(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、
前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、
前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、
前記反射電極近傍の液晶分子の配向方向と前記反射電極の長手方向とのなす角度をΨとしたとき、−３０°≦Ψ≦３０°であることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、
前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、
前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、
前記反射電極には該反射電極の長手方向に概ね平行なライン状の矩形パターンで形成された開口部が設けられており、前記矩形パターンの線幅と、隣り合う前記反射電極の離間幅とが略等しいことを特徴とする液晶装置。
【請求項３】
第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、
前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、
前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極と、
前記第１の基板又は前記第２の基板の前記液晶層側であって、前記隣り合う前記反射電極の間隙に対応する位置に設けられた遮光部と、
を備えていることを特徴とする液晶装置。
【請求項４】
第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、
前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、
前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、非駆動時が暗状態の表示であることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】
第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、
前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、
前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、
前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側には、第２の位相差板が設けられており、前記第２の位相差板の前記第２の基板とは反対の側には第２の偏光板が設けられていることを特徴とする液晶装置。
【請求項６】
第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側には照明装置を備えた液晶装置であって、
前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、
前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、
前記反射電極が凹凸を有することを特徴とする液晶装置。
【請求項７】
第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側には照明装置を備えた液晶装置であって、
前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、
前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、
前記第１の基板側から供給される光を利用して反射型表示を得る際に前記液晶層に印加する電圧と、前記照明装置を用いて透過型表示を得る際に前記液晶層に印加する電圧とが、同一画像に対して異なることを特徴とする液晶装置。
【請求項８】
液晶装置をその表示部として備える電子機器であって、
前記液晶装置は、第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、
前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、
前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、
前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備えている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】
本発明は液晶装置に係り、特に、反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできる液晶装置の構造及びこの液晶装置を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型液晶装置は消費電力が小さいために携帯機器や装置の付属的表示部などに多用されているが、外光を利用して表示を視認可能にしているため、暗い場所では表示を読みとることができないという問題点があった。このため、明るい場所では通常の反射型液晶装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形式の液晶装置が提案されている。これは、特開昭５７−０４９２７１号公報などに記載されているように、液晶パネルの観察側と反対側の外面に偏光板、半透過反射板、バックライトを順次配置した構成をしている。この液晶装置では、周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射板にて反射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くな基板が介在するため、二重映りや表示のにじみなどが発生してしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
また、近年の携帯機器やＯＡ機器の発展に伴って液晶表示のカラー化が要求されるようになっており、反射型液晶装置を用いるような機器においてもカラー化が必要な場合が多い。ところが、上記公報に記載されている液晶装置とカラーフィルタを組み合わせた方法では、半透過反射板を液晶パネルの後方に配置しているため、液晶層やカラーフィルタと半透過反射板との間に液晶パネルの厚い透明基板が介在し、視差によって二重映りや表示のにじみなどが発生してしまい、十分な発色を得ることができないという問題点がある。この問題を解決するために、特開平９−２５８２１９号公報などに記載されているような液晶層と接するように反射板を配置する反射型カラー液晶装置が提案されている。しかし、この液晶装置は周囲が暗くなると表示を認識することができない。
【０００４】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、反射型表示と透過型表示とを切換え可能な液晶装置において、視差による二重映りや表示のにじみなどが発生しない半透過反射型カラー液晶装置を提供することにある。また、この液晶装置を用いた電子機器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、以下の通りである。
本発明の液晶装置は、第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、前記反射電極近傍の液晶分子の配向方向と前記反射電極の長手方向とのなす角度をΨとしたとき、−３０°≦Ψ≦３０°であることを特徴とする。
この手段によれば、反射電極と透明電極間に生じる斜め電界によって、容易に液晶層の液晶を駆動することができる。また、ティルトドメインによるディスクリネーションなどの表示欠陥をなくすことが可能となる。これによって、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化がはかれる。−３０°≦Ψ≦３０°以外の範囲では、基板界面における液晶分子が斜め電界の影響で逆ティルトしてしまい、表示欠陥が生じる。さらに、駆動電圧も高くなり、消費電力が上昇してしまう。
特に、−１０°≦Ψ≦１０°の範囲が上述した効果を最大限に発揮されることができる。
ところで、上記公報に記載されている液晶装置は、液晶層と半透過反射板との間に透明液晶を駆動することができる。また、ティルトドメインによるディスクリネーションなど入することで透過型表示を行うことができる。この開口部はレジストを用いたフォト工程／現像工程／剥離工程で容易に作製することができる。これは、反射電極を形成するときに同時に行うことができるので、製造工程数を増やさずに容易に作製することができる。
【０００６】
開口部の大きさは、０．０１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。このようにすることで、人間が認識することが困難であり、開口部を設けたことで生じる表示品質の劣化を抑えることができ、反射型表示と透過型表示を同時に実現できる。
【０００７】
また、開口部は反射電極に対して、５％以上３０％以下の面積比で形成することが好ましい。このようにすることで、反射型表示の明るさの低下を抑えることができとともに、反射電極の開口部から液晶層に導入される光によって透過型表示が実現できる。
【０００８】
また、前記開口部が前記反射電極の長手方向に概ね平行なライン状の矩形パターンで形成されていることを特徴とする。
【０００９】
この手段によれば、反射電極形成時に容易に開口部を同時形成することができる。この時に必要となるフォトマスクの設計も簡単になる。
【００１０】
また、透明電極と前記反射電極との略中心位置の液晶分子の配向方向と、前記矩形パターンの長手方向と、のなす角度をξとしたときに、−６０°≦ξ≦６０°であることを特徴とする。
【００１１】
この手段によれば、開口部上に位置する液晶を電極を兼ねた反射電極と透明電極間に生じる斜め電界によって、容易に駆動させることができる。また、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化がはかれる。さらに、ティルトドメインによるディスクリネーションなどの表示欠陥をなくすことが可能となる。−６０°≦ξ≦６０°以外の範囲では、液晶分子の配向方向と開口部の長手方向がほぼ直交になるので、ティルトドメインが激しく発生してしまう。これにより、駆動電圧も上昇してしまう。
【００１２】
特に、−３０°≦ξ≦３０°の範囲が上述した効果を最大限に発揮されることができる。
【００１３】
また、前記反射電極近傍の液晶分子の配向方向と前記矩形パターンの長手方向とのなす角度をδとしたとき、−３０°≦δ≦３０°であることを特徴とする。
【００１４】
この手段によれば、反射電極と透明電極間に生じる斜め電界によって、容易に液晶層の液晶を駆動することができる。また、ティルトドメインによるディスクリネーションなどの表示欠陥をなくすことが可能となる。これによって、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化がはかれる。−３０°≦δ≦３０°以外の範囲では、基板界面における液晶分子が斜め電界の影響で逆ティルトしてしまい、表示欠陥が生じる。さらに、駆動電圧も高くなり、消費電力が上昇してしまう。
【００１５】
特に、−１０°≦δ≦１０°の範囲が上述した効果を最大限に発揮されることができる。
【００１６】
また、本発明の液晶装置は、第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、前記反射電極には該反射電極の長手方向に概ね平行なライン状の矩形パターンで形成された開口部が設けられており、前記矩形パターンの線幅と、隣り合う前記反射電極の離間幅とが略等しいことを特徴とする。
【００１７】
この手段によれば、反射電極形成時に容易に開口部を形成することができる。この時に必要となるフォトマスクの設計も簡単になる。
【００１８】
前記第１の基板の前記液晶層側にカラーフィルタ層を有することを特徴とする液晶装置。
【００１９】
この手段によれば、外光による反射型カラー表示と照明装置を利用した透過型カラー表示を行うことができる。カラーフィルタ層は、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範囲のすべての光に対して２５％以上の透過率を有しているのが好ましい。このようにすることで、明るい反射型カラー表示と透過型カラー表示を実現することができる。
【００２０】
また、本発明の液晶装置は、第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極と、前記第１の基板又は前記第２の基板の前記液晶層側の面であって、前記隣り合う前記反射電極の間隙に対応する位置に設けられた遮光部と、を備えていることを特徴とする。
【００２１】
この手段によれば、透過型表示をした時に液晶が駆動されない画素間またはドット間からの光漏れを抑えることができ、コントラストが高い透過型表示を得ることができる。また、反射型表示においても、画素間やドット間からの表示に不要な反射光を抑えることができるので、コントラストが高い表示を得ることができる。
【００２２】
また、本発明の液晶装置は、第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、非駆動時が暗状態の表示であることを特徴とする。
【００２３】
この手段によれば、非駆動時の液晶が暗状態であるので、透過型表示をした時に液晶が駆動されない画素間またはドット間からの光漏れを抑えることができ、コントラストが高い透過型表示を得ることができる。また、反射型表示においても、画素間やドット間からの表示に不要な反射光を抑えることができるので、コントラストが高い表示を得ることができる。
【００２４】
前記第１の基板の前記液晶層とは反対の側には、第１の位相差板が設けられており、前記第１の位相差板の前記第１の基板とは反対の側には第１の偏光板が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
この手段によれば、反射型表示と透過型表示のいずれにおいても良好な表示制御ができるとともに、光の波長分散に起因する色付きなどの色調への影響を低減することができる。
【００２６】
また、本発明の液晶装置は、第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側には、第２の位相差板が設けられており、前記第２の位相差板の前記第２の基板とは反対の側には第２の偏光板が設けられていることを特徴とする。
【００２７】
この手段によれば、透過型表示において良好な表示制御ができるとともに、光の波長分散に起因する色付きなどの色調への影響を低減することができる。
【００２８】
また、前記第１の基板の前記液晶層側と異なる側に散乱板を配置することを特徴とする。
【００２９】
この手段によれば、反射電極の鏡面感を散乱板によって散乱面（白色面）に見せることができる。また、散乱板による散乱によって、広視野角の表示が可能となる。なお、散乱板の位置は、第１の基板の液晶層と異なる側であれば、どの位置にあっても特に構わない  散乱板の後方散乱（外光が入射した場合、入射光側への散乱）の影響を考えると、偏光板と第１の基板の間に配置するのが望ましい。後方散乱は、液晶装置の表示には関係のない散乱光であり、この後方散乱が存在すると、反射型表示時のコントラストを低下させる。偏光板と第１の基板の間に配置させることで、後方散乱光の光量を偏光板によって半分にすることができる。
【００３０】
また、本発明の液晶装置は、第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、前記反射電極が凹凸を有することを特徴とする
【００３１】
この手段によれば、反射電極の鏡面感を凸凹によってなくし、散乱面（白色面）に見せることができる。また、凹凸による散乱によって、広視野角の表示が可能となる。この凹凸形状は、反射電極の下地に感光性のアクリル樹脂等を用いて形成したり、下地のガラス基板自身をフッ酸によって荒らしたりすることによって形成することができる。
【００３２】
また、本発明の液晶装置は、第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側に照明装置を備えた液晶装置であって、前記第２の基板の前記液晶層側の面上に互いに所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、前記第１の基板の前記液晶層側の面上であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備え、前記第１の基板側から供給される光を利用して反射型表示を得る際に前記液晶層に印加する電圧と、前記照明装置を用いて透過型表示を得る際に前記液晶層に印加する電圧とが、同一画像に対して異なることを特徴とする。
【００３３】
この手段によれば、外光による反射型表示も、照明装置を利用した透過型表示も、常に最適な駆動電圧で駆動させることができるので、高品質の表示を得ることができる。これは、反射型表示と透過型表示では液晶パネルの電圧−反射率（透過率）特性が異なる場合が多いためである。
【００３４】
また、特に白表示と黒表示の中間調表示をするために液晶パネルへ印加する電圧レベルを反射型表示と透過型表示で変えることは非常に有用である。
【００３５】
また、本発明の電子機器は、液晶装置をその表示部として備える電子機器であって、
前記液晶装置は、第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側には照明装置を備えた液晶装置であって、前記第２の基板の前記液晶層側の面に所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、前記第１の基板の前記液晶層側の面であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備えていることを特徴とする。
【００３６】
この手段によれば、視差による二重映りや表示のにじみがなく、反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできる半透過反射型液晶装置や半透過反射型カラー液晶装置を用いた電子機器を実現することができる。このような電子機器は、明るい場所でも暗い場所でも、周囲の外光に関係なく高画質の表示を実現できる。
【００３８】
第１の基板と、第２の基板との間に液晶層を配置してなり、前記第２の基板の前記液晶層とは反対の側には照明装置を備えた液晶装置であって、前記第２の基板の前記液晶層側の面に所定間隔隔てて形成した複数の反射電極と、前記第１の基板の前記液晶層側の面であって前記反射電極の対応位置及び隣り合う前記反射電極の間隙の対応位置に形成した透明電極とを備えていることを特徴とする。
【００３９】
この手段によれば、反射電極が第２の基板の液晶層側に配置されているため、液晶層と反射電極との間に間隙がなく、そのため視差に起因する表示の二重映りや表示のにじみが発生しない。また、外光が充分に存在する場合には外光を取り入れて反射電極で反射させることにより反射型表示を行うことができる。外光が充分にない場合には照明装置から出射した光が第２の基板を通過し、各反射電極間の間隙から液晶層に導入する。そして、反射電極と、透明電極との間にかかる斜め電界により各反射電極間の間隙部分の液晶、つまの表示欠陥をなくすことが可能となる。これによって、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化がはかれる。−６０≦φ≦６０°以外の範囲では、液晶分子の配向方向と反射電極の長手方向がほぼ直交になるので、ティルトドメインが激しく発生してしまう。
【００４０】
特に、−３０°≦φ≦３０°の範囲が上述した効果を最大限に発揮されることができる。
【００４１】
なお、ティルトドメインについては、日本学術振興会第１４２委員会編「液晶デバイスハンドブック」（日刊工業新聞社）の２５４ページに記載されている現象と同じ現象であるが、本明細書のティルトドメインはプレティルト角の大小によって発生するものではなく、電界の印加方向により発生する現象のことである。
【００４５】
また、前記反射電極には開口部が設けられていることを特徴とする。
【００４６】
この手段によれば、外光が充分に存在する場合には外光を取り入れて反射電極で反射させることにより反射型表示を行うことができる。外光が充分にない場合には照明装置から出射し第２の基板を透過した光を、反射電極に設けた複数の微小な開口部より液晶層に導りは画素間またはドット間の液晶を駆動して透過型表示を行う。
【００４７】
通常、反射電極にはＡｌが主成分の金属が用いられるが、ＣｒやＡｇなどの可視光領域の外光を反射させることのできる金属であれば、その材料は特に限定されるものではない。
【００４８】
そして好ましくは、前記透明電極と前記反射電極との略中心位置の液晶分子の配向方向と前記反射電極の長手方向とのなす角度をφとしたとき、−６０°≦φ≦６０°であることを特徴とする。
【００４９】
この手段によれば、反射電極と透明電極間に生じる斜め電界によって、容易に液晶層のるとバックライトを点灯して半透過反射板を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。
【００５０】
別の液晶装置としては、反射型表示の明るさを向上させた特開平８−２９２４１３号公報に記載されたものがある。この液晶装置は、液晶パネルの観察側と反対側の外面に半透過反射板、偏光板、バックライトを順次配置した構成をしている。周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射板にて反射された光を利用して反射型表示を行い、周囲が暗くなるとバックライトを点灯して偏光板と半透過反射板を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示を行う。このような構成にすると、液晶パネルと半透過反射板の間に偏光板がないため、前述した液晶装置よりも明るい反射型表示が得られる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
【００５２】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る液晶装置の第１実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００５３】
この実施形態では、２枚の透明基板１０１，１０２の間に液晶層１０３が枠状のシール材１０４によって封止された液晶パネルが形成されている。液晶層１０３は、所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板１０１の内面上にはカラーフィルタ１０９が形成され、このカラーフィルタ１０９には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列されている。カラーフィルタの表面上には透明な保護膜１１０が被覆されており、この保護膜１１０の表面上に複数のストライプ状の透明電極１１１がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極１１１の表面上には配向膜１１２が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００５４】
一方、下側の透明基板１０２の内面上には、上記カラーフィルタ１０９の着色層毎に形成されたストライプ状の反射電極１１４が形成されている。この反射電極１１４は、図１に示すように、透明基板１０１の内面上に形成された透明電極１１１よりも一回り小さい。ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子を備えたアクティブマトリクス型の装置である場合には、反射電極１１４は矩形状に形成され、アクティブ素子を介して配線に接続される。この反射電極１１４はＣｒやＡｌなどにより形成され、その表面は透明基板１０１の側から入射する光を反射する反射層となっている。反射電極１１４の表面上には上記と同様の配向膜１１３が形成される。
【００５５】
上側の透明基板１０１の外面上に偏光板１０５が配置され、偏光板１０５と透明基板１０１との間に位相差板１０６が配置されている。また、液晶パネルの下側には、透明基板１０２の背後に位相差板１０８が配置され、この位相差板１０８の背後に偏光板１０７が配置されている。そして、偏光板１０７の下側には、白色光を発する蛍光管１１６と、この蛍光管１１６に沿った入射端面を備えた導光板１１５とを有するバックライトが配置されている。導光板１１５は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管１１６の光を端面にて受けて、図の上面からほぼ均一な光を放出するようになっている。その他のバックライトとしては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることができる。
【００５６】
反射型表示について説明する。外光は図１における偏光板１０５、位相差板１０６をそれぞれ透過し、カラーフィルタ１０９、液晶層１０３を通過後、反射電極１１４によって反射され、再び偏光板１０５から出射される。このとき、液晶層１０３への印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００５７】
次に、透過型表示について説明する。バックライトからの光は偏光板１０７及び位相差板１０８によって所定の偏光となり、反射電極１１４が形成されていない部分から液晶層１０３に導入される。ここで、液晶層１０３に導入された光は、大きさが異なる反射電極１１４と透明電極１１１とによる斜め電界で液晶層１０３が駆動され、この結果、所定の偏光が変調される。それから、カラーフィルタ１０９を通過後、位相差板１０６を透過する。このとき、液晶層１０３への印加電圧に応じて、偏光板１０５を透過（明状態）する状態と吸収（暗状態）する状態、及びその中間の状態（明るさ）を制御することができる。
【００５８】
上述したような本実施例の構成によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現できた。
【００５９】
本実施形態では、上側透明基板１０１内面の透明電極１１１よりも下側透明基板１０２内面の反射電極１１４を小さい面積で形成し、両電極間に生じる斜め電界を用いて反射電極１１４が形成されていない部分の液晶層を駆動した。このように、斜め電界を生じさせる透明電極と反射電極の他の配置構成を、図２、図３、図４の概略平面図を用いて説明する。図２はＭＩＭアクティブマトリクス液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。下側基板内面上には走査線２０２が形成され、さらに各ドットに対応してＭＩＭ素子２０３、反射電極２０４が形成されている。上側基板内面には透明電極２０１からなるデータ線が形成され、この透明電極２０１は反射電極２０４よりも面積が大きく、反射電極２０４が形成されていない対向領域にも形成されている。反射電極２０４と透明電極２０１の電位差により反射電極２０４が形成されていない部分２０５（反射電極２０４のエッジ部分）に斜め電界が生じる。この斜め電界によって反射電極２０４近傍の液晶を駆動させ、透過型表示を可能にする。図３は単純マトリクス型液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。下側基板内面上には反射電極からなるデータ電極３０２が形成されている。上側電極内面には透明電極からなる走査線３０１が複数本ストライプ状に形成されている。図３中の領域３０３は、下側基板に反射電極（データ線）３０２が形成されていないで、上側基板に透明電極（走査線）３０１が形成された領域を示している。この領域３０３では、反射電極（データ線）３０２と透明電極（走査線）３０１に電位差が生じると、斜め電界が発生し、この斜め電界によって領域３０３の液晶を駆動させ、透過型表示を可能にする。図４はＴＦＴアクティブマトリクス液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。下側基板内面上にはゲート線４０３、信号線４０２が形成され、さらに各ドットに対応してＴＦＴ素子４０４、反射電極４０５が形成されている。上側基板内面には透明電極からなる共通電極４０１が形成され、この透明電極（共通電極）４０１は反射電極４０５よりも面積が大きく、反射電極４０５が形成されていない対向領域にも形成されている。反射電極４０５と透明電極（共通電極）４０１の電位差により反射電極４０５が形成されていない部分４０６（反射電極４０５のエッジ部分）に斜め電界が生じる。この斜め電界によって反射電極４０５近傍の液晶を駆動させ、透過型表示を可能にする。
【００６０】
（第２実施形態）
第１の実施形態と同様の液晶装置において、２枚の透明基板間に挟持された液晶層の中央部の液晶分子の配向方向に注目した。図５は基板間中央部の液晶の配向方向を説明するための概略縦断面図である。２枚の基板５０１、５０２間に液晶５０３が所定のツイスト配向をしている。この時、概ね基板間中央部に位置する液晶分子５０４の分子長軸方向を配向方向５０５と定義する。
【００６１】
図２ははＭＩＭアクティブマトリクス液晶装置の正面概略図である。下側基板内面上には走査線２０２が形成され、さらに各ドットに対応してＭＩＭ素子２０３、反射電極２０４が形成されている。上側基板内面には透明電極２０１からなるデータ線が形成され、この透明電極２０１は反射電極２０４よりも面積が大きく、反射電極２０４が形成されていない対向領域にも形成されている。反射電極２０４と透明電極２０１の電位差により反射電極２０４が形成されていない部分２０５（反射電極２０４のエッジ部分）に斜め電界が生じる。この斜め電界によって反射電極２０４近傍の液晶を駆動させ、透過型表示を可能にする。ここで、図２中に示すように反射電極２０４の長手方向（図２中のｙ方向）と上述した基板間中央部の液晶分子の配向方向２０６とがなす角度をφと定義する。−９０°≦φ＜−６０°と６０°＜φ≦９０°の範囲では、リバースティルトドメインによる表示欠陥（ディスクリネーション）が発生してしまい、明るく高画質な透過型表示を得ることができない。この原因としては、基板間中央部の液晶分子の配向方向と反射電極の長手方向がほぼ直交してしまうので、ティルトドメインが現れるためである。また、この範囲では表示欠陥が発生するために液晶駆動時のしきい値電圧が上がってしまう。−６０°≦φ≦６０°の範囲では、リバースティルトドメインによるディスクリネーションなどの表示欠陥をなくすことが可能となり、明るく高画質な透過型表示を得ることができた。さらに、表示欠陥が発生しにくいので、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化がはかれた。
【００６２】
図３は単純マトリクス型液晶装置の正面概略図である。下側基板内面上には反射電極からなるデータ電極３０２が形成されている。上側電極内面には透明電極からなる走査線３０１が複数本ストライプ状に形成されている。図３中の領域３０３は、下側基板に反射電極（データ線）３０２が形成されていないで、上側基板に透明電極（走査線）３０１が形成された領域を示している。この領域３０３では、反射電極（データ線）３０２と透明電極（走査線）３０１に電位差が生じると、斜め電界が発生し、この斜め電界によって領域３０３の液晶を駆動させ、透過型表示を可能にする。ここで、図３中に示すように反射電極３０２の長手方向（図３中のｙ方向）と上述した基板間中央部の液晶分子の配向方向３０４とがなす角度をφと定義する。−９０°≦φ＜−６０°と６０°＜φ≦９０°の範囲では、リバースティルトドメインによる表示欠陥（ディスクリネーション）が発生してしまい、明るく高画質な透過型表示を得ることができない。この原因としては、基板間中央部の液晶分子の配向方向と反射電極の長手方向がほぼ直交してしまうので、ティルトドメインが現れるためである。また、この範囲では表示欠陥が発生するために液晶駆動時のしきい値電圧が上がってしまう。−６０°≦φ≦６０°の範囲では、リバースティルトドメインによるディスクリネーションなどの表示欠陥をなくすことが可能となり、明るく高画質な透過型表示を得ることができた。さらに、表示欠陥が発生しにくいので、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化がはかれた。
【００６３】
図４はＴＦＴアクティブマトリクス液晶装置の正面概略図である。下側基板内面上にはゲート線４０３、信号線４０２が形成され、さらに各ドットに対応してＴＦＴ素子４０４、反射電極４０５が形成されている。上側基板内面には透明電極からなる共通電極４０１が形成され、この透明電極（共通電極）４０１は反射電極４０５よりも面積が大きく、反射電極４０５が形成されていない対向領域にも形成されている。反射電極４０５と透明電極（共通電極）４０１の電位差により反射電極４０５が形成されていない部分４０６（反射電極４０５のエッジ部分）に斜め電界が生じる。この斜め電界によって反射電極４０５近傍の液晶を駆動させ、透過型表示を可能にする。ここで、図４中に示すように反射電極４０５の長手方向（図４中のｙ方向）と上述した基板間中央部の液晶分子の配向方向４０７とがなす角度をφと定義する。−９０°≦φ＜−６０°と６０°＜φ≦９０°の範囲では、リバースティルトドメインによる表示欠陥（ディスクリネーション）が発生してしまい、明るく高画質な透過型表示を得ることができない。この原因としては、基板間中央部の液晶分子の配向方向と反射電極の長手方向がほぼ直交してしまうので、ティルトドメインが現れるためである。また、この範囲では表示欠陥が発生するために液晶駆動時のしきい値電圧が上がってしまう。−６０°≦φ≦６０°の範囲では、リバースティルトドメインによるディスクリネーションなどの表示欠陥をなくすことが可能となり、明るく高画質な透過型表示を得ることができた。さらに、表示欠陥が発生しにくいので、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化がはかれた。
【００６４】
第２の実施形態で述べてきた本発明の効果は、図５における基板５０２近傍の液晶分子配向方向５０６を規定することで、さらに効果を確実にすることができる。具体的には、図２における下側基板（ＭＩＭ基板）近傍の液晶分子配向方向２０７と反射電極２０４の長手方向とのなす角度をΨと定義したとき、−３０°≦Ψ≦３０°が望ましい範囲である。この理由としては、−３０°≦Ψ≦３０°以外の範囲では、基板界面における液晶分子が斜め電界の影響で逆ティルトしてしまい、表示欠陥が生じるからである。同様に、図３と図４における下側基板近傍の液晶分子配向方向３０５、４０８が反射電極３０２、４０５の長手方向となす角度Ψが、−３０°以上３０°以下のときティルトドメインによるディスクリネーションなどの表示欠陥をなくすことが可能となった。これによって、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化をはかることができた。
【００６５】
（第３実施形態）
第１の実施形態及び第２の実施形態では、下側基板内面上の反射電極と上側基板内面上の透明電極のエッジ部分で生じる斜め電界を利用して、液晶を駆動させ透過型表示を行っていた。本実施形態では反射電極に微細な開口部を設けて、透過型表示を行う場合について説明する。
【００６６】
図６は請求項５記載の発明を適用した単純マトリクス型液晶装置の正面概略図である。下側基板内面上には反射電極からなるデータ電極６０２が形成されている。上側電極内面には透明電極からなる走査線６０１が複数本ストライプ状に形成されている。図６中の６０３は、下側基板に反射電極（データ線）３０２が形成されていない開口部である。この開口部６０３では、反射電極（データ線）６０２と透明電極（走査線）６０１に電位差が生じると、斜め電界が発生し、この斜め電界によって開口部６０３の液晶を駆動させ、透過型表示を可能にする。
【００６７】
図６に示す実施形態は単純マトリクス型液晶装置に関するものであるが、ＭＩＭアクティブマトリクス型液晶装置やＴＦＴアクティブマトリクス型液晶装置であっても特に構わない。
【００６８】
また、開口部の形状は、図６に示したような円形のものでなくともよい。例えば、図７や図８に示すような矩形状の開口部７０３、８０３、図９や図１０に示すようなパターンの開口部９０３、１００３でも構わない。図８のようにライン状の矩形パターンに形成された開口部８０３が反射電極８０２の長手方向と概ね平行になるようにすると、この開口部８０３を設けるために必要となるフォトマスクの設計が容易になる。
【００６９】
（第４実施形態）
第１の実施形態と同様の液晶装置において、２枚の透明基板間に挟持された液晶層の中央部の液晶分子の配向方向に注目した。図５は基板間中央部の液晶の配向方向を説明するための概略縦断面図である。２枚の基板５０１、５０２間に液晶５０３が所定のツイスト配向をしている。この時、概ね基板間中央部に位置する液晶分子５０４の分子長軸方向を配向方向５０５と定義する。
【００７０】
図８は単純マトリクス型液晶装置の正面概略図である。下側基板内面上には反射電極からなるデータ電極８０２が形成されている。上側電極内面には透明電極からなる走査線８０１が複数本ストライプ状に形成されている。反射電極８０２は、ライン状矩形パターンの開口部８０３が設けられている。この開口部８０３上の液晶は、反射電極（データ線）８０２と透明電極（走査線）８０１に電位差が生じると、斜め電界が発生し、この斜め電界によって開口部８０３上の液晶を駆動させ、透過型表示を可能にする。ここで、図８中に示すように反射電極８０２の開口部８０３の長手方向（図８中のｙ方向）と上述した基板間中央部の液晶分子の配向方向８０４とがなす角度をξと定義する。−９０°≦ξ＜−６０°と６０°＜ξ≦９０°の範囲では、リバースティルトドメインによる表示欠陥（ディスクリネーション）が発生してしまい、明るく高画質な透過型表示を得ることができない。この原因としては、基板間中央部の液晶分子の配向方向と反射電極の長手方向がほぼ直交してしまうので、ティルトドメインが現れるためである。また、これらの範囲では表示欠陥が発生するために液晶駆動時のしきい値電圧が上がってしまう。−６０°≦ξ≦６０°の範囲では、リバースティルトドメインによるディスクリネーションなどの表示欠陥をなくすことが可能となり、明るく高画質な透過型表示を得ることができた。さらに、表示欠陥が発生しにくいので、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化がはかれた。
【００７１】
また、図９に示すようなライン状矩形パターンの開口部９０３を設けた反射電極９０２においても、同様に、反射電極９０２の開口部の長手方向９０４と上述した基板間中央部の液晶分子の配向方向９０５とがなす角度をξと定義したとき、角度ξは−６０°以上６０°以下が好ましい範囲であった。
【００７２】
ライン状の矩形パターン（開口部）を設ける工程は、特別に設定するのではなく、反射電極を形成するときに同時に形成するのが望ましい。反射電極を形成するフォトマスクに開口部のパターンも入れておくようにすれば良い。図１２は反射電極１２０１を形成した基板の拡大図である。１２０２は開口部であり、１２０３は反射電極１２０１が形成されていないドット間領域である。ドット間領域１２０３の幅をＬ１とし、ライン状矩形パターンの線幅をＬ２としたとき、概ねＬ１＝Ｌ２とすれば、フォトマスクの設計精度を高める必要がなく、設計を容易にすることができた。また、開口部を設けることによるコストアップがない。
【００７３】
第４の実施形態で述べてきた本発明の効果は、図５における基板５０２近傍の液晶分子配向方向５０６を規定することで、さらに効果を確実にすることができる。具体的には、図７における下側基板近傍の液晶分子配向方向７０４と反射電極７０２の開口部７０３の長手方向（図７中のｘ方向）とのなす角度をδと定義したとき、−３０°≦δ≦３０°が望ましい範囲である。この理由としては、−３０°≦δ≦３０°以外の範囲では、基板界面における液晶分子が斜め電界の影響で逆ティルトしてしまい、表示欠陥が生じるからである。角度δを−３０°以上３０°以下に限定することによって、液晶駆動時のしきい値電圧を下げることができ、液晶装置の低消費電力化をはかることができた。
【００７４】
（第５実施形態）
図１１は本発明に係る液晶装置の第５実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００７５】
この実施形態では、２枚の透明基板１１０１，１１０２の間に液晶層１１０３が枠状のシール材１１０４によって封止された液晶パネルが形成されている。液晶層１１０３は、所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板１１０１の内面上にはカラーフィルタ１１０９が形成され、このカラーフィルタ１１０９には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列されていて、それぞれの着色層の間には下側基板１１０２上に形成された反射電極１１１４が形成されていない領域を覆い隠すように遮光層１１１７が配列されている。さらに、カラーフィルタの表面上には透明な保護膜１１１０が被覆されており、この保護膜１１１０の表面上に複数のストライプ状の透明電極１１１１がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極１１１１の表面上には配向膜１１１２が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。
【００７６】
一方、下側の透明基板１１０２の内面上には、上記カラーフィルタ１１０９の着色層毎に形成されたストライプ状の反射電極１１１４が形成されている。この反射電極１１１４は、図８に示すようにライン状の開口部が設けられている。ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子を備えたアクティブマトリクス型の装置である場合には、反射電極１１１４は矩形状に形成され、アクティブ素子を介して配線に接続される。この反射電極１１１４はＣｒやＡｌなどにより形成され、その表面は透明基板１１０１の側から入射する光を反射する反射層となっている。反射電極１１１４の表面上には配向膜１１１３が形成される。
【００７７】
上側の透明基板１１０１の外面上に偏光板１１０５が配置され、偏光板１１０５と透明基板１１０１との間に位相差板１１０６が配置されている。また、液晶パネルの下側には、透明基板１１０２の背後に位相差板１１０８が配置され、この位相差板１１０８の背後に偏光板１１０７が配置されている。そして、偏光板１１０７の下側には、白色光を発する蛍光管１１１６と、この蛍光管１１１６に沿った入射端面を備えた導光板１１１５とを有するバックライトが配置されている。導光板１１１５は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管１１１６の光を端面にて受けて、図の上面からほぼ均一な光を放出するようになっている。その他のバックライトとしては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることができる。
【００７８】
反射型表示について説明する。外光は図１１における偏光板１１０５、位相差板１１０６をそれぞれ透過し、カラーフィルタ１１０９、液晶層１１０３を通過後、反射電極１１１４によって反射され、再び偏光板１１０５から出射される。このとき、液晶層１１０３への印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００７９】
次に、透過型表示について説明する。バックライトからの光は偏光板１１０７及び位相差板１１０８によって所定の偏光となり、反射電極１１１４の開口部から液晶層１１０３に導入される。ここで、液晶層１１０３に導入された光は、反射電極１１１４と透明電極１１１１とによる斜め電界で液晶層１１０３が駆動され、この結果、変調される。それから、カラーフィルタ１１０９を通過後、位相差板１１０６を透過する。このとき、液晶層１１０３への印加電圧に応じて、偏光板１１０５を透過（明状態）する状態と吸収（暗状態）する状態、及びその中間の状態（明るさ）を制御することができる。
【００８０】
上述したような本実施例の構成によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現できた。
【００８１】
本実施形態では、上側透明基板１１０１内面に下側基板１１０２上の反射電極１１１４が形成されていない領域を覆い隠すように遮光層１１１７を形成しているので、透過型表示をした時に液晶が駆動されない画素間またはドット間からの光漏れを抑えることができ、コントラストが高い透過型表示を得ることができた。また、反射型表示においても、画素間やドット間からの表示に不要な反射光を抑えることができるので、コントラストが高い表示を得ることができた。このとき、遮光層１１１７はＣｒ層を被着したり、感光性ブラック樹脂で形成した。
【００８２】
（第６実施形態）
図１４は本発明に係る液晶装置の第６実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００８３】
この実施形態では、２枚の透明基板１４０１，１４０２の間に液晶層１４０３が枠状のシール材１４０４によって封止された液晶パネルが形成されている。液晶層１４０３は、誘電異方性が負のネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板１４０１の内面上には、カラーフィルタ層１４０９、保護膜１４１０、複数のストライプ状の透明電極１４１１が形成されていて、透明電極１４１１の表面上には液晶を垂直に配向させる配向膜１４１２が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。このラビング処理によって、液晶分子はラビング方向に約８５度のプレティルト角を有している。
【００８４】
一方、下側の透明基板１４０２の内面上には、開口部を設けた反射電極１４１４、垂直配向膜１４１３が形成されている。なお、この垂直配向膜１４１３にはラビング処理を施さない。
【００８５】
上側の透明基板１４０１の外面上に偏光板１４０５が配置され、偏光板１４０５と透明基板１４０１との間に位相差板（１／４波長板）１４０６、散乱板１４１７が配置されている。また、液晶パネルの下側には、透明基板１４０２の背後に位相差板（１／４波長板）１４０８が配置され、この位相差板（１／４波長板）１４０８の背後に偏光板１４０７が配置されている。そして、偏光板１４０７の後方には、白色光を発する蛍光管１４１６と、この蛍光管１４１６に沿った入射端面を備えた導光板１４１５とを有するバックライトが配置されている。導光板１４１５は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管１４１６の光を端面にて受けて、図の上面からほぼ均一な光を放出するようになっている。その他のバックライトとしては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることができる。
【００８６】
上記偏光板１４０５と偏光板１４０７の透過軸Ｐ１，Ｐ２は図１７に示すように同方向に設定されており、これら偏光板の透過軸Ｐ１，Ｐ２に対して、位相差板（１／４波長板）１４０６，１４０８の遅相軸Ｃ１，Ｃ２の方向はθ＝４５度時計方向に回転した方向に設定されている。さらに、透明基板１４０１の内面上の配向膜１４１２のラビング処理の方向Ｒ１もまた、位相差板（１／４波長板）１４０６，１４０８の遅相軸Ｃ１，Ｃ２の方向と一致する方向に施されている。このラビング方向Ｒ１は、液晶層１４０３の電界印加時における液晶分子長軸の倒れる方向を規定する。液晶層１４０３には、負のネマティック液晶を用いた。図１３は、本実施形態による反射型表示における反射率Ｒの駆動電圧特性と、透過型表示における透過率Ｔの駆動電圧特性とを示す。電界無印加時の表示状態は暗（黒）である。この液晶パネルを用いると、画素間またはドット間に遮光層を形成する必要がなくなる。
【００８７】
反射型表示について説明する。外光は図１４における偏光板１４０５、位相差板１４０６をそれぞれ透過し、液晶層１４０３を通過後、反射電極１４１４によって反射され、再び偏光板１４０５から出射される。このとき、液晶層１４０３への印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御する。
【００８８】
次に、透過型表示について説明する。バックライトからの光は偏光板１４０７及び位相差板１４０８によって所定の円偏光となり、反射電極１４１４の開口部より液晶層１４０３に導入され、液晶層１４０３を通過後、位相差板１４０６を透過する。このとき、液晶層１４０３への印加電圧に応じて、偏光板１４０５から透過（明状態）した状態と吸収（暗状態）した状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００８９】
上述したような本実施例の構成によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現できた。
【００９０】
液晶パネルの上側の面に散乱板１４１７を配置したので、Ａｌ反射電極１４１４によって反射された反射光を広角に出射させることができ、広視野角の液晶装置が実現できた。
【００９１】
（第７実施形態）
図１５は本発明に係る液晶装置の第７実施形態の構造を示す概略縦断面図である。この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他の液晶装置にも適用することは可能である。
【００９２】
この実施形態では、２枚の透明基板１５０１，１５０２の間に液晶層１５０３が枠状のシール材１５０４によって封止された液晶パネルが形成されている。液晶層１５０３は、誘電異方性が負のネマチック液晶で構成されている。上側の透明基板１５０１の内面上には、カラーフィルタ層１５０９、保護膜１５１０、複数のストライプ状の透明電極１５１１が形成されていて、透明電極１５１１の表面上には液晶を垂直に配向させる配向膜１５１２が形成され、所定方向にラビング処理が施されている。このラビング処理によって、液晶分子はラビング方向に約８５度のプレティルト角を有している。
【００９３】
一方、下側の透明基板１５０２の内面上には、感光性のアクリル樹脂によって高低さ約０．８μｍの凹凸を付与した反射電極１５１４が形成されている。反射電極１５１４には、図８のようなライン状の開口部が設けられている。さらに、その表面上には配向膜１５１３が形成されている。なお、この配向膜１５１３にはラビング処理を施さない。
【００９４】
上側の透明基板１５０１の外面上に偏光板１５０５が配置され、偏光板１５０５と透明基板１５０１との間に位相差板（１／４波長板）１５０６が配置されている。また、液晶パネルの下側には、透明基板１５０２の背後に位相差板（１／４波長板）１５０８が配置され、この位相差板（１／４波長板）１５０８の背後に偏光板１５０７が配置されている。そして、偏光板１５０７の後方には、白色光を発する蛍光管１５１６と、この蛍光管１５１６に沿った入射端面を備えた導光板１５１５とを有するバックライトが配置されている。導光板１５１５は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、或いは散乱用の印刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、光源である蛍光管１５１６の光を端面にて受けて、図の上面からほぼ均一な光を放出するようになっている。その他のバックライトとしては、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＥＬ（エレクトロルミネセンス）などを用いることができる。
【００９５】
上記偏光板１５０５と偏光板１５０７の透過軸Ｐ１，Ｐ２は図１７に示すように同方向に設定されており、これら偏光板の透過軸Ｐ１，Ｐ２に対して、位相差板（１／４波長板）１５０６，１５０８の遅相軸Ｃ１，Ｃ２の方向はθ＝４５度時計方向に回転した方向に設定されている。さらに、透明基板１５０１の内面上の配向膜１５１２のラビング処理の方向Ｒ１もまた、位相差板（１／４波長板）１５０６，１５０８の遅相軸Ｃ１，Ｃ２の方向と一致する方向に施されている。このラビング方向Ｒ１は、液晶層１５０３の電界印加時における液晶分子長軸の倒れる方向を規定する。液晶層１５０３には、負のネマティック液晶を用いた。図１３は、本実施形態による反射型表示における反射率Ｒの駆動電圧特性１３０１と、透過型表示における透過率Ｔの駆動電圧特性１３０２とを示す。電界無印加時の表示状態は暗（黒）である。この液晶パネルを用いると、ドット間に遮光層を形成する必要がなくなる。
【００９６】
反射型表示について説明する。外光は図１５における偏光板１５０５、位相差板１５０６をそれぞれ透過し、液晶層１５０３を通過後、反射電極１５１４によって反射され、再び偏光板１５０５から出射される。このとき、液晶層１５０３への印加電圧によって明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御する。
【００９７】
次に、透過型表示について説明する。バックライトからの光は偏光板１５０７及び位相差板１５０８によって所定の円偏光となり、反射電極１５１４の開口部より液晶層１５０３に導入され、液晶層１５０３、カラーフィルタ１５０９を通過後、位相差板１５０６を透過する。このとき、液晶層１５０３への印加電圧に応じて、偏光板１５０５を透過（明状態）する状態と吸収（暗状態）状態、及びその中間の明るさを制御することができる。
【００９８】
上述したような本実施例の構成によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー液晶装置が実現できた。
【００９９】
図１３に示すように、反射型表示における反射率Ｒの駆動電圧特性１３０１と、透過型表示における透過率Ｔの駆動電圧特性１３０２は異なる場合が多い。そこで、反射型表示における液晶駆動電圧と透過型表示における液晶駆動電圧をバックライトの点灯とともに切り替えることができるような液晶パネル駆動回路を用いた。このようにすることで、外光による反射型表示も、照明装置を利用した透過型表示も、常に最適な駆動電圧で駆動させることができるので、高品質の表示を得ることができた。
【０１００】
凹凸を付与した反射電極１５１４は、反射光を広角に反射させることができるので、広視野角の液晶装置が実現できた。
【０１０１】
最後に、上記の各実施形態に用いるカラーフィルタの着色層について述べる。各実施形態においては、反射型表示を行う場合、入射光が一旦カラーフィルタのいずれかの着色層を透過した後、液晶層を通過して反射電極によって反射され、再び着色層を透過してから放出される。したがって、通常の透過型の液晶装置とはことなり、カラーフィルタを二回通過することになるため、通常のカラーフィルタでは表示が暗くなり、コントラストが低下する。そこで、各実施形態では、カラーフィルタ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各着色層の可視領域における最低透過率が２５〜５０％になるように淡色化して形成している。着色層の淡色化は、着色層の膜厚を薄くしたり、着色層に混合する顔料若しくは染料の濃度を低くしたりすることによってなされる。このことによって、反射型表示を行う場合に表示の明るさを低下させないように構成することができる。
【０１０２】
このカラーフィルタの淡色化は、透過型表示を行う場合にはカラーフィルタを一しか回透過しないため、表示の淡色化をもたらすが、本実施形態では反射電極によってバックライトの光が遮られることが多いため、表示の明るさを確保する上でむしろ好都合である。
【０１０３】
（第８実施形態）
上記した第１実施形態乃至第８実施形態に示した液晶装置は、様々な環境下で用いられ、しかも低消費電力が必要とされる携帯機器の表示部として用いるのに適している。図１６に本発明の電子機器の例を３つ示す。
【０１０４】
図１６（ａ）は携帯電話であり、本体の前面上方部に表示部が設けられる。携帯電話は、屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。特に自動車内で利用されることが多いが、夜間の車内は大変暗い。従って携帯電話に利用される表示装置は、消費電力が低い反射型表示をメインに、必要に応じて補助光を利用した透過型表示ができる半透過反射型液晶装置が望ましい。上記した第１実施形態乃至第８実施形態に記載の液晶装置を携帯電話の表示部として用いれば、反射型表示でも透過型表示でも従来より明るく、コントラスト比が高い形態電話が得られる。
【０１０５】
図１６（ｂ）はウォッチであり、本体の中央に表示部が設けられる。ウォッチ用途における重要な観点は、高級感である。本発明の第１実施形態乃至第８実施形態に記載の液晶をウォッチの表示部として用いれば、明るくコントラストが高いことはもちろん、光の波長による特性変化が少ないために色づきも小さい。従って、従来のウォッチと比較して、大変に高級感あるカラー表示が得られる。
【０１０６】
図１６（ｃ）は携帯情報機器であり、本体の上側に表示部、下側に入力部が設けられる。また表示部の前面にはタッチ・キーを設けてもよい。通常のタッチ・キーは表面反射が多いため、表示が見づらい。従って、従来は携帯型と言えども透過型液晶装置を表示部として利用することが多かった。ところが透過型液晶装置は、常時バックライトを利用するため消費電力が大きく、電池寿命が短かかった。このような場合にも上記した第１実施形態乃至第８実施形態の液晶装置を携帯情報機器の表示部として用いれば、反射型でも半透過反射型でも、透過型でも表示が明るく鮮やかな携帯情報機器を得ることができる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、表示の二重映りやにじみなどの発生しない液晶装置において、外光が充分に存在する場合には反射型カラー表示として外光を取り入れて反射電極により反射させることにより表示を行うことができるとともに、外光が充分にない場合にはバックライトを点灯して液晶表示を視認できるように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液晶装置の第１実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
【図２】ＭＩＭアクティブマトリクス液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。
【図３】単純マトリクス型液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。
【図４】ＴＦＴアクティブマトリクス液晶装置に本発明を適用したときの正面概略図である。
【図５】基板間中央部の液晶の配向方向を説明するための概略縦断面図である。
【図６】請求項５記載の発明を適用した単純マトリクス型液晶装置の正面概略図である。
【図７】反射電極に開口部を設けた実施形態を表す図である。
【図８】反射電極に開口部を設けた実施形態を表す図である。
【図９】反射電極に開口部を設けた実施形態を表す図である。
【図１０】反射電極に開口部を設けた実施形態を表す図である。
【図１１】本発明に係る液晶装置の第５実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
【図１２】反射電極に開口部を設けた実施形態を表す図である。
【図１３】本発明に係る液晶装置の駆動電圧−反射率／透過率特性を示す図である。
【図１４】本発明に係る液晶装置の第６実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
【図１５】本発明に係る液晶装置の第７実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
【図１６】本発明に係る液晶装置を搭載した電子機器の概略図である。
【図１７】偏光板、位相差板及び液晶パネルのラビング方向の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１、１０２、５０１、５０２、１１０１、１１０２、１４０１、１４０２、１５０１、１５０２  透明基板
１０３、１１０３、１４０３、１５０３  液晶層
１０４、１１０４、１４０４、１５０４  シール材
１０５、１０７、１１０５、１１０７、１４０５、１４０７、１５０５、１５０７  偏光板
１０６、１０８、１１０６、１１０８、１４０６、１４０８、１５０６、１５０８  位相差板
１０９、１１０９、１４０９、１５０９  カラーフィルタ
１１０、１１１０、１４１０、１５１０  保護膜
１１１、１１１１、１４１１、１５１１  透明電極
１１２、１１３、１１１２、１１１３、１４１２、１４１３、１５１２、１５１３  配向膜
１１４  反射電極
１１５、１１１５、１４１５、１５１５  導光板
１１６、１１１６、１４１６、１５１６  蛍光管
２０１、３０１、４０１、６０１、７０１、８０１、９０１、１００１  上側基板内面の透明電極
２０２  走査線
２０３  ＭＩＭ素子
２０４、３０２、４０５  下側基板内面の反射電極
２０５、３０３、４０６  上側基板に透明電極が形成されていてかつ下側基板に反射電極が形成されていない部分
２０６、３０４、４０７、８０４、９０５  上下基板間中央部の液晶分子の配向方向
２０７、３０５、４０８  下側基板近傍の液晶分子の配向方向
４０２  データ線
４０３  ゲート線
４０４  ＴＦＴ素子
５０３  液晶分子
５０４  上下基板間中央部の液晶分子
５０５  上下基板間中央部の液晶分子の配向方向
５０６、７０４  下側基板近傍の液晶分子の配向方向
６０２、７０２、８０２、９０２、１００２  下側基板内面の開口部を有する反射電極
６０３、７０３、８０３、９０３、１００３、１２０２  開口部
９０４  反射電極に形成された開口部の長手方向
１１１４、１２０１、１４１４  開口部を有した反射電極
１１１７  遮光層
１２０３  ドット間の領域
１３０１  反射型表示における反射率Ｒの駆動電圧特性
１３０２  透過型表示における透過率Ｔの駆動電圧特性
１４１７  散乱板
１５１４  凹凸と開口部を有した反射電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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【図１７】
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