CN1237371C - 液晶装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是，提供可以维持反射模式的显示亮度而提高透过模式的显示亮度，可视性优异的半透过反射型液晶装置。本发明的半透过反射型液晶装置10具有设置在滤色片基板(下基板)11的内表面一侧、使具有指定的旋转方向的圆偏振光中的至少一部分反射的胆甾型反射层12和从对置基板(上基板)21一侧向液晶层30入射椭圆偏振光的上基板一侧的椭圆偏振单元，同时，液晶层30的扭曲角为0～12°、Δn·d值为0.37±0.05μm，或液晶层30的扭曲角为130±20°、Δn·d值为0.76±0.05μm，液晶层30在施加非选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转，施加选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向。

Description

液晶装置和电子装置
[发明所属的技术领域]
本发明涉及液晶装置和电子装置，特别是涉及不仅在反射显示时而且在透过显示时都可以充分地进行明亮的显示的显示品质优异的半透过反射型液晶装置的结构。
[现有技术]
反射型液晶装置由于不具有背光等光源，功耗小，以往多用于各种便携式电子装置等。但是，由于反射型液晶装置是利用自然光或照明光等外部光进行显示的，所以，就有在暗处难于看到其显示的问题。因此，人们就提出了在明处与通常的反射型液晶装置一样利用外部光而在暗处利用内置的光源以能看到其显示的液晶装置。即，该液晶装置采用了兼具反射型和透过型的显示方式，通过根据周围的亮度而切换为反射模式或透过模式中的某一种显示方式，既可以降低功耗，又可以在暗处进行明亮的显示。下面，在本说明书中，将这种液晶装置称为「半透过反射型液晶装置」。
作为半透过反射型液晶装置，提出了在下基板的内表面(在本说明书中，将基板在液晶一侧的面称为「内表面」，将其相反一侧的面称为「外表面」)具有在铝等金属膜上形成了光透过用的开口部的反射层并使该反射层具有半透过反射层的功能的液晶装置。
下面，根据图14说明使用这种半透过反射层的现有的无源矩阵型的半透过反射型液晶装置的一例。
图14所示的半透过反射型液晶装置100是以将液晶层103夹在一对基板101和102之间的液晶盒为主体而构成的。这里，在下基板101的内表面依次层叠而形成半透过反射层104、绝缘膜106、透明电极108和取向膜107，在上基板102的内表面依次层叠而形成透明电极112和取向膜113。半透过反射层104由在每个点具有开口部110的反射层构成，开口部110是光透过部，除此以外的部分是具有反射部的功能的膜。
另外，在下基板101的外表面，依次粘贴了作为延迟片之一的1/4波长片115和下侧偏振片116，在上基板102的外表面，依次粘贴了上侧延迟片119和上侧偏振片114。另外，在下侧偏振片116的下方，配置了背光，但图中未示出。
半透过反射型液晶装置100大致就是如上构成的，以反射模式使用这种结构的半透过反射型液晶装置100时，太阳光、照明光等外部光从上基板102一侧入射到液晶盒内，透过液晶层103并在下基板101上的半透过反射层104的表面反射后，再次透过液晶层103，向上基板102一侧出射，进行显示。与此相对照，以透过模式使用时，从背光出射的光透过半透过反射层104的开口部110后，透过液晶层103，向上基板102一侧出射，进行显示。
[发明要解决的课题]
但是，在图14所示的现有的半透过反射型液晶装置中，与不论有无外部光而显示都可以看到的反射模式的显示相比，透过模式的显示的亮度很差。这是由于以透过模式进行显示时存在以下问题：(a)仅将入射到液晶层上的光中的大致一半用于显示，(b)在下基板的外表面一侧设置了1/4波长片和下侧偏振片，(c)仅利用了通过半透过反射层的开口部的光等。
下面，根据图14说明这些问题。但是，在以下的说明中，说明施加非选择电压时进行暗显示、施加选择电压时进行亮显示的结构。
在图14所示的半透过反射型液晶装置100中，在施加非选择电压进行反射模式的暗显示时，如果使上侧偏振片114的透过轴与纸面平行，则从上基板102一侧入射的外部光中仅具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光透过上侧偏振片114，但是，该线偏振光在透过上侧延迟片119和液晶层103的期间由于液晶层103的双折射效应而变换为圆偏振光。
该圆偏振光在下基板101上的半透过反射层104的表面反射时，成为旋转方向反转的圆偏振光，再次透过液晶层103和上侧延迟片119时，就成为具有与纸面垂直的偏振轴的线偏振光，到达上侧偏振片114。这里，上侧偏振片114是具有与纸面平行的透过轴的偏振片，所以，由半透过反射层104反射的光被上侧偏振片114吸收，不向观察者一侧出射，所以，成为暗显示。
反之，施加选择电压进行反射模式的亮显示时，液晶层103内的液晶分子大致沿所发生的纵向电场改变取向，如果将其残留相位差设计为与上侧延迟片119的相位差平衡，则透过上侧偏振片114的线偏振光以线偏振光原样透过液晶层103，由半透过反射层104反射，透过上侧偏振片114，向观察者一侧出射，所以，成为亮显示。
另一方面，以透过模式进行显示时，从背光出射的光从下基板101一侧入射到液晶盒，但是，该光中仅有通过半透过反射层104的开口部110的光成为对显示有贡献的光。
这里，为了使施加非选择电压时进行暗显示，和反射模式的暗显示时一样，从半透过反射层104的开口部110射向液晶层103的光必须是圆偏振光。
因此，施加选择电压进行亮显示时，也向液晶层103入射圆偏振光，所以，通过液晶层103和上侧延迟片119出射圆偏振光，但是该圆偏振光中的一半被上侧偏振片114吸收了，其结果是，入射到液晶层103上的光中只有大约一半对显示有贡献。这样，在现有的半透过反射型液晶装置100中，在反射显示时和透过显示时就不得不采用不同的显示模式，所以，从显示机制来说就具有透过模式下的显示变暗的原因。
另外，为了使从半透过反射层104的开口部110射向上基板102的光为圆偏振光，从背光出射并通过半透过反射层104的开口部110的光必须成为圆偏振光，所以，需要用于将通过下侧偏振片116后的线偏振光变换为圆偏振光的1/4波长片115。所谓1/4波长片，就是在某一波长可以将线偏振光变换为圆偏振光的延迟片。
这里，如果着眼于从背光出射的光中不通过半透过反射层104的开口部110的光，则使下侧偏振片116的透过轴与纸面垂直时，从背光出射的光中仅有与纸面垂直的线偏振光透过下侧偏振片116，并由1/4波长片115变换为圆偏振光，到达半透过反射层104。进而，在半透过反射层104的下表面反射时，成为旋转方向反转的圆偏振光，再次透过1/4波长片115时，就变换为具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光。该线偏振光被具有与纸面垂直的透过轴的下侧偏振片116所吸收。即，从背光出射的光中不通过半透过反射层104的开口部110的光在半透过反射层104的下表面被反射后，大致上全部被下侧偏振片116所吸收。
这样，在半透过反射型液晶装置100中，以透过模式进行显示时，除了入射到液晶层103的光中只有大致一半对显示有贡献外，不通过半透过反射层104的开口部110而由半透过反射层104反射的光基本上全部被下侧偏振片116所吸收，所以，透过模式的显示变暗。
如果增大半透过反射层104的开口率，可以使透过模式的显示明亮，但是，增大开口率时，半透过反射层104的光反射部的面积将减小，所以，反射模式的显示将变暗。因此，为了确保反射模式的亮度，半透过反射层104的开口率不能增大到某种程度以上，从而提高透过模式的亮度是有限度的。
因此，本发明就是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供在可以维持反射模式的显示亮度的同时提高透过模式的显示亮度，从而提供可视性优异的半透过反射型液晶装置和具有该液晶装置的电子装置。
[解决课题的方法]
本发明人发现使用在反射型液晶装置中近年来提出的胆甾型反射层构成半透过反射型液晶装置，并通过将椭圆偏振光入射到液晶层上进行显示，就可以提高透过模式的显示亮度。
再有，「胆甾型反射层」，是指至少由1层胆甾型液晶层构成的层。另外，胆甾型液晶层具有选择性地反射波长与构成胆甾型液晶层的液晶分子的螺距和其折射率的乘积相等并且旋转方向与螺旋的卷绕方向相同的圆偏振光、而透过波长与构成胆甾型液晶层的液晶分子的螺距和其折射率的乘积不相等的光以及即使波长与液晶分子的螺距和其折射率的乘积相等但具有与螺旋的卷绕方向相反的旋转方向的圆偏振光的性质。因此，通过层叠而形成例如至少分别选择反射具有相同旋转方向的红、绿、蓝的圆偏振光的3种胆甾型液晶层，便可得到选择反射具有特定的旋转方向的可见光的大致整个波段(白色)的圆偏振光的胆甾型反射层。
另外，这样将椭圆偏振光入射到液晶层进行显示时，为了在反射模式和透过模式两者中都使亮度和对比度等显示特性最佳，需要与将线偏振光入射到液晶层上进行显示的TN(扭曲向列)模式或STN(超扭曲向列)模式等不同的液晶模式。因此，本发明人进行了种种研究的结果是，发现了在反射模式和透过模式两者中可以得到最佳的显示特性的液晶模式。另外，还发现该液晶模式也可以应用于使用胆甾型反射层将椭圆偏振光入射到液晶层进行显示的反射型液晶装置。
本发明人着眼于以上的情况，发明了以下的液晶装置。再有，本发明的液晶装置作为半透过反射型液晶装置是特别适合的，但是，也可以应用于反射型液晶装置。
本发明的第1液晶装置的特征在于：在具有将液晶层夹在互相相向配置的上基板与下基板之间的液晶盒的液晶装置中，具有将电压加到上述液晶层的电压施加单元；设置在上述下基板的内表面一侧、使具有指定的旋转方向的圆偏振光中的至少一部分反射的胆甾型反射层；以及从上述上基板一侧使椭圆偏振光入射到上述液晶层的上基板一侧的椭圆偏振光入射单元，同时，上述液晶层的扭曲角为0～12°、Δn·d值为0.37±0.05μm，上述液晶层在施加非选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转，在施加选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向。
本发明的第2液晶装置的特征在于：在具有将液晶层夹在互相相向配置的上基板与下基板之间的液晶盒的液晶装置中，具有将电压加到上述液晶层的电压施加单元；设置在上述下基板的内表面一侧、使具有指定的旋转方向的圆偏振光中的至少一部分反射的胆甾型反射层；以及从上述上基板一侧使椭圆偏振光入射到上述液晶层的上基板一侧的椭圆偏振光入射单元，同时，上述液晶层的扭曲角为130±20°、Δn·d值为0.76±0.05μm，上述液晶层在施加非选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转，在施加选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向。
再有，在本说明书中，所谓「Δn·d值」，就是表示液晶的异常光折射率ne与寻常光折射率no之差的Δn值和液晶层的盒厚d值的乘积。另外，所谓「施加非选择电压时」和「施加选择电压时」，分别表示「加到液晶层上的电压是液晶的阈值电压附近的电压时」和「加到液晶层上的电压与液晶的阈值电压相比充分高时」。
这样，在本发明的第1、第2液晶装置中，采用了在下基板的内表面具有胆甾型反射层并使椭圆偏振光入射到液晶层进行显示的结构。另外，液晶层在施加非选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转，在施加选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向，利用这些性质进行显示。
本发明人通过采用这样的结构，将本发明的第1、第2液晶装置应用于半透过反射型液晶装置时，发现在反射显示时和透过显示时可以使显示模式相同，在显示机制上可以使透过模式的显示不变暗。另外，还发现通过胆甾型反射层的选择反射而在下基板一侧反射的光可以和以往一样再次利用下基板的外表面一侧的结构，所以，可以提高透过模式的显示亮度。其结果是，发现可以维持着反射模式的显示亮度而提高透过模式的显示亮度，从而可以实现可视性优异的半透过反射型液晶装置。再有，关于本发明的第1、第2液晶装置的显示机制以及可以得到这样的效果的理由，在「发明的实施形态」中详细说明。
这里，在施加非选择电压时，假定液晶分子的长轴相对于基板面完全成为水平时，液晶层的Δn·d值为λ/2(其中，λ是入射到液晶层的光的波长)的奇数倍时，可以使入射到液晶层的椭圆偏振光的旋转方向在从液晶层出射时反转。与此相对照，在施加选择电压时，使液晶层内的液晶分子大致沿所发生的电场方向改变取向，所以，液晶层的相位差变小，入射到液晶层的椭圆偏振光即使透过液晶层其旋转方向也不发生变化。因此，如果利用这些特性，就可以构成为：液晶层在施加非选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转、而在施加选择电压时则不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向。
具体而言，例如考虑波长550nm的光(绿色光)时，λ/2为0.275μm。因此，在理论上，如果使Δn·d值为0.275μm的奇数倍，就可以使入射到施加非选择电压时的液晶层的波长550nm的椭圆偏振光的旋转方向在从液晶层出射时反转。但是，实际上，由于对施加非选择电压时的液晶分子来说有倾角以及入射到液晶层的光的波长不是1个、大体上是入射所有的可见光等，所以，将Δn·d值设定为稍许偏离0.275μm的奇数倍的值时，就可以使入射到施加非选择电压时的液晶层的椭圆偏振光的旋转方向在从液晶层出射时反转。
因此，本发明人在满足「液晶层在施加非选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转、而在施加选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向」这样的条件进行显示特性的最佳化的研究时，发现在扭曲角小于150°的低扭曲条件下，扭曲角为0～12°、Δn·d值为远大于λ/2的值0.37±0.05μm，或扭曲角为130±20°、Δn·d值为接近于λ/2的3倍的值0.76±0.05μm时，亮度和对比度等显示特性最佳。关于通过设定这样的条件可以使显示特性最佳的根据，将在「实施形态」中加以说明。
这样，在本发明的第1、第2液晶装置中，使液晶模式(扭曲角、Δn·d值)实现了最佳化，所以，按照本发明的第1、第2液晶装置，可以提供在反射模式、透过模式的二者中都可以使亮度和对比度等显示特性最佳、显示品质优异的半透过反射型液晶装置。另外，该液晶模式也可以应用于反射型液晶装置，按照本发明的第1、第2液晶装置，可以提供可使亮度和对比度等显示特性最佳、显示品质优异的反射型液晶装置。
另外，本发明人还发现在本发明的第1、第2液晶装置中通过由上述上基板一侧的椭圆偏振光入射单元向上述液晶层入射旋转方向与由上述胆甾型反射层反射的圆偏振光不同的椭圆偏振光，可以使亮度和对比度等显示特性更好。另外，还发现该条件在把本发明应用于半透过反射型液晶装置时是特别合适的条件。再有，除此以外的结构，例如在入射旋转方向与由胆甾型反射层反射的圆偏振光的旋转方向相等的椭圆偏振光的结构中，有可能混杂不想显示的颜色而进行显示等，所以是不理想的。
本发明的第3液晶装置的特征在于：在具有将液晶层夹在互相相向配置的上基板与下基板之间的液晶盒的液晶装置中，具有将电压加到上述液晶层上的电压施加单元；设置在上述下基板的内表面一侧、使具有指定的旋转方向的圆偏振光中的至少一部分反射的胆甾型反射层；以及从上述上基板一侧使椭圆偏振光入射到上述液晶层的上基板一侧的椭圆偏振光入射单元，同时，上述液晶层的扭曲角大于150°、小于270°、设扭曲角为θ(°)时Δn·d值由下述式(1)表示，上述液晶层在施加非选择电压时和施加选择电压时中的某一种状态时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转，而在另一种状态时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向。
Δn·d值(μm)＝-6.7×10-6×θ2+4.3×10-3×θ+0.39±0.1                                    …(1)
这样，在本发明的第3液晶装置中，与本发明的第1、第2液晶装置一样，采用了在下基板的内表面具有胆甾型反射层而将椭圆偏振光入射到液晶层进行显示的结构。另外，液晶层被构成为在施加非选择电压时和施加选择电压时中的某一种状态时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转，而在另一种状态时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向，利用这些特性进行显示。
由于采用了这样的结构，所以，与本发明的第1、第2液晶装置一样，应用于半透过反射型液晶装置时，在反射显示时和透过显示时可以使显示模式相同，在显示机制上可以使透过模式的显示不变暗。另外，通过胆甾型反射层的选择反射而在下基板一侧反射的光可以和以往一样再次利用下基板的外表面一侧的结构，所以，可以提高透过模式的显示的亮度。其结果是，可以维持反射模式的显示亮度而提高透过模式的显示亮度，从而可以实现可视性优异的半透过反射型液晶装置。再有，关于本发明的第3液晶装置的显示机制，将在「发明的实施形态」中加以详细说明。
这里，本发明人在在满足「液晶层在施加非选择电压时和施加选择电压时中的某一种状态时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转、而在另一种状态时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向」这样的条件进行显示特性的最佳化的研究时，发现在扭曲角大于150°、小于270°的高扭曲条件下，设扭曲角为θ，Δn·d值由上述式(1)表示时，亮度和对比度等显示特性成为最佳。关于通过设定这样的条件可以使显示特性最佳化的根据，将在「实施形态」中加以说明。
这样，在本发明的第3液晶装置中，也使液晶模式(扭曲角、Δn·d值)实现了最佳化，所以，按照本发明的第3液晶装置，在反射模式和透过模式二者中都可以使亮度和对比度等显示特性实现最佳化，从而可以提供显示品质优异的半透过反射型液晶装置。另外，该液晶模式也可以应用于反射型液晶装置，按照本发明的第3液晶装置，可以使亮度和对比度等显示特性实现最佳化，从而可以提供显示品质优异的反射型液晶装置。
再有，在高扭曲条件下，与上述本发明的第1、第2液晶装置一样，液晶层也可以构成为在施加非选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转、而在施加选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向，但是，也可以采用相反的结构。
例如，可以构成为在施加非选择电压时通过使Δn·d值成为接近于λ/2的偶数倍的值而使入射到液晶层的椭圆偏振光在使旋转方向偶数次反向之后返回到原来的旋转方向，所以，在施加非选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向。
但是，本发明人发现上述上基板一侧的椭圆偏振光入射单元通过构成为向上述液晶层入射旋转方向与由上述胆甾型反射层反射的圆偏振光相同的椭圆偏振光，可以使亮度和对比度等显示特性更好。另外，还发现该条件在把本发明应用于半透过反射型液晶装置时是特别合适的条件。
将本发明的第1～第3液晶装置应用于半透过反射型液晶装置时，上述胆甾型反射层具备反射具有指定的旋转方向的椭圆偏振光中的一部分、透过一部分的半透过反射层的功能，同时，可以采取还具有使光从上述下基板一侧向上述液晶盒入射的照明装置和从上述下基板侧向上述液晶层入射椭圆偏振光的下基板一侧的椭圆偏振光入射单元的结构。通过采用这样的结构，可以从下基板一侧向液晶层入射椭圆偏振光，从而可以使透过显示时和反射显示时的显示模式相同。
这里，作为上述上基板一侧的椭圆偏振光入射单元和上述下基板一侧的椭圆偏振光入射单元的具体的形态，可以将具备透过具有特定方向的偏振轴的线偏振光的偏振片和将透过该偏振片的线偏振光变换为椭圆偏振光的延迟片的入射单元作为示例。通过使用这2个光学元件，可以很容易地将太阳光、照明光等外部光和来自内置的照明装置的照明光变换为椭圆偏振光。
另外，通过具有以上本发明的第1～第3液晶装置，可以提供亮度和对比度等显示特性优异的本发明的电子装置。
[附图的简单说明]
图1是表示本发明实施形态的半透过反射型液晶装置的整体结构的概略斜视图。
图2是本发明实施形态的半透过反射型液晶装置的局部概略剖面图。
图3是用于说明本发明实施形态的半透过反射型液晶装置的显示模式的图。
图4是用于说明本发明实施形态的半透过反射型液晶装置的显示模式的图。
图5是用于说明本发明实施形态的半透过反射型液晶装置的显示模式的图。
图6是用于说明本发明实施形态的半透过反射型液晶装置的显示模式的图。
图7(a)是表示具有上述实施形态的半透过反射型液晶装置的移动电话的一例的图，图7(b)是表示具有上述实施形态的半透过反射型液晶装置的便携式信息处理装置的一例的图，图7(c)是表示具有上述实施形态的半透过反射型液晶装置的手表式电子装置的一例的图。
图8是表示实施形态1中波长550nm的光的ΔE(550nm)值与液晶层的扭曲角θ、Δn·d值的关系的图。
图9是表示实施形态1中各色光的ΔE值的平均值ΔEm值与液晶层的扭曲角θ、Δn·d值的关系的图。
图10是表示实施形态2中波长550nm的光的ΔE(550nm)值与液晶层的扭曲角θ、Δn·d值的关系的图。
图11是表示实施形态2中各色光的ΔE值的平均值ΔEm值与液晶层的扭曲角θ、Δn·d值的关系的图。
图12(a)和图12(b)分别是表示在实施形态3中得到的液晶装置的透过显示时的外加电压(V)与光透过率(T)的关系的一例的图和透过显示时从液晶盒出射的光的分光特性的一例的图。
图13(a)和图13(b)分别是表示在实施形态4中得到的液晶装置的透过显示时的外加电压(V)与光透过率(T)的关系的一例的图和透过显示时从液晶盒出射的光的分光特性的一例的图。
图14是表示现有的半透过反射型液晶装置的结构的概略剖面图。
[发明的实施形态]
下面，详细说明本发明的实施形态。在以下的实施形态中，参照附图进行说明，但是，在各图中，将各层和各构件的大小画为在图面上可以识别的程度，所以，使各层和各构件的比例尺不同。
(液晶装置的结构)
根据图1和图2说明本发明实施形态的半透过反射型液晶装置的结构。在本实施形态中，表示本发明应用于无源矩阵型液晶装置的应用例。
图1是表示本实施形态的半透过反射型液晶装置的整体结构的概略斜视图。图2是本实施形态的半透过反射型液晶装置的局部概略剖面图，是将图1所示的半透过反射型液晶装置的液晶盒取出而沿A-A’线切断时的剖面图。再有，在图1和图2中，将上侧作为观察者一侧(观察侧)进行图示。
如图1和图2所示，本实施形态的半透过反射型液晶装置10具有由相向配置的滤色片基板(下基板)11和对置基板(上基板)21和夹在这些滤色片基板11与对置基板21之间的液晶层30(在图1中予以省略)构成的液晶盒40、配置在液晶盒40的观察侧的相反一侧的背光(照明装置)50。
滤色片基板11由玻璃、透明树脂等构成，在其内表面依次层叠而形成胆甾型反射层12、颜料分散型的滤色片13、外覆盖层14、透明电极15和取向膜16，在其外表面依次粘贴下侧延迟片17和下侧偏振片18。另外，对置基板21由玻璃、透明树脂等构成，在其内表面依次层叠而形成透明电极22和取向膜23，在其外表面依次粘贴上侧延迟片24和上侧偏振片25。并且，这些滤色片基板11和对置基板21通过在各个基板的周边部形成的密封材料(图中未示出)相互粘贴。再有，在图1中，仅取出在滤色片基板11和对置基板21上形成的层中的透明电极进行图示。
另外，背光50由冷阴极管等构成的光源51和为了使来自光源51的光有效地照射到液晶盒40而具有使从光源51出射的光向观察者一侧导引的结构的导光板52构成。
更详细而言，设置在滤色片基板11的内表面的胆甾型反射层12是至少分别选择反射具有相同旋转方向的红、绿、蓝的圆偏振光的3种胆甾型液晶层层叠而形成的，构成为选择反射具有特定的旋转方向的可见光的大体上整个波段(白色)的圆偏振光，而透过除此以外的光。另外，胆甾型反射层12也可以构成为不是反射所有的具有特定的旋转方向的可见光的大体上整个波段的圆偏振光而是反射具有特定的旋转方向的可见光的大体上整个波段的圆偏振光中的一部分并透过一部分，具有半透过反射层的功能。再有，透过偏振片18和25的光是可见光，所以，入射到胆甾型反射层12上的光与波长无关地由胆甾型反射层12选择反射仅具有特定的旋转方向的圆偏振光。
另外，为了将电压加到液晶层30上，在滤色片基板11和对置基板21上，由氧化铟锡(ITO)等构成的多个透明电极15和22被形成为条状。另外，各透明电极15和各透明电极22向相互交叉的方向延伸，各透明电极15与各透明电极22交叉的区域成为1个点。另外，大量的点排列成矩阵状的区域成为显示区域。
滤色片13具有分别着色为红(R)、绿(G)、蓝(B)的着色层13R、13G、13B，各着色层13R～13B与各点对应地周期性地设置。并且，在半透过反射型液晶装置10中，形成了这些红、绿、蓝的着色层13R～13B的3个点成为可以进行1个像素的显示的结构。
另外，在滤色片13上，形成由有机膜等构成的用于使形成了滤色片13的滤色片基板11的表面实现平坦化同时保护滤色片13的着色层13R～13B的外覆盖层14。
另外，在滤色片基板11和对置基板12的液晶层30一侧的最表面，为了控制施加非选择电压时液晶层30内的液晶分子的取向，形成了取向膜16和23。作为取向膜16和23，可以把由聚酰亚铵等取向性高分子构成的并对其表面进行了摩擦处理的膜作为示例。
另外，在本实施形态中，在以反射模式和透过模式中的任一模式进行显示时，都是使具有特定的旋转方向的椭圆偏振光入射到液晶层30上。
具体而言，在以反射模式进行显示时，作为向液晶层30入射具有特定的旋转方向的椭圆偏振光的上侧椭圆偏振光入射单元，在对置基板21的外表面一侧设置了上侧偏振片25和上侧延迟片24。另外，同样在以透过模式进行显示时，作为向液晶层30入射具有特定的旋转方向的椭圆偏振光的下侧椭圆偏振光入射单元，在滤色片基板11的外表面一侧设置了下侧偏振片18和下侧延迟片17。这里，下侧偏振片18和上侧偏振片25都仅透过具有特定方向的偏振轴的线偏振光，而吸收除此以外的光，下侧延迟片17和上侧延迟片24分别将透过下侧偏振片18和上侧偏振片25的线偏振光变换为具有特定的旋转方向的椭圆偏振光。而且，通过将它们组合，在以反射模式和透过模式中的任一模式进行显示时，都成为可以向液晶层30入射具有特定的旋转方向的椭圆偏振光的结构。
再有，作为延迟片17和24，只要可以将线偏振光变换为椭圆偏振光就行，不作特别限定，但是，对下侧延迟片17最好使用1/4波长片。作为下侧延迟片17，通过使用1/4波长片，可以将透过下侧偏振片18的线偏振光特别变换为广义的椭圆偏振光中的圆偏振光，所以，可以使光的利用效率最高，从而是最佳的配置。对于上侧延迟片24，有时也希望使它具有色补偿的功能，所以，可以选择具有任意的相位差的延迟片。
本实施形态的半透过反射型液晶装置10概略地如以上那样构成，在本实施形态中，其特征是作为半透过反射层具有胆甾型反射层12和向液晶层30入射椭圆偏振光进行显示。再有，使用金属膜等的现有的半透过反射层与胆甾型反射层12最大的不同是，在由金属膜构成的半透过反射层中，反射椭圆偏振光时，旋转方向要反转，与此相对照，在胆甾型反射层12中，可以不改变旋转方向而反射椭圆偏振光。
这样，在本实施形态中，向液晶层30入射椭圆偏振光进行显示，所以，虽然在反射模式和透过模式二者中为了使亮度和对比度等显示特性成为最佳需要与向液晶层入射线偏振光进行显示的TN模式和STN模式等不同的液晶模式，但是，在液晶层30的扭曲角小于150°的低扭曲条件和液晶层30的扭曲角大于150°、小于270°的高扭曲条件下，显示模式与最佳的液晶模式不同。
(低扭曲条件下的最佳的液晶模式)
首先，说明低扭曲条件下的最佳的液晶模式。
在低扭曲条件下，如在「解决课题的方法」中所述的那样，最好将液晶层30的扭曲角设定为0～12°、将Δn·d值设定为0.37±0.05μm。或者，将液晶层30的扭曲角设定为130±20°、将Δn·d值设定为0.76±0.05μm。这样，通过设定液晶模式，在反射模式和透过模式二者中都可以使亮度和对比度等显示特性为最佳。
另外，在这样规定了液晶层30的Δn·d值时，就可以使入射到施加非选择电压时的液晶层30的椭圆偏振光的旋转方向在从液晶层30出射时反转。与此相对照，在施加选择电压时，液晶层30内的液晶分子沿在透明电极15、22间发生的纵向电场的方向改变取向，所以，液晶层30的相位差变小，入射到液晶层30的椭圆偏振光即使透过液晶层30其旋转方向也不变化。因此，在低扭曲条件下，可以利用这一特性进行显示。
另外，构成为使从对置基板21一侧入射到液晶层30的椭圆偏振光与由胆甾型反射层12选择反射的圆偏振光具有不同的旋转方向则更好，通过采用这样的结构，在反射模式和透过模式二者中都可以使亮度和对比度等显示特性更佳，从而是最佳的配置。
下面，根据图3和图4说明本实施形态的半透过反射型液晶装置10在低扭曲条件下的显示模式。图3和图4是取出本实施形态的半透过反射型液晶装置10中具有的主要的结构要素所示的图，分别是表示施加非选择电压时和施加选择电压时的显示模式的图。
下面，以形成了滤色片13的着色层13R的点为例进行说明，在形成了其他色的着色层的点中，显示模式也完全相同。
如上所述，胆甾型反射层12构成为使入射到胆甾型反射层12的光中具有特定的旋转方向的圆偏振光的一部分反射而使一部分透过。这里，对于选择反射的圆偏振光的旋转方向及其反射率、透过率可以适当地设计，但是，假定构成为选择反射入射到胆甾型反射层12的光中的右旋圆偏振光，其反射率为80％、透过率为20％。在这种结构的胆甾型反射层12中，对于具有与选择反射的右旋圆偏振光不同的旋转方向的圆偏振光即左旋圆偏振光，则100％透过。
另外，如上所述，最好构成为从对置基板21一侧入射到液晶层30的椭圆偏振光和由胆甾型反射层12选择反射的圆偏振光具有不同的旋转方向，所以，构成为上侧椭圆偏振光入射单元(上侧偏振片25和上侧延迟片24)发生左旋椭圆偏振光。例如，构成为上侧偏振片25有选择地仅透过具有与纸面垂直的偏振轴的线偏振光、而上侧延迟片24将透过上侧偏振片25的线偏振光变换为左旋椭圆偏振光。
另外，必须构成为在透过模式的亮显示时从背光50出射的光透过胆甾型反射层12，所以，构成为下侧椭圆偏振光入射单元(下侧偏振片18和下侧延迟片17)发生右旋圆偏振光。例如，构成为下侧偏振片18有选择地仅透过具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光、而下侧延迟片17将透过下侧偏振片18的线偏振光变换为右旋圆偏振光。
如果按以上那样构成时，在施加非选择电压时，不论以反射模式和透过模式中的哪个模式进行显示都可以得到亮显示，在施加选择电压时，不论以反射模式和透过模式中的哪个模式进行显示都可以得到暗显示。
下面，根据图3详细说明施加非选择电压时的显示模式。
在施加非选择电压时以反射模式进行显示时，从观察者一侧入射到液晶盒40上的外部光中仅具有与纸面垂直的偏振轴的线偏振光透过上侧偏振片25，并由上侧延迟片24变换为左旋椭圆偏振光，所以，左旋椭圆偏振光入射到液晶层30上。
这里，在施加非选择电压时，液晶层30内的液晶分子由取向膜16和23控制其取向，在使长轴相对于基板面大体指向水平方向的状态下，以0～12°或130±20°扭曲排列，但是，如上所述，入射到液晶层30的左旋椭圆偏振光变换为右旋圆偏振光，从液晶层30出射。
而且，在从液晶层30出射的右旋圆偏振光中仅红色右旋圆偏振光透过滤色片13的着色层13R，入射到胆甾型反射层12上，但是，由于胆甾型反射层12构成为反射80％的右旋圆偏振光，所以，入射到胆甾型反射层12的红色右旋圆偏振光中的80％被胆甾型反射层12所反射。这里，如上所述，胆甾型反射层12可以不改变旋转方向而使圆偏振光反射，所以，入射到胆甾型反射层12的红色右旋圆偏振光仍然以相同的旋转方向进行反射，再次透过滤色片13的着色层13R，入射到液晶层30上。
入射到液晶层30的红色右旋圆偏振光由液晶层30变换为左旋椭圆偏振光后，从液晶层30出射。而且，从液晶层30出射的红的左旋椭圆偏振光由上侧延迟片24变换为具有与纸面垂直的偏振轴的线偏振光后，透过上侧偏振片25，向观察者一侧出射，所以，成为亮显示(红显示)。
另一方面，在施加非选择电压以透过模式进行显示时，从背光50入射到液晶盒40的光中仅具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光透过下侧偏振片18，并由下侧延迟片17变换为右旋圆偏振光，所以，右旋圆偏振光就入射到胆甾型反射层12上。
由于胆甾型反射层12构成为透过20％的右旋圆偏振光，所以，入射到胆甾型反射层12上的右旋圆偏振光中的20％可以透过胆甾型反射层12。而且，透过胆甾型反射层12的右旋圆偏振光中仅红色右旋圆偏振光透过滤色片13的着色层13R，入射到液晶层30上。
如上所述，入射到施加非选择电压时的液晶层30的红色右旋圆偏振光变换为左旋椭圆偏振光后，从液晶层30出射。而且，从液晶层30出射的红色椭圆偏振光由上侧延迟片24变换为具有与纸面垂直的偏振轴的线偏振光后，透过上侧偏振片25，向观察者一侧出射，所以，成为亮显示(红显示)。
再有，在施加非选择电压以透过模式进行显示时，入射到胆甾型反射层12的右旋圆偏振光中的80％被反射，返回到照灯50一侧，但是，胆甾型反射层12可以不改变旋转方向而反射圆偏振光，所以，被胆甾型反射层12反射的圆偏振光仍然以右旋圆偏振光入射到下侧延迟片17上。而且，入射到下侧延迟片17的右旋圆偏振光由下侧延迟片17变换为具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光，所以，可以透过下侧偏振片18。这样，具有与下侧偏振片18的透过轴相同的偏振轴的线偏振光从滤色片基板11一侧出射到液晶盒40的外部，所以，通过由例如背光50具有的反射板等使该光向液晶盒40一侧反射，便可再次导入液晶盒40一侧，从而可以再次利用其进行显示。
另外，在施加非选择电压以反射模式进行显示时，入射到胆甾型反射层12的右旋圆偏振光的20％透过胆甾型反射层12，但是，对于该光同样可以在从滤色片基板11一侧出射到液晶盒40的外部后再次导入液晶盒40。由于该光对显示有贡献，所以，反射模式的显示也可以维持明亮。
下面，根据图4详细说明施加选择电压时的显示模式。
施加选择电压以反射模式进行显示时，与施加非选择电压时一样，左旋椭圆偏振光入射到液晶层30上。这里，施加选择电压时，液晶层30内的液晶分子沿透明电极15、22间发生的纵向电场改变取向，液晶层30的相位差变小，所以，入射到液晶层30上的左旋椭圆偏振光仍然以相同的旋转方向变换为左旋圆偏振光，从液晶层30出射。
而且，从液晶层30出射的左旋圆偏振光透过滤色片13后，入射到胆甾型反射层12上，但是，由于胆甾型反射层12构成为100％透过左旋圆偏振光，所以，入射到胆甾型反射层12的左旋圆偏振光全部透过胆甾型反射层12。此外，透过胆甾型反射层12的左旋圆偏振光由下侧延迟片17变换为具有与纸面垂直的偏振轴的线偏振光后，被下侧偏振片18所吸收，不向观察者一侧出射，所以，成为暗显示。
另一方面，施加选择电压以透过模式进行显示时，和施加非选择电压时一样，右旋圆偏振光入射到液晶层30上，但是，施加选择电压时液晶层30的相位差变小，所以，入射到液晶层30的右旋圆偏振光仍然以相同的旋转方向稍许改变椭圆率而从液晶层30出射。而且，从液晶层30出射的右旋椭圆偏振光由上侧延迟片24变换为具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光后，被上侧偏振片25所吸收，不向观察者一侧出射，所以，成为暗显示。
再有，即使构成为将从背光50一侧入射到胆甾型反射层12的右旋圆偏振光中被胆甾型反射层12反射的80％的光从滤色片基板11一侧一度出射到液晶盒40的外部之后再次导入液晶盒40，施加选择电压以透过模式进行显示时最终也还是被上侧偏振片25所吸收，所以，对暗显示而言，没有特别的影响。
如上所述，通过进行显示，在反射显示时和透过显示时可以使用相同的显示模式。另外，着眼于透过模式的亮显示时，从下基板一侧入射的光的一部分不会像现有的半透过反射型液晶装置那样被上侧偏振片所吸收，透过胆甾型反射层12的光大体上全部对显示有贡献。另外，由胆甾型反射层12反射向观察者一侧的相反一侧(背光50一侧)的光可以再次利用于显示。在以上的说明中，为了简便，对被胆甾型反射层12选择反射的右旋圆偏振光的反射率、透过率分别为80％、20％的情况进行了说明，但是，选择反射的圆偏振光的反射率与透过率的比率可以任意改变。但是，不论什么样的比率，可以最大限度地利用透过胆甾型反射层12的圆偏振光和可以将被胆甾型反射层12反射的圆偏振光再次利用于显示的效果相结合，都可以维持反射模式的显示亮度而提高透过模式的显示亮度，从而可以实现可视性优异的半透过反射型液晶装置10。
(高扭曲条件下的液晶模式)
下面，说明高扭曲条件下的最佳的液晶模式。
在液晶层30的扭曲角大于150°、小于270°的高扭曲条件下，如在「解决课题的方法」中所述的那样，设扭曲角为θ(°)时，最好将液晶模式设定为Δn·d值由下述式(1)表示。这样，通过设定液晶模式，在反射模式和透过模式二者中都可以使亮度和对比度等显示特性为最佳。
Δn·d值(μm)＝-6.7×10-6×θ2+4.3×10-3×θ+0.39±0.1                                …(1)
再有，在高扭曲条件下，和低扭曲条件一样，也可以构成为液晶层30在施加非选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转、而施加选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向，但是，也可以采用相反的结构。
这样，在高扭曲条件下，利用液晶层30在施加非选择电压时和施加选择电压时中的某一种状态时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转、而在另一种状态时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向的特性进行显示。
另外，在高扭曲条件下，最好构成为从对置基板21一侧向液晶层30入射的椭圆偏振光和被胆甾型反射层12选择反射的圆偏振光具有相同的旋转方向，通过设定这样的结构，在反射模式和透过模式二者中都可以使亮度和对比度等显示特性更好，是非常好的配置。
因此，下面，根据图5和图6说明构成为从对置基板21一侧向液晶层30入射的椭圆偏振光和被胆甾型反射层12选择反射的圆偏振光具有不同的旋转方向时的高扭曲条件下的显示模式。图5和图6是低扭曲条件的显示模式的说明中使用的与图3和图4对应的图，分别是表示施加非选择电压时和施加选择电压时的显示模式。
再有，与低扭曲条件一样，以形成了滤色片13的红色着色层13R的点为例进行说明。另外，与低扭曲条件一样，假定胆甾型反射层12构成为选择反射入射到胆甾型反射层12的光中的右旋圆偏振光，其反射率为80％、透过率为20％。
另外，在高扭曲条件下，与低扭曲条件不同，最好构成为从对置基板21侧向液晶层30入射的椭圆偏振光和被胆甾型反射层12选择反射的圆偏振光具有相同的旋转方向，所以，构成为上侧椭圆偏振光入射单元(上侧偏振片25和上侧延迟片24)发生右旋椭圆偏振光。例如，构成为上侧偏振片25有选择地仅透过具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光，而上侧延迟片24将透过上侧偏振片25的线偏振光变换为右旋椭圆偏振光。
另外，与低扭曲条件一样，在以透过模式进行显示时的亮显示时，必须构成为从背光50出射的光透过胆甾型反射层12，所以，构成为下侧椭圆偏振光入射单元(下侧偏振片18和下侧延迟片17)发生右旋圆偏振光。
如果像以上那样构成，在施加非选择电压时，不论以反射模式和透过模式中的哪个模式进行显示，都可以得到亮显示，在施加选择电压时，不论以反射模式和透过模式中的哪个模式进行显示，都可以得到暗显示。
下面，根据图5详细说明施加非选择电压时的显示模式。
在施加非选择电压以反射模式进行显示时，从观察者一侧入射到液晶盒40的光中仅具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光透过上侧偏振片25，并由上侧延迟片24变换为右旋椭圆偏振光，所以，右旋椭圆偏振光入射到液晶层30上。这里，液晶层30构成为在施加非选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向，所以，入射到液晶层30的右旋椭圆偏振光成为相同的旋转方向的右旋圆偏振光，从液晶层30出射。
而且，从液晶层30出射的右旋圆偏振光中透过滤色片13的着色层13R的红色右旋圆偏振光与低扭曲条件下施加非选择电压时一样，被胆甾型反射层12反射80％、并仍然以相同的旋转方向再次入射到液晶层30上。液晶层30构成为在施加非选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向，所以，入射到液晶层30上的红色右旋圆偏振光仍然以相同的旋转方向从液晶层30出射。
从液晶层30出射的红色右旋椭圆偏振光由上侧延迟片24变换为具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光后，透过上侧偏振片25，向观察者一侧出射，所以，成为亮显示(红显示)。
另一方面，在施加非选择电压以透过模式进行显示时，与低扭曲条件下施加非选择电压时一样，透过胆甾型反射层12和滤色片13的着色层13R的红色右旋圆偏振光入射到液晶层30上。这里，液晶层30构成为在施加非选择电压时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向，所以，入射到液晶层30的红色右旋圆偏振光成为相同的旋转方向的右旋椭圆偏振光，从液晶层30出射。而且，从液晶层30出射的红色右旋椭圆偏振光由上侧延迟片24变换为具有与纸面平行的偏振轴的线偏振光后，透过上侧偏振片25，向观察者一侧出射，所以，成为亮显示(红显示)。
再有，与低扭曲条件一样，在施加非选择电压以透过模式进行显示时，入射到胆甾型反射层12上的右旋圆偏振光中的80％被反射，返回到背光50一侧，但是，从滤色片基板11一侧一度出射到液晶盒40的外部之后，再次导入液晶盒40，可以再次利用。
另外，在施加非选择电压以反射模式进行显示时，入射到胆甾型反射层12的右旋圆偏振光的20％透过胆甾型反射层12，但是，同样该光从滤色片基板11一侧一度出射到液晶盒40的外部之后，也可以再次导入液晶盒40。由于该光对显示有贡献，所以，反射模式的显示也可以维持明亮。
下面，根据图6详细说明施加选择电压时的显示模式。
在施加选择电压以反射模式进行显示时，与施加非选择电压时一样，右旋椭圆偏振光入射到液晶层30上。这里，液晶层30构成为在施加选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转，所以，入射到液晶层30的右旋椭圆偏振光变换为左旋圆偏振光后从液晶层30出射。
而且，从液晶层30出射的左旋圆偏振光透过滤色片13之后，入射到胆甾型反射层12上，但是，胆甾型反射层12使左旋圆偏振光100％透过，所以，入射到胆甾型反射层12的左旋圆偏振光全部透过胆甾型反射层12。此外，透过胆甾型反射层12的左旋圆偏振光由下侧延迟片17变换为具有与纸面垂直的偏振轴的线偏振光后，被下侧偏振片18所吸收，不向观察者一侧出射，所以，成为暗显示。
另一方面，在施加选择电压以透过模式进行显示时，与施加非选择电压时一样，右旋圆偏振光入射到液晶层30上，但是，液晶层30构成为在施加选择电压时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转，所以，入射到液晶层30的右旋圆偏振光变换为左旋椭圆偏振光，从液晶层30出射。
而且，从液晶层30出射的左旋椭圆偏振光由上侧延迟片24变换为具有与纸面垂直的偏振轴的线偏振光之后，被上侧偏振片25所吸收，不向观察者一侧出射，所以，成为暗显示。
再有，与低扭曲条件一样，即使设定将入射到胆甾型反射层12的右旋圆偏振光中被胆甾型反射层12反射的80％℃光从滤色片基板11一侧一度出射到液晶盒40的外部之后再次导入液晶盒40的结构，在施加选择电压以透过模式进行显示时，最终还是被上侧偏振片25所吸收，所以，对暗显示而言，没有特别的影响。
通过如以上那样进行显示，在高扭曲条件下，在反射显示时和透过显示时也可以使用相同的显示模式。另外，与低扭曲条件一样，在着眼于透过模式的亮显示时，透过胆甾型反射层12的光大体上全部对显示有贡献，同时，被胆甾型反射层12反射的光可以再次利用于显示，所以，可以维持反射模式的显示亮度而提高透过模式的显示亮度，从而可以实现可视性优异的半透过反射型液晶装置10。
如上所述，在本实施形态中，不论在低扭曲条件和高扭曲条件中的哪个条件下，作为半透过反射层都使用胆甾型反射层12，入射到液晶层30上的光定为椭圆偏振光，液晶层30在施加非选择电压时和施加选择电压时中的某一种状态时使入射光的椭圆偏振光的旋转方向反转，而在另一种状态时不改变入射光的椭圆偏振光的旋转方向，所以，在反射显示时和透过显示时可以使显示模式相同，在显示机制上可以使透过模式不变暗。另外，通过胆甾型反射层12的选择反射而反射到背光50一侧的光可以与以往一样再次利用滤色片基板11的外表面一侧的结构，所以，可以提高透过模式的显示亮度。结果，可以维持反射模式的显示亮度而提高透过模式的显示亮度，从而可以实现可视性优异的半透过反射型液晶装置10。
此外，在本实施形态的半透过反射型液晶装置10中，使液晶模式(扭曲角、Δn·d值)实现了最佳化，所以，在反射模式和透过模式二者中都可以使亮度和对比度等显示特性实现最佳化，从而可以提供显示品质优异的半透过反射型液晶装置10。
再有，在本实施形态中，仅说明了在低扭曲条件和高扭曲条件这两种条件下施加非选择电压成为亮显示、施加选择电压时成为暗显示的例子，但是，在使上侧延迟片24具有色补偿功能时或作为延迟片17和24分别使用多个延迟片时，仍然将偏振片18和25、液晶层30、胆甾型反射层12的结构定为相同的结构，也可以使亮显示与暗显示相互颠倒。
另外，在本实施形态中，不论以反射模式和透过模式中的哪个模式进行显示时，都是通过使之透过颜料分散型的滤色片13而进行彩色显示，但是，本发明并不限定于此。由于胆甾型反射层有选择反射具有特定的旋转方向的特定波长的圆偏振光的特性，所以，通过将分别选择反射特定的旋转方向的圆偏振光中的红色光、绿色光、蓝色光的3种胆甾型反射层与显示红、绿、蓝的点对应地形成图形，便可形成胆甾型滤色片。因此，以反射模式进行显示时，可以利用胆甾型滤色片对各点反射特定的色光进行显示。但是，以透过模式进行显示时，由于希望显示的色以外的圆偏振光透过了胆甾型滤色片，所以，在胆甾型滤色片的观察侧必须设置色的图形与胆甾型滤色片相同的颜料分散型的滤色片。
另外，在本实施形态中，说明了滤色片基板位于背光一侧的情况，但是，本发明不限定于此种情况，本发明也可以应用于滤色片基板位于观察者一侧的情况。但是，将滤色片基板配置到观察者一侧时，就必须在对置基板一侧形成胆甾型反射层。
另外，本发明不限于无源矩阵型液晶装置，也可以应用于将TFT(薄膜晶体管)元件及TFD(薄膜二极管)元件用作开关元件的有源矩阵型液晶装置等任何驱动方式的半透过反射型液晶装置。
另外，本发明特别适合应用于半透过反射型液晶装置，但是，在本实施形态中说明的最佳的液晶模式也可以应用于作为反射层而具有胆甾型反射层的反射型液晶装置。
这时，不使光从下基板一侧向液晶层入射，所以，不需要背光及下侧椭圆偏振光入射单元(下侧偏振片和下侧延迟片)。另外，与本实施形态一样，也可以将胆甾型反射层构成为反射所选择反射的圆偏振光中的一部分而透过一部分。但是，不使光从下基板一侧向胆甾型反射层入射，所以，为了从观察者一侧出射更多的光，提高显示的亮度，最好构成为全反射所选择反射的圆偏振光。并且，采用以上的结构，应用在本实施形态中说明的液晶模式，通过与本实施形态的反射模式同样地进行显示，可以使亮度和对比度等显示特性实现最佳化，从而可以提供显示品质优异的反射型液晶装置。
[电子装置]
下面，说明具有本发明上述实施形态的半透过反射型液晶装置10的电子装置的具体例子。
图7(a)是表示移动电话的一例的斜视图。在图7(a)中，500表示移动电话本体，501表示具有上述半透过反射型液晶装置10的液晶显示部。
图7(b)是表示文字处理器、个人计算机等便携式信息处理装置的一例的斜视图。在图7(b)中，600表示信息处理装置，601表示键盘等输入部，603表示信息处理装置本体，602表示具有上述半透过反射型液晶装置10的液晶显示部。
图7(c)是表示手表型电子装置的一例的斜视图。在图7(c)中，700表示手表本体，701表示具有上述半透过反射型液晶装置10的液晶显示部。
图7(a)～(c)所示的电子装置是具有上述实施形态的半透过反射型液晶装置10的装置，所以，亮度和对比度等显示特性优异。
[实施例]
下面，说明本发明的实施例。在实施例1和实施例2中，假定应入射到液晶层的光的偏振状态Eb、Ew意味着以用波因卡勒电球上的坐标表示的标准化斯托克斯参量为基础计算出的偏振状态。关于以用波因卡勒电球上的坐标表示的标准化斯托克斯参量为基础计算出的偏振状态的计算方法，在特开平7-239471号公报等中有记载。
(实施例1)
按以下方法进行了低扭曲条件下的显示的最佳化的研究。
在入射到胆甾型反射层上的光为右旋圆偏振光时，假定进行黑显示，计算在0～150°的范围内改变液晶层的扭曲角θ、在0.1～1.5的范围内改变Δn·d值时应入射到液晶层的光的偏振状态Eb。同样，在入射到胆甾型反射层上的光为左旋圆偏振光时，假定进行白显示，此时，计算改变液晶层的扭曲角θ、Δn·d值时应入射到液晶层的光的偏振状态Ew。再有，分别对波长630nm的光(红色光)、波长590nm的光(橙色光)、波长550nm的光(绿色光)、波长510nm的光(天蓝色光)、波长460nm的光(蓝色光)等5色的色光计算偏振状态Eb、Ew。
这里，入射到液晶层的光的偏振状态不管加到液晶层上的电压如何，实际上是相同的，所以，通过规定液晶层的扭曲角θ和Δn·d值，使应入射到液晶层的光的偏振状态Eb与Ew的距离ΔE值成为最小，可以实现显示的最佳化。
在本实施例中得到的波长550nm的光的ΔE(550nm)值与液晶层的扭曲角θ、Δn·d值的关系示于图8。另外，各色光的ΔE值的平均值ΔEm与液晶层的扭曲角θ、Δn·d值的关系示于图9。
当着眼于波长550nm的光时，如图8所示，ΔE值成为最小的区域共存在4个，用符号A～D表示。但是，考虑各色光时，如图9所示，ΔEm值成为最小的区域只是用符号A～D表示的区域中用符号B、D表示的2个。因此，用符号B、D表示的区域成为最佳条件。这里，具体而言，用符号B表示的区域就是液晶层的扭曲角θ为0～12°、Δn·d值为0.37±0.05μm的范围。另外，用符号D表示的区域就是液晶层的扭曲角θ为130±20°、Δn·d值为0.76±0.05μm的范围。
根据上述结果可知，在液晶层的扭曲角小于150°的低扭曲条件下，液晶层的扭曲角θ为0～12°、Δn·d值为0.37±0.05μm或液晶层的扭曲角θ为130±20°、Δn·d值为0.76±0.05μm时显示特性最佳。
(实施例2)
与实施例1一样，计算在150～270°的范围内改变液晶层的扭曲角θ、在0.3～1.2的范围内改变Δn·d值时应入射到液晶层的光的偏振状态Eb、Ew，进行了高扭曲条件下的显示的最佳化的研究。
在本实施例中得到的波长550nm的光的ΔE(550nm)值与液晶层的扭曲角θ、Δn·d值的关系示于图10。另外，各色光的ΔE值的平均值ΔEm与液晶层的扭曲角θ、Δn·d值的关系示于图11。
如图10和图11所示，在高扭曲条件下，虽然最佳范围没有缩小到像实施例1的低扭曲条件那样，但是，以用符号F表示的区域为中心的区域就是ΔE(550nm)值、ΔEm值比较小的区域。因此，本发明人对以用该符号F表示的区域为中心的区域将液晶层的扭曲角与Δn·d值的关系表示为数学式时，可知可以用上述式(1)进行近似。即，在液晶层的扭曲角大于150°、小于270°的高扭曲条件下可知，通过设定液晶层的扭曲角和Δn·d值使之满足上述式(1)，可以使显示特性实现最佳化。
(实施例3)
制作与上述实施形态结构相同的本发明的半透过反射型液晶装置，并对得到的液晶装置进行了显示特性的评价。但是，作为上侧延迟片和下侧延迟片，分别配置2片延迟片，按表1所示的条件构成液晶装置。另外，不设置颜料分散型的滤色片，制作进行黑白显示的液晶装置并确认了其基本特性。再有，在表1中，用符号1表示2片上侧延迟片和下侧延迟片中的上基板一侧的延迟片，用符号2表示下基板一侧的延迟片。另外，偏振片的透过轴和延迟片的相位滞后轴用以上基板上的取向膜的摩擦轴为基准、用左旋为正的角度表示。另外，在本实施例中，在作为低扭曲条件的最佳条件之一的液晶层的扭曲角为0°、Δn·d值为0.37μm的条件下构成了液晶装置。
【表1】
  上侧偏振片 透过轴 30°
  上侧延迟片1 Δn·d 110nm
相位滞后轴 4°
  上侧延迟片2 Δn·d 310nm
相位滞后轴 74°
液晶层 Δn·d 3.72μm
扭曲角 0°
  下侧延迟片1 Δn·d 140nm
相位滞后轴 75°
  下侧延迟片2 Δn·d 270nm
15°
  下侧偏振片 透过轴 0°
所得到的液晶装置在透过显示时的电压(V)与光透过率(T)的关系(TV特性)的一例示于图12(a)。另外，在透过显示时在外加电压为1.4V～3.6V之间以使透过率15等分而施加电压时，从液晶装置出射的光的分光特性的一例示于图12(b)。再有，在图12(b)中，图示的上侧表示接近于白显示的一侧，图示的下侧表示接近于黑显示的一侧。另外，在图12(b)中，表示分光特性的曲线越平坦，表示色分散就越小、越理想。
如图12(a)所示，在本实施例中制作的液晶装置在施加非选择电压时成为白显示，在施加选择电压时成为黑显示，但是，外加电压为0V时的光透过率约为50％。再有，其余50％的光用于进行反射显示。即，可知在透过显示时，可以将可利用的光几乎全部向观察者一侧出射，从而可以得到明亮的显示。而且可知，在透过显示时，与图14所示的现有的半透过反射型液晶装置相比，可以实现1.7～2倍的亮度。
另外可知，虽然这样在白显示时可以实现高的光透过率，但是，由于黑显示时的光透过率大致为0％，所以，按照本发明，可以实现高对比度。
另外可知，如图12(b)所示，在透过显示时，表示分光特性的曲线大体上是平坦的，色分散小，可以得到良好的显示。
再有，反射显示时的显示特性未特别进行图示，但是，大体上是与图12(a)、图12(b)相同的良好的显示。
(实施例4)
与实施例3一样，制作了本发明的半透过反射型液晶装置，并对所得到的液晶装置进行了显示特性的评价。但是，在本实施例中，作为上侧延迟片和下侧延迟片，也是分别配置了2片延迟片，并按表2所示的条件构成了液晶装置。另外，不设置颜料分散型的滤色片，制作了进行黑白显示的液晶装置。如表2所示，在本实施例中，将液晶层的扭曲角定为170°，在高扭曲条件向以最佳的液晶模式构成了液晶装置。
【表2】
  上侧偏振片 透过轴 40°
  上侧延迟片1 Δn·d 580nm
相位滞后轴 100°
  上侧延迟片2 Δn·d 40nm
相位滞后轴 52°
液晶层 Δn·d 9.2μm
扭曲角 170°
  下侧延迟片1 Δn·d 140nm
相位滞后轴 75°
  下侧延迟片2 Δn·d 270nm
相位滞后轴 15°
  下侧偏振片 透过轴 0°
所得到的液晶装置的透过显示时的TV特性的一例和透过显示时从液晶盒出射的光的分光特性的一例分别示于图13(a)和图13(b)。
如图13(a)所示，在本实施例制作的液晶装置中，施加非选择电压时成为黑显示，施加选择电压时成为白显示。这里，在本实施例中制作的液晶装置的白显示时的光透过率与实施例3的白显示时相比略低，但是，也接近于50％。即，在本实施例中可知，也和实施例3一样，在透过显示时可以使可利用的光的几乎全部向观察者一侧出射，从而可以得到明亮的显示。
另外可知，在本实施例中制作的液晶装置的黑显示时的光透过率与实施例3的黑显示时相比略高，但是，也接近于0％，所以，在本实施例中也可以实现高对比度。
另外可知，如图12(b)所示，在透过显示时表示分光特性的曲线的平坦性虽然比实施例3低，但是，色分散也十分小，也可以得到良好的显示。
[发明的效果]
如上所述，按照本发明，可以提供可维持反射模式的显示亮度而提高透过模式的显示亮度、同时在反射模式和透过模式二者中亮度和对比度等显示特性都优异的半透过反射型液晶装置。另外，可以提供亮度和对比度等显示特性优异的反射型液晶装置。另外，通过具有本发明的液晶装置，可以提供显示品质优异的电子装置。

Claims (9)

1.一种液晶装置，它具有将液晶层夹在互相相向配置的上基板与下基板之间的液晶盒，其特征在于：
具有：
将电压加到上述液晶层的电压施加单元；设置在上述下基板的内表面一侧、使具有指定的旋转方向的圆偏振光或椭圆偏振光中的至少一部分反射的胆甾型反射层；以及从上述上基板一侧使圆偏振光或椭圆偏振光入射到上述液晶层的上基板一侧的椭圆偏振光入射单元，同时，
上述上基板一侧的椭圆偏振光入射单元包括透过具有特定方向的偏振轴的线偏振光的偏振片和将透过该偏振片的线偏振光变换为椭圆偏振光的延迟片而构成，
上述液晶层的扭曲角为0～12°、Δn·d值为0.37±0.05μm，上述液晶层使反转入射光的圆偏振光或椭圆偏振光的旋转方向成为可能。
2.如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于：
上述上基板一侧的椭圆偏振光入射单元向上述液晶层入射旋转方向与被上述胆甾型反射层反射的圆偏振光或椭圆偏振光不同的圆偏振光或椭圆偏振光。
3.如权利要求1所述的液晶装置，其特征在于：
上述胆甾型反射层有反射具有指定的旋转方向的圆偏振光或椭圆偏振光中的一部分、而透过一部分的半透过反射层的功能，同时，
进而具有使光从上述下基板一侧向上述液晶盒入射的照明装置和使圆偏振光或椭圆偏振光从上述下基板一侧向上述液晶层入射的下基板一侧的椭圆偏振光入射单元，
上述下基板一侧的椭圆偏振光入射单元包括透过具有特定方向的偏振轴的线偏振光的偏振片和将透过该偏振片的线偏振光变换为圆偏振光或椭圆偏振光的延迟片而构成。
4.一种液晶装置，它具有将液晶层夹在互相相向配置的上基板与下基板之间的液晶盒，其特征在于：
具有：
将电压加到上述液晶层的电压施加单元；设置在上述下基板的内表面一侧、使具有指定的旋转方向的圆偏振光或椭圆偏振光中的至少一部分反射的胆甾型反射层；以及从上述上基板一侧使圆偏振光或椭圆偏振光入射到上述液晶层的上基板一侧的椭圆偏振光入射单元，同时，
上述上基板一侧的椭圆偏振光入射单元包括透过具有特定方向的偏振轴的线偏振光的偏振片和将透过该偏振片的线偏振光变换为圆偏振光或椭圆偏振光的延迟片而构成，
上述液晶层的扭曲角为130±20°、Δn·d值为0.76±0.05μm，上述液晶层使反转入射光的圆偏振光或椭圆偏振光的旋转方向成为可能。
5.如权利要求4所述的液晶装置，其特征在于：
上述上基板一侧的椭圆偏振光入射单元向上述液晶层入射旋转方向与被上述胆甾型反射层反射的圆偏振光或椭圆偏振光不同的圆偏振光或椭圆偏振光。
6.如权利要求4所述的液晶装置，其特征在于：
上述胆甾型反射层有反射具有指定的旋转方向的圆偏振光或椭圆偏振光中的一部分、而透过一部分的半透过反射层的功能，同时，
进而具有使光从上述下基板一侧向上述液晶盒入射的照明装置和使圆偏振光或椭圆偏振光从上述下基板一侧向上述液晶层入射的下基板一侧的椭圆偏振光入射单元，
上述下基板一侧的椭圆偏振光入射单元包括透过具有特定方向的偏振轴的线偏振光的偏振片和将透过该偏振片的线偏振光变换为圆偏振光或椭圆偏振光的延迟片而构成。
7.一种液晶装置，它具有将液晶层夹在互相相向配置的上基板与下基板之间的液晶盒，其特征在于：
具有：
将电压加到上述液晶层的电压施加单元；设置在上述下基板的内表面一侧、使具有指定的旋转方向的圆偏振光或椭圆偏振光中的至少一部分反射的胆甾型反射层；以及从上述上基板一侧使圆偏振光或椭圆偏振光入射到上述液晶层的上基板一侧的椭圆偏振光入射单元，同时，
上述上基板一侧的椭圆偏振光入射单元包括透过具有特定方向的偏振轴的线偏振光的偏振片和将透过该偏振片的线偏振光变换为圆偏振光或椭圆偏振光的延迟片而构成，
上述液晶层的扭曲角大于150°、小于270°、设扭曲角为θ(°)时Δn·d值由下述式(1)表示，上述液晶层使反转入射光的圆偏振光或椭圆偏振光的旋转方向成为可能。Δn·d值＝-6.7×10-6×θ2+4.3×10-3×θ+0.39±0.1μm                        …(1)
8.如权利要求7所述的液晶装置，其特征在于：
上述上基板一侧的椭圆偏振光入射单元向上述液晶层入射旋转方向与被上述胆甾型反射层反射的圆偏振光或椭圆偏振光相同的圆偏振光或椭圆偏振光。
9.如权利要求7所述的液晶装置，其特征在于：
上述胆甾型反射层有反射具有指定的旋转方向的圆偏振光或椭圆偏振光中的一部分、而透过一部分的半透过反射层的功能，同时，
进而具有使光从上述下基板一侧向上述液晶盒入射的照明装置和使圆偏振光或椭圆偏振光从上述下基板一侧向上述液晶层入射的下基板一侧的椭圆偏振光入射单元，
上述下基板一侧的椭圆偏振光入射单元包括透过具有特定方向的偏振轴的线偏振光的偏振片和将透过该偏振片的线偏振光变换为圆偏振光或椭圆偏振光的延迟片而构成。
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