(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下基板側透明電極が形成された下基板と、前記下基板側透明電極と対向する面側に上基板側透明電極が形成された上基板と、前記下基板と前記上基板との間に挟持された液晶層とを備える液晶セルを有し、前記液晶セルには複数の画素領域が設けられており、前記下基板の前記液晶層側に、前記画素領域毎の色に対応した所定の色、所定の回転方向を持つ楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させる第１コレステリック液晶層を有する半透過反射層が備えられた液晶表示装置であって、前記半透過反射層内には、前記下基板側透明電極と前記上基板側透明電極とが対向する前記画素領域の境界領域に対応して遮光膜が設けられ、前記遮光膜を含む前記半透過反射層と前記下基板の間に第２コレステリック液晶層が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶層が、選択電圧印加状態、非選択電圧印加状態のいずれか一方の状態において、入射した楕円偏光の回転方向を反転させ、他方の状態において回転方向を変えないものであ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】
前記液晶セルに対して前記下基板側から光を入射させる照明装置が備えられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記上基板の外面側および前記下基板の外面側には楕円偏光入射手段が設けられ、前記楕円偏光入射手段が一方向の直線偏光を透過する偏光板と該偏光板を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する位相差板とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記位相差板が１／４波長板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記第１コレステリック液晶層は、前記画素領域毎に当該画素領域毎の色に対応した所定の色光の一部を反射させ、一部を透過させるとともに、前記第２コレステリック液晶層は、前記画素領域毎に前記所定の色光の補色となる色光を反射可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記半透過反射層の下基板側において、異なる色光を反射可能な２以上の前記第２コレステリック液晶層が接していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に反射モードのみならず、透過モード時にも十分に明るい表示が可能な優れた視認性を有する半透過反射型の液晶表示装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型の液晶表示装置は、バックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種々の携帯電子機器などに多用されている。ところが、反射型の液晶表示装置は、自然光や照明光などの外光を利用して表示を行うため、暗い場所では表示を視認するのが難しいという問題があった。そこで、明るい場所では通常の反射型液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は、反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モードまたは透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができるものである。以下、本明細書では、この種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。
【０００３】
半透過反射型液晶表示装置の形態として、アルミニウム等の金属膜に光透過用のスリット（開口部）を形成した反射膜を下基板の内面（以下、本明細書では基板の液晶側の面を内面、それと反対側の面を外面ということもある）に備え、この反射膜を半透過反射膜として機能させる液晶表示装置が提案されている。このような半透過反射膜を備えた液晶表示装置においては、下基板の外面側に配設された照明装置（バックライト）からの光をスリットを介して透過表示に供させる一方、外光を反射膜の非開口部にて反射させ反射表示に供させることで、透過表示及び反射表示の双方を実現している。
【０００４】
これに対して、近年、半透過反射膜として、異なる屈折率を有する誘電体薄膜を交互に積層した誘電体ミラーや、コレステリック液晶を用いたコレステリック反射板、あるいはホログラム素子を用いたホログラム反射板などを用いたものが提案されている。これら新型の反射板は、構成材料の特徴を生かしてただ単に光を反射する反射板としてだけではなく、特有の機能も有している。
【０００５】
中でもコレステリック液晶はある温度（液晶転移温度）以上で液晶相を呈し、液晶相においては液晶分子が一定のピッチで周期的ならせん構造を採るものである。この構造により、らせんのピッチに一致した波長の光を選択的に反射させ、それ以外の光を透過するという性質を有している。したがって、例えば液晶を硬化させる際の紫外線強度や温度によりらせんのピッチを制御できることから、局所的に反射光の色を変えることができ、反射型カラーフィルターとしても用いられる。また、異なる色の色光を選択反射させるコレステリック液晶層を複数積層すれば、積層構造全体を白色光を反射させる反射板として機能させることもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の半透過反射型液晶表示装置においては、外光の有無に関わらず表示の視認が可能であるものの、反射モード時に比べて透過モード時の表示の明るさが低下する場合がある。このような不具合は、透過モードにおいて、バックライトから出射した光を十分に再利用できていないことが一因となっている場合がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、半透過反射型液晶表示装置において、特に透過モード時の表示の明るさを向上させた視認性に優れる液晶表示装置を提供することを目的とする。また、本発明は、優れた視認性を有する上記液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、下基板側透明電極が形成された下基板と、前記下基板側透明電極と対向する面側に上基板側透明電極が形成された上基板と、前記下基板と前記上基板との間に挟持された液晶層とを備える液晶セルを有し、前記下基板の前記液晶層側に、所定の回転方向を持つ楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させる第１コレステリック液晶層を有する半透過反射層が備えられた液晶表示装置であって、前記半透過反射層内には、前記下基板側透明電極と前記上基板側透明電極とが対向する画素領域の境界領域に対応して遮光膜が設けられ、前記遮光膜を含む前記半透過反射層と前記下基板の間に第２コレステリック液晶層が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
コレステリック液晶は、波長が液晶分子のらせんピッチと等しく、かつ、らせんの巻き方向と同じ回転方向の円偏光を選択的に反射する、いわゆる選択反射性を有している。逆に言えば、液晶分子のらせんピッチと等しくない波長の光、および波長が液晶分子のらせんピッチと等しくても、らせんの巻き方向と逆の回転方向を持つ円偏光はコレステリック液晶を透過する。さらに、本発明で用いるコレステリック液晶層は、波長が液晶分子のらせんピッチと等しく、らせんの巻き方向と同じ回転方向の円偏光を１００％反射するのではなく、一部を反射させ、一部を透過させる機能を有している。以上の作用によって、このコレステリック液晶層は半透過反射層として機能する。
【００１０】
本発明者らは、反射型液晶表示装置においてコレステリック液晶からなる反射層（第１コレステリック液晶層）を用いた場合、液晶セルに入射させる光の偏光状態を楕円偏光とし、液晶層への選択電圧印加時、非選択電圧印加時のいずれかの時に楕円偏光状態の回転方向を反転させるように液晶モードを設定すれば、反射時と透過時で表示モードを同じにすることができ、表示原理的に透過モードが暗くならないようにできることを見い出した。また、透過表示時に画素領域内の第１コレステリック液晶の選択反射により下基板側に反射した光を再利用できることを見出した。さらに本発明では、第２コレステリック液晶層を第１コレステリック液晶と遮光膜からなる半透過反射層と下基板との間に設けているため、遮光膜が形成された領域に入射した円偏光のうち第２コレステリック液晶層で反射された円偏光は、表示に再利用できることを見出した。したがって、本発明の構成により、透過モード時の表示の明るさを向上させた視認性に優れる液晶表示装置を提供可能となる。
【００１１】
なお、遮光膜は金属ではなく、樹脂であることが望ましい。遮光膜が金属からなる場合、反射モードの暗表示を行う場合、光漏れを引き起こす可能性がある。例えば、液晶層がOFF状態（非配向状態）で暗表示を行うとすると、遮光膜上の液晶層が正確にλ／２の位相差を持っている場合は暗表示に差し支えはないが、遮光膜上の液晶層は隣り合う画素領域の極性の違いから液晶の配向の乱れを生じやすい。この配向の乱れにより液晶層の位相差がλ／２からずれ、そのため光漏れを引き起こす可能性がある。
【００１２】
上記本発明の液晶表示装置において、液晶セルに対して下基板側から光を入射させる照明装置を備えることが望ましい。特に照明装置には、上記第１及び第２コレステリック液晶層に反射された光を反射する反射板を備えた照明装置であることが望ましい。
【００１３】
本発明の液晶表示装置において透過表示モードを反射表示モードと同じにするためには、何らかの手段によって下基板側から楕円偏光を入射させる必要がある。そのために如何なる手段を採ってもよいが、液晶セルに対して下基板側から光を入射させる照明装置、いわゆるバックライトを備えることにより、下基板側から楕円偏光を入射させる構成を容易に実現することができる。
【００１４】
上基板の外面側および下基板の外面側に設けられる楕円偏光入射手段の具体的な形態として、一方向の直線偏光を透過する偏光板と、この偏光板を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する位相差板とを有するもので構成することができる。
これら２つの光学部材を上基板側、下基板側のそれぞれに設置することによって、太陽光、照明光などの外光とバックライトからの照明光を容易に楕円偏光に変えることができ、本発明の液晶表示装置に好適なものとすることができる。
上記位相差板としては、任意の位相差を持つものを適宜選択すればよいが、１／４波長板を用いることが望ましい。
１／４波長板を用いた場合、偏光板を出射した直線偏光を、広い意味での楕円偏光の中でも特に円偏光に変えることができるので、光の利用効率を最も高めることができ、より明るい表示の液晶表示装置を実現することができる。ただし、上基板側に設ける位相差板に色補償の機能も持たせたい場合には１／４波長板に限ることはなく、任意の位相差を持つ位相差板を選択すればよい。
【００１５】
また、特に第１コレステリック液晶層を、画素領域毎に所定の色光の一部を反射させ、一部を透過させる構成とするとともに、第２コレステリック液晶層を、画素領域毎に所定の色光の補色となる色光を反射可能に構成することができる。これにより、画素領域毎に第２コレステリック液晶層によって透過される色光と、第１コレステリック液晶層によって一部透過される色光とが同一の色光になり、所定の色光を透過表示可能となる。
【００１６】
さらに、本発明の液晶表示装置においては、半透過反射層の下基板側において、異なる色光を反射可能な２以上の第２コレステリック液晶層が接してなるものとすることができる。これにより、画素領域毎に第１コレステリック液晶層に対応して第２コレステリック液晶層を形成し、これを各画素領域毎に他部材（何らかの層）を介さずに半透過反射層の下基板側において接する構成とするのみで、すなわち簡便な構成にて本発明の効果を発現することが可能となる。
【００１７】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、透過モード時の表示も明るく、視認性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００１８】
以下、本発明の液晶表示装置の表示原理について説明する。図３は本発明の液晶表示装置の表示原理を説明するための図である。
一対の透光性基板からなる上基板１と下基板２との間に液晶層３が挟持されることにより液晶セル４が構成されている。下基板２の内面側には、顔料を含む色素層６（図３では例えば赤色（Ｒ）の色素層として説明する）を有するカラーフィルター層７（以下、顔料カラーフィルター層ともいう）の透過光の色と補色の関係にある色の右回りの円偏光（以下右円偏光という）を選択反射するコレステリック液晶層５と、顔料を含む色素層６を有する顔料カラーフィルター層７と、画素領域毎に設けられたコレステリック液晶層８、樹脂からなる遮光膜９で形成される半透過反射層１０が下基板側からこの順に設けられている。コレステリック液晶層８は、所定の波長帯域（色）、所定の回転方向を持つ円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるものであり、本説明では例えば赤色の右円偏光のうち、８０％を反射させ、２０％を透過させるものである。顔料カラーフィルター層７の色素層６の透過波長帯域とその上に位置するコレステリック液晶層８の反射波長帯域とが重なっており、この場合、赤色光を透過させる色素層６上に赤色光を選択反射させるコレステリック液晶層８が配置されている。
【００１９】
また、本発明の液晶表示装置は、液晶層３に対して上基板１側から楕円偏光を入射させる上基板側楕円偏光入射手段が設けられており、図３では一方向の直線偏光を透過する上偏光板１１とこの上偏光板１１を透過した直線偏光を円偏光に変換する上１／４波長板１２とが上基板側楕円偏光入射手段を構成している。さらに、図３では液晶層３に対して下基板２側から楕円偏光を入射させる下基板側楕円偏光入射手段も設けられており、上基板１側と同様、下偏光板１３と下１／４波長板１４とが下基板側楕円偏光入射手段を構成している。ここでは、上基板側、下基板側ともに、偏光板１１，１３の透過軸を図３の紙面に平行な方向とし、この方向の直線偏光が１／４波長板１２，１４に入射された場合に右円偏光が出射されるものとする。
【００２０】
液晶層３は、選択電界印加の有無により入射した円偏光の極性（回転方向）を反転させるものであり、例えば非選択電圧印加時（液晶ＯＦＦ時）に液晶分子１５が寝た状態でλ／２（λ：入射光の波長）の位相差を有するものとなり、したがって、入射した右円偏光は液晶層３透過後、左円偏光に変化し、左円偏光は右円偏光に変化する。一方、選択電圧印加時（液晶ＯＮ時）に液晶分子１５が立った状態では位相差がなくなり、円偏光の極性（回転方向）は変化しない。
【００２１】
図３に示す液晶表示装置において、反射モードの明表示を行う場合（図３の左端）には、上基板１の外側から入射した光は、上基板１上の上偏光板１１を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、上１／４波長板１２を透過することにより右円偏光となる。この時、液晶をＯＮ状態としておくと、上述のように円偏光の回転方向は変化しないので、液晶層３に右円偏光が入射された場合、この光が液晶層３を透過して半透過反射層１０に到達しても右円偏光のままである。
【００２２】
ここで、金属膜等を用いた従来の半透過反射層とコレステリック液晶を用いた本発明の半透過反射層との大きな違いは、金属膜からなる半透過反射層の場合は反射時に円偏光の回転方向が逆になる、すなわち右円偏光が反射すると左円偏光に変わるのに対して、コレステリック液晶を用いた半透過反射層の場合は反射時に円偏光の回転方向が変わらない、すなわち右円偏光が反射しても右円偏光のままであるという点である。したがって、赤色の右円偏光の８０％が半透過反射層１０で反射した後、再び上基板１に向けて液晶層３を透過することになる。この時も液晶がＯＮ状態であるため、偏光状態は右円偏光のままで変わらないが、その後、上１／４波長板１２を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板１１を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明（赤色）表示される。また遮光膜９に入射した円偏光は遮光膜９に吸収されるので外部へは戻らず、表示には寄与しない。
【００２３】
逆に、反射モードの暗表示を行う場合（図３の右から２番目）には、液晶をＯＦＦ状態とすると、液晶層３がλ／２の位相差を持つため、上基板１側から入射した右円偏光は液晶層３を透過すると左円偏光となる。図３においては、半透過反射層１０を構成するコレステリック液晶層８はあくまでも右円偏光の一部を反射するものであるため、左円偏光は半透過反射層１０を透過する。その後、顔料カラーフィルター層７の色素層６で緑、青色の左円偏光は吸収され、赤色の左円偏光は下１／４波長板１４を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板１３で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。遮光膜９に入射した光に関しても、入射した円偏光は遮光膜９に吸収されるので外部（観察者側）へは戻らない。
【００２４】
一方、透過モードでの表示を行う場合、例えばバックライト等から出射された光が下基板２の外側から液晶セル４に入射し、この光が表示に寄与する光となる。ここで、透過モードの暗表示を行う場合（図２の右端）には、反射モード時とほぼ同様の作用が下基板２側から上基板１側に向けて生じることになる。すなわち、図３においては下基板２側にも上基板１側と同様の下偏光板１３と下１／４波長板１４が備えられているので、入射された右円偏光のうち、顔料カラーフィルター層７の色素層６を透過した赤色の右円偏光が液晶層３に下基板２側から入射され、その２０％が半透過反射層１０を透過する。ここで、液晶がＯＦＦ状態であれば、上基板１側に到達した時点で左円偏光となり、上１／４波長板１２を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板１１で吸収されるので、外部（観察者側）へは出射せず、液晶表示装置が暗表示される。また、遮光膜９に入射された右円偏光に関しても遮光膜９で吸収されるので外部（観察者側）へは出射しない。
【００２５】
透過モードの明表示を行う場合（図３の左から２番目）には、下基板２側から入射する光は、下偏光板１３を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、下１／４波長板１４を透過することにより右円偏光となってコレステリック液晶層５、顔料カラーフィルター層７の色素層６を透過し、赤色の右円偏光となって出射される。この出射光のうちの２０％が半透過反射層１０を透過することができ、液晶がＯＮ状態であれば、２０％の右円偏光がその偏光状態を維持したまま上基板１側に到達する。その後、右円偏光が上１／４波長板１２を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板１１を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明（赤色）表示される。逆に遮光膜９に入射される赤色の右円偏光は遮光膜９で吸収されるので外部（観察者側）へは出射しない。
【００２６】
一方、透過モードの明表示では、下１／４波長板１４を透過した右円偏光が顔料カラーフィルター層７の色素層６に入射される前にコレステリック液晶層５に入射されるので、右円偏光のうち、顔料カラーフィルター層７の色素層６の色に対して補色にあたる色光成分は色素層６で吸収されることなくその前にコレステリック液晶層５で反射される。また、顔料カラーフィルター層７の色素層６を透過した赤色の右円偏光のうち、８０％が半透過反射層１０で下側に向けて反射されることになる。この際、上述したように、コレステリック液晶は反射円偏光の回転方向を変えないという性質を持っているので、反射光は右円偏光である。このため、その後、右円偏光が下１／４波長板１４を透過すると紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光になり、この直線偏光が紙面に平行な透過軸を有する下偏光板１３を透過することができる。このようにして、下偏光板１３の透過軸と同じ偏光軸を有する直線偏光が下基板２側から出射されると、この光を例えばバックライトに備えられた反射板などで反射させることにより液晶セル４側に再度導入し、表示に再利用することができる。また遮光膜９に入射される右円偏光に関してもほぼ同様な作用が生じ、遮光膜９に入射される前に顔料カラーフィルター層７の色素層６の色に対して補色にあたる色光成分はコレステリック液晶層５で反射され、表示に再利用される。
【００２７】
なお、上では説明を省略したが、透過モードの暗表示の際にも、右円偏光のうち顔料カラーフィルター層７の色素層６の色に対して補色にあたる色光成分と、顔料カラーフィルター層７の色素層６を透過した右円偏光の８０％が反射され、下基板２側から一旦液晶セル４の外部に出射された後、再度液晶セル４に導入されるが、この光はいずれにしろ上偏光板１１で吸収されてしまうので、暗表示にとって特に支障はない。また、反射モードの明表示の際には上から入射した赤色の右円偏光の２０％、及び緑、青色の右円偏光が半透過反射層１０を透過するが、緑、青色の右円偏光は顔料カラーフィルター層７の色素層６で吸収される。赤色の右円偏光の２０％はコレステリック液晶層５を透過することができ、下基板２側から一旦液晶セル４の外部に出射された後、再度液晶セル４に導入される。この光は表示に寄与するので、反射モードの表示も明るく維持することができる。
【００２８】
このように、本発明の液晶表示装置においては、反射時と透過時で同じ表示モードを用いることができ、特に透過モードの明表示に着目した場合、従来の半透過反射型液晶表示装置のように下基板側から入射した光の一部が上偏光板で吸収されることがなく、半透過反射層を透過した光の多くが表示に寄与する。一方、半透過反射層で反射した光は、表示に再利用することができる。さらに本発明の液晶表示装置の遮光膜部は、画素領域の境界領域の光漏れを防ぐ等の遮光膜本来の機能を損なうことなく、遮光膜部に入射した光を再利用することができる。これらの効果が相俟って、反射表示の明るさを維持しながら透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。勿論、上の説明で用いたコレステリック液晶からなる半透過反射層での反射：８０％、透過：２０％という割合はほんの一例であって、反射と透過の比率はいかようにも変えることができる。
【００２９】
なお、上の説明では、理想的な形態として上基板側、下基板側から導入する光をともに「（右）円偏光」としたが、上述した本発明の液晶表示装置の動作を実現するためには必ずしも完全な円偏光である必要はなく、広い意味で「楕円偏光」であればよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
［第一の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１を参照して説明する。
図１は本実施の形態の液晶表示装置の断面構造を示す図であり、本実施の形態は半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。なお、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００３１】
本実施の形態の液晶表示装置２０は、図１に示すように、液晶セル２１とバックライト２２（照明装置）とを備えたものである。液晶セル２１は、下基板２３と上基板２４とが対向配置され、これら上基板２４と下基板２３との間に位相差を例えばλ／２に設定したＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶などからなる液晶層２５が挟持されている。液晶セル２１の後面側（下基板２３の外面側）にバックライト２２が配置されている。バックライト２２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源２６、導光板２７、反射板２８などを備えている。
【００３２】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板２３の内面側には、上基板側から、例えば赤（R)、緑（G)、青（B)、の異なる色の色光を選択反射させるコレステリック液晶層２９ｒ、２９ｇ、２９ｂからなる半透過反射層３０が画素領域毎に形成され、画素領域の境界に遮光膜３１が設けられている。コレステリック液晶層２９ｒ、２９ｇ、２９ｂは各色光において所定の回転方向を持つ円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるものであり、具体的には例えば右円偏光のうちの８０％を反射させ、２０％を透過させるものである。反射と透過の比率は、反射：透過＝８：２〜１：９程度の範囲で設定することができ、この設定の製造方法としてはコレステリック液晶層２９ｒ，２９ｇ，２９ｂの厚さを制御することが一つの方法である。
【００３３】
半透過反射層３０の下側にオーバーコート層３２を介してR、G、Bの異なる色の顔料を含む色素層３３ｒ、３３ｇ、３３ｂを有する顔料カラーフィルター層３４が形成されている。本実施の形態の液晶表示装置２０では、半透過反射層３０を構成するコレステリック液晶層２９ｒ、２９ｇ、２９ｂの反射波長帯域と顔料カラーフィルター層３４の異なる色の色素層３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの透過波長帯域がほぼ一致するように設けられている。この場合、赤色光を透過させる色素層３３ｒ上に赤色光を選択反射させるコレステリック液晶層２９ｒが、緑色光を透過させる色素層３３ｇ上に緑色光を選択反射させるコレステリック液晶層２９ｇが、青色光を透過させる色素層３３ｂ上に青色光を選択反射させるコレステリック液晶層２９ｂがそれぞれ配置されている。コレステリック液晶層２９ｒ，２９ｇ，２９ｂは液晶分子のらせんのピッチに一致した波長の光を選択反射させるものである。また、例えばコレステリック液晶を硬化させる際の紫外線強度や温度を変えることで局所的にらせんピッチを制御することができ、らせんピッチを４５０ｎｍ程度に制御すれば青色光を選択反射させるもの、５５０ｎｍ程度に制御すれば緑色光を選択反射させるもの、６５０ｎｍ程度に制御すれば赤色光を選択反射させるものが得られ、全体が反射型カラーフィルターとして機能する。
【００３４】
さらに顔料カラーフィルター層３４の下側に半透過反射層３０を構成するコレステリック液晶層２９ｒ、２９ｇ、２９ｂの反射波長帯域（顔料カラーフィルター層３４の各色素層３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの透過波長帯域）以外の波長帯域の色光、すなわち、顔料カラーフィルター層３４の各色素層３３ｒ、３３ｇ、３３ｂの透過光の色と補色の関係にある色光を選択反射するコレステリック液晶層３５が設けられている。
【００３５】
図１では、具体的には半透過反射層３０を構成するコレステリック液晶層の反射光および顔料カラーフィルター層３４の透過光の色が赤（Ｒ）の領域（２９ｒ，３３ｒ）では、緑（Ｇ）と青（Ｂ）の光をそれぞれ選択反射するコレステリック液晶層３６ｇ，３６ｂ、緑（Ｇ）の領域（２９ｇ，３３ｇ）では、青（Ｂ）と赤（Ｒ）の光をそれぞれ選択反射するコレステリック液晶層３６ｂ，３６ｒ、青（Ｂ）の領域（２９ｂ，３３ｂ）では、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の光をそれぞれ選択反射するコレステリック液晶層３６ｒ，３６ｇの２層ずつを積層して用いている。このように、顔料カラーフィルター層３４の各色素層３３ｒ，３３ｇ，３３ｂの透過光の色とコレステリック液晶層３５全体の選択反射光の色が補色の関係にあればよいので、上記のような２層のコレステリック液晶層を積層することに代えて、赤（Ｒ）の領域にシアンの光を選択反射するコレステリック液晶層、緑（Ｇ）の領域にマゼンタの光を選択反射するコレステリック液晶層、青（Ｂ）の領域にイエローの光を選択反射するコレステリック液晶層の１層のみを配置してもよい。また、選択反射色が補色の関係にあるコレステリック液晶層を３層以上の多層にして形成してもよい。
【００３６】
コレステリック液晶層３６ｒ、３６ｇ、３６ｂは半透過反射層３０を構成する画素領域毎に設けられたコレステリック液晶層２９ｒ、２９ｇ、２９ｂに重なるように設けられ、図１のように遮光膜３１と下基板２３との間にもコレステリック液晶層３６ｒ、３６ｇ、３６ｂが存在している。この構造の製造方法としては、ラビング処理された配向膜上にコレステリック液晶をスピンコート法等の各種塗布法により塗布後、紫外線照射にマスクを使用する方法が挙げられる。
【００３７】
コレステリック液晶層２９ｒ、２９ｇ、２９ｂが主に反射表示時の色を形成するためのカラーフィルターとして機能するのに対し、顔料カラーフィルター層３４の各色素層３３ｒ、３３ｇ、３３ｂ、コレステリック液晶層３６ｒ、３６ｇ、３６ｂは主に透過表示時の色を形成するためのカラーフィルターとして機能する。これらコレステリック液晶層２９ｒ、２９ｇ、２９ｂ、顔料カラーフィルター層３４の色素層３３ｒ，３３ｇ，３３ｂとコレステリック液晶層３６ｒ，３６ｇ，３６ｂの各色毎の平面的なパターン形状は、例えばストライプ状、モザイク状、デルタ状として知られる従来のカラーフィルターと同様のものを採用することができる。
【００３８】
下基板２３の内面側の半透過反射層３０の上方には、オーバーコート層３７を介してITO等の透明導電膜からなる下部電極３８が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜３９が形成されている。一方、上基板２４の内面側にも、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる上部電極４０が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜４１が形成されている。これら下部電極３８、上部電極４０からなる電極構成には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式のいずれも採用することができる。
【００３９】
上基板２４の外面側には、上位相差板４２と上偏光板４３（双方で上基板側楕円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。一方、下基板２３の外面側には、下位相差板４４と下偏光板４５（双方で下基板側楕円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。これら位相差板４２，４４と偏光板４３，４５は、液晶層２５に対して所定の回転方向を持つ円偏光を入射させるためのものであり、本発明の液晶表示装置の表示原理からして上基板２４側から入射する円偏光と下基板２３側から入射する円偏光の回転方向は略一致していなければならない。そのため、上偏光板４３と下偏光板４５の透過軸の方向は、ともに図１における紙面と平行な方向というように略一致している必要がある。ただし、特に上基板２４側に設ける位相差板に色補償の機能も持たせたい場合には必ずしも１／４波長板を用いることはなく、任意の位相差を持つ位相差板を選択すればよい。
【００４０】
上記構成の液晶表示装置２０の表示原理については（課題を解決するための手段）の項で詳細に説明したので、ここでは省略する。上述したように、本実施の形態の液晶表示装置２０によれば、反射時と透過時で同じ表示モードを用いることができ、特に透過モードの明表示に着目した場合、従来の半透過反射型液晶表示装置のように下基板側から入射した光の一部が上偏光板で吸収されることがなく、コレステリック液晶層２９ｒ，２９ｇ，２９ｂからなる半透過反射層３０を透過した光の大部分が表示に寄与する。一方、コレステリック液晶層２９ｒ，２９ｇ，２９ｂからなる半透過反射層３０、顔料カラーフィルター層３４と下基板２３の間に設けられたコレステリック液晶層３６ｒ、３６ｇ、３６ｂからなるコレステリック液晶層３５で反射し、液晶層に２５に導入されなかった光は透過表示に再利用することができる。さらに本実施の形態の液晶表示装置２０では、遮光膜３１と下基板２３の間にもコレステリック液晶層３６ｒ、３６ｇ、３６ｂを設けてあるので、遮光膜３１に入射した光も再利用することができる。このように、本実施の形態ではコレステリック液晶層２９ｒ、２９ｇ、２９ｂからなる半透過反射層３０を透過した円偏光を最大限に利用でき、画素領域はもとより遮光膜３１に入射する円偏光でさえも表示に再利用することができるので、反射表示の明るさを維持しながら透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図２を参照して説明する。
図２は本実施の形態の液晶表示装置の断面構造を示す図であり、本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態をほぼ同様であり、異なる点は顔料カラーフィルター層の下のコレステリック液晶層をなくした点、および顔料カラーフィルター層の画素領域の境界領域にコレステリック液晶層を設けた点のみである。したがってその詳細な説明は省略する。
【００４２】
本実施の形態の液晶表示装置５０は、図２に示すように、液晶セル５１とバックライト５２（照明装置）とを備えたものである。液晶セル５１は、下基板５３と上基板５４とが対向配置され、これら上基板５４と下基板５３との間に、位相差を例えばλ／２に設定したＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶などからなる液晶層５５が挟持されている。液晶セル５１の後面側（下基板５３の外面側）にバックライト５２が配置されている。バックライト５２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源５６、導光板５７、反射板５８などを備えている。
【００４３】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板５３の内面側には、画素領域毎に形成された例えばＲ、Ｇ、Ｂの異なる色の顔料を含む色素層５９ｒ，５９ｇ，５９ｂ、画素領域の境界領域に形成された任意のピッチに調整されたコレステリック液晶層６０からなる顔料カラーフィルター層６１が設けられている。その上にオーバーコート層６２を介して画素領域毎に設けられたＲ、Ｇ、Ｂの異なる色の色光を選択反射させるコレステリック液晶層６３ｒ，６３ｇ，６３ｂ、画素領域の境界領域に設けられた樹脂からなる遮光膜６４が設けられ、半透過反射層６５を形成している。
【００４４】
各色素層５９ｒ，５９ｇ，５９ｂの透過波長帯域とその上に位置するコレステリック液晶層６３ｒ，６３ｇ，６３ｂの反射波長帯域はほぼ重なっており、この場合、赤色光を透過させる色素層５９ｒ上に赤色光を選択反射させるコレステリック液晶層６３ｒが、緑色光を透過させる色素層５９ｇ上に緑色光を選択反射させるコレステリック液晶層６３ｇが、青色光を透過させる色素層５９ｂ上に青色光を選択反射させるコレステリック液晶層６３ｂがそれぞれ配置されている。
各色素層５９ｒ，５９ｇ，５９ｂとその上に位置するコレステリック液晶層６３ｒ，６３ｇ，６３ｂの各色毎の平面的なパターン形状は、例えばストライプ状、モザイク状、デルタ状として知られる従来のカラーフィルターと同様のものを採用することができる。
【００４５】
下基板５３の内面側の半透過反射層６５の上方には、オーバーコート層６６を介してＩＴＯ等の透明導電膜からなる下部電極６７が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜６８が形成されている。一方、上基板５４の内面側にも、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる上部電極６９が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜７０が形成されている。これら下部電極６７、上部電極６９からなる電極構成には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式のいずれも採用することができる。
【００４６】
上基板５４の外面側には、上位相差板７１と上偏光板７２とが基板側からこの順に設けられている。一方、下基板５３の外面側には、下位相差板７３と下偏光板７４とが基板側からこの順に設けられている。
【００４７】
上記構成の液晶表示装置５０の表示原理については（課題を解決するための手段）の項で詳細に説明したので、ここでは省略する。本実施の形態の液晶表示装置５０によれば、透過表示時に下位相差板７３側から入射される円偏光のうち、画素領域においては半透過反射層６５のコレステリック液晶層６３ｒ，６３ｇ，６３ｂで、画素領域の境界領域においてはコレステリック液晶層６０で反射された円偏光が表示に再利用されるので透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
【００４８】
[電子機器]
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図４は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図４において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００４９】
図５は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図５において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５０】
図６は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図６において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５１】
図４〜図６に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、透過モードでも明るい表示が得られ、あらゆる使用環境で視認性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００５２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態では、楕円偏光入射手段として偏光板と１／４波長板とを用いたが、液晶層に対して楕円偏光を入射できるものであれば、その他の光学部材を用いてもよい。
【００５３】
また、本発明においては、液晶層に円偏光を入射させて表示に利用するのが理想的であるが、必ずしも完全な円偏光に限ることはなく、光の利用効率が多少低下するのを許容すれば、楕円偏光を用いることもできる。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、反射時と透過時で同じ表示モードを用いることができ、特に透過モードの明表示に着目した場合、従来の半透過反射型液晶表示装置のように下基板側から入射した光の一部が上偏光板で吸収されることがなく、半透過反射層を透過した光の多くが表示に寄与する。一方、半透過反射層で反射し、液晶層に導入されなかった下基板側からの光は透過表示に再利用される。また遮光膜部に入射した光に関しても透過表示に再利用することができる。このようにして、反射表示の明るさを維持しながら透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図２】  本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。
。
【図３】  上記第一の実施の形態に相当する液晶表示装置の表示原理を説明するための図である。。
【図４】  本発明に係る電子機器の例を示す斜視図である。
【図５】  本発明に係る電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図６】  本発明に係る電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
２０  液晶表示装置
２１  液晶セル
２３  下基板
２４  上基板
２５  液晶層
３０  半透過反射層（第１コレステリック液晶層）
３１  遮光膜
３５  コレステリック液晶層（第２コレステリック液晶層）
【図１】
0004058980.tif 000002
【図２】
0004058980.tif 000003
【図３】
0004058980.tif 000004
【図４】
0004058980.tif 000005
【図５】
0004058980.tif 000006
【図６】
0004058980.tif 000007