(57)【要約】【課題】液晶素子の複数の画素の反射部による反射表示のときも前記複数の画素の透過部による透過表示のときも略同じ表示特性を得ることができ、しかも、液晶素子の製造を容易にするとともに、液晶素子内に液晶を注入する際の素子内への気泡の残留を無くして光漏れ等の表示欠陥の発生を防ぎ、また前記液晶素子の駆動も容易にすることができる反射／透過型液晶素子を提供する。【解決手段】複数の画素Ａに反射部Ａ１と透過部Ａ２とを形成した液晶素子１を挟んで前偏光板１２と後偏光板１３を配置し、後偏光板１３の後側に面光源１７を配置するとともに、液晶素子１の液晶層１１を複数の画素Ａの全域にわたって同じ層厚に形成し、この液晶層１１の液晶分子の配向状態を前記反射部Ａ１と透過部Ａ２とで互いに異ならせ、反射部Ａ１の液晶層１１を往復して透過する光に対するリタデーションと、透過部Ａ２の液晶層１１を一方向に透過する光に対するリタデーションとを等しくした。【選択図】    図１
2004294800.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基板に対向する後基板の互いに向き合う内面にそれぞれ互いに対向する領域により複数の画素を形成する電極が設けられ、前記後基板の内面に、前記複数の画素内の予め定めた領域にそれぞれ対応する反射膜が設けられ、前記前基板と後基板との間に、前記複数の画素の全域にわたって実質的に同じ層厚に形成され、液晶分子が前記複数の画素の前記反射膜に対応する領域と他の領域とで互いに異なる配向状態に配向した液晶層が設けられ、前記複数の画素の前記反射膜に対応する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を形成してなる液晶素子と、
前記液晶素子を挟んでその前側と後側とにそれぞれ配置された前偏光板及び後偏光板と、
前記後偏光板の後側に配置され、前記液晶素子に向けて照明光を出射する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】
液晶素子と前後の偏光板との間に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４／λ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。
【請求項３】
液晶素子の複数の画素の反射部の液晶分子は、前後の基板間における分子配列の捩れ角が６０〜７０度の範囲の配向状態に配向し、前記複数の画素の透過部の液晶分子は、前記基板間における分子配列の捩れ角が０〜１０度の範囲の配向状態に配向しており、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値は、２５０ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
液晶素子の前後の基板のうち、一方の基板の内面に、複数の画素の配列領域全体にわたって、液晶分子を一方の方向に配向させる配向処理が施され、他方の基板の内面に、前記複数の画素の透過部を除いて、前記液晶分子を前記一方の基板の内面の配向処理方向に対して６０〜７０度ずれた方向に配向させる配向処理が施されていることを特徴とする請求項３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、液晶素子の複数の画素にそれぞれ反射表示のための反射部と透過表示のための透過部とを形成した反射／透過型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外部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／透過型の液晶表示装置として、複数の画素にそれぞれ反射表示のための反射部と透過表示のための透過部とを形成した液晶素子を備え、前記液晶素子を挟んでその前側と後側とにそれぞれ前偏光板及び後偏光板を配置し、前記後偏光板の後側に前記液晶素子に向けて照明光を出射する光源を配置したものがある。
【０００３】
この種の反射／透過型の液晶表示装置の液晶素子は、表示の観察側である前側の基板とこの前基板に対向する後基板の互いに向き合う内面にそれぞれ互いに対向する領域により複数の画素を形成する電極が設けられ、前記後基板の内面に、前記複数の画素内の予め定めた領域にそれぞれ対応する反射膜が設けられ、前記前基板と後基板との間に液晶層が設けられ、前記複数の画素の前記反射膜に対応する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を形成した構成となっている。
【０００４】
前記反射／透過型液晶表示装置は、前記液晶素子の複数の画素の反射部により反射表示を行ない、前記液晶素子の複数の画素の透過部により透過表示を行なうものであり、反射表示のときは、表示の観察側から入射し、前記前偏光板と液晶素子の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、前記液晶素子の前側に出射した反射光のうち、前記前偏光板を透過した光を観察側に出射して表示する。
【０００５】
また、透過表示のときは、前記光源から出射し、前記後偏光板と液晶素子の複数の画素の透過部の液晶層を透過して前記液晶素子の前側に出射した光のうち、前記前偏光板を透過した光を観察側に出射して表示する。
【０００６】
しかし、この反射／透過型液晶表示装置は、反射表示のときは観察側から入射した光が液晶素子の液晶層を往復して透過して観察側に出射し、透過表示のときは前記光源から出射した光が前記液晶素子の液晶層を一方向に１回だけ透過して観察側に出射するため、反射表示のときと、透過表示のときとで、表示特性が大きく異なってしまう。
【０００７】
そのため、従来から、前記液晶素子の一方の基板の内面に、複数の画素の反射部と透過部の基板間ギャップ（前後の基板の液晶層に接する面間の間隙）を異ならせるためのギャップ調整層を設けることにより、前記反射部の液晶層厚を前記透過部の液晶層厚の例えば１／２程度に小さくし、前記反射部の液晶層を往復して透過する光に対するリタデーションと、前記透過部の液晶層を一方向に透過する光に対するリタデーションとを実質的に等しくして、反射表示のときも透過表示のときも略同じ特性の表示が得られるようにした、マルチギャップ方式と呼ばれる反射／透過型液晶表示装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２０７２２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記マルチギャップ方式の反射／透過型液晶表示装置は、液晶素子の一方の基板の内面に、複数の画素の反射部と透過部の基板間ギャップを異ならせるためのギャップ調整層を設けなければならないため、液晶素子の製造が難しくなる。
【００１０】
しかも、このマルチギャップ方式の反射／透過型液晶表示装置は、液晶素子の一方の基板の内面の複数の画素の反射部に対応する部分と透過部に対応する部分との間に、前記ギャップ調整層の膜厚に相当する大きな段差があるため、前記液晶素子内に液晶を注入する際の液晶の流入が前記段差により妨げられ、前記段差部分に気泡が残って、前記画素の反射部と透過部との境界部に光漏れ等の表示欠陥を生じさせてしまう。
【００１１】
さらに、このマルチギャップ方式の反射／透過型液晶表示装置は、液晶素子の前後の基板の電極間の間隔が前記反射部と透過部とで大きく異なるため、前記電極間に印加する駆動電圧を、反射表示のときと透過表示のときとで異ならせる必要があり、したがって、前記液晶素子の駆動が複雑になる。
【００１２】
この発明は、液晶素子の複数の画素の反射部による反射表示のときも前記複数の画素の透過部による透過表示のときも略同じ特性の表示を得ることができ、しかも、液晶素子の製造を容易にするとともに、液晶素子内に液晶を注入する際の素子内への気泡の残留を無くして光漏れ等の表示欠陥の発生を防ぎ、また前記液晶素子の駆動も容易に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。
【００１３】
【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基板に対向する後基板の互いに向き合う内面にそれぞれ互いに対向する領域により複数の画素を形成する電極が設けられ、前記後基板の内面に、前記複数の画素内の予め定めた領域にそれぞれ対応する反射膜が設けられ、前記前基板と後基板との間に、前記複数の画素の全域にわたって実質的に同じ層厚に形成され、液晶分子が前記複数の画素の前記反射膜に対応する領域と他の領域とで互いに異なる配向状態に配向した液晶層が設けられ、前記複数の画素の前記反射膜に対応する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を形成してなる液晶素子と、前記液晶素子を挟んでその前側と後側とにそれぞれ配置された前偏光板及び後偏光板と、前記後偏光板の後側に配置され、前記液晶素子に向けて照明光を出射する光源とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
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により反射表示を行ない、前記液晶素子の複数の画素の透過部により透過表示を行なうものであり、反射表示のときは、表示の観察側から入射し、前記前偏光板と液晶素子の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、前記液晶素子の前側に出射した反射光のうち、前記前偏光板を透過した光を観察側に出射して表示する。
【００１５】
また、透過表示のときは、前記光源から出射し、前記後偏光板と液晶素子の複数の画素の透過部の液晶層を透過して前記液晶素子の前側に出射した光のうち、前記前偏光板を透過した光を観察側に出射して表示する。
【００１６】
そして、この液晶表示装置では、前記液晶素子の液晶層を複数の画素の全域にわたって実質的に同じ層厚に形成し、その液晶分子の配向状態を前記複数の画素の反射部と透過部とで互いに異ならせているため、前記反射部の液晶層を往復して透過する光に対するリタデーションと、前記透過部の液晶層を一方向に透過する光に対するリタデーションとを実質的に等しくし、前記液晶素子の複数の画素の反射部による反射表示のときも、前記複数の画素の透過部による透過表示のときも、略同じ特性の表示を得ることができる。
【００１７】
しかも、この液晶表示装置によれば、前記液晶素子の液晶層を複数の画素の全域にわたって実質的に同じ層厚に形成しているため、前後の基板の液晶層に接する面はいずれも、前記画素の全域にわたって実質的にフラットな面でよく、したがって、前記液晶素子の製造を容易にするとともに、液晶素子内に液晶を注入する際の素子内への気泡の残留を無くして光漏れ等の表示欠陥の発生を防ぎ、また前記液晶素子の駆動も容易にすることができる。
【００１８】
このように、この発明の液晶表示装置は、複数の画素にそれぞれ反射部と透過部とを形成した液晶素子を挟んでその前側と後側とにそれぞれ前偏光板及び後偏光板を配置し、前記後偏光板の後側に光源を配置するとともに、前記液晶素子の液晶層を複数の画素の全域にわたって実質的に同じ層厚に形成し、この液晶層の液晶分子の配向状態を前記複数の画素の反射部と透過部とで互いに異ならせることにより、前記液晶素子の複数の画素の反射部による反射表示のときも前記複数の画素の透過部による透過表示のときも略同じ特性の表示を得られるようにし、しかも、前記液晶素子の製造を容易にするとともに、液晶素子内に液晶を注入する際の素子内への気泡の残留を無くして光漏れ等の表示欠陥の発生を防ぎ、また前記液晶素子の駆動も容易にしたものである。
【００１９】
この発明の液晶表示装置は、前記液晶素子と前後の偏光板との間に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４／λ位相差板を配置した構成とするのが望ましい。
【００２０】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の複数の画素の反射部の液晶分子を、前後の基板間における分子配列の捩れ角が６０〜７０度の範囲の配向状態に配向させ、前記複数の画素の透過部の液晶分子を、前記基板間における分子配列の捩れ角が０〜１０度の範囲の配向状態に配向させ、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値を２５０ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲に設定するのが好ましい。
【００２１】
このように前記液晶素子の複数の画素の反射部の液晶分子を６０〜７０度の捩れ角で配向させ、前記複数の画素の透過部の液晶分子を０〜１０度の捩れ角で配向させる場合は、前記液晶素子の前後の基板のうち、一方の基板の内面に、前記複数の画素の配列領域全体にわたって、液晶分子を一方の方向に配向させる配向処理を施し、他方の基板の内面に、前記複数の画素の透過部を除いて、前記液晶分子を前記一方の基板の内面の配向処理方向に対して６０〜７０度ずれた方向に配向させる配向処理を施すのが好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１〜図５はこの発明の一実施例を示しており、図１は液晶表示装置の一部分の断面図である。
【００２３】
この液晶表示装置は、図１のように、複数の画素Ａにそれぞれ反射表示のための反射部Ａ１と透過表示のための透過部Ａ２とを形成した液晶素子１と、前記液晶素子１を挟んでその前側と後側とにそれぞれ配置された前偏光板１２及び後偏光板１３と、前記液晶素子１と前後の偏光板１２，１３との間にそれぞれ配置された位相差板１４，１５と、前記液晶素子１と前側の位相差板１４との間に設けられた拡散層１６と、前記後偏光板１３の後側に配置され、前記液晶素子に向けて照明光を出射する光源１７とを備えている。
【００２４】
前記液晶素子１は、表示の観察側である前側の透明基板２とこの前基板２に対向する後側の透明基板３の互いに向き合う内面にそれぞれ互いに対向する領域により複数の画素Ａを形成する透明電極４，５が設けられ、後基板３の内面に前記複数の画素Ａ内の予め定めた領域にそれぞれ対応する反射膜７が設けられ、前記前基板２と後基板３との間に、前記複数の画素Ａの全域にわたって実質的に同じ層厚に形成され、液晶分子１１ａが前記複数の画素Ａの前記反射膜７に対応する領域と他の領域とで互いに異なる配向状態に配向した液晶層１１が設けられ、前記複数の画素Ａの前記反射膜７に対応する領域により前側から入射した光を前記反射膜７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を形成した構成となっている。
【００２５】
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、前基板２の内面に設けられた電極４は一枚膜状の対向電極、後基板３の内面に設けられた電極５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。
【００２６】
そして、前記後基板３の内面には、前記複数の画素電極５にそれぞれ対応させて複数のＴＦＴ６が設けられるとともに、各行のＴＦＴ６にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴ６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。
【００２７】
なお、図１では前記ＴＦＴ６を簡略化して示しているが、このＴＦＴ６は、後基板３の基板面上に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って前記基板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。
【００２８】
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、後基板３の基板面に前記ＴＦＴ６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ＴＦＴ６のドレイン電極につながっている。
【００２９】
そして、前記複数の画素電極５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５にそれぞれ、その画素電極５に対応するＴＦＴ６のソース電極が接続されている。
【００３０】
また、前記後基板３の内面に複数の画素Ａにそれぞれ部分的に対応させて設けられた前記反射膜７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、この反射膜７は前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記複数の画素電極５は、その一部を前記反射膜７の上に直接重ねて形成されている。
【００３１】
なお、この実施例では、前記反射膜７を前記複数の画素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。
【００３２】
また、この液晶素子１は、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８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えており、これらのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、前基板２の内面に略同じ膜厚に形成され、その上に前記対向電極４が形成されている。
【００３３】
さらに、前記前基板２と後基板３の内面にはそれぞれ、前記複数の画素Ａの配列領域全体に、可溶性ポリイミドまたはポリアミック酸等の水平配向材からなる配向膜９，１０が前記電極４，５を覆って設けられており、一方の基板、例えば前基板２の内面には、前記複数の画素Ａの配列領域全体にわたって、液晶分子１１ａを一方の方向に配向させる配向処理が施され、他方の後基板３の内面には、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２を除いて、前記液晶分子１１ａを前記前基板２の内面の配向処理方向に対して６０〜７０度ずれた方向に配向させる配向処理が施されている。
【００３４】
図２及び図３は前記前基板２及び後基板３の配向処理方法を示しており、これらの図では、便宜上、基板２，３の内面に形成された電極４，５及びＴＦＴ等を省略し、前記配向膜９，１０をその膜厚を厚く誇張して示している。
【００３５】
前記前基板２及び後基板３の配向処理方法を説明すると、前基板２の配向処理は、図２に示したように、通常の配向処理方法、つまり基板２上に水平配向材を塗布して配向膜９を形成し、この配向膜９の膜面をラビングローラ１８により一方向にラビングする方法で行なう。
【００３６】
一方、後基板３の配向処理は、図３に示したように、基板３上に水平配向材を塗布して配向膜１０を形成した後、この配向膜１０上の複数の画素Ａの透過部Ａ２にそれぞれ対応する部分をレジストマスク１９によりマスキングして前記配向膜１０の膜面をラビングローラ１８により前記前基板２の内面の配向処理方向に対して６０〜７０度ずれた方向にラビングし、その後に前記レジストマスク１９を剥離する方法で行なう。
【００３７】
この後基板３の配向処理方法は、通常の配向処理方法（前基板２の配向処理方法）に、前記レジストマスク１９の形成工程とラビング後のマスク剥離工程を加えた方法であり、前記レジストマスク１９は、フォトレジストの塗布及び露光・現像により簡単に形成することができ、また、ラビング後は溶剤により簡単に剥離することができるため、この後基板３の配向処理も容易に行なうことができる。
【００３８】
なお、前基板２及び後基板３の一方または両方の配向処理は、上記方法に限らず、例えば基板上にポリビニルシンナメート等に代表される光配向材を塗布し、その配向膜に紫外線を照射して配向性をもたせる方法で行なってもよい。
【００３９】
この方法で前記後基板３を配向処理する場合は、前記配向膜に、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２に対応する部分への照射光を遮光するフォトマスクを介して紫外線を照射することにより、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２を除いて配向性をもたせることができるため、上述したラビングによる配向処理の場合のレジストマスク１９の形成及びラビング後のマスク剥離を不要とし、配向処理をさらに容易にすることができる。
【００４０】
そして、前記前基板２と後基板３は、前記複数の画素Ａの配列領域を囲む図示しない枠状のシール材を介して接合されており、前記液晶層１１は、前後の基板２，３間の前記シール材により囲まれた領域に、前記シール材の一辺に設けられた液晶注入口から真空注入法により液晶を注入することにより形成され、前記液晶注入口は液晶の注入後に封止されている。
【００４１】
なお、上述したように、前基板２の内面に複数の画素Ａにそれぞれ対応せて設けられた赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８は略同じ膜厚に形成されており、したがって、この前基板２の液晶層１１に接する面（配向膜９の膜面）は、前記複数の画素Ａの全域にわたって実質的にフラットな面である。
【００４２】
また、後基板３の内面に設けられた画素電極５の前記反射部Ａ１に対応する部分（反射膜７上に重なった部分）と、前記透過部Ａ２に対応する部分とには、前記反射膜７の膜厚に相当する段差があるが、その段差は極く小さく、したがって、この後基板３の液晶層１１に接する面（配向膜１０の膜面）も、複数の画素Ａの全域にわたって実質的にフラットな面である。
【００４３】
なお、図１では前記反射膜７を厚く誇張して示しているが、この反射膜７の膜厚は０．２〜０．３μｍ程度であり、したがって、前記画素電極５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段差は、ほとんど無視できる程度の極く小さい段差であるため、前記後基板３の液晶層１１に接する面は、前記画素Ａの全域にわたって実質的にフラットな面と見なすことができる。
【００４４】
そのため、前後の基板２，３間に設けられた液晶層１１は、前記複数の画素Ａの全域にわたって実質的に同じ層厚に形成されている。
【００４５】
前記液晶層１１は、左旋性または右旋性のいずれかのカイラル剤を添加した誘電異方性が正のネマティック液晶からなっており、前記複数の画素Ａの反射部Ａ１の液晶分子１１ａは、前記複数の画素Ａの配列領域全体にわたって一方向に配向処理された前基板２の配向膜９と、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２を除いて前記前基板２の内面の配向処理方向に対して６０〜７０度ずれた方向に配向処理された後基板３の配向膜１０と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、前記カイラル剤の旋回方向に６０〜７０度の範囲の捩れ角で分子配列が捩れたツイスト配向状態に配向している。
【００４６】
一方、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２の液晶分子１１ａは、前記複数の画素Ａの配列領域全体にわたって一方向に配向処理された前基板２の配向膜９により前記前基板２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、前記カイラル剤の旋回方向に０〜１０度の範囲の捩れ角で分子配列が捩れた、非ツイストまたは極く小さい捩れ角のツイスト配向状態に配向している。
【００４７】
なお、前記後基板３の前記透過部Ａ２に対応する部分は配向処理されていないため、前記透過部Ａ２の液晶分子１１ａの配向状態は、前基板２の配向処理方向と液晶のオーダーパラメータによってほとんど決定されるが、液晶分子１１ａの分子配列の捩れ方向が前記カイラル剤によって規定されるため、前記透過部Ａ２の液晶分子１１ａも、安定した配向状態に配向させることができる。
【００４８】
そして、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の値を、２５０ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲に設定し、前記反射部Ａ１の液晶層１１を往復して透過する光に対するリタデーションと、前記透過部Ａ２の液晶層１１を一方向に透過する光に対するリタデーションとを実質的に等しくしている。
【００４９】
なお、前記透過部Ａ２の液晶分子１１ａの捩れ角は、液晶のカイラルピッチと液晶層厚ｄとによって決まり、例えば液晶にΔｎの値が０．０７の低Δｎ液晶を用い、Δｎｄの値を２７０ｎｍに設定する場合は、液晶層厚ｄを約３．９μｍ、液晶のカイラルピッチを約１４０μｍとしたときに、前記透過部Ａ２の液晶分子１１ａが、１０度の捩れ角で配向する。
【００５０】
したがって、前記液晶のカイラルピッチは約１４０μｍ以上が望ましく、このように液晶のカイラルピッチを大きくすることにより、前記透過部Ａ２の液晶分子１１ａを、０〜１０度の捩れ角の非ツイストまたは極く小さい捩れ角のツイスト配向状態に配向させることができる。
【００５１】
すなわち、前記液晶素子１は、その後基板３の内面に複数の画素Ａ内の予め定めた領域にそれぞれ対応する反射膜７を設けることにより、前記複数の画素Ａにそれぞれ反射表示のための反射部Ａ１と透過表示のための透過部Ａ２とを形成し、前後の基板２，３間に、前記複数の画素Ａの全域にわたって実質的に同じ層厚に形成され、液晶分子１１ａが前記複数の画素Ａの反射部Ａ１と透過部Ａ２とで互いに異なる配向状態に配向し、前記反射部Ａ１を往復して透過する光に対するリタデーションと、前記透過部Ａ２を一方向に透過する光に対するリタデーションとが実質的に等しく設定された液晶層１１を設けたものである。
【００５２】
一方、前記液晶素子１を挟んでその前側と後側とにそれぞれ配置された前偏光板１２と後偏光板１３は、いずれも、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であり、これらの偏光板１２，１３は、それぞれの透過軸１２ａ，１３ａを実質的に互いに直交させて配置されている（図４及び図５参照）。
【００５３】
また、前記液晶素子１と前後の偏光板１２，１３との間にそれぞれ配置された位相差板１４，１５は、いずれも、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４／λ位相差板であり、前側の４／λ位相差板１４は、その遅相軸１４ａを、前偏光板１２の透過軸に対して実質的に４５度斜めにずらして配置され、後側の４／λ位相差板１５は、その遅相軸１５ａを、後偏光板１３の透過軸に対し、前記前偏光板１２の透過軸に対する前側４／λ位相差板１４の遅相軸のずれ方向とは反対方向に実質的に４５度斜めにずらして配置されている（図４及び図５参照）。
【００５４】
さらに、前記後偏光板１３の後側に配置された光源１７は、前記液晶素子１の略全域に向けて輝度分布の均一な照明光を出射する面状の光源（以下、面光源と言う）であり、図１では簡略化しているが、この面光源１７は、透明板の少なくとも一端面が光を入射させる入射端面に形成され、前記透明板の一方の板面が出射面に形成され、他方の板面が前記入射面から透明板内に入射した光を内面反射して前記出射面から出射させる反射面に形成されてなり、前記出射面を前記後偏光板１３の後面に対向させて配置された導光板と、この導光板の入射端面に対向させて配置された発光ダイオードまたは冷陰極管等の発光素子とにより構成されている。
【００５５】
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により外光を利用する反射表示を行ない、前記液晶素子１の複数の画素Ａの透過部Ａ２により前記面光源１７からの照明光を利用する透過表示を行なうものであり、反射表示のときは、表示の観察側から入射し、前記前偏光板１２と液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１の液晶層１１を透過した光を前記反射膜７により反射し、前記液晶素子１の前側に出射した反射光のうち、前記前偏光板１２を透過した光を観察側に出射して表示する。
【００５６】
また、透過表示のときは、前記面光源１７から出射し、前記後偏光板１３と液晶素子１の複数の画素Ａの透過部Ａ２の液晶層１１を透過して前記液晶素子１の前側に出射した光のうち、前記前偏光板１２を透過した光を観察側に出射して表示する。
【００５７】
図４は前記液晶表示装置の反射表示の模式図、図５は前記液晶表示装置の透過表示の模式図である。
【００５８】
まず、外光を利用する反射表示について説明すると、この反射表示のときは、図４に矢線で示したように表示の観察側（図において上側）から入射した外光ａ０が、前偏光板１２によりその吸収軸（図示せず）に平行な直線偏光成分を吸収され、この前偏光板１２の透過軸１２ａに平行な直線偏光ａ１となって前側のλ／４位相差板１４に入射し、このλ／４位相差板１４により常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、円偏光ａ２となって液晶素子１に入射する。
【００５９】
そして、前記液晶素子１の電極４，５間に電界が印加されていない無電界時、つまり前記画素Ａの反射部Ａ１の液晶分子１１ａが６０〜７０度の捩れ角でツイスト配向した初期配向状態にあるときは、図４（ａ）のように、前記液晶素子１にその前側から入射した前記円偏光ａ２が、分子配列の捩じれ角を６０〜７０度、Δｎｄの値をΔｎｄ値を２５０ｎｍ〜２７０ｎｍに設定された液晶層１１を透過する過程でそのリタデーションにより偏光状態を変え、前記前偏光板１２を透過して入射した前記直線偏光ａ１と実質的に同じ直線偏光ａ３となり、その直線偏光ａ３のうち、前記画素Ａの反射部Ａ１の液晶層１１を透過した光が反射膜７により反射され、前記画素Ａの透過部Ａ２の液晶層１１を透過した光は液晶素子１の後側に出射する。
【００６０】
前記反射膜７により反射された直線偏光ａ３は、前記液晶層１１を再び透過してそのリタデーションにより偏光状態を変え、前記前側のλ／４位相差板１４を透過して入射した前記円偏光ａ２と同じ円偏光ａ４となって液晶素子１の前側に出射する。
【００６１】
前記液晶素子１の前側に出射した円偏光ａ４は、前記前側のλ／４位相差板１４により前偏光板１２の透過軸１２ａに平行な直線偏光ａ５とされて前記前偏光板１２にその後側から入射し、この前偏光板１２を透過して観察側に出射する。
【００６２】
また、前記液晶素子１の電極４，５間に液晶層１１の液晶分子１１ａを基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上が配向させる書込み電界が印加された電界印加時、つまり前記画素Ａの反射部Ａ１の液晶層１１のリタデーションが実質的に０になったときは、図４（ｂ）のように、前記液晶素子１にその前側から入射した前記円偏光ａ２が液晶層１１を偏光状態をほとんど変えずに透過し、その円偏光ａ２のうち、前記画素Ａの反射部Ａ１の液晶層１１を透過した光が反射膜７により反射され、前記画素Ａの透過部Ａ２の液晶層１１を透過した光は液晶素子１の後側に出射する。
【００６３】
前記反射膜７により反射された円偏光ａ２は、前記液晶層１１を再び偏光状態をほとんど変えずに透過して液晶素子１の前側に出射する。
【００６４】
前記液晶素子１の前側に出射した前記円偏光ａ２は、前記前側のλ／４位相差板１４により前偏光板１２の透過軸１２ａに対して実質的に直交（前偏光板１２の吸収軸と実質的に平行）な直線偏光ａ６とされて前記前偏光板１２にその後側から入射し、この前偏光板１２により吸収される。
【００６５】
この反射表示のときの観察側への出射光は、液晶素子１の後基板３の内面において前記反射膜７により反射された光であり、したがって偏光板による光の吸収が前偏光板１２による吸収だけであるため、明るい表示が得られる。
【００６６】
次に、面光源１７からの照明光を利用する透過表示について説明すると、この透過射表示のときは、図５に矢線で示したように後側（図において下側）から入射した照明光ｂ０が、後偏光板１３によりその吸収軸（図示せず）に平行な直線偏光成分を吸収され、この後偏光板１３の透過軸１３ａに平行な直線偏光ｂ１となって後側のλ／４位相差板１５に入射し、このλ／４位相差板１５により常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、円偏光ｂ２となる。
【００６７】
このλ／４位相差板１５を透過した円偏光ｂ２は、前記液晶素子１にその後側から入射し、その光のうち、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２に入射した光が液晶層１１に入射し、前記複数の画素Ａの反射部Ａ１に入射した光は、前記反射膜７により反射されて液晶素子１の後側に戻る。
【００６８】
そして、前記液晶素子１の電極４，５間に電界が印加されていない無電界時、つまり前記画素Ａの透過部Ａ２の液晶分子１１ａが０〜１０度の捩れ角で非ツイストまたは極く小さい捩れ角のツイスト配向した初期配向状態にあるときは、図５（ａ）のように、前記液晶素子１にその後側から入射した前記円偏光ｂ２が、分子配列の捩じれ角を０〜１０度、Δｎｄの値を２５０ｎｍ〜２７０ｎｍに設定された液晶層１１を透過する過程でそのリタデーションにより偏光状態を変え、前記後前のλ／４位相差板１５を透過して入射した前記円偏光ｂ２とは逆回りの円偏光ｂ３となって液晶素子１の前側に出射する。
【００６９】
前記液晶素子１の前側に出射した円偏光ｂ３は、前記前側のλ／４位相差板１４により前偏光板１２の透過軸１２ａに平行な直線偏光ｂ４とされて前記前偏光板１２にその後側から入射し、この前偏光板１２を透過して観察側に出射する。
【００７０】
また、前記液晶素子１の電極４，５間に液晶層１１の液晶分子１１ａを基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上が配向させる書込み電界が印加された電界印加時、つまり前記画素Ａの透過部Ａ２の液晶層１１のリタデーションが実質的に０になったときは、図５（ｂ）のように、前記液晶素子１にその後側から入射した前記円偏光ｂ２が液晶層１１を偏光状態をほとんど変えずに透過して液晶素子１の前側に出射する。
【００７１】
前記液晶素子１の前側に出射した前記円偏光ｂ２は、前記前側のλ／４位相差板１４により前偏光板１２の透過軸１２ａに対して実質的に直交（前偏光板１２の吸収軸と実質的に平行）な直線偏光ｂ５とされて前記前偏光板１２にその後側から入射し、この前偏光板１２により吸収される。
【００７２】
このように、この液晶表示装置の表示は、外光を利用する反射表示のときも、面光源１７からの照明光を利用する透過表示のときも、液晶素子１の無電界画素からの出射光が観察側に出射して明表示となり、電界印加画素からの出射光が前偏光板１２により吸収されて暗表示となるノーマリーホワイトモードの表示である。
【００７３】
なお、前記液晶素子１は、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８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えているため、前記明表示は、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色に着色された表示である。
【００７４】
また、この液晶表示装置は、液晶素子１と前側のλ／４位相差板１４との間に拡散層１６を配置しているため、前記液晶素子１の後基板３の内面に設けられた反射膜（鏡面反射膜）７への表示の観察者の顔やその背景等の外景の映り込みを防ぐとともに、表示の視野角を広くすることができる。
【００７５】
そして、この液晶表示装置は、前記液晶素子１の液晶層１１を複数の画素Ａの全域にわたって実質的に同じ層厚に形成し、その液晶分子１１ａの配向状態を前記複数の画素Ａの反射部Ａ１と透過部Ａ２とで互いに異ならせているため、前記反射部Ａ１の液晶層１１を往復して透過する光に対するリタデーションと、前記透過部Ａ２の液晶層１１を一方向に透過する光に対するリタデーションとを実質的に等しくし、前記液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１による反射表示のときも、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２による透過表示のときも、略同じ特性の表示を得ることができる。
【００７６】
この実施例では、前記液晶素子１と前後の偏光板１２，１３との間にそれぞれ４／λ位相差板１４，１５を配置しているため、上述したように、反射表示のときも透過表示のときも、前偏光板１２または後偏光板１３を透過して入射した直線偏光ａ１，ｂ１を前記４／λ位相差板１４，１５により円偏光ａ２，ｂ２として液晶素子１に入射させ、その複数の画素Ａの反射部Ａ１の液晶層１１を往復して透過するか、透過部Ａ２の液晶層１１を一方向に透過して前記液晶素子１の前側に出射した光を、前側の４／λ位相差板１４と前偏光板１２とを透過させて観察側に出射し、反射表示のときも透過表示のときも、略同じ特性の表示を得ることができる。
【００７７】
また、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Ａ１の液晶分子１１ａを、前後の基板２，３間における分子配列の捩れ角が６０〜７０度の範囲の配向状態に配向させ、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２の液晶分子１１ａを、前記基板２，３間における分子配列の捩れ角が０〜１０度の範囲の配向状態に配向させ、前記液晶素子１のΔｎｄの値を２５０ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲に設定しているため、前記反射部Ａ１の液晶層１１を往復して透過する光に対するリタデーションと、前記透過部Ａ２の液晶層１１を一方向に透過する光に対するリタデーションとを実質的に等しくするとともに、反射表示のときも透過表示のときも、液晶素子１に入射した前記円偏光ａ２，ｂ２を、前記画素Ａの電極４，５間に電界が印加されない無電界時は回転方向が逆になった円偏光ａ４，ｂ３とし、電界印加時は前記入射した円偏光ａ２，ｂ２のまま前記液晶素子１の前側に出射させ、その円偏光ａ４，ｂ３とａ２，ｂ２の一方を前偏光板１２を透過させて観察側に出射し、他方を前記前偏光板１２により吸収することにより、より高い表示特性を得ることができる。
【００７８】
しかも、この液晶表示装置によれば、前記液晶素子１の液晶層１１を複数の画素Ａの全域にわたって実質的に同じ層厚に形成しているため、前後の基板２，３の液晶層１１に接する面はいずれも、前記画素Ａの全域にわたって実質的にフラットな面でよく、したがって、液晶素子１の製造を容易にするとともに、液晶素子１内に液晶を注入する際の素子内への気泡の残留を無くして光漏れ等の表示欠陥の発生を防ぎ、また前記液晶素子の駆動も容易にすることができる。
【００７９】
すなわち、従来のマルチギャップ方式の反射／透過型液晶表示装置では、液晶素子の複数の画素の反射部と透過部の基板間ギャップを異ならせるために、一方の基板の内面にギャップ調整層を設けなければならないが、上記実施例の液晶表示装置は、液晶素子１のいずれの基板２，３にも前記ギャップ調整層を設ける必要が無いため、前記液晶素子１を容易に製造することができる。
【００８０】
しかも、上記実施例では、液晶素子１の前後の基板２，３のうち、一方の基板、例えば前基板２の内面に、複数の画素Ａの配列領域全体にわたって、液晶分子１１ａを一方の方向に配向させる配向処理を施し、他方の後基板３の内面に、前記複数の画素Ａの透過部を除いて、液晶分子１１ａを前記前基板２の内面の配向処理方向に対して６０〜７０度ずれた方向に配向させる配向処理を施すことにより、前記複数の画素Ａの反射部Ａ１の液晶分子１１ａを、前後の基板２，３の配向処理方向により規定して前記６０〜７０度の捩れ角で配向させ、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２の液晶分子１１ａを、前基板２の配向処理方向により規定して前記０〜１０度の捩れ角で配向させているため、いずれの基板２，３の配向処理も、一方向（前基板２と後基板３とで互いに６０〜７０度ずれた方向）に液晶分子１１ａを配向させる処理でよく、したがって前後の基板２，３の配向処理を簡単に行なうことができる。
【００８１】
なお、上記実施例では、液晶素子１と前後の偏光板１２，１３との間にそれぞれ４／λ位相差板１４，１５を配置しているが、この位相差板１４，１５は省略してもよい。
【００８２】
また、上記実施例では、液晶素子１の複数の画素Ａの反射部Ａ１の液晶分子１１ａを６０〜７０度の捩れ角で配向させ、前記複数の画素Ａの透過部Ａ２の液晶分子１１ａを０〜１０度の捩れ角で配向させるとともに、前記液晶素子１のΔｎｄの値を２５０ｎｍ〜２７０ｎｍに設定しているが、前記反射部Ａ１と透過部Ａ２の液晶分子１１ａの配向状態と液晶素子１のΔｎｄの値は、前記反射部Ａ１の液晶層１１を往復して透過する光に対するリタデーションと、前記透過部Ａ２の液晶層１１を一方向に透過する光に対するリタデーションとが実質的に等しくなる条件を満たすことができれば、他の配向状態及びΔｎｄ値としてもよい。
【００８３】
さらに、上記実施例では、液晶素子１と前側のλ／４位相差板１４との間に拡散層１６を設けているが、この拡散層１６は、前記液晶素子１の後基板３の内面に設けられた反射膜７よりも前側であれば、液晶素子１の前後の基板２，３のいずれかの内面に設けてもよく、また、前記拡散層１６を省略してもよい。
【００８４】
また、上記実施例では、前記反射膜７を前記後基板の内面に設けられたＴＦＴ６の図示しないゲート絶縁膜上に形成し、後基板の内面の電極（画素電極）５を、その一部を前記反射膜７の上に重ねて形成しているが、前記反射膜７を後基板３の基板面に形成し、後基板の内面の電極５を、その一部を前記反射膜７の上に前記ゲート絶縁膜を介して重ねて形成してもよく、また、後基板の内面の電極５の予め定めた領域の上に前記反射膜７を形成してもよい。
【００８５】
さらにまた、上記実施例の液晶表示装置は、ＴＦＴ６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１を備えたものであるが、液晶素子は、ＭＩＭをアクティブ素子とするアクティブマトリックス型のものでも、単純マトリックス型のものでもよい。
【００８６】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、複数の画素にそれぞれ反射部と透過部とを形成した液晶素子を挟んでその前側と後側とにそれぞれ前偏光板及び後偏光板を配置し、前記後偏光板の後側に光源を配置するとともに、前記液晶素子の液晶層を複数の画素の全域にわたって実質的に同じ層厚に形成し、この液晶層の液晶分子の配向状態を前記複数の画素の反射部と透過部とで互いに異ならせたものであるため、前記液晶素子の複数の画素の反射部による反射表示のときも前記複数の画素の透過部による透過表示のときも略同じ表示特性を得ることができ、しかも、液晶素子の製造を容易にするとともに、液晶素子内に液晶を注入する際の素子内への気泡の残留を無くして光漏れ等の表示欠陥の発生を防ぎ、また前記液晶素子の駆動も容易にすることができる。
【００８７】
この発明の液晶表示装置は、前記液晶素子と前後の偏光板との間にそれぞれ４／λ位相差板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、反射表示のときも透過表示のときも、前偏光板または後偏光板を透過して入射した直線偏光を前記４／λ位相差板により円偏光として液晶素子に入射させ、その複数の画素の反射部の液晶層を往復して透過するか、透過部の液晶層を一方向に透過して前記液晶素子の前側に出射した光を、前側の４／λ位相差板と前偏光板とを透過させて観察側に出射し、反射表示のときも透過表示のときも、略同じ特性の表示を得ることができる。
【００８８】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の複数の画素の反射部の液晶分子を、前後の基板間における分子配列の捩れ角が６０〜７０度の範囲の配向状態に配向させ、前記複数の画素の透過部の液晶分子を、前記基板間における分子配列の捩れ角が０〜１０度の範囲の配向状態に配向させ、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値を２５０ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲に設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記反射部の液晶層を往復して透過する光に対するリタデーションと、前記透過部の液晶層を一方向に透過する光に対するリタデーションとを実質的に等しくするとともに、反射表示のときも透過表示のときも、液晶素子に入射した前記円偏光を、無電界時は回転方向が逆になった円偏光とし、電界印加時は前記入射した円偏光のまま前記液晶素子の前側に出射させ、その円偏光の一方を前偏光板を透過させて観察側に出射し、他方を前記前偏光板により吸収することによりより高い表示特性を得ることができる。
【００８９】
その場合は、前記液晶素子の前後の基板のうち、一方の基板の内面に、前記複数の画素の配列領域全体にわたって、液晶分子を一方の方向に配向させる配向処理を施し、他方の基板の内面に、前記複数の画素の透過部を除いて、前記液晶分子を前記一方の基板の内面の配向処理方向に対して６０〜７０度ずれた方向に配向させる配向処理を施すことにより、前記複数の画素の反射部の液晶分子を、前後の基板の配向処理方向により規定して前記６０〜７０度の捩れ角で配向させ、前記複数の画素の透過部の液晶分子を、前記一方の基板の配向処理方向により規定して前記０〜１０度の捩れ角で配向させるのが好ましく、このようにすることにより、前後の基板の配向処理を簡単に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図２】液晶素子の一方の基板の配向処理方法を示す図。
【図３】液晶素子の他方の基板の配向処理方法を示す図。
【図４】前記液晶表示装置の反射表示の模式図。
【図５】前記液晶表示装置の透過表示の模式図。
【符号の説明】
１…液晶素子、Ａ…画素、Ａ１…反射部、Ａ２…透過部、２，３…基板、４，５…電極、７…反射膜、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…カラーフィルタ、９，１０…配向膜、１１…液晶層、１１ａ…液晶分子、１２，１３…偏光板、１４，１５…λ／４位相差板、１６…拡散層、１７…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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