(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された前後一対の基板の内面にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられた液晶セルと、前記液晶セルの前面と後面にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて設けられた前側吸収偏光板および後側吸収偏光板とからなる液晶表示素子と、
入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射しかつ前側からの入射光を入出射させる入出射面とを有し、前記入出射面を前記液晶表示素子の後面に対向させて配置された導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板を透過させて前記反射板により前記液晶表示素子に向けて反射するとともに、前記光源からの照明光を前記導光板により導いてその入出射面から前記液晶表示素子に向けて出射するバックライトと、
液晶表示素子とバックライトの間に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射する反射軸と、他方の偏光成分を透過させる透過軸とをもち、前記透過軸を前記液晶表示素子の後側吸収偏光板の透過軸とほぼ平行にして配置された反射偏光板と、
分子が一方の面から他方の面に向かって捩れて配列した捩れ位相板からなり、前記反射偏光板と前記バックライトとの間に、その前面の分子配向方向を前記反射偏光板の反射軸とほぼ平行にして配置され、前記反射偏光板により後側に反射された照明光の偏光状態を、その照明光が前記反射偏光板とバックライトの反射板との間を１回往復する間の前記捩れ位相板の２回の透過により、偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光に変化させ、前記反射偏光板にその前側から入射してこの反射偏光板を透過した外部入射光の偏光状態を、前記反射偏光板と前記反射板との間を２回往復する間の前記捩れ位相板の４回の透過により、前記反射偏光板を透過したときの偏光状態の光に戻す光学手段と、を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
捩れ位相板の分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Ｒｅが、θ＝６３°±５°，Ｒｅ＝１９５ｎｍ±５ｎｍ、θ＝１９０°±１０°，Ｒｅ＝５８３ｎｍ±１０ｎｍ、θ＝３１８°±１５°，Ｒｅ＝９７２ｎｍ±１５ｎｍのいずれか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】
バックライトの反射板よりも前側で、液晶表示素子の前側吸収偏光板よりも後側の任意の箇所に、拡散層が設けられていることを特徴とする請求項１〜２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、外光を利用する反射表示と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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置としては、対向配置された前後一対の基板の内面にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられた液晶セルと、前記液晶セルの前面と後面にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて設けられた前側吸収偏光板および後側吸収偏光板とからなるＴＮ（ツイステッドネマティック）型またはＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型のものが広く利用されている。
【０００３】
また、液晶表示装置には、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う反射型のものと、後側から照明光を入射させてその照明光を利用する透過表示を行なう透過型のものと、前記反射表示と透過表示との両方の表示を行なう反射／透過型のものとがあり、前記反射／透過型の液晶表示装置は、液晶表示素子の背後に、光の反射機能と照明光の出射機能とを有するバックライトを配置した構成となっている。
【０００４】
前記反射／透過型の液晶表示装置のバックライトは、従来、入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射する出射面とを有し、前記出射面を前記液晶表示素子の後面に対向させて配置された導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源と、前記導光板の出射面の前側に設けられた半透過反射板とからなっている。
【０００５】
この反射／透過型液晶表示装置は、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環境下で使用されるときに、前記バックライト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、反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した光が、前記半透過反射板により反射され、その反射光が前記液晶表示素子を透過して前側に出射する。
【０００６】
また、透過表示のときは、前記光源から出射した照明光が前記導光板にその入射端面から入射し、この導光板内を導かれてその出射面から出射する。そして前記導光板の出射面から出射した光は、前記半透過反射板を透過して前記液晶表示素子にその後側から入射し、この液晶表示素子を透過して前側に出射する。
【０００７】
この反射／透過型液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られない環境下でも使用することができ、また、前記バックライトから照明光を出射させるのは充分な明るさの外光が得られない環境下で使用するときだけでよいため、常に照明光を利用して表示する透過型液晶表示装置に比べて消費電力が少ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の反射／透過型液晶表示装置は、そのバックライトが上記のような構成であるため、外光を利用する反射表示のときは、前側から入射し、液晶表示素子を透過してその後側に出射した光のうち、前記半透過反射板の反射率に応じた量の光が反射され、他の光は前記半透過反射板を透過するか、あるいは前記半透過反射板により吸収されて無駄になる。
【０００９】
また、照明光を利用する透過表示のときは、前記光源から出射し、前記導光板の出射面から出射した光のうち、前記半透過反射板の透過率に応じた量の光が前記半透過反射板を透過して前記液晶表示素子に入射し、他の光は前記半透過反射板により後側に反射されるか、あるいは前記半透過反射板により吸収されて無駄になる。
【００１０】
そのため、従来の反射／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液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率がいずれも悪く、明るい表示が得られない。
【００１１】
なお、照明光を利用する透過表示のときの表示の明るさは、バックライトから出射させる照明光の輝度を高くすることにより補うことができるが、バックライトから高輝度の照明光を出射させるようにしたのでは、消費電力が増大してしまう。
【００１２】
この発明は、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得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、
対向配置された前後一対の基板の内面にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられた液晶セルと、前記液晶セルの前面と後面にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて設けられた前側吸収偏光板および後側吸収偏光板とからなる液晶表示素子と、
入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射しかつ前側からの入射光を入出射させる入出射面とを有し、前記入出射面を前記液晶表示素子の後面に対向させて配置された導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板を透過させて前記反射板により前記液晶表示素子に向けて反射するとともに、前記光源からの照明光を前記導光板により導いてその入出射面から前記液晶表示素子に向けて出射するバックライトと、
液晶表示素子とバックライトとの間に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射する反射軸と、他方の偏光成分を透過させる透過軸とをもち、前記透過軸を前記液晶表示素子の後側吸収偏光板の透過軸とほぼ平行にして配置された反射偏光板と、
分子が一方の面から他方の面に向かって捩れて配列した捩れ位相板からなり、前記反射偏光板と前記バックライトとの間に、その前面の分子配向方向を前記反射偏光板の反射軸とほぼ平行にして配置され、前記反射偏光板により後側に反射された照明光の偏光状態を、その照明光が前記反射偏光板とバックライトの反射板との間を１回往復する間の前記捩れ位相板の２回の透過により、偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光に変化させ、前記反射偏光板にその前側から入射してこの反射偏光板を透過した外部入射光の偏光状態を、前記反射偏光板と前記反射板との間を２回往復する間の前記捩れ位相板の４回の透過により、前記反射偏光板を透過したときの偏光状態の光に戻す光学手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
この液晶表示装置は、液晶表示素子の背後に反射偏光板と、捩れ位相板からなる光学手段と、及び上記のような構成のバックライトを配置したものであるため、外光を利用する反射表示のときに、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光のほとんどを前記反射板により反射し、また、照明光を利用する透過表示のときに、前記光源から出射し、前記導光板の入出射面から出射した照明光のほとんどを前記液晶表示素子に入射させることができる。
【００１５】
したがって、この液晶表示装置によれば、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の液晶表示装置は、上記のように、液晶表示素子の背後に、入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射しかつ前記液晶表示素子を透過した光を入出射させる入出射面とを有し、前記液晶表示素子の背後に配置された導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板を透過させて前記反射板により前記液晶表示素子に向けて反射するとともに、前記光源からの照明光を前記導光板により導いてその入出射面から前記液晶表示素子に向けて出射するバックライトと、液晶表示素子とバックライトとの間に透過軸と反射軸とを有する反射偏光板と、及び前記反射偏光板と前記バックライトとの間に透過光の変更状態を変化させる光学手段を配置することにより、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得ることができるようにしたものである。
【００１７】
前記捩れ位相板は、その分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Ｒｅが、θ＝６３°±５°，Ｒｅ＝１９５ｎｍ±５ｎｍ、θ＝１９０°±１０°，Ｒｅ＝５８３ｎｍ±１０ｎｍ、θ＝３１８°±１５°，Ｒｅ＝９７２ｎｍ±１５ｎｍのいずれかに設定されているものが好ましい。
【００１８】
また、この発明の液晶表示装置においては、前記バックライトの反射板よりも前側で、前記液晶表示素子の前側吸収偏光板よりも後側の任意の箇所に、拡散層を設けるのが好ましい。
【００１９】
【実施例】
図１はこの発明の第１の参考例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この液晶表示装置は、液晶表示素子１と、前記液晶表示素子１の背後に配置された、光の反射機能と照明光の出射機能とを有するバックライト１４とを備えている。
【００２０】
前記液晶表示素子１は、ＳＴＮ型のものであり、対向配置された前後一対の透明基板３，４との内面にそれぞれ透明電極５，６が設けられ、これらの基板３，４間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層１０が設けられた液晶セル２と、前記液晶セル２の前面と後面にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて設けられた前側吸収偏光板１１および後側吸収偏光板１２とからなっている。
【００２１】
なお、この液晶表示素子１は単純マトリックス型のものであり、前記液晶セル２の一方の基板、例えば前側基板３の内面に設けられた電極５は、行方向（図１において紙面に垂直な方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の走査電極、他方の基板である後側基板４の内面に設けられた電極６は、列方向（図１において紙面に平行な方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の信号電極である。
【００２２】
また、この液晶表示素子１は、フルカラー画像等の多色カラー画像を表示するものであり、前記液晶セル２のいずれか一方の基板、例えば後側基板４の内面に、前記複数本の走査電極５と信号電極６とが互いに対向する複数の画素領域にそれぞれ対応させて、複数の色、例えば赤、緑、青のカラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂが設けられている。なお、前記カラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは基板４上に形成されており、その上に前記信号電極６が形成されている。
【００２３】
さらに、前記一対の基板３，４の内面にはそれぞれ前記電極５，６を覆って配向膜８，９が設けられており、これらの配向膜８，９は、その膜面を所定方向にラビングすることにより配向処理されている。
【００２４】
そして、前記一対の基板３，４は、その周縁部において図示しない枠状のシール材を介して接合されており、これらの基板３，４間の前記シール材で囲まれた領域に液晶層１０が設けられている。
【００２５】
この液晶層１０の液晶分子は、前記配向膜８，９によりそれぞれの基板３，４の近傍における配向方向を規制され、両基板３，４間において１８０〜２７０°の範囲の所定のツイスト角でツイスト配向している。
【００２６】
なお、この参考例では、前記液晶層１０の液晶分子のツイスト角を約２５０°±１０°とするとともに、液晶表示素子１のΔｎｄ（液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積）の値を、９００ｎｍ±１００ｎｍの範囲に設定している。
【００２７】
また、この液晶表示素子１は、その表示の帯色の補償とコントラストの向上および広視野角化のための光学補償板１３を備えており、この光学補償板１３は、前記液晶セル２の一対の基板３，４のいずれか一方とその基板側の吸収偏光板との間、例えば前側基板３と前側吸収偏光板１１との間に設けられている。
【００２８】
前記光学補償板１３は、分子が一方の面から他方の面に向かって前記液晶セル２の液晶分子のツイスト方向とは逆方向に捩れて配列した高分子液晶フィルムからなる捩れ位相板であり、この参考例では、分子配列の捩れ角が２２０°±１０°、リタデーションの値（位相値）が６１０ｎｍ±２０ｎｍのものを用いている。
【００２９】
図２は、前記液晶表示素子１の液晶セル２の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板１１，１２の透過軸方向および光学補償板１３の分子配列状態を示している。
【００３０】
図２のように、前記液晶セル２の前側基板３の近傍における液晶分子配向方向（配向膜８の配向処理方向）３ａは、画面の横軸ｘに対し、前側から見て右回りに３５°±５°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向（配向膜９の配向処理方向）４ａは、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに３５°±５°の方向にあり、前記液晶層１０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４から前側基板３に向かい、前側から見て右回りに２５０°±１０°のツイスト角でツイスト配向している。
【００３１】
そして、前側吸収偏光板１１は、その透過軸１１ａを、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに４５°±１０°の方向、つまり、前記液晶セル２の前側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａに対して前側から見て左回りにほぼ９０°ずらした方向に向けて配置され、後側吸収偏光板１２は、その透過軸１２ａを、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに８０°±１０°の方向に向けて配置されている。
【００３２】
すなわち、前側吸収偏光板１１の透過軸１１ａは、前記液晶セル２の前側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａに対し、前側から見て左回りにほぼ８０°（８０°±１５°）ずれており、後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａは、前記前側吸収偏光板１１の透過軸１１ａに対し、前側から見て左回りにほぼ３５°（３５°±１５°）ずれている。
【００３３】
また、前記光学補償板１３は、その分子が、図に破線矢印で示したように、後面から前面に向かい、前側から見て左回り（液晶セル２の液晶分子のツイスト方向とは逆方向）に、２２０°±１０°の捩れ角で捩れて配列した捩れ位相板であり、この光学補償板１３は、その前面における分子配列方向１３ａを、前記横軸ｘに対し、前側から見て右回りに９０°±５°の方向に向け、後面における分子配列方向１３ｂを、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに５５°±５°の方向に向けて配置されている。
【００３４】
すなわち、この光学補償板１３は、その後面（液晶セル２に対向する面）における分子配列方向１３ｂを、前記液晶セル２の前側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａに対し、前側から見て左回りにほぼ８５°（８５°±５°）ずらし、前面（前側吸収偏光板１１に対向する面）における分子配列方向１２ａを、前記前側吸収偏光板１１の透過軸１１ａに対し、前側から見て左回りにほぼ４５°（４５°±１５°）ずらして配置されている。
【００３５】
次に、前記液晶表示素子１の背後に配置されたバックライト１４について説明すると、このバックライト１４は、図１に示したように、入射端面１５ａと、前記入射端面１５ａからの入射光を出射しかつ前側からの入射光を入出射させる入出射面１５ｂとを有し、前記入出射面１５ｂを前記液晶表示素子１の後面に対向させて配置された導光板１５と、前記導光板１５の後側に設けられた反射板１６と、前記導光板１５の入射端面１５ａに対向させて設けられた光源１７とからなっている。
【００３６】
前記導光板１５は、アクリル樹脂等からなる透明板であり、その一端面が前記入射端面１５ａとされ、前面全体が前記入出射面１５ｂとされている。
【００３７】
また、前記反射板１６は、銀等の高反射率の金属膜からなっており、この反射板１６は、前記導光板１５の後面に蒸着またはメッキされるか、あるいは前記導光板１５の後面に貼付けられている。
【００３８】
さらに、前記光源１７は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）アレイからなっており、前記導光板１５の入射端面１５ａの側方に、前記入射端面１５ａの全長に対向させて配置されている。
【００３９】
このバックライト１４は、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子１を透過してその後側に出射した外部入射光（外光の入射光）を前記導光板１５を透過させて前記反射板１６により前記液晶表示素子１に向けて反射するとともに、前記光源１７からの照明光を前記導光板１５により導いてその前面の入出射面１５ｂから前記液晶表示素子１に向けて出射する。
【００４０】
また、この液晶表示装置は、透過光を拡散させるための拡散層１８を備えており、この拡散層１８は、前記液晶表示素子１と前記バックライト１４の導光板１５との間に設けられている。この拡散層１８は、例えば散乱フィラーを分散させた樹脂フィルムからなっており、前記液晶表示素子１の後側基板４の外面に貼付けられている。
【００４１】
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、液晶表示装置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環境下で使用されるときに、前記バックライト１４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、反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射した光（外光）が図１に実線で示した透過経路で前側に出射し、透過表示のときは、バックライト１４からの照明光が図１に破線で示した透過経路で前側に出射する。なお、反射表示のときも透過表示のときも、透過光が拡散層１８により拡散されるが、図では便宜上、光の透過経路を簡略化して示している。
【００４２】
すなわち、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射した外部入射光が、液晶表示素子１の前側吸収偏光板１１によりその吸収軸（図示せず）に沿った偏光成分の光を吸収されて前記前側吸収偏光板１１の透過軸１１ａに沿った直線偏光となり、光学補償板１３を透過して液晶セル２に入射する。
【００４３】
前記液晶セル２に入射した外部入射光は、この液晶セル２を透過する過程で各画素領域の電極５，６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複屈折作用を受ける。
【００４４】
そして、前記液晶セル２を透過した外部入射光は、後側吸収偏光板１２に入射し、その光のうち、前記後側吸収偏光板１２の吸収軸（図示せず）に沿った偏光成分の光を吸収され、その画素領域の表示が暗表示になる。
【００４５】
また、前記後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａに沿った偏光成分の外部入射光は、この後側吸収偏光板１２を透過してその後側に出射し、拡散層１８により拡散されてバックライト１４に入射の導光板１５にその前面の入出射面１５ｂから入射する。
【００４６】
前記導光板１５にその前面の入出射面１５ｂから入射した外部入射光は、この導光板１５を厚さ方向に透過してその後側の反射板１６により反射され、前記導光板１５を再び厚さ方向に透過してその前面の入出射面１５ｂから出射する。
【００４７】
このとき、前記反射板１６は、銀等の高反射率の金属膜からなっているため、前記液晶表示素子１を透過してその後側に出射した外部入射光のほとんどが高い反射率で反射される。
【００４８】
そして、前記導光板１５の入出射面１５ｂから出射した外部入射光は、前記拡散層１８により拡散されて前記液晶表示素子１にその後側から入射し、その光が、後側吸収偏光板１２と液晶セル２と光学補償板１３と前側吸収偏光板１１とを順に透過して前記液晶表示素子１の前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【００４９】
また、照明光を利用する透過表示のときは、前記バックライト１４の光源１７から出射した照明光が、前記導光板１５にその入射端面１５ａから入射し、この導光板１５の前面の入出射面１５ｂと外気（空気）との界面での全反射と、導光板１５の後面での反射板１６による反射とにより屈折を繰り返しながら導光板１５内を導かれ、前記入出射面１５ｂのほぼ全域から出射する。
【００５０】
前記導光板１５の入出射面１５ｂから出射した照明光は、拡散層１８により拡散されて液晶表示素子１にその後側から入射し、その後側吸収偏光板１２によりその吸収軸（図示せず）に沿った偏光成分の光を吸収され、前記後側吸収偏光板１２の透過軸１２に沿った直線偏光となって液晶セル２に入射する。
【００５１】
前記液晶セル２に入射した照明光は、この液晶セル２を透過する過程で各画素領域の電極５，６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複屈折作用を受ける。
【００５２】
そして、前記液晶セル２を透過した照明光は、光学補償板１３を透過して前側吸収偏光板１１に入射し、その光のうち、前記前側吸収偏光板１１の吸収軸に沿った偏光成分の光がこの吸収偏光板１１により吸収されてその画素領域の表示が暗表示になり、前記前側吸収偏光板１１の透過軸１１ａに沿った偏光成分の光がこの偏光板１１を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【００５３】
なお、前記液晶表示素子１は、液晶セル２の一方の基板（後側基板）４の内面に、複数の画素領域にそれぞれ対応させて、赤、緑、青のカラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを設けたものであるため、外光を利用する反射表示のときも、照明光を利用する透過表示のときも、明表示の画素領域から出射する光は、その画素領域に対応するカラーフィルタ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの色に着色した光であり、各画素領域から出射する赤、緑、青の着色光により、フルカラー等の多色カラー画像が表示される。
【００５４】
上記のように、この液晶表示装置は、液晶表示素子１の背後に、入射端面１５ａと、前記入射端面１５ａからの入射光を出射しかつ前記液晶表示素子１を透過した光を入出射させる入出射面１５ｂとを有し、前記液晶表示素子１の背後に配置された導光板１５と、前記導光板１５の後側に設けられた反射板１６と、前記導光板１５の入射端面１５ａに対向させて設けられた光源１７とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子１を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板１５を透過させて前記反射板１６により前記液晶表示素子１に向けて反射するとともに、前記光源１７からの照明光を前記導光板１５により導いてその入出射面１５ｂから前記液晶表示素子１に向けて出射するバックライト１４を配置したものであるため、外光を利用する反射表示のときに、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子１を透過してその後側に出射した外部入射光のほとんどを前記反射板１７により反射し、また、照明光を利用する透過表示のときに、前記光源１７から出射し、前記導光板１５の入出射面１５ａから出射した照明光のほとんどを前記液晶表示素子１に入射させることができる。
【００５５】
したがって、この液晶表示装置によれば、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子１を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子１への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得ることができる。
【００５６】
しかも、上記参考例では、前記液晶表示素子１と前記バックライト１４の導光板１５との間に拡散層１８を設けているため、外光を利用する反射表示のときも、バックライトからの照明光を利用する透過表示のときも、前記拡散層１８により拡散された均一な輝度分布の光を前側に出射し、輝度むらの無い良好な表示を得ることができる。
【００５７】
図３および図４はこの発明の第２の参考例を示しており、図３は、液晶表示装置の一部分の断面図、図４は、液晶表示素子１の液晶セル２の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板１１，１２の透過軸方向および捩れ位差板１３の分子配列状態と、液晶表示素子１とバックライト１４の導光板１５との間に配置された反射偏光板１９およびλ／４位相板２１の軸方向を示す図である。
【００５８】
この参考例の液晶表示装置は、上記第１の参考例の液晶表示装置の液晶表示素子１とバックライト１４の導光板１５との間に、反射偏光板１９と、透過光の偏光状態を変化させる光学手段２０とをさらに配置したものであり、この第1の参考例においても、前記液晶表示素子１の後側基板４の外面に拡散層１８を設けている。
【００５９】
なお、前記液晶表示素子１とバックライト１４は、第１の参考例と同じものであり、また、前記液晶表示素子１の液晶セル２の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板１１，１２の透過軸方向および捩れ位差板１３の分子配列状態も第１の参考例と同じである。
【００６０】
前記反射偏光板１９は、ポリエチレン・ナフタレート共重合体等からなる等方性薄膜（光学的に等方性の薄膜）と異方性薄膜（光学的に異方性の薄膜）とを、多数層、全ての異方性薄膜の屈折率が最大となる方向を同じにして交互に積層した多層フィルムからなっており、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分を反射する反射軸１９ｓと、他方の偏光成分を透過させる透過軸１９ｐとをもっている。
【００６１】
すなわち、この反射偏光板１９は、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と異なる方向に反射軸１９ｓをもち、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と同じである方向（反射軸１９ｓに対して直交する方向）に透過軸１９ｐをもっており、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射軸１９ｓに沿った振動面を有する偏光成分の光を、多数枚交互に積層された等方性薄膜と異方性薄膜とのそれぞれの界面で反射し、前記透過軸１９ｐに沿った振動面を有する偏光成分の光を、前記界面で反射することなく透過させる。
【００６２】
なお、この反射偏光板１９は、その前側からの入射光に対しても、後側からの入射光に対しても同じ特性を示し、入射光が含む互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射軸１９ｓに沿った一方の偏光成分の光を反射し、前記透過軸１９ｐに沿った他方の偏光成分の光を透過させる。
【００６３】
この反射偏光板１９は、前記液晶表示素子１とバックライト１４の導光板１５との間に、その透過軸１９ｐを前記液晶表示素子１の後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａとほぼ平行にして配置されている。
【００６４】
すなわち、前記反射偏光板１９は、図４に示したように、その反射軸１９ｐを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て右回りに１０°±１０°の方向に向け、透過軸１９ｐを、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに８０°±１０°の方向に向けて配置されている。
【００６５】
また、前記光学手段２０は、前記反射偏光板１９と前記導光板１５との間に配置されている。
【００６６】
この光学手段２０は、前記導光板１５の入出射面１５ｂから出射して前記反射偏光板１９にその後側から入射した照明光のうち、前記反射偏光板１９により後側に反射され、この反射偏光板１９と前記バックライト１４の反射板１６との間を往復する照明光を、前記反射偏光板１９と前記反射板１６との間を奇数回往復する間に、前記反射偏光板１９を透過する偏光状態の光に変換して前記反射偏光板１９に入射させ、前記反射偏光板１９にその前側から入射してこの反射偏光板１９を透過し、前記反射偏光板１９と前記反射板１６との間を往復する外部入射光を、前記反射偏光板１９と前記反射板１６との間を偶数回往復する間に、前記反射偏光板１９を透過したときの偏光状態の光に戻して前記反射偏光板１９に入射させる光学フィルムからなっている。
【００６７】
この参考例で用いた光学フィルムは、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位相板２１であり、このλ／４位相板２１は、その遅相軸２１ａを前記反射偏光板１９の反射軸１９ｓに対しほぼ４５°の角度で交差させて配置されている。
【００６８】
すなわち、前記λ／４位相板２１は、図４に示したように、その遅相軸２１ａを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て左回りに１２５°±１０°の方向に向けて配置されている。
【００６９】
このλ／４位相板２１は、バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射して前記反射偏光板１９により後側に反射された照明光の偏光状態を、その照明光が前記反射偏光板１９とバックライト１４の反射板１６との間を１回往復する間の前記λ／４位相板２１の２回の透過により、偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光に変化させ、前記反射偏光板１９にその前側から入射してこの反射偏光板１９を透過した外部入射光の偏光状態を、前記反射偏光板１９と前記反射板１６との間を２回往復する間の前記λ／４位相板２１の４回の透過により、前記反射偏光板１９を透過したときの偏光状態の光に戻す。
【００７０】
この液晶表示装置の光の透過経路を説明すると、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、液晶表示素子１の前側吸収偏光板１１と光学補償板１３と液晶セル２とを透過して後側吸収偏光板１２に入射した外部入射光のうち、前記後側吸収偏光板１２の吸収軸（図示せず）に沿った偏光成分の光が、上記第１の参考例と同様に前記後側吸収偏光板１２により吸収され、その画素領域の表示が暗表示になる。
【００７１】
一方、前記後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａに沿った偏光成分の外部入射光は、その透過経路を図３に実線で示したように、前記後側吸収偏光板１２を透過してその後側に出射し、拡散層１８により拡散され、透過軸１９ｐを前記後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａとほぼ平行にして配置された反射偏光板１９を透過してλ／４位相板２１に入射する。
【００７２】
前記λ／４位相板２１に入射した外部入射光（反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った偏光成分の直線偏光）は、このλ／４位相板２１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、円偏光となってλ／４位相板２１の後側に出射する。
【００７３】
前記λ／４位相板２１の後側に出射した外部入射光（円偏光）は、バックライト１４の反射板１６により反射されて前記λ／４位相板２１を再び透過し、前記反射偏光板１９を透過して前記λ／４位相板２１にその前側から入射した外部入射光（反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った直線偏光）に対して偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板１９にその後側から入射する。
【００７４】
そのため、このときは、前記バックライト１４の反射板１６により反射され、λ／４位相板２１を再び透過して前記反射偏光板１９にその後側から入射した外部入射光は、前記反射偏光板１９により後側に反射される。
【００７５】
この反射偏光板１９により後側に反射された外部入射光（反射偏光板１９の反射軸１９ｐに沿った直線偏光）は、前記λ／４位相板２１を透過して再び円偏光となり、再びバックライト１４の反射板１６により反射される。
【００７６】
前記反射板１６により再反射された外部入射光（円偏光）は、前記λ／４位相板２１を再び透過し、前記反射偏光板１９により反射されて前記λ／４位相板２１にその前側から入射した外部入射光（反射偏光板１９の反射軸１９ｐに沿った直線偏光）に対して偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板１９にその後側から入射し、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射する。
【００７７】
前記反射偏光板１９を透過してその前側に出射した外部入射光は、拡散層１８により拡散されて前記液晶表示素子１にその後側から入射し、その光が、後側吸収偏光板１２と液晶セル２と光学補償板１３と前側吸収偏光板１１とを順に透過して前記液晶表示素子１の前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【００７８】
すなわち、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子１を透過してその後側に出射した外部入射光が、前記反射偏光板１９を透過してこの反射偏光板１９とバックライト１４の反射板１６との間を２回往復し、その間に前記λ／４位相板２１の４回の透過により前記反射偏光板１９を透過したときの偏光状態の光に戻り、その光が前記反射偏光板１９を透過して前記液晶表示素子１にその後側から入射し、この液晶表示素子１を透過して前側に出射する。
【００７９】
そして、この第２の参考例では、前記反射偏光板１９を、その透過軸１９ｐを前記液晶表示素子１の後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａをほぼ平行にして配置しているため、前記液晶表示素子１を透過してその後側に出射した外部入射光（後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａに沿った偏光成分の直線偏光）を、ほとんどロスすることなく前記反射偏光板１９を透過させてその後側に出射させるとともに、前記反射偏光板１９とバックライト１４の反射板１６との間を２回往復し、前記反射偏光板１９を透過して前記液晶表示素子１にその後側から入射する外部入射光も、ほとんどロスすることなく前記後側吸収偏光板１２を透過させて液晶セル２に入射させることができる。
【００８０】
そのため、この第２の参考例の液晶表示装置は、液晶表示素子１とバックライト１４の導光板１５との間に前記反射偏光板１９とλ／４位相板２１を配置したものであるが、反射表示のときの画面の明るさを、上述した第１の参考例の液晶表示装置とほとんど変わらない明るさにすることができる。
【００８１】
また、照明光を利用する透過表示のときは、前記バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射した照明光が、前記λ／４位相板２１を透過して前記反射偏光板１９にその後側から入射する。なお、前記導光板１５の入出射面１５ｂから出射する照明光は非偏光の光であり、前記λ／４位相板２１を透過してもその偏光状態は変わらない。
【００８２】
そして、前記反射偏光板１９にその後側から入射した照明光のうち、前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った偏光成分の光は、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射する。
【００８３】
一方、前記反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った偏光成分の光は、その透過経路を図３に破線で示したように、前記反射偏光板１９により後側に反射され、λ／４位相板２１に入射する。
【００８４】
前記λ／４位相板２１に入射した照明光（反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った偏光成分の直線偏光）は、このλ／４位相板２１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、円偏光となってλ／４位相板２１の後側に出射する。
【００８５】
前記λ／４位相板２１の後側に出射した照明光（円偏光）は、バックライト１４の反射板１６により反射されて前記λ／４位相板２１を再び透過し、前記反射偏光板１９を透過して前記λ／４位相板２１にその前側から入射した照明光（反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った直線偏光）に対して偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板１９にその後側から入射し、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射する。
【００８６】
すなわち、照明光を利用する透過表示のときは、バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射した照明光のうち、前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った偏光成分の光が、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射するとともに、前記反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った偏光成分の光が、この反射偏光板１９により後側に反射されてこの反射偏光板１９と前記バックライト１４の反射板１６との間を１回往復し、その間に前記λ／４位相板２１の２回の透過により偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光に変化して前記反射偏光板１９にその後側から入射し、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射する。
【００８７】
そのため、前記バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射した照明光のほとんどが、前記反射偏光板１９の透過軸軸１９ｐに沿った偏光成分の直線偏光として前記反射偏光板１９の前側に出射する。
【００８８】
前記反射偏光板１９の前側に出射した照明光は、拡散層１８により拡散されて液晶表示素子１にその後側から入射し、その後側吸収偏光板１２によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、前記後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａに沿った直線偏光となって液晶セル２に入射する。
【００８９】
このときも、前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐと前記液晶表示素子１の後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａとがほぼ平行であるため、前記反射偏光板１９を透過して前記液晶表示素子１にその後側から入射した照明光のほとんどを、ロスすることなく前記後側吸収偏光板１２を透過させて液晶セル２に入射させることができる。
【００９０】
そして、前記液晶セル２に入射した照明光は、この液晶セル２を透過し、さらに光学補償板１３を透過して前側吸収偏光板１１に入射し、その光のうち、前記前側吸収偏光板１１の吸収軸に沿った偏光成分の光がこの吸収偏光板１１により吸収されてその画素領域の表示が暗表示になり、前記前側吸収偏光板１１の透過軸１１ａに沿った偏光成分の光がこの偏光板１１を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【００９１】
この参考例の液晶表示装置によれば、照明光を利用する透過表示のときに、前記バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射した照明光のほとんどが、前記反射偏光板１９の透過軸軸１９ｐに沿った偏光成分の直線偏光となって前記反射偏光板１９の前側に出射し、その照明光をほとんがロスすることなく液晶表示素子１の後側吸収偏光板１２を透過させて液晶セル２に入射するため、照明光の利用効率が１００％に近く、したがって、上記第１の参考例の液晶表示装置に比べ、前記バックライト１４から出射させる照明光の輝度をあまり高くしなくても充分な明るさの画面を得ることができるとともに、上述したように、反射表示のときの画面の明るさを、第１の参考例の液晶表示装置とほとんど変わらない明るさにすることができる。
【００９２】
図５および図６はこの発明の実施例を示しており、図５は、液晶表示装置の一部分の断面図、図６は、液晶表示素子１の液晶セル２の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板１１，１２の透過軸方向および捩れ位差板１３の分子配列状態と、液晶表示素子１とバックライト１４の導光板１５との間に配置された反射偏光板１９および捩れ位差板２２の軸方向を示す図である。
【００９３】
この実施例の液晶表示装置は、上記第１の参考例の液晶表示装置の液晶表示素子１とバックライト１４の導光板１５との間に、反射偏光板１９を配置するとともに、この反射偏光板１９と前記導光板１５との間に、透過光の偏光状態を変化させる光学手段２０として、捩れ位差板２２を配置したものであり、この実施例においても、前記液晶表示素子１の後側基板４の外面に拡散層１８を設けている。
【００９４】
なお、前記液晶表示素子１とバックライト１４は、第１の参考例と同じものであり、また、前記液晶表示素子１の液晶セル２の液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板１１，１２の透過軸方向および捩れ位差板１３の分子配列状態も第１の参考例と同じである。
【００９５】
また、前記反射偏光板１９は、上記第２の参考例と同じものであり、この反射偏光板１９は、前記液晶表示素子１とバックライト１４の導光板１５との間に、その透過軸１９ｐを前記液晶表示素子１の後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａとほぼ平行にして配置されている。
【００９６】
前記反射偏光板１９とバックライト１４の導光板１５との間に配置された捩れ位差板２２は、分子が一方の面から他方の面に向かって捩れて配列した高分子液晶フィルムからなっている。
【００９７】
この実施例で用いた捩れ位差板２２は、分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Ｒｅとを、θ＝６３°±５°，Ｒｅ＝１９５ｎｍ±５ｎｍに設定したものであり、その分子配列は、図６に破線矢印で示したように、後面から前面に向かい、前側から見て右回りに捩じれている。
【００９８】
この捩れ位相板２２は、その前面（反射偏光板１９に対向する面）における分子配列方向２２ａを、前記反射偏光板１９の反射軸１９ｓとほぼ平行にして配置されている。
【００９９】
すなわち、前記捩れ位相板２２は、図６に示したように、前面における分子配列方向２２ａを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て右回りに１０°±１０°の方向に向け、後面における分子配列方向２２ｂを、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに５３°±１０°の方向に向けて配置されている。
【０１００】
この捩れ位相板２２は、バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射して前記反射偏光板１９により後側に反射された照明光の偏光状態を、その照明光が前記反射偏光板１９とバックライト１４の反射板１６との間を１回往復する間の前記捩れ位相板２２の２回の透過により、偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光に変化させ、前記反射偏光板１９にその前側から入射してこの反射偏光板１９を透過した外部入射光の偏光状態を、前記反射偏光板１９と前記反射板１６との間を２回往復する間の前記捩れ位相板２２の４回の透過により、前記反射偏光板１９を透過したときの偏光状態の光に戻す。
【０１０１】
この実施例の液晶表示装置の光の透過経路を説明すると、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、液晶表示素子１の前側吸収偏光板１１と光学補償板１３と液晶セル２とを透過して後側吸収偏光板１２に入射した外部入射光のうち、前記後側吸収偏光板１２の吸収軸（図示せず）に沿った偏光成分の光が、上記第１の参考例と同様に前記後側吸収偏光板１２により吸収され、その画素領域の表示が暗表示になる。
【０１０２】
一方、前記後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａに沿った偏光成分の外部入射光は、その透過経路を図５に実線で示したように、前記後側吸収偏光板１２を透過してその後側に出射し、拡散層１８により拡散され、透過軸１９ｐを前記後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａとほぼ平行にして配置された反射偏光板１９を透過して捩れ位相板２２に入射する。
【０１０３】
前記捩れ位相板２２に入射した外部入射光（反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った偏光成分の直線偏光）は、この捩れ位相板２２により偏光状態を変ええられ、円偏光となって前記捩れ位相板２２の後側に出射する。
【０１０４】
前記捩れ位相板２２の後側に出射した外部入射光（円偏光）は、バックライト１４の反射板１６により反射されて前記捩れ位相板２２を再び透過し、前記反射偏光板１９を透過して前記捩れ位相板２２にその前側から入射した外部入射光（反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った直線偏光）に対して偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板１９にその後側から入射する。
【０１０５】
そのため、このときは、前記バックライト１４の反射板１６により反射され、捩れ位相板２２を再び透過して前記反射偏光板１９にその後側から入射した外部入射光は、前記反射偏光板１９により後側に反射される。
【０１０６】
この反射偏光板１９により後側に反射された外部入射光（反射偏光板１９の反射軸１９ｐに沿った直線偏光）は、前記捩れ位相板２２を透過して再び円偏光となり、再びバックライト１４の反射板１６により反射される。
【０１０７】
前記反射板１６により再反射された外部入射光（円偏光）は、前記捩れ位相板２２を再び透過し、前記反射偏光板１９により反射されて前記捩れ位相板２２にその前側から入射した外部入射光（反射偏光板１９の反射軸１９ｐに沿った直線偏光）に対して偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板１９にその後側から入射し、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射する。
【０１０８】
前記反射偏光板１９を透過してその前側に出射した外部入射光は、拡散層１８により拡散されて前記液晶表示素子１にその後側から入射し、その光が、後側吸収偏光板１２と液晶セル２と光学補償板１３と前側吸収偏光板１１とを順に透過して前記液晶表示素子１の前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【０１０９】
すなわち、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子１を透過してその後側に出射した外部入射光が、前記反射偏光板１９を透過してこの反射偏光板１９とバックライト１４の反射板１６との間を２回往復し、その間に前記捩れ位相板２２の４回の透過により前記反射偏光板１９を透過したときの偏光状態の光に戻り、その光が前記反射偏光板１９を透過して前記液晶表示素子１にその後側から入射し、この液晶表示素子１を透過して前側に出射する。
【０１１０】
そして、この実施例では、前記反射偏光板１９を、その透過軸１９ｐを前記液晶表示素子１の後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａをほぼ平行にして配置しているため、前記液晶表示素子１を透過してその後側に出射した外部入射光（後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａに沿った偏光成分の直線偏光）を、ほとんどロスすることなく前記反射偏光板１９を透過させてその後側に出射させるとともに、前記反射偏光板１９とバックライト１４の反射板１６との間を２回往復し、前記反射偏光板１９を透過して前記液晶表示素子１にその後側から入射する外部入射光も、ほとんどロスすることなく前記後側吸収偏光板１２を透過させて液晶セル２に入射させることができる。
【０１１１】
そのため、この実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子１とバックライト１４の導光板１５との間に前記反射偏光板１９と捩れ位相板２２を配置したものであるが、反射表示のときの画面の明るさを、上述した第１の参考例の液晶表示装置とほとんど変わらない明るさにすることができる。
【０１１２】
また、照明光を利用する透過表示のときは、前記バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射した照明光が、前記捩れ位相板２２を透過して前記反射偏光板１９にその後側から入射する。なお、前記導光板１５の入出射面１５ｂから出射する照明光は非偏光の光であり、前記捩れ位相板２２を透過してもその偏光状態は変わらない。
【０１１３】
そして、前記反射偏光板１９にその後側から入射した照明光のうち、前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った偏光成分の光は、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射する。
【０１１４】
一方、前記反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った偏光成分の光は、その透過経路を図５に破線で示したように、前記反射偏光板１９により後側に反射され、捩れ位相板２２に入射する。
【０１１５】
前記捩れ位相板２２に入射した照明光（反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った偏光成分の直線偏光）は、この捩れ位相板２２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、円偏光となって捩れ位相板２２の後側に出射する。
【０１１６】
前記捩れ位相板２２の後側に出射した照明光（円偏光）は、バックライト１４の反射板１６により反射されて前記捩れ位相板２２を再び透過し、前記反射偏光板１９を透過して前記捩れ位相板２２にその前側から入射した照明光（反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った直線偏光）に対して偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光、つまり前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った直線偏光に変化して前記反射偏光板１９にその後側から入射し、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射する。
【０１１７】
すなわち、照明光を利用する透過表示のときは、バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射した照明光のうち、前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った偏光成分の光が、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射するとともに、前記反射偏光板１９の反射軸１９ｓに沿った偏光成分の光が、この反射偏光板１９により後側に反射されてこの反射偏光板１９と前記バックライト１４の反射板１６との間を１回往復し、その間に前記捩れ位相板２２の２回の透過により偏光の振動面がほぼ９０度異なる偏光状態の光に変化して前記反射偏光板１９にその後側から入射し、この反射偏光板１９を透過してその前側に出射する。
【０１１８】
そのため、前記バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射した照明光のほとんどが、前記反射偏光板１９の透過軸軸１９ｐに沿った偏光成分の直線偏光として前記反射偏光板１９の前側に出射する。
【０１１９】
前記反射偏光板１９の前側に出射した照明光は、拡散層１８により拡散されて液晶表示素子１にその後側から入射し、その後側吸収偏光板１２によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、前記後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａに沿った直線偏光となって液晶セル２に入射する。
【０１２０】
このときも、前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐと前記液晶表示素子１の後側吸収偏光板１２の透過軸１２ａとがほぼ平行であるため、前記反射偏光板１９を透過して前記液晶表示素子１にその後側から入射した照明光のほとんどを、ロスすることなく前記後側吸収偏光板１２を透過させて液晶セル２に入射させることができる。
【０１２１】
そして、前記液晶セル２に入射した照明光は、この液晶セル２を透過し、さらに光学補償板１３を透過して前側吸収偏光板１１に入射し、その光のうち、前記前側吸収偏光板１１の吸収軸に沿った偏光成分の光がこの吸収偏光板１１により吸収されてその画素領域の表示が暗表示になり、前記前側吸収偏光板１１の透過軸１１ａに沿った偏光成分の光がこの偏光板１１を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が明表示になる。
【０１２２】
この実施例の液晶表示装置によれば、照明光を利用する透過表示のときに、前記バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂから出射した照明光のほとんどが、前記反射偏光板１９の透過軸１９ｐに沿った偏光成分の直線偏光となって前記反射偏光板１９の前側に出射し、その照明光をほとんどがロスすることなく液晶表示素子１の後側吸収偏光板１２を透過させて液晶セル２に入射するため、照明光の利用効率が１００％に近く、したがって、上記第１の参考例の液晶表示装置に比べ、前記バックライト１４から出射させる照明光の輝度をあまり高くしなくても充分な明るさの画面を得ることができるとともに、上述したように、反射表示のときの画面の明るさを、第１の参考例の液晶表示装置とほとんど変わらない明るさにすることができる。
【０１２３】
なお、前記捩れ位相板２２は、上記実施例のように、分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Ｒｅとを、θ＝６３°±５°，Ｒｅ＝１９５ｎｍ±５ｎｍに設定したものが最も好ましいが、この捩れ位相板２２の分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Ｒｅは、θ＝１９０°±１０°，Ｒｅ＝５８３ｎｍ±１０ｎｍまたはθ＝３１８°±１５°，Ｒｅ＝９７２ｎｍ±１５ｎｍに設定してもよく、その場合も、捩れ位相板をその前面における分子配向方向を前記反射偏光板の反射軸とほぼ平行にして配置することにより、上記参考例と同等の効果を得ることができる。
【０１２４】
また、上記実施例では、反射偏光板１９とバックライト１４も導光板１５との間に配置する光学手段２０を、λ／４位相板２１または捩れ位相板２２としているが、前記光学手段２０は、前記導光板１５の入出射面１５ｂから出射して前記反射偏光板１９にその後側から入射した照明光のうち、前記反射偏光板１９により後側に反射され、この反射偏光板１９と前記バックライト１４の反射板１６との間を往復する照明光を、前記反射偏光板１９と前記反射板１６との間を奇数回往復する間に、前記反射偏光板１９を透過する偏光状態の光に変換して前記反射偏光板１９に入射させ、前記反射偏光板１９にその前側から入射してこの反射偏光板１９を透過し、前記反射偏光板１９と前記反射板１６との間を往復する外部入射光を、前記反射偏光板１９と前記反射板１６との間を偶数回往復する間に、前記反射偏光板１９を透過したときの偏光状態の光に戻して前記反射偏光板１９に入射させるものであれば、他の光学フィルムでもよい。
【０１２５】
その場合も、照明光の利用効率を高くし、バックライトから出射させる照明光の輝度をあまり高くしなくても充分な明るさの画面を得ることができるとともに、反射表示のときの画面の明るさも確保することができる。
【０１２６】
また、上記第１〜第２の参考例及び実施例では、拡散層１８を、前記液晶表示素子１の後側基板４の外面に貼付けているが、前記拡散層１８は、バックライト１４の導光板１５の入出射面１５ｂに貼付けてもよい。
【０１２７】
さらに、前記拡散層１８は、バックライト１４の反射板１５よりも前側で、液晶表示素子１の前側吸収偏光板１１よりも後側であれば、前記導光板１５の後面とその後側の反射板１６との間、液晶表示素子１の後側基板４と後側吸収偏光板１２との間、前記液晶表示素子１の前側基板４と光学補償板１３との間、前記光学補償板１３と前側吸収偏光板１２との間、反射偏光板１９とλ／４位相板２１または捩れ位相板２２との間等の任意の箇所に配置してもよい。
【０１２８】
また、前記拡散層１８は、散乱フィラーを分散させた粘着剤により形成し、その拡散層により前後の部材（例えば反射偏光板１９とλ／４位相板２１または捩れ位相板２２）を貼合わせてもよい。
【０１２９】
また、上記第１〜第２の参考例、及び前記実施例の液晶表示装置は、ＳＴＮ型の単純マトリックス液晶表示素子１を用いたものであるが、液晶表示素子は、液晶分子のツイスト角をほぼ９０°としたＴＮ型のものでもよく、また、単純マトリックス型に限らず、アクティブマトリックス型のものでもよい。
【０１３０】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶表示素子の背後に、入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射しかつ前記液晶表示素子を透過した光を入出射させる入出射面とを有し、前記液晶表示素子の背後に配置された導光板と、前記導光板の後側に設けられた反射板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられた光源とからなり、表示の観察側である前側から入射し、前記液晶表示素子を透過してその後側に出射した外部入射光を前記導光板を透過させて前記反射板により前記液晶表示素子に向けて反射するとともに、前記光源からの照明光を前記導光板により導いてその入出射面から前記液晶表示素子に向けて出射するバックライトと、液晶表示素子とバックライトとの間に透過軸と反射軸とを有する反射偏光板と、及び前記反射偏光板と前記バックライトとの間に透過光の変更状態を変化させる光学手段を配置したものであるため、外光を利用する反射表示のときの液晶表示素子を透過した光の反射率と、照明光を利用する透過表示のときの前記液晶表示素子への光の入射率をいずれも高くし、反射表示のときも透過表示のときも明るい表示を得ることができる。
【０１３１】
前記捩れ位相板は、その分子配列の捩れ角θと、リタデーションの値Ｒｅが、θ＝６３°±５°，Ｒｅ＝１９５ｎｍ±５ｎｍ、θ＝１９０°±１０°，Ｒｅ＝５８３ｎｍ±１０ｎｍ、θ＝３１８°±１５°，Ｒｅ＝９７２ｎｍ±１５ｎｍのいずれかに設定されているものが好ましく、このような捩れ位相板を用いることにより、照明光の利用効率を１００％に近くし、バックライトから出射させる照明光の輝度をあまり高くしなくても充分な明るさの画面を得ることができるとともに、反射表示のときの画面の明るさも確保することができる。
【０１３２】
また、この発明の液晶表示装置においては、前記バックライトの反射板よりも前側で、前記液晶表示素子の前側吸収偏光板よりも後側の任意の箇所に、拡散層を設けるのが好ましく、この拡散層を設けることにより、外光を利用する反射表示のときも、バックライトからの照明光を利用する透過表示のときも、前記拡散層１８により拡散された均一な輝度分布の光を前側に出射し、輝度むらの無い良好な表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の参考例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図２】  第１の参考例における液晶表示素子の液晶セルの液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板の透過軸方向および光学補償板の分子配列状態を示す図。
【図３】  この発明の第２の参考例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図４】  第２の参考例における液晶表示素子の液晶セルの液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板の透過軸方向および光学補償板の分子配列状態と、前記液晶表示素子とバックライトの導光板との間に配置された反射偏光板およびλ／４位相板の軸方向を示す図。
【図５】  この発明の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図６】  この発明の実施例における液晶表示素子の液晶セルの液晶分子の配向状態と前後の吸収偏光板の透過軸方向および光学補償板の分子配列状態と、前記液晶表示素子とバックライトの導光板との間に配置された反射偏光板および捩れ位相板の軸方向を示す図。
【符号の説明】
１…液晶表示素子
２…液晶セル
３，４…基板
５，６…電極
１０…液晶層
１１，１２…吸収偏光板
１３…光学補償板
１４…バックライト
１５…導光板
１５ａ…入射端面
１５ｂ…入出射面
１６…反射板
１７…光源
１８…拡散層
１９…反射偏光板
１９ｓ…反射軸
１９ｐ…透過軸
２０…光学手段
１９…反射偏光板
２１…λ／４位相板
２１ａ…遅相軸
２２…捩れ位相板
２２ａ…捩れ位相板の前面における分子配列方向
【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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