の横軸ｘに対して一方の方向に実質的に４５°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａは、前記横軸ｘに対して他方の方向に実質的に４５°の方向にあり、前記液晶層５の液晶分子は、そのツイスト方向を図に破線矢印で示したように、後側基板３から前側基板に向かって実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向している。
【００２８】
前記液晶素子１の前側に配置された偏光素子１０は、互いに直交する方向に透過軸１０ａと吸収軸（図示せず）とをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記吸収軸に平行な振動面をもった一方の偏光成分の光を吸収し、前記透過軸１０ａに平行な振動面をもった他方の偏光成分を透過させる吸収偏光板であり、この吸収偏光板１０は、その透過軸１０ａを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に直交または平行（図では直交）にして、前記液晶素子１の前側基板２の外面に貼付けられている。
【００２９】
一方、前記液晶素子１の後側に配置された偏光分離素子１１は、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる偏光分離特性を有している。
【００３０】
この実施例で用いた偏光分離素子１１は、互いに直交する方向に透過軸１１ｐと反射軸１１ｓとをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射軸１１ｓに平行な振動面をもった一方の偏光成分を反射し、前記透過軸１１ｐに平行な振動面をもった他方の偏光成分を透過させる反射偏光板であり、この反射偏光板１１は、その透過軸１１ｐを前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａと実質的に直交させ、反射軸１１ｓを前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａと実質的に平行にして配置されている。
【００３１】
また、前記液晶素子１と前記反射偏光板１１との間に配置された異方性散乱層１３は、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射偏光板１１を透過する偏光成分（反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分）を透過させ、前記反射偏光板１１により反射される偏光成分（反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった偏光成分）を散乱させる異方性散乱特性を有している。
【００３２】
図４は、前記異方性散乱層１３のハッチングを省略した断面図であり、この異方性散乱層１３は、光学的に等方性な層１４と、この等方性層１４の屈折率と実質的に等しい屈折率の光学軸１５ａをもち、前記等方性層中１４に前記光学軸１５ａを一方向に揃えて分散された光学的に異方性な散乱物質１５とからなっている。
【００３３】
図４に示した異方性散乱層１３は、等方性高分子からなるフィルム状の等方性層１４中に、分子長軸を一方向に揃えて配向させた液晶ポリマーからなる微粒子状の異方性散乱物質（以下、異方性微粒子と言う）１５を分散させたものであり、例えば、重合条件が互いに異なる等方性高分子材料と液晶性高分子材料との混合溶液をフィルム状に成形し、前記等方性高分子材料を重合させることにより、スポンジのような断面をもった等方性高分子層内に前記液晶性高分子材料が分散状態で閉じ込められた複合フィルムを形成し、外部からの電界または磁界の印加により、前記液晶性高分子材料の分子を、その分子長軸が前記複合フィルム面と実質的に平行に、且つ一方向に揃うように配向させ、その状態で前記高分子液晶を重合させることにより製造されたものである。
【００３４】
この異方性散乱層１３の液晶ポリマーからなる異方性微粒子１５は、前記高分子液晶の分子長軸に沿った方向に光学軸１５ａをもっており、その光学軸１５ａ方向の屈折率が前記等方性層１４の屈折率と実質的に等しく、前記光学軸１５ａに対して直交する方向の屈折率が前記等方性層１４の屈折率と異なる光学異方性をもっている。
【００３５】
この異方性散乱層１３は、前記異方性微粒子１５の光学軸１５ａ方向の屈折率が前記等方性層１４の屈折率と実質的に等しく、前記光学軸１５ａに対して直交する方向の屈折率が前記等方性層１４の屈折率と異なるため、図４に示したように、前記光学軸１５ａに平行な振動面をもった直線偏光Ｐを、前記等方性層１４と異方性微粒子１５との界面で屈折または反射すること無く直進させて透過し、前記光学軸１５ａと直交する振動面をもった直線偏光Ｓを、前記等方性層１４と異方性微粒子１５との界面で屈折または反射させ、その光を、前記直線偏光Ｓに対して直交する偏光成分を含む様々な偏光状態の光に変換するとともに散乱させる。
【００３６】
すなわち、この異方性散乱層１３にその一方の面から入射した光のうち、前記異方性微粒子１５の光学軸１５ａに平行な振動面をもった直線偏光Ｐは、その偏光状態のまま異方性散乱層１３の他方の面から出射し、前記光学軸１５ａと直交する振動面をもった直線偏光Ｓは、散乱により偏光状態を変え、前記直線偏光Ｓの一部を前記直線偏光Ｐに変換されて、その偏光成分を含む様々な偏光成分を含む散乱光Ｒとなって異方性散乱層１３の一方の面と他方の面のいずれかから様々な出射角で出射する。
【００３７】
そして、前記異方性散乱層１３は、図１に示したように、前記液晶素子１と反射偏光板１１との間に、前記異方性微粒子１５の光学軸１５ａを、前記反射偏光板１１の透過軸１１ｐと実質的に平行にし、前記反射偏光板１１の反射軸１１ｓと実質的に直交させて、前記反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった直線偏光Ｐを透過させ、前記反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓを散乱させるように配置されている。
【００３８】
なお、この実施例では、前記液晶素子１の後側基板３の外面に前記異方性散乱層１３を貼付け、この異方性散乱層１３の後面に前記反射偏光板１１を貼付けている。
【００３９】
また、前記反射偏光板１１と反射膜１２との間に配置された面光源１６は、前面及び後面からの入射光をそれぞれ透過させ、端面からの入射光を前記前面から出射する導光板１７と、この導光板１７の前記端面に対向させて設けられた発光素子１８とからなっている。
【００４０】
なお、この実施例で用いた面光源１６は、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる複数の前記発光素子１８を前記導光板１７の端面に対向させて配置したものであるが、前記導光板１７の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。
【００４１】
この面光源１６は、前記導光板１７の前面から入射した光を透過させてこの導光板１７の後面から出射し、前記導光板１７の後面から入射した光を透過させてこの導光板１７の前面から出射するとともに、前記発光素子１８から出射して前記導光板１７にその端面から入射した光を、この導光板１７の前面及び後面と外気（空気）との界面で全反射しながら導光板１７内を導いてその前面から出射するものであり、前記発光素子１８は、充分な明るさの外光が得られる環境下で液晶表示装置を使用するときは消灯され、充分な明るさの外光が得られない環境下で液晶表示装置を使用するときに点灯される。
【００４２】
この面光源１６は、前記導光板１７の前面を前記反射偏光板１１の後面に対向させ、且つ前記導光板１７の前面と前記反射偏光板１１との間に空気層１９ａを設けて配置されており、前記反射膜１２は、前記導光板１７の後側に、前記導光板１７の後面との間に空気層１９ｂを設けて配置されている。
【００４３】
この液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られる環境下では、前側から入射した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１６の発光素子１８を点灯させて、この面光源１６からの照明光を利用する透過表示を行なうものである。
【００４４】
この実施例の液晶表示装置は、図１に示したように、前記液晶素子１の液晶層５の液晶分子の初期配向状態を実質的に９０°のツイスト角のツイスト配向とするとともに、前記液晶素子１の前側に配置された吸収偏光板１０の透過軸１０ａを、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に直交または平行にし、前記異方性散乱層１３の後側に配置された反射偏光板１１の透過軸１１ｐを、前記前側の吸収偏光板１０の透過軸１０ａと実質的に直交させたものであるため、外光を利用する反射表示のときの表示も、また前記面光源１６からの照明光を利用する透過表示も、前記液晶素子１の液晶層に電界を印加しない無電界時の表示が明表示である、いわゆるノーマリーホワイトモードの表示である。
【００４５】
図３は、前記液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図であり、図では、前記液晶素子１の液晶層５と、前記異方性散乱層１３とを、その厚さを大きく誇張して示している。
【００４６】
まず、外光を利用する反射表示のときの入射光の透過経路を説明すると、この反射表示のときは、図３（ａ）のように、前側から入射した外光（非偏光）の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、液晶素子１の前側に配置された吸収偏光板１０の吸収軸に平行な振動面をもった偏光成分がこの吸収偏光板１０により吸収され、前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な振動面をもった偏光成分が、この吸収偏光板１０を透過して、直線偏光となって液晶素子１にその前側から入射する。
【００４７】
この実施例では、前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａと前記異方性散乱層１３の後側に配置された反射偏光板１１の反射軸１１ｓとを実質的に平行にしているため、前記吸収偏光板１０を透過して液晶素子１に入射する光は、前記反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓである。
【００４８】
そして、前記液晶素子１にその前側から入射した直線偏光Ｓは、前記液晶素子１の電極間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じた液晶層５の複屈折作用を受けてこの液晶素子１の後側に出射する。
【００４９】
すなわち、前記液晶素子１０の電極間に電界を印加しない無電界時（Ｖ＝０）の液晶分子の配向状態は、実質的に９０°のツイスト角のツイスト配向であり、このときは、図３（ａ）の左側に示したように、前記吸収偏光板１０を透過して液晶素子１にその前側から入射した直線偏光Ｓが、液晶層５の複屈折作用により実質的に９０°旋光し、前記反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な直線偏光Ｐとなって液晶素子１の後側に出射し、前記異方性散乱層１３に入射する。
【００５０】
そのため、無電界時は、前記液晶素子１の後側に出射した前記直線偏光Ｐがその偏光状態のまま前記異方性散乱層１３を透過してその後側に出射し、前記反射偏光板１１と、面光源１６の導光板１７とを透過して反射膜１２により反射される。
【００５１】
そして、前記反射膜１２により反射された前記直線偏光Ｐは、前記導光板１７と反射偏光板１１と異方性散乱層１３とを再び透過して液晶素子１にその後側から入射し、液晶層５により実質的に９０°旋光され、前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって前記吸収偏光板１０に入射し、この吸収偏光板１０を透過して前側に出射する。
【００５２】
したがって、無電界時（Ｖ＝０）は、前側から吸収偏光板１０を透過して入射した光のほとんどが、反射膜１２により反射されて前側に出射し、明表示となる。
【００５３】
この明表示は、液晶素子の前側と後側とにそれぞれ吸収偏光板を配置し、後側の吸収偏光板の後側に反射膜を配置した従来の反射型液晶表示装置に比べて、はるかに明るく、しかも帯色の無い表示である。
【００５４】
すなわち、液晶素子の前側と後側とにそれぞれ吸収偏光板を配置し、後側の吸収偏光板の後側に反射膜を配置した従来の反射型液晶表示装置は、その前側から入射し、反射膜により反射されて再び前側に出射する光が、その過程で前側と後側の吸収偏光板による計４回の吸収を受けるため、前側からの入射光の強度に対する前側への出射光の強度低下が大きいが、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の後側の偏光板を反射偏光板１１とし、その後側に反射膜１２を配置しているため、偏光板による光の吸収が、前記液晶素子１の前側に配置された１枚のの吸収偏光板１０による吸収だけであり、したがって、従来の反射型液晶表示装置に比べて、はるかに明るく、しかも吸収偏光板を繰り返し通過することによる帯色の無い明表示を得ることができる。
【００５５】
一方、前記液晶素子１０の電極間に液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に立上がり配向させる電界を印加したときは、図３（ａ）の右側に示したように、前記吸収偏光板１０を透過して液晶素子１にその前側から入射した直線偏光Ｓが、液晶層５の複屈折作用を受けること無く液晶素子１の後側に出射して前記異方性散乱層１３に入射する。
【００５６】
そのため、電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、前記異方性散乱層１３に、前記反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な直線偏光Ｓが入射し、その光が前記異方性散乱層１３により散乱され、前記直線偏光Ｓの一部を前記直線偏光Ｐに変換された様々な偏光成分を含む散乱光Ｒとなって前記異方性散乱層１３の前後面のいずれかから出射する。なお、図３（ａ）では、図を簡単にするため、前記異方性散乱層１３の後面から出射する一方向の散乱光Ｒだけを示している。
【００５７】
前記異方性散乱層１３の後面から出射した散乱光Ｒは反射偏光板１１に入射し、その光のうち、前記反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった偏光成分がこの反射偏光板１１により反射され、前記反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分がこの反射偏光板１１を透過する。
【００５８】
前記反射偏光板１１により反射された光、つまり前記反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓは、前記異方性散乱層１３に入射して再び散乱され、散乱光Ｒとなって前記異方性散乱層１３の前後面のいずれかから出射する。なお、図３（ａ）では、前記異方性散乱層１３の前面から出射する一方向の散乱光Ｒだけを示している。
【００５９】
そして、上述したように前側から吸収偏光板１０と液晶素子１を透過して異方性散乱層１３に入射し、この異方性散乱層１３により散乱された散乱光Ｒのうち、前記異方性散乱層１３の前面から出射した光（図示せず）と、前記異方性散乱層１３の後面から出射し、前記反射偏光板１１により反射されて前記異方性散乱層１３により再び散乱された散乱光Ｒのうちの前記異方性散乱層１３の前面から出射した光が、液晶分子が実質的に垂直に立上がり配向した液晶素子１を複屈折作用を受けること無く透過して前側の吸収偏光板１０に入射し、その光のうち、前記吸収偏光板１０の吸収軸に平行な直線偏光成分の光がこの吸収偏光板１０により吸収されて暗表示になる。
【００６０】
ただし、前記異方性散乱層１３の前面から出射し、液晶素子１を複屈折作用を受けること無く透過して吸収偏光板１０に入射する光は、様々な偏光成分を含む散乱光Ｒであるため、その光のうち、前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光成分の光Ｓが、図に破線で示したように前記吸収偏光板１０を透過して前側に漏れる。
【００６１】
しかし、前記異方性散乱層１３により散乱された散乱光Ｒは、様々な偏光成分を含む光であり、その光が図４に示したように様々な出射角で出射するため、異方性散乱層１３の前面から出射し、吸収偏光板１０の透過して前側に出射する漏れ光は少なく、しかも大部分は、表示の観察方向である正面方向（画面の法線付近の方向）に対して斜めに傾いた方向に出射する。
【００６２】
そのため、表示の観察方向である正面方向に出射する漏れ光は極く僅かであり、したがって、前記漏れ光による暗表示の浮き上がりはほとんど無い。
【００６３】
また、前側から吸収偏光板１０と液晶素子１を透過して異方性散乱層１３に入射し、前記異方性散乱層１３により散乱されて前記反射偏光板１１に入射した散乱光Ｒのうち、前記反射偏光板１１を透過した光、つまり前記反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった直線偏光Ｐは、面光源１６の導光板１７を透過して反射膜１２により反射される。
【００６４】
そして、前記反射膜１２により反射された前記直線偏光Ｐは、前記導光板１７と反射偏光板１１と異方性散乱層１３とを再び透過して液晶素子１にその後側から入射し、この液晶素子１を複屈折作用を受けること無く透過して前記吸収偏光板１０に入射し、この吸収偏光板１０により吸収される。
【００６５】
したがって、電界印加時は、前側から吸収偏光板１０を透過して入射し、前記反射膜１２により反射された光のほとんどが、表示の観察方向である正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射するか、或いは前記吸収偏光板１０により吸収され、暗表示となる。
【００６６】
すなわち、この液晶表示装置は、その前側から入射し、吸収偏光板１０と液晶素子１と異方性散乱層１３とを透過して反射偏光板１１に入射した光のうち、前記反射偏光板１１を透過した直線偏光成分の光Ｐを反射膜１２により反射し、その反射光を前記反射偏光板１１と異方性散乱層１３と液晶素子１と前側の吸収偏光板１０とを透過させて前側に出射することにより明表示を得るとともに、前側から前記吸収偏光板１０と液晶素子１と異方性散乱層１３とを透過して前記反射偏光板１１に入射し、この反射偏光板１１により反射された直線偏光成分の光Ｓを前記異方性散乱層１３により散乱させ、前記液晶素子１を再び透過して前記吸収偏光板１１に入射した散乱光Ｒのうち、前記吸収偏光板１１を透過して前側に出射する漏れ光の大部分を表示の観察方向である正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射させ、他の光を前記吸収偏光板１０により吸収して暗表示を得るようにしたものである。
【００６７】
この液晶表示装置によれば、偏光板による光の吸収が、液晶素子１の前側に配置された１枚の吸収偏光板１０による吸収だけであるため、従来の反射型液晶表示装置に比べてはるかに高い強度の光を前側に出射し、充分な明るさの明表示を得ることができる。
【００６８】
しかも、この液晶表示装置によれば、前側から入射した光のうちの前記反射偏光板１１により反射された偏光成分の光Ｓを前記異方性散乱層１３により散乱させ、その散乱光Ｒのうちの前記吸収偏光板１１を透過して前側に出射する漏れ光の大部分を表示の観察方向である正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射させ、他の光を前記吸収偏光板１０により吸収して充分な暗さの暗表示を得ることができるため、充分なコントラストを得ることができる。
【００６９】
次に、面光源１６からの照明光を利用する透過表示のときの入射光の透過経路を説明すると、この透過表示は、前記面光源１６の発光素子１８を点灯させて行なわれ、前記発光素子１８からの出射光は、図３（ｂ）のように導光板１７にその端面から入射し、この導光板１７の前面及び後面と外気である空気層１９ａ，１９ｂとの界面で全反射しながら導光板１７内を導かれ、前記導光板１７の前面全体から出射する。
【００７０】
なお、前記導光板１７内を導かれる光の中には、導光板１７の後面と外気との界面を透過して後側に漏れる光もあるが、その漏れ光は、前記導光板１７の後側に配置された反射膜１２により反射され、前記導光板１７を透過してその前面から出射するため、前記発光素子１８からの出射光を、略１００％の出射率で前記導光板１７の前面から出射させることができる。
【００７１】
前記面光源１６からの照明光（非偏光）は、まず反射偏光板１１に入射し、その互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射偏光板１１の吸収軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｐが、この反射偏光板１１を透過して前記異方性散乱層１３に入射する。
【００７２】
一方、面光源１６からの照明光のうち、前記反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｓは、この反射偏光板１１により反射される。
【００７３】
この反射偏光板１１により反射された光、つまり前記反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓは、前記面光源１６の導光板１７を透過し、さらに前記導光板１７の後面と反射膜１２との間の空気層１９ｂを通って反射膜１２により反射されて偏光状態を変え、前記導光板１７を再び透過して前記反射偏光板１１に再入射し、その光のうち、前記反射偏光板１１の吸収軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｐが、この反射偏光板１１を透過して異方性散乱層１３に入射する。
【００７４】
すなわち、前記面光源１６からの照明光を直線偏光とするための後側の偏光板が吸収偏光板である場合は、前記照明光の５０％以下の光しか直線偏光として取り出すことができないが、この実施例では、前記偏光素子を反射偏光板１１とし、その後側に配置された面光源１６の後側に反射膜１２を配置しているため、前記面光源１６からの照明光を、５０％を越える高い比率で直線偏光Ｐとして取り出すことができる。
【００７５】
前記反射偏光板１１を透過して異方性散乱層１３に入射した光、つまり前記反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な直線偏光Ｐは、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射する。
【００７６】
そして、前記液晶素子１にその後側から入射した前記直線偏光Ｐは、前記液晶素子１の電極間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じた液晶層５の複屈折作用を受けてこの液晶素子１の前側に出射する。
【００７７】
すなわち、前記液晶素子１０の電極間に電界を印加しない無電界時（Ｖ＝０）の液晶分子の配向状態は、実質的に９０°のツイスト角のツイスト配向であり、このときは、図３（ｂ）の左側に示したように、前記反射偏光板１１を透過し、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射した直線偏光Ｐが、液晶層５の複屈折作用により実質的に９０°旋光し、前側の吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって液晶素子１の前側に出射し、前記吸収偏光板１０に入射する。
【００７８】
そのため、無電界時（Ｖ＝０）は、前記液晶素子１の前側に出射した前記直線偏光Ｐのほとんどが、前記吸収偏光板１０を透過して前側に出射し、明表示となる。
【００７９】
この明表示の明るさは、従来の反射型液晶表示装置の後側の偏光板（吸収偏光板）と反射膜との間に面光源を配置し、前記面光源からの照明光を利用する透過表示を行なう場合に比べて、はるかに明るい表示である。
【００８０】
すなわち、この実施例では、後側の偏光板を反射偏光板１１とし、その後側に配置された面光源１６の後側に反射膜１２を配置しているため、上述したように、前記面光源１６からの照明光を、５０％を越える高い比率で直線偏光Ｐとして取り出して液晶素子１に入射させることができ、したがって、従来の反射型液晶表示装置に面光源を付加して透過表示を行なう場合に比べて、はるかに明るい明表示を得ることができる。
【００８１】
一方、前記液晶素子１０の電極間に液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に立上がり配向させる電界を印加したときは、図３（ｂ）の右側に示したように、前記反射偏光板１１を透過し、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射した直線偏光Ｐが、液晶層５の複屈折作用を受けること無く液晶素子１の前側に出射し、前記吸収偏光板１０に入射する。
【００８２】
そのため、電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、前記面光源１６から出射し、前記反射偏光板１１と異方性散乱層１３と液晶素子１とを透過して前記吸収偏光板１０に入射した光のほとんどが前記吸収偏光板１０により吸収され、充分な暗さの暗表示になる。
【００８３】
したがって、この液晶表示装置によれば、前記面光源１６からの照明光を利用する透過表示のときも、明るく、しかも充分なコントラストの表示を得ることができる。
【００８４】
なお、上記実施例では、反射膜１２を、面光源１６の導光板１７の後側に、前記導光板１７の後面との間に空気層１９ｂを設けて配置しているが、前記反射膜１２は、前記導光板１７の後側に蒸着またはメッキして形成してもよく、その場合でも、反射偏光板１１により反射された直線偏光Ｓが、前記反射膜１２により反射されてある程度偏光状態を変えるため、面光源１６からの照明光を、５０％を越える高い比率で直線偏光Ｐとして取り出すことができる。
【００８５】
また、上記実施例では、異方性散乱層１３として、図４に示したような、等方性層１４中に、分子長軸を一方向に揃えて配向させた液晶ポリマーからなる異方性微粒子１５を分散させたものを用いたが、液晶素子１と反射偏光板１１との間に配置する異方性散乱層は、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射偏光板を透過する偏光成分を透過させ、前記反射偏光板により反射される偏光成分を散乱させる異方性散乱特性を有するものであれば、例えば等方性層中に異方性繊維をその光学軸（繊維の長さ方向または径方向）を一方向に揃えて分散させたものでもよい。
【００８６】
さらに、前記異方性散乱層は、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射偏光板１１を透過する一方の偏光成分を透過させ、前記反射偏光板１１により反射される他方の偏光成分を、散乱により前記一方の偏光成分に変換する機能をもった光学素子を用いてもよい。
【００８７】
その場合は、図３（ａ）において、液晶素子１の液晶層５に電界を印加したときに、前記液晶素子１を透過した直線偏光Ｐのほとんどが、前記反射偏光板１１を透過する直線偏光Ｓに変換されて、その光が前記反射偏光板１１を透過して反射膜１２により反射され、さらに前記反射偏光板１１と液晶素子１の液晶層５とをその偏光状態のまま通過して前記吸収偏光板１０により吸収される。
【００８８】
このように、前記光学素子からなる異方性散乱層を備えた液晶表示素子によれば、液晶素子１の液晶層５に電界を印加したときに、前記液晶素子１を透過した直線偏光Ｐのほとんど全てが直線偏光Ｐに変換されるため、前記反射偏光板１１で直線偏光Ｓが反射されることがなくなり、表示の観察側の表面に出射光がより少なくなって、表示のコントラストが向上する。
【００８９】
また、上記第１の実施例の液晶表示装置では、液晶素子１の後側基板３の外面に異方性散乱層１３を貼付け、この異方性散乱層１３の後面に反射偏光板１１を貼付けているが、前記液晶素子１と異方性散乱層１３との間と、前記異方性散乱層１３と反射偏光板１１との間のうち、少なくとも一方に、前記液晶素子１の後側基板３と前記異方性散乱層１３及び前記反射偏光板１１よりも屈折率が小さい低屈折率層を設けてもよい。
【００９０】
図５及び図６はこの発明の第２の実施例を示しており、図５は液晶表示装置のハッチングを省略した断面図、図６は前記液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図である。
【００９１】
この実施例の液晶表示装置は、異方性散乱層１３を、液晶素子１の後側基板３の外面との間に空気層からなる低屈折率層（以下、空気層と言う）１９ｃを設けて配置し、前記異方性散乱層１３の後面に反射偏光板１１を貼付けたものであり、他の構成は上述した第１の実施例と同じである。
【００９２】
この実施例の液晶表示装置によれば、液晶素子１と異方性散乱層１３との間に空気層１９ｃを設けているため、反射表示における電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）に、異方性散乱層１３を透過する散乱光を異方性散乱層１３と空気層１９ｃとの界面により内面反射させ、また図６（ａ）の右側に示したように、前記異方性散乱層１３の前側に出射した散乱光Ｒの一部を、前記空気層１９ｃと液晶素子１の後側基板３の外面との界面で反射することができ、したがって、前側への漏れ光を上述した第１の実施例よりも少なくし、暗表示をさらに暗くして、よりコントラストの良い反射表示を行なうことができる。
【００９３】
図７及び図８はこの発明の第３の実施例を示しており、図７は液晶表示装置のハッチングを省略した断面図、図８は前記液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図である。
【００９４】
この実施例の液晶表示装置は、異方性散乱層１３を、液晶素子１の後側基板３の外面との間に空気層１９ｃを設けて配置するとともに、反射偏光板１１を、前記異方性散乱層１３との間に空気層１９ｄを設けて配置したものであり、他の構成は上述した第１の実施例と同じである。
【００９５】
この実施例の液晶表示装置によれば、液晶素子１と異方性散乱層１３との間と、前記異方性散乱層１３と反射偏光板１１との間にそれぞれ空気層１９ｃ，１９ｄを設けているため、反射表示における電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）に、図８（ａ）の右側に示したように、異方性散乱層１３の後側に出射して反射偏光板１１により反射された直線偏光Ｓの一部を、前記異方性散乱層１３の後面と前記空気層１９ｄとの界面で反射するとともに、前記異方性散乱層１３を透過する散乱光を異方性散乱層１３と空気層１９ｃとの界面により内面反射させ、さらに、前記異方性散乱層１３の前側に出射した散乱光Ｒの一部を、前記空気層１９ｃと液晶素子１の後側基板３の外面との界面で反射することができ、したがって、前側への漏れ光を上記第２の実施例よりもさらに少なくし、暗表示をより暗くして、さらにコントラストの良い反射表示を行なうことができる。
【００９６】
また、上述した第１〜第３の実施例の液晶表示装置は、ノーマリーホワイトモードのものであるが、図９に示した第４の実施例のように、前記反射偏光板１１を、その透過軸１１ｐを吸収偏光板１０の透過軸１０と実質的に平行にして配置するとともに、前記異方性散乱層１３を、その散乱物質（異方性微粒子）１５の光学軸１５ａを前記反射偏光板１１の透過軸１１ｐと実質的に平行にし、前記反射偏光板１１の反射軸１１ｓと実質的に直交させて配置するか、あるいは液晶素子１の前側の吸収偏光板１０をその透過軸１０の向きを実質的に９０°ずらして配置することにより、前記液晶素子１の液晶層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ブラックモードとしてもよい。
【００９７】
また、上記各実施例では、液晶素子１の後側に配置する偏光分離素子として反射偏光板１１を用いているが、前記偏光分離素子は、入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させるものであれば、前記反射偏光板１１または反射偏光素子に限らない。
【００９８】
図１０及び図１１はこの発明の第５の実施例を示しており、図１０は液晶表示装置の分解斜視図、図１１は前記液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図である。
【００９９】
この実施例の液晶表示装置は、前記反射偏光板１１に代えて、偏光分離フィルム２１と、この偏光分離フィルム２１いずれか一方の面に積層された位相差板２２とからなる偏光分離素子２０を備えたものであり、他の構成は上述した第１の実施例と同じである。
【０１００】
前記偏光分離素子２０の偏光分離フィルム２１は、例えばコレステリック液晶フィルムからなっており、その一方の面から入射した入射光の右回りと左回りの円偏光成分のうち、一方回り、例えば前記一方の面から見て右回りの円偏光成分を反射し、他方回りである左回りの円偏光成分を透過させるとともに、他方の面から入射した円偏光成分のうち、前記一方の面から見て一方回り、つまり右回りの円偏光成分を透過させ、他方回りである左回りの円偏光成分を反射する偏光分離特性を有している。
【０１０１】
また、前記位相差板２２は、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板であり、前記偏光分離フィルム２１に対向する側とは反対面側から入射した直線偏光を円偏光にして前記偏光分離フィルム２１に入射させ、前記偏光分離フィルム２１から出射した円偏光を直線偏光にして前記反対面に側出射する。　なお、この実施例では、前記偏光分離フィルム２１の前記一方の面にλ／４板２２を積層しており、したがって、前記偏光分離フィルム２１は、λ／４板２２側の面から入射した光に対しては、前記λ／４板２２側から見て右回りの円偏光成分を反射し、左回りの円偏光成分を透過させる特性を示し、反対側の面から入射した光に対しては、前記λ／４板２２側から見て右回りの円偏光成分を透過させ、左回りの円偏光成分を反射する特性を示す。
【０１０２】
前記偏光分離フィルム２１とλ／４板２２とを積層した偏光分離素子２０は、液晶素子１の後側に配置された異方性散乱層１３とその後側に配置された面光源１６との間に、前記λ／４板２２を液晶素子１の後面に対向させ、且つ前記λ／４板２２の光学軸（遅相軸）を異方性散乱層１３の透過軸と実質的に４５゜の角度で交差させて配置されている。
【０１０３】
この実施例の液晶表示装置の反射表示のときの入射光の透過経路を説明すると、反射表示のときは、上述した第１の実施例と同様に、前側から入射した外光（非偏光）が、吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって液晶素子１に入射する。
【０１０４】
そして、前記液晶素子１０の電極間に電界を印加しない無電界時（Ｖ＝０）は、図１１（ａ）の左側に示したように、前記直線偏光Ｓが実質的に９０°旋光した直線偏光Ｐが前記液晶素子１の後側に出射し、その直線偏光Ｐがその偏光状態のまま異方性散乱層１３を透過してその後側に出射し、前記偏光分離素子２０に入射する。
【０１０５】
この偏光分離素子２０に入射した直線偏光Ｐは、まずλ／４板２２により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られて前側から見て左回り（以下、単に左回りと言う）の円偏光Ｃ１になり、前記偏光分離フィルム２１を透過して偏光分離素子２０の後側に出射する。
【０１０６】
前記偏光分離素子２０の後側に出射した左回りの円偏光Ｃ１は、面光源１６の導光板１７を透過して反射膜１２により反射され、その偏光状態のまま前記導光板１７を再び透過して前記偏光分離素子２０にその後側から再入射する。
【０１０７】
すなわち、前記偏光分離素子２０の後側に出射して反射膜１２により反射された光は、偏光の回り方向と進行方向の両方が逆になった光であり、したがって、前記反射膜１２により反射された光は、前記偏光分離素子２０の後側に出射した左回りの円偏光Ｃ１と同じ偏光状態の光である。
【０１０８】
そして、前記偏光分離素子２０の偏光分離フィルム２１は、上述したように、λ／４板２２の積層面とは反対側の面から入射した光に対しては、前記λ／４板２２の積層面から見て右回りの円偏光成分を透過させ、左回りの円偏光成分を反射する特性を示すため、前記反射膜１２により反射されて前記偏光分離素子２０にその後側から再入射した左回りの円偏光Ｃ１は、偏光分離フィルム２１により反射されて、進行方向が逆になった光、つまり前側から見て右回り（以下、単に右回りと言う）の円偏光Ｃ２となり、その光が前記反射膜１２に入射して再反射され、前記右回りの円偏光Ｃ２のまま前記偏光分離素子２０にその後側から再び入射する。
【０１０９】
前記偏光分離素子２０にその後側から再び入射した前記右回りの円偏光Ｃ２は、前記偏光分離フィルム２１を透過してλ／４板２２により１／４波長の位相差を与えられ、前記偏光分離素子２０にその前側から入射した直線偏光Ｐに戻されて偏光分離素子２０の前側に出射する。
【０１１０】
そして、前記偏光分離素子２０の前側に出射した前記直線偏光Ｐは、前記異方性散乱層１３を再び透過して液晶素子１にその後側から入射し、液晶層５により実質的に９０°旋光され、前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって前記吸収偏光板１０に入射し、この吸収偏光板１０を透過して前側に出射する。
【０１１１】
したがって、無電界時は、前側から吸収偏光板１０を透過して入射した光のほとんどが、反射膜１２により反射されて前側に出射し、従来の反射型液晶表示装置に比べて、はるかに明るく、しかも帯色の無い明表示となる。
【０１１２】
一方、前記液晶素子１０の電極間に液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に立上がり配向させる電界を印加した電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、図１１（ａ）の右側に示したように、前側から吸収偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した直線偏光Ｓが、液晶層５の複屈折作用を受けること無く液晶素子１の後側に出射して前記異方性散乱層１３に入射し、その光が前記異方性散乱層１３により散乱され、前記直線偏光Ｓの一部を前記直線偏光Ｐに変換された様々な偏光成分を含む散乱光Ｒとなって前記異方性散乱層１３の前後面のいずれかから出射する。
【０１１３】
前記異方性散乱層１３の後面から出射した散乱光Ｒは、前記偏光分離素子２０に入射し、前記λ／４板２２により１／４波長の位相差を与えられて前記偏光分離フィルム２１に入射し、その光のうち、前記左回りの円偏光Ｃ１がこの偏光分離フィルム２１を透過し、前記右回りの円偏光Ｃ２が、前記偏光分離フィルム２１により反射され、進行方向が逆になった光、つまり左回りの円偏光Ｃ１となる。
【０１１４】
前記偏光分離フィルム２１により反射され、左回りの円偏光Ｃ１となった光は、前記λ／４板２２により直線偏光Ｓとされて偏光分離素子２０の前側に出射し、その直線偏光Ｓが、前記異方性散乱層１３により再び散乱され、散乱光Ｒとなって前記異方性散乱層１３の前後面のいずれかから出射する。
【０１１５】
そして、上述したように前側から吸収偏光板１０と液晶素子１を透過して異方性散乱層１３に入射し、この異方性散乱層１３により散乱された散乱光Ｒのうちの前記異方性散乱層１３の前面から出射した光（図示せず）と、前記偏光分離素子２０により反射されて異方性散乱層１３により散乱された散乱光Ｒのうちの前記異方性散乱層１３の前面から出射した光は、液晶分子が実質的に垂直に立上がり配向した液晶素子１を複屈折作用を受けること無く透過して前側の吸収偏光板１０に入射し、その光のうち、前記吸収偏光板１０の吸収軸に平行な直線偏光成分の光がこの吸収偏光板１０により吸収されて暗表示になる。
【０１１６】
なお、前記異方性散乱層１３の前面から出射し、液晶素子１を複屈折作用を受けること無く透過して吸収偏光板１０に入射する光は、様々な偏光成分を含む散乱光Ｒであるため、その光のうち、前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光成分の光Ｓが、図に破線で示したように前記吸収偏光板１０を透過して前側に漏れるが、第１の実施例で説明したように、その漏れ光は少なく、しかも大部分が正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射するため、前記漏れ光による暗表示の浮き上がりはほとんど無い。
【０１１７】
また、前記偏光分離素子２０にその前側から入射し、前記λ／４板２２により１／４波長の位相差を与えられて前記偏光分離フィルム２１に入射した光のうち、この偏光分離フィルム２１を透過した左回りの円偏光Ｃ１は、上述したように、前記反射膜１２により反射され、さらに前記偏光分離フィルム２１により反射されて右回りの円偏光Ｃ２となり、前記反射膜１２により再反射される。
【０１１８】
前記反射膜１２により再反射された右回りの円偏光Ｃ２は、その偏光状態のまま前記偏光分離フィルム２１を透過し、前記λ／４板２２により直線偏光Ｐとされて偏光分離素子２０の前側に出射し、その直線偏光Ｐが、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過し、さらに液晶分子が実質的に垂直に立上がり配向した液晶素子１を複屈折作用を受けること無く透過して、前側の吸収偏光板１０により吸収される。
【０１１９】
したがって、電界印加時は、前側から吸収偏光板１０を透過して入射し、前記反射膜１２により反射された光のほとんどが、表示の観察方向である正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射するか、或いは前記吸収偏光板１０により吸収され、暗表示となる。
【０１２０】
そのため、この液晶表示装置によれば、明るく、しかも充分なコントラストの反射表示を行なうことができる。
【０１２１】
次に、面光源１６からの照明光を利用する透過表示のときの入射光の透過経路を説明すると、前記面光源１６からの照明光（非偏光）は、図１１（ｂ）に示したように、前記偏光分離素子２０の偏光分離フィルム２１にその後側から入射し、その光のうち、右回りの円偏光Ｃ２が、前記偏光分離フィルム２１を透過し、λ／４板２２により直線偏光Ｐとされて偏光分離素子２０の前側に出射する。
【０１２２】
一方、前記偏光分離フィルム２１にその後側から入射した光のうち、左回りの円偏光Ｃ１は、前記偏光分離フィルム２１により反射され、進行方向が逆になった光、つまり右回りの円偏光Ｃ２となって前記偏光分離フィルム２１の後側に出射する。
【０１２３】
そして、前記偏光分離フィルム２１の後側に出射した右回りの円偏光Ｃ２は、前記面光源の導光板１７を透過して反射膜１２により反射され、その偏光状態のまま前記導光板１７を再び透過して前記偏光分離素子２０にその後側から再入射し、その右回りの円偏光Ｃ２が、前記偏光分離フィルム２１を透過し、λ／４板２２により直線偏光Ｐとされて偏光分離素子２０の前側に出射する。
【０１２４】
そのため、この実施例の液晶表示装置によれば、前記面光源１６からの照明光のほとんどを、前記直線偏光Ｐとして偏光分離素子２０の前側に出射させることができる。
【０１２５】
前記偏光分離素子２０の前側に出射した直線偏光Ｐは、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射する。
【０１２６】
そして、無電界時（Ｖ＝０）は、図１１（ｂ）の左側に示したように、前記偏光分離素子２０の前側に出射し、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射した直線偏光Ｐが、液晶層５の複屈折作用により実質的に９０°旋光し、前側の吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって液晶素子１の前側に出射し、前記吸収偏光板１０に入射する。
【０１２７】
そのため、無電界時は、前記液晶素子１の前側に出射した前記直線偏光Ｐのほとんどが、前記吸収偏光板１０を透過して前側に出射し、明表示となる。
【０１２８】
この明表示の明るさは、上述したように、前記面光源１６からの照明光のほとんどが、直線偏光Ｐとなって前記偏光分離素子２０の前側に出射するため、上述した第１〜第３の実施例の液晶表示装置よりもさらに明るい表示である。
【０１２９】
一方、前記液晶素子１０の電極間に液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に立上がり配向させる電界を印加したときは、図１１（ｂ）の右側に示したように、前記偏光分離素子２０の前側に出射し、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射した直線偏光Ｐが、液晶層５の複屈折作用を受けること無く液晶素子１の前側に出射し、前記吸収偏光板１０に入射する。
【０１３０】
そのため、電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、前記液晶素子１にその後側から入射し、この液晶素子１とを透過して前記吸収偏光板１０に入射した光のほとんどが前記吸収偏光板１０により吸収され、充分な暗さの暗表示になる。
【０１３１】
したがって、この液晶表示装置によれば、前記面光源１６からの照明光を利用する透過表示のときも、明るく、しかも充分なコントラストの表示を得ることができる。
【０１３２】
図１２及び図１３はこの発明の第６の実施例を示しており、図１２は液晶表示装置の分解斜視図、図１３は前記液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図である。
【０１３３】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の後側に偏光分離素子として反射偏光板１１を配置し、この反射偏光板１１と最も後側の反射膜１２との間に、前記反射偏光板１１を透過して前記反射膜１２に向かう光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる第２の偏光分離素子２３を配置したものであり、他の構成は上述した第１の実施例と同じである。
【０１３４】
前記反射偏光板１１と反射膜１２との間に配置された第２の偏光分離素子２３は、例えば、互いに直交する方向に透過軸２３ｐと反射軸２３ｓとをもち、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記反射軸２３ｓに平行な振動面をもった一方の偏光成分を反射し、前記透過軸２３ｐに平行な振動面をもった他方の偏光成分を透過させる反射偏光板であり、この実施例では、この第２の反射偏光板２３を、その透過軸２３ｐを前記異方性散乱層１３の後側に配置された反射偏光板（以下、第１の反射偏光板と言う）１１の透過軸１１ｐに対して実質的に４５°の角度で斜めに交差させて配置している。
【０１３５】
なお、この実施例では、図１３に示したように、前記液晶素子１の後側基板３の外面に前記異方性散乱層１３を貼付け、この異方性散乱層１３の後面に前記第１の反射偏光板１１を貼付けるとともに、前記第１の反射偏光板１１と反射膜１２との間の面光源１６を、上述した第１の実施例と同様に導光板１７の前面と前記第１の反射偏光板１１との間に空気層１９ａを設けて配置し、前記第２の反射偏光板２３を、前記面光源１６と反射膜１２との間に、これらとの間にそれぞれ空気層１９ｅ，１９ｆを設けて配置している。
【０１３６】
この実施例の液晶表示装置の反射表示のときの入射光の透過経路を説明すると、反射表示のときは、上述した第１の実施例と同様に、前側から入射した外光（非偏光）が、吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって液晶素子１に入射する。
【０１３７】
そして、前記液晶素子１０の電極間に電界を印加しない無電界時（Ｖ＝０）は、図１３（ａ）の左側に示したように、前記直線偏光Ｓが実質的に９０°旋光した直線偏光Ｐが前記液晶素子１の後側に出射し、その直線偏光Ｐがその偏光状態のまま異方性散乱層１３を透過するとともに、さらに前記第１の反射偏光板１１を透過してその後側に出射する。
【０１３８】
前記第１の反射偏光板１１の後側に出射した直線偏光Ｐは、面光源１６の導光板１７を透過して、透過軸２３ｐ及び反射軸２３ｓを前記第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐ及び反射軸１１ｓに対して交差させて配置された第２の反射偏光板２３に入射し、その光のうち、前記第２の反射偏光板２３の反射軸２３ｓに平行な偏光成分がこの第２の反射偏光板２３により反射され、前記第２の反射偏光板２３の透過軸２３ｐに平行な偏光成分がこの第２の反射偏光板２３を透過して反射膜１２により反射される。
【０１３９】
この実施例では、前記第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐと第２の反射偏光板２３の透過軸２３ｐとの交差角を実質的に４５°としているため、前記第１の反射偏光板１１の後側に出射した直線偏光Ｐのうち、略半分の光が前記第２の反射偏光板２３により反射され、他の略半分の光が前記第２の反射偏光板２３を透過して反射膜１２により反射される。
【０１４０】
前記第２の反射偏光板２３により反射された光、つまり前記第２の反射偏光板２３の反射軸２３ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓａは、前記面光源１６の導光板１７を再び透過して、前記第１の反射偏光板１１にその後側から再入射し、その略半分の光（第１の反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓ）がこの第１の反射偏光板１１により反射され、他の略半分の光（第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった直線偏光Ｐ）がこの第１の反射偏光板１１を透過してその前側に出射する。
【０１４１】
また、前記反射膜１２により反射された光、つまり前記第２の反射偏光板２３の透過軸２３ｐに平行な振動面をもった直線偏光Ｐａは、前記第２の反射偏光板２３と面光源１６の導光板１７とを再び透過して、前記第１の反射偏光板１１にその後側から再入射し、その略半分の光（第１の反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓ）がこの第１の反射偏光板１１により反射され、他の略半分の光（第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった直線偏光Ｐ）がこの第１の反射偏光板１１を透過してその前側に出射する。
【０１４２】
すなわち、この実施例の液晶表示装置は、前側から入射し、前記液晶素子１０と異方性散乱層１３と第１の反射偏光板１１とを透過した光を、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と前記第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射させて第１の反射偏光板１１の前側に出射させるようにしたものである。
【０１４３】
以下は上述した第１の実施例と同じであり、前記第１の反射偏光板１１の前側に出射した直線偏光Ｐは、前記異方性散乱層１３を再び透過して液晶素子１にその後側から入射し、液晶層５により実質的に９０°旋光され、前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって前記吸収偏光板１０に入射し、この吸収偏光板１０を透過して前側に出射して、明るく、しかも帯色の無い明表示となる。
【０１４４】
一方、前記液晶素子１０の電極間に液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に立上がり配向させる電界を印加した電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、図１３（ａ）の右側に示したように、前側から吸収偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した直線偏光Ｓが、液晶層５の複屈折作用を受けること無く液晶素子１の後側に出射して前記異方性散乱層１３に入射し、その光が前記異方性散乱層１３により散乱され、前記直線偏光Ｓの一部を前記直線偏光Ｐに変換された様々な偏光成分を含む散乱光Ｒとなって前記異方性散乱層１３の前後面のいずれかから出射する。
【０１４５】
前記異方性散乱層１３の後面から出射した散乱光Ｒは、前記第１の反射偏光板１１に入射し、その光のうち、前記第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｐがこの第１の反射偏光板１１を透過し、前記第１の反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｓがこの第１の反射偏光板１１により反射される。
【０１４６】
前記第１の反射偏光板１１を透過した直線偏光Ｐは、上述した無電界時（Ｖ＝０）と同様に、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と前記第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射され、前記第１の反射偏光板１１により反射された直線偏光Ｓとともに第１の反射偏光板１１の前側に出射する。
【０１４７】
以下は上述した第１の実施例と同じであり、したがって、電界印加時は、前側から吸収偏光板１０を透過して入射し、前記反射膜１２により反射された光のほとんどが、表示の観察方向である正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射するか、或いは前記吸収偏光板１０により吸収され、暗表示となる。
【０１４８】
この実施例の液晶表示装置によれば、上述したように、前側から入射し、前記液晶素子１０と異方性散乱層１３と第１の反射偏光板１１とを透過した光を、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と前記第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射させて第１の反射偏光板１１の前側に出射させるようにしているため、前記無電界時（Ｖ＝０）に、前側から入射した光のほとんどを反射させて前側に出射するとともに、その反射光のうちの前記多重反射された光を、前記１回の反射で出射する光の周囲から出射させることができ、したがって、明表示部からの光の出射面積を大きくし、明表示部を全体的に明るくするとともに、前記暗表示の影を無くし、二重像の無い良好な品質の反射表示を行なうことができる。
【０１４９】
次に、面光源１６からの照明光を利用する透過表示のときの入射光の透過経路を説明すると、前記面光源１６からの照明光（非偏光）は、図１３（ｂ）に示したように、前記第１の反射偏光板１１にその後側から入射し、その光のうち、前記第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｐが前記第１の反射偏光板１１を透過してその前側に出射し、前記第１の反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｓが前記第１の反射偏光板１１により反射される。
【０１５０】
そして、前記面光源１６からの照明光のうち、前記第１の反射偏光板１１により反射された直線偏光Ｓは、前記第２の反射偏光板２３及びその後側の反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射され、その過程で、前記第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｐが、前記第１の反射偏光板１１を透過してその前側に出射する。
【０１５１】
したがって、前記面光源１６からの照明光は、そのほとんどが直線偏光Ｐとなって前記第１の反射偏光板１１の前側に出射し、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射する。
【０１５２】
以下は上述した第１の実施例と同じであり、無電界時（Ｖ＝０）は、図１３（ｂ）の左側に示したように、前記液晶素子１にその後側から入射した直線偏光Ｐが、液晶層５の複屈折作用により実質的に９０°旋光し、前側の吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって液晶素子１の前側に出射し、前記吸収偏光板１０に入射する。
【０１５３】
そのため、無電界時は、前記液晶素子１の前側に出射した前記直線偏光Ｐのほとんどが、前記吸収偏光板１０を透過して前側に出射し、明表示となる。
【０１５４】
この明表示は、上述したように、前記面光源１６からの照明光のほとんどが、前記直線偏光Ｐとなって前記第１の反射偏光板１１の前側に出射するとともに、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射された光のうちの前記多重反射された光が、前記１回の反射で出射する光の周囲から出射するため、明表示部が全体的に明るくなった表示である。
【０１５５】
一方、前記液晶素子１０の電極間に液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に立上がり配向させる電界を印加したとき（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、図１３（ｂ）の右側に示したように、前記第１の反射偏光分板１１の前側に出射し、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射した直線偏光Ｐが、液晶層５の複屈折作用を受けること無く液晶素子１の前側に出射し、前記吸収偏光板１０に入射する。
【０１５６】
そのため、電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、前記液晶素子１にその後側から入射し、この液晶素子１とを透過して前記吸収偏光板１０に入射した光のほとんどが前記吸収偏光板１０により吸収され、充分な暗さの暗表示になる。
【０１５７】
したがって、この液晶表示装置によれば、前記面光源１６からの照明光を利用する透過表示のときも、明るく、しかも充分なコントラストの表示を得ることができる。
【０１５８】
なお、上記実施例では、第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐと第２の反射偏光板２３の透過軸２３ｐとを実質的に４５°の角度で交差させているが、その交差角を他の角度に設定し、第１及び第２の反射偏光板１１，２３による反射光と透過光の比率を変えてもよい。
【０１５９】
図１４及び図１５はこの発明の第７の実施例を示しており、図１４は液晶表示装置の分解斜視図、図１５は前記液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図である。
【０１６０】
この実施例の液晶表示装置は、前記第６の実施例の液晶表示装置における第２の反射偏光板２３を、その透過軸２３ｐを前記液晶素子１の後側に配置された第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐと実質的に平行にして配置し、前記第１の反射偏光板１１と第２の反射偏光板２３との間に、その間を透過する光の偏光状態を変化させる位相差板２４を配置したものであり、他の構成は上述した第１の実施例と同じである。
【０１６１】
前記第１の反射偏光板１１と第２の反射偏光板２３との間に配置された位相差板２４は、例えば、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板であり、このλ／４板２４は、その遅相軸２４ａを前記第１と第２の反射偏光板１１，２３の透過軸１１ｐ，２３ｐに対して実質的に４５°の角度で斜めに交差させて配置されている。
【０１６２】
なお、この実施例では、図１５に示したように、前記液晶素子１の後側基板３の外面に前記異方性散乱層１３を貼付け、この異方性散乱層１３の後面に前記第１の反射偏光板１１を貼付けるとともに、前記λ／４板２４を、前記第１の反射偏光板１１とその後側の面光源１６との間に、これらとの間にそれぞれ空気層１９ｇ，１９ｈを設けて配置し、さらに、前記第２の反射偏光板２３を、前記面光源１６と反射膜１２との間に、これらとの間にそれぞれ空気層１９ｅ，１９ｆを設けて配置している。
【０１６３】
この実施例の液晶表示装置の反射表示のときの入射光の透過経路を説明すると、反射表示のときは、上述した第１の実施例と同様に、前側から入射した外光（非偏光）が、吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって液晶素子１に入射する。
【０１６４】
そして、前記液晶素子１０の電極間に電界を印加しない無電界時（Ｖ＝０）は、図１５（ａ）の左側に示したように、前記直線偏光Ｓが実質的に９０°旋光した直線偏光Ｐが前記液晶素子１の後側に出射し、その直線偏光Ｐがその偏光状態のまま異方性散乱層１３を透過するとともに、さらに前記第１の反射偏光板１１を透過してその後側に出射する。
【０１６５】
前記第１の反射偏光板１１の後側に出射した直線偏光Ｐは、前記λ／４板２４により円偏光Ｄとされ、面光源１６の導光板１７を透過して第２の反射偏光板２３に入射し、その光のうち、前記第２の反射偏光板２３の反射軸２３ｓに平行な偏光成分がこの第２の反射偏光板２３により反射され、前記第２の反射偏光板２３の透過軸２３ｐに平行な偏光成分がこの第２の反射偏光板２３を透過して反射膜１２により反射される。
【０１６６】
なお、この実施例では、前記第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐと第２の反射偏光板２３の透過軸２３ｐとを実質的に互いに平行にしているため、前記第１の反射偏光板１１の後側に出射した直線偏光Ｐのうち、略半分の光が前記第２の反射偏光板２３により反射され、他の略半分の光が前記第２の反射偏光板２３を透過して反射膜１２により反射される。
【０１６７】
前記第２の反射偏光板２３により反射された光、つまり前記第２の反射偏光板２３の反射軸２３ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓａは、前記面光源１６の導光板１７を再び透過し、前記λ／４板２４により円偏光Ｄとされて前記第１の反射偏光板１１にその後側から再入射し、その略半分の光（第１の反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓ）がこの第１の反射偏光板１１により反射され、他の略半分の光（第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった直線偏光Ｐ）がこの第１の反射偏光板１１を透過してその前側に出射する。
【０１６８】
また、前記反射膜１２により反射された光、つまり前記第２の反射偏光板２３の透過軸２３ｐに平行な振動面をもった直線偏光Ｐａは、前記第２の反射偏光板２３と面光源１６の導光板１７とを再び透過し、前記λ／４板２４により円偏光Ｄとされて前記第１の反射偏光板１１にその後側から再入射し、その略半分の光（第１の反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった直線偏光Ｓ）がこの第１の反射偏光板１１により反射され、他の略半分の光（第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった直線偏光Ｐ）がこの第１の反射偏光板１１を透過してその前側に出射する。
【０１６９】
すなわち、この実施例の液晶表示装置は、前側から入射し、前記液晶素子１０と異方性散乱層１３と第１の反射偏光板１１とを透過した光を、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と前記第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射させて第１の反射偏光板１１の前側に出射させるようにしたものである。
【０１７０】
以下は上述した第１の実施例と同じであり、前記第１の反射偏光板１１の前側に出射した直線偏光Ｐは、前記異方性散乱層１３を再び透過して液晶素子１にその後側から入射し、液晶層５により実質的に９０°旋光され、前記吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって前記吸収偏光板１０に入射し、この吸収偏光板１０を透過して前側に出射して、明るく、しかも帯色の無い明表示となる。
【０１７１】
一方、前記液晶素子１０の電極間に液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に立上がり配向させる電界を印加した電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、図１５（ａ）の右側に示したように、前側から吸収偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した直線偏光Ｓが、液晶層５の複屈折作用を受けること無く液晶素子１の後側に出射して前記異方性散乱層１３に入射し、その光が前記異方性散乱層１３により散乱され、前記直線偏光Ｓの一部を前記直線偏光Ｐに変換された様々な偏光成分を含む散乱光Ｒとなって前記異方性散乱層１３の前後面のいずれかから出射する。
【０１７２】
前記異方性散乱層１３の後面から出射した散乱光Ｒは、前記第１の反射偏光板１１に入射し、その光のうち、前記第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｐがこの第１の反射偏光板１１を透過し、前記第１の反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｓがこの第１の反射偏光板１１により反射される。
【０１７３】
前記第１の反射偏光板１１を透過した直線偏光Ｐは、上述した無電界時（Ｖ＝０）と同様に、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と前記第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射され、前記第１の反射偏光板１１により反射された直線偏光Ｓとともに第１の反射偏光板１１の前側に出射する。
【０１７４】
前記第１の反射偏光板１１の前側に出射した光のうち、前記直線偏光Ｐは、異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射し、また、前記直線偏光Ｓは、前記異方性散乱層１３により再び散乱され、その散乱光Ｒのうちの前記異方性散乱層１３の前面から出射した光が前記液晶素子１にその後側から入射する。
【０１７５】
以下は上述した第１の実施例と同じであり、したがって、電界印加時は、前側から吸収偏光板１０を透過して入射し、前記反射膜１２により反射された光のほとんどが、表示の観察方向である正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射するか、或いは前記吸収偏光板１０により吸収され、暗表示となる。
【０１７６】
この実施例の液晶表示装置によれば、上述したように、前側から入射し、前記液晶素子１０と異方性散乱層１３と第１の反射偏光板１１とを透過した光を、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と前記第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射させて第１の反射偏光板１１の前側に出射させるようにしているため、前記無電界時（Ｖ＝０）に、前側から入射した光のほとんどを反射させて前側に出射するとともに、その反射光のうちの前記多重反射された光を、前記１回の反射で出射する光の周囲から出射させることができ、したがって、明表示部からの光の出射面積を大きくし、明表示部を全体的に明るくするとともに、前記暗表示の影を無くし、二重像の無い良好な品質の反射表示を行なうことができる。
【０１７７】
次に、面光源１６からの照明光を利用する透過表示のときの入射光の透過経路を説明すると、前記面光源１６からの照明光（非偏光）は、図１５（ｂ）に示したように、前記第１の反射偏光板１１にその後側から入射し、その光のうち、前記第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｐが前記第１の反射偏光板１１を透過してその前側に出射し、前記第１の反射偏光板１１の反射軸１１ｓに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｓが前記第１の反射偏光板１１により反射される。
【０１７８】
そして、前記面光源１６からの照明光のうち、前記第１の反射偏光板１１により反射された直線偏光Ｓは、前記第２の反射偏光板２３及びその後側の反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射され、その過程で、前記第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐに平行な振動面をもった偏光成分の光Ｐが、前記第１の反射偏光板１１を透過してその前側に出射する。
【０１７９】
したがって、前記面光源１６からの照明光は、そのほとんどが直線偏光Ｐとなって前記第１の反射偏光板１１の前側に出射し、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射する。
【０１８０】
以下は上述した第１の実施例と同じであり、無電界時（Ｖ＝０）は、図１５（ｂ）の左側に示したように、前記液晶素子１にその後側から入射した直線偏光Ｐが、液晶層５の複屈折作用により実質的に９０°旋光し、前側の吸収偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光Ｓとなって液晶素子１の前側に出射し、前記吸収偏光板１０に入射する。
【０１８１】
そのため、無電界時は、前記液晶素子１の前側に出射した前記直線偏光Ｐのほとんどが、前記吸収偏光板１０を透過して前側に出射し、明表示となる。
【０１８２】
この明表示は、上述したように、前記面光源１６からの照明光のほとんどが、前記直線偏光Ｐとなって前記第１の反射偏光板１１の前側に出射するとともに、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２による１回の反射と、前記第２の反射偏光板２３及び反射膜１２と第１の反射偏光板１１との間での多重反射とにより反射された光のうちの前記多重反射された光が、前記１回の反射で出射する光の周囲から出射するため、明表示部が全体的に明るくなった表示である。
【０１８３】
一方、前記液晶素子１０の電極間に液晶分子を基板２，３面に対して実質的に垂直に立上がり配向させる電界を印加したとき（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、図１５（ｂ）の右側に示したように、前記第１の反射偏光分板１１の前側に出射し、前記異方性散乱層１３を散乱されること無く透過して液晶素子１にその後側から入射した直線偏光Ｐが、液晶層５の複屈折作用を受けること無く液晶素子１の前側に出射し、前記吸収偏光板１０に入射する。
【０１８４】
そのため、電界印加時（Ｖ＞Ｖｔｈ）は、前記液晶素子１にその後側から入射し、この液晶素子１とを透過して前記吸収偏光板１０に入射した光のほとんどが前記吸収偏光板１０により吸収され、充分な暗さの暗表示になる。
【０１８５】
したがって、この液晶表示装置によれば、前記面光源１６からの照明光を利用する透過表示のときも、明るく、しかも充分なコントラストの表示を得ることができる。
【０１８６】
なお、この実施例の液晶表示装置において、前記位相差板（λ／４板）２４は、透過光に指向性をもたせるためのレンズシートを積層したものでもよく、このようなレンズシート積層位相差板を用いることにより、表示装置の前側に出射する光の正面輝度を高くし、より明るい明表示を得ることができる。
【０１８７】
また、上記第６及び第７の実施例では、第２の反射偏光板２３を面光源１６と反射膜１２との間に配置しているが、前記第２の反射偏光板２３は、前記面光源１６と第１の反射偏光板１１との間に配置してもよい。
【０１８８】
さらに、上記第第７の実施例では、第１の反射偏光板１１と第２の反射偏光板２３との間に位相差板（λ／４板）２４を配置しているが、図１６に示した第８の実施例のように、前記第１の反射偏光板１１と第２の反射偏光板２３との間に、位相差板からなる導光板２５とその端面に端面に対向させて設けられた発光素子１８とからなる面光源１６ａを配置し、前記位相差板（λ／４板）２４を省略してもよい。
【０１８９】
なお、この実施例では、前記面光源１６ａの導光板２５をλ／４板とし、前記第１の反射偏光素子１１と第２の反射偏光素子２３を、それぞれの透過軸１１ｐ，２３ｐを実質的に互いに平行にして配置し、前記λ／４板からなる導光板２５を、その遅相軸２５ａを前記第１及び反射偏光素子１１，２３のそれぞれの透過軸１１ｐ，２３ｐに対して実質的に４５°の角度で斜めにずらして配置している。
【０１９０】
この実施例の表示装置によれば、前記面光源１６ａの導光板２５により第１と第２の反射偏光素子１１，２３の間を透過する光の偏光状態を変化させることができるため、上記第７の実施例のように第１と第２の反射偏光素子１１，２３の間に位相差板２４と面光源１６とを配置する場合に比べて、液晶表示装置の構成を簡単にし、薄型化することができる。
【０１９１】
なお、上記第第７及び第８の実施例では、第１の反射偏光板１１の透過軸１１ｐと第２の反射偏光板２３の透過軸２３ｐとを実質的に互いに平行にしているが、前記第１と第２の反射偏光板１１，２３は、それぞれの透過軸１１ｐ，２３ｐを実質的に直交させて配置してもよく、その場合も、これらの間の位相差板２４または前記面光源１６ａの導光板２５をλ／４板とすることにより、同様な表示を行なうことができる。
【０１９２】
さらに、前記第１と第２の反射偏光板１１，２３をそれぞれの透過軸１１ｐ，２３ｐを斜めに交差させて配置するとともに、前記透過軸１１ｐ，２３ｐの交差角と前記位相差板２４または面光源１６ａの導光板２５の位相差を適当に選ぶことにより、第１及び第２の反射偏光板１１，２３による反射光と透過光の比率を変えてもよい。
【０１９３】
また、上述した第５〜第８の実施例では、液晶素子１の後側基板３の外面に異方性散乱層１３を貼付け、この異方性散乱層１３の後面に反射偏光板１１を貼付けているが、前記液晶素子１と異方性散乱層１３との間と、前記異方性散乱層１３と反射偏光板１１との間のうち、少なくとも一方に、前記液晶素子１の後側基板３と前記異方性散乱層１３及び前記反射偏光板１１よりも屈折率が小さい低屈折率層（例えば空気層）を設けてもよく、このようにすることにより、上述した第２または第３の実施例と同様に前側への漏れ光を少なくし、暗表示をさらに暗くして、よりコントラストの良い反射表示を行なうことができる。
【０１９４】
さらに、上述した第５〜第８の実施例の液晶表示装置は、ノーマリーホワイトモードのものであるが、例えば液晶素子１の前側の吸収偏光板１０の透過軸１０の向きを実質的に９０°ずらすことにより、ノーマリーブラックモードとしてもよい。
【０１９５】
また、上述した第１〜第３の実施例及び第５〜第８の実施例における液晶素子１の後側の偏光分離素子１１と、前記第５〜第８の実施例における第２の偏光分離素子２３は、２枚の反射偏光板をそれぞれの透過軸を互いに平行にして積層した二層偏光板としてもよく、このようにすることにより、前記偏光分離素子１１，２３の偏光度を高くすることができる。
【０１９６】
さらに、前記偏光分離素子１１，２３は、反射偏光板に限らず、例えば、入射光の右回りと左回りの２つの円偏光成分のうち、一方の円偏光成分を反射し、他方の円偏光成分を透過させる偏光分離フィルム（例えばコレステリック液晶フィルム）を挟んで、入射する直線偏光を円偏光にして前記偏光分離フィルムに入射させ、前記偏光分離フィルムから出射した円偏光を直線偏光にして出射する一対の位相差板（例えばλ／４板）を積層してなり、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる反射偏光素子でもよい。
【０１９７】
また、上記第１〜第８の実施例の液晶表示装置は、ＴＮ型の液晶素子１を備えたものであるが、液晶素子は、ＴＮ型に限らず、ツイスト配向、ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、横電界型、強誘電または反強誘型等のＥＣＢ（複屈折効果）型液晶素子でもよく、その場合は、液晶素子の後側の偏光分離素子１１または２０をノーマリホワイトまたはノーマリブラック型の液晶表示装置を構成するように配置することにより、上記各実施例の液晶表示装置と同様な効果を得ることができる。
【０１９８】
さらに、上記各実施例の液晶表示装置は、異方性散乱層１３の後側の偏光分離素子１１または２０と反射膜１２との間に面光源１６または１６ａを配置し、外光を利用する反射表示と、前記面光源１６または１６ａ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ようにしたものであるが、この発明は、前記面光源１６，１６ａを備えない、反射表示専用の液晶表示装置にも適用することができる。
【０１９９】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶素子の前側に吸収偏光板を配置し、前記液晶素子の後側に入射光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる偏光分離素子を配置し、さらに前記偏光分離素子の後側に反射膜を配置するとともに、前記液晶素子と前記偏光分離素子との間に、入射光の互いに直交する２つの直線偏光成分のうち、前記偏光分離素子を透過する偏光成分を透過させ、前記偏光分離素子により反射される偏光成分を散乱させる異方性散乱層を配置したものであるため、明るく、帯色が無く、しかも充分なコントラストの反射表示を行なうことができる。
【０２００】
この発明の液晶表示装置において、前記異方性散乱層は、光学的に等方性な層と、この等方性層の屈折率と実質的に等しい屈折率の光学軸をもち、前記等方性層中に前記光学軸を一方向に揃えて分散された光学的に異方性な散乱物質とからなるものが好ましく、このような異方性散乱層を配置することにより、前記液晶素子の後側に配置された偏光分離素子を透過する偏光成分を透過させ、前記偏光分離素子により反射される偏光成分を散乱させることができる。
【０２０１】
また、この液晶表示装置は、前記液晶素子と異方性散乱層との間と、前記異方性散乱層と偏光分離素子との間のうち、少なくとも一方に、前記液晶素子の後側基板と前記異方性散乱層及び前記偏光分離素子よりも屈折率が小さい低屈折率層を設けた構成とするのが望ましく、このようにすることにより、前側への漏れ光をより少なくし、暗表示をさらに暗くして、よりコントラストの良い反射表示を行なうことができる。
【０２０２】
また、この液晶表示装置は、前記異方性散乱層の後側に配置された偏光分離素子と反射膜との間に、前記偏光分離素子を透過して前記反射膜に向かう光の互いに異なる２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射し、他方の偏光成分を透過させる第２の偏光分離素子を配置した構成とするのが望ましく、このようにすることにより、明表示部からの光の出射面積を大きくし、明表示部を全体的に明るくするとともに、前記暗表示の影を無くし、二重像の無い良好な品質の反射表示を行なうことができる。
【０２０３】
さらに、この液晶表示装置は、前記異方性散乱層の後側の偏光分離素子と前記反射膜との間に、前面及び後面からの入射光をそれぞれ透過させ、端面からの入射光を前記前面から出射する導光板と、この導光板の前記端面に対向させて設けられた発光素子とからなる面光源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、外光を利用する反射表示と、前記面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ハッチングを省略した断面図。
【図３】第１の実施例の液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図。
【図４】異方性散乱層のハッチングを省略した断面図。
【図５】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置のハッチングを省略した断面図。
【図６】第２の実施例の液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図。
【図７】この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置のハッチングを省略した断面図。
【図８】第３の実施例の液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図。
【図９】この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１０】この発明の第５の実施例を示す液晶表示装置のハッチングを省略した断面図。
【図１１】第５の実施例の液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図。
【図１２】この発明の第６の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１３】第６の実施例の液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図。
【図１４】この発明の第７の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１５】第７の実施例の液晶表示装置の反射表示のときと透過表示のときの入射光の透過経路を示す模式図。
【図１６】この発明の第８の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【符号の説明】
１…液晶素子
２，３…基板
５…液晶層
１０…吸収偏光板
１０ａ…透過軸
１１…偏光分離素子（反射偏光板）
１１ｓ…反射軸
１１ｐ…透過軸
１２…反射膜
１３…異方性散乱層
１４…等方性層
１５…異方性微粒子（散乱物質）
１５ａ…光学軸
１６…面光源
１７…導光板
１８…発光素子
１９ｃ，１９ｄ…低屈折率層（空気層）
２０…偏光分離素子（反射偏光素子）
２１…偏光分離フィルム
２２…位相差板（λ／４板）
２２ａ…遅相軸
２３…第２の偏光分離素子（反射偏光板）
２３ｓ…反射軸
２３ｐ…透過軸
２４…位相差板（λ／４板）
２４ａ…遅相軸
１６ａ…面光源
２５…位相差板（λ／４板）を兼ねる導光板
２５ａ…遅相軸
【図１】
2004004464.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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