CN1294698A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

将扭曲取向的向列液晶(6)夹持在具有反射层(7)和第一电极(3)的第一基极(1)和具有第二电极(4)的第二基板(2)之间,构成液晶元件(20),在该第二基板(2)的外侧依次配置扭曲相位差片(12)、第一相位差片(13)、第二相位差片(14)、以及偏振片(11),构成单偏振片型的反射型液晶显示装置,在全部波长区域内能获得低反射率的黑色显示,能实现高反差、明亮的显示。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置的结构，特别是涉及利用设置在液晶元件内部的反射层和一个偏振片，进行明亮的黑白显示或彩色显示的单偏振片方式的反射型液晶显示装置及半透射半反射型液晶显示装置。
背景技术
迄今，作为反射型液晶显示装置，主要采用将TN(扭曲向列)液晶元件或STN(超扭曲向列)液晶元件配置在一对偏振片之间，将反射层设置在其中的一个偏振片的外侧的结构。
可是，这样的反射型液晶显示装置存在以下问题：外界光从观察侧入射后被反射层反射而从观察侧射出，在此过程中由于两次通过两个偏振片，所以光量减少很多，显示的亮度低。另外，由于反射层位于液晶元件的玻璃基板的外侧，所以显示时产生影。
作为解决这样的问题的措施，设计出了能用一个偏振片进行显示的单偏振片型液晶显示装置。如果采用该装置，则由于是一个偏振片，所以与现有的使用两个偏振片的反射型液晶显示装置相比，减少了光量的损失，能改善显示的亮度。
另外，在单偏振片型液晶显示装置中，由于在液晶显示元件内部形成反射层，所以还能解决显示的影的问题。
这样的单偏振片型液晶显示装置，例如日本专利申请特开平4-97121号公报中所示，由一个偏振片、一个相位差片及位于反射层内的液晶元件构成。
可是，这种现有的单偏振片型液晶显示装置存在不能进行良好的黑色显示、反差低的问题。
为了获得良好的黑色显示，需要在黑色显示部分实现可见光区域的全部波长呈低反射率(从观察侧看到的出射光量对入射光量之比)。可是，在上述的使用一个相位差片的单偏振片型液晶显示装置中，虽然对特定的波长能实现低的反射率，但不能在全部波长区域实现低的反射率。
因此，为了获得良好的黑色显示，还开发了一种使用两个相位差片的单偏振片型液晶显示装置，但还不能获得足够的反差。
另外，例如特开平10-123505号公报(JP．10-123505，A)中所示，公开了这样一种单偏振片型液晶显示装置，即它使用具有其扭曲方向与液晶层的扭曲方向相反的结构的补偿层，代替相位差片，但即使这样构成，也难以在全部波长区域实现低的反射率，不能获得足够的反差。
再者，在上述的现有的单偏振片型液晶显示装置中，由于光不透过反射层，所以不能设置背照光，在外界光弱的地方或在夜间看不见显示。
因此，还开发了一种半透射半反射型液晶显示装置，它使用采用蒸镀或溅射法形成了铝薄膜的半反射镜作为反射层，或者在反射层上设置每个像素的开口部分，在外界光弱的地方或在夜间用背照光进行显示。
可是，在单偏振片型液晶显示装置的情况下，在用外界光进行的反射显示时，在外界光往复于液晶元件的状态下，为了能用一个偏振片控制其反射光的出射，以获得良好的黑白显示，需要设计液晶元件及相位差片等光学元件。
另一方面，在使用背照光的透射显示时，来自背照光的光只是一次透过液晶元件，在该状态下为了能用一个偏振片控制该光的出射，以获得良好的黑白显示，需要设计液晶元件及光学元件。因此，反射显示和透射显示两者都难以获得高的反差。
在例如特开平10-282488号公报(JP，10-282488，A)中公开了一种在反射层上设置了每个像素的开口部分的液晶显示装置，但公报中关于液晶元件和光学元件的条件一切都未说明，在反射显示时和透射显示时，两种情况下反差显示是否良好，任何情况都没有记载。
本发明就是鉴于上述的技术背景而完成的，其目的在于在单偏振片型液晶显示装置中，通过在全部波长区域获得良好的低反射率的黑色显示，实现明亮的反差高的显示。
另外，目的在于利用单偏振片型液晶显示装置，能用外界光进行反射显示和用背照光照明进行透射显示，而且反射显示和透射显示两者都能获得高反差。
发明概述
为了达到上述目的，本发明的液晶显示装置将扭曲取向的向列液晶夹持在具有反射层和第一电极的第一基板和具有第二电极的第二基板之间，构成液晶元件，在该第二基板的外侧(与向列液晶相接的一侧相反的一侧)从上述第二基板侧开始，向观察侧依次配置扭曲相位差片、第一相位差片、第二相位差片、以及偏振片，构成单偏振片型的反射型液晶显示装置。
在该液晶显示装置中，上述扭曲相位差片的扭曲方向和液晶元件的扭曲方向相反，该扭曲相位差片的扭曲角与液晶元件的扭曲角大致相等，扭曲相位差片的扭曲角最好稍大一些，而且也可以使表示该扭曲相位差片的双折射量的△nd值也与液晶元件的△nd值大致相等。
另外，使上述第一相位差片的滞相轴和第二相位差片的滞相轴大致正交，而且也可以使第一相位差片的相位差值对波长的依赖性和第二相位差片的相位差值对波长的依赖性不同。
或者，使上述第一相位差片的滞相轴和第二相位差片的滞相轴大致相交成60°，而且也可以使第一相位差片的相位差值大致为1／4波长，使第二相位差片的相位差值大致为1／2波长。
另外，在这些液晶显示装置中，在靠近上述第一基板的反射层的向列液晶侧、或者在第二基板的向列液晶侧两侧中的任意一侧设置彩色滤光片，构成彩色液晶显示装置。
在这些液晶显示装置中，也可以在上述第二基板的外侧设置散射层。
另外，用反射材料形成上述第一电极，作为反射电极，能兼作上述反射层，不需要另外设置反射层。
本发明的液晶显示装置还可以将扭曲取向的向列液晶夹持在具有半透射半反射层和第一电极的第一基板和具有第二电极的第二基板之间，构成液晶元件，在该第二基板的外侧(与向列液晶相接的一侧相反的一侧)从上述第二基板侧开始，向观察侧依次配置扭曲相位差片、第一相位差片、第二相位差片、以及第一偏振片，在上述第一基板的外侧依次配置第三相位差片、第二偏振片、以及背照光，该第三相位差片的相位差值大致为1／4波长。它构成构成单偏振片型的半透射半反射型液晶显示装置。
另外，将第四相位差片设置在上述第三相位差片和第二偏振片之间，该第三相位差片的滞相轴和第四相位差片的滞相轴大致相交成60°，最好使第三相位差片的相位差值大致为1／4波长，使第四相位差片的相位差值大致为1／2波长。
或者，使上述第三相位差片的滞相轴和第四相位差片的滞相轴大致正交，该第三相位差片的相位差值的波长依赖性和第四相位差片的相位差值的波长依赖性不同，也可以使第三相位差片的相位差值和第四相位差片的相位差值的差大致为1／4波长。
另外，上述扭曲相位差片的扭曲方向和液晶元件的扭曲方向相反，该扭曲相位差片的扭曲角与液晶元件的扭曲角大致相等，扭曲相位差片的扭曲角最好稍大一些，而且也可以使表示该扭曲相位差片的双折射率的△nd值与液晶元件的△nd值大致相等，上述第一相位差片的滞相轴和第二相位差片的滞相轴大致相交成60°，也可以使第一相位差片的相位差值大致为1／4波长，使第二相位差片的相位差值大致为1／2波长。
或者，使上述第一相位差片的滞相轴和第二相位差片的滞相轴大致正交，该第一相位差片的相位差值的波长依赖性和第二相位差片的相位差值的波长依赖性不同，而且也可以使第一相位差片的相位差值和第二相位差片的相位差值的差大致为1／4波长。
另外，在这些液晶显示装置中，在靠近上述第一基板的反射层的向列液晶侧、或者在第二基板的向列液晶侧两侧中的任意一侧设置彩色滤光片，构成彩色液晶显示装置。
另外，在这些液晶显示装置中，也可以在上述第二基板的外侧设置散射层。
上述半透射半反射层能用厚度为0．01微米～0．03微米的金属薄膜形成。或者，也能用对每个像素设置了开口部的金属薄膜形成。
如上所述，本发明的液晶显示装置使用一个扭曲相位差片和两个相位差片作为单偏振片型液晶显示装置的光学元件。该扭曲相位差片的扭曲方向和液晶元件的扭曲方向相反，同时使相位差片的扭曲角和表示双折射率的△nd值与液晶元件的扭曲角和△nd值大致相等，能完全补偿液晶元件的双折射性。
而且，由于使用两个相位差片，所以能变更相位差值的波长依赖性，能形成所谓的宽带1／4波片。该宽带1／4波片的短波长的相位差值小，长波长的相位差值大，其结果，能在全部波长中使相位差值F除以波长λ所得F／λ之值一定、即1／4。
因此，在反射层上配置宽带1／4波片，在它上面配置偏振片。而且，如果偏振片的透射轴配置得相对于宽带1／4波片的滞相轴呈45°，则入射的线偏振光的全部波长都变成了圆偏振光，如果在反射层上反射后再次透过1／4波片，则全部波长变成了偏振方向旋转了90°的线偏振光，由于被偏振片吸收，所以能获得全部的黑色显示。
就是说，在反射显示中，通过使用一个扭曲相位差片和两个相位差片，用扭曲相位差片完全补偿液晶元件的双折射性，通过用两个相位差片形成宽带1／4波片，能降低可见光区域的全部波长的反射率，能获得良好的黑色显示，所以能进行高反差显示。
另一方面，在半透射型液晶显示装置的情况下，反射显示时虽然与上述反射显示的情况相同，但在透射显示时从背照光发出的光透过设置在液晶元件背面的偏振片和相位差值为1／4波长的相位差片，再透过半反射层，入射到液晶元件上。利用扭曲相位差片，液晶元件的双折射性得以完全补偿，所以即使透过液晶元件和扭曲相位差片，偏振状态也不变化，入射到设置在液晶显示装置的观察侧的宽带1／4波片上。
如果将设置在液晶元件的观察侧的宽带1／4波片配置得与设置在液晶元件的背面的相位差片的相位差值相减，则从背照光发出的光能保持原状态到达观察侧的偏振片上。因此，如果将背照光一侧的偏振片和观察侧的偏振片配置得使其各自的透射轴正交，则能获得良好的黑色显示。
而且，在将电压加在液晶元件上的状态下，液晶元件的双折射性变化，反射显示及透射显示都能获得良好的白色显示，反射显示及透射显示两者都能获得反差高的显示。
附图的简单说明
图1是表示本发明的液晶显示装置的第一实施形态的结构的模式剖面图。
图2是表示上述第一实施形态的反射层、第一电极及第二电极的平面配置关系的平面图。
图3是表示上述第一实施形态的偏振片的透射轴方向和液晶元件的向列液晶的扭曲角的关系的说明图。
图4是表示上述第一实施形态的第一、第二相位差片的各滞相轴的方向和扭曲相位差片的扭曲角的关系的说明图。
图5是表示上述第一实施形态的更好的例的与图4相同的说明图。
图6是表示本发明的液晶显示装置的第二实施形态的结构的模式剖面图。
图7是表示上述第二实施形态的反射电极和第二电极的平面配置关系的平面图。
图8是表示上述第二实施形态的第一相位差片和第二相位差片的各滞相轴的方向和扭曲相位差片的扭曲角的关系的说明图。
图9是表示本发明的液晶显示装置的第三实施形态的结构的模式剖面图。
图10是表示上述第三实施形态的第一电极及第二电极的平面配置关系的平面图。
图11是表示本发明的液晶显示装置中使用的相位差片的相位差值的波长依赖性的曲线图。
图12是表示本发明的液晶显示装置的分光反射率的曲线图。
图13是表示本发明的液晶显示装置的第四实施形态的结构的模式剖面图。
图14是表示上述第四实施形态的半透射半反射层和第一电极及第二电极的平面配置关系的平面图。
图15是表示上述第四实施形态的第二偏振片的透射轴方向和第三相位差片的滞相轴方向和液晶元件的向列液晶的扭曲角的关系的说明图。
图16是表示上述第四实施形态的第一偏振片的透射轴方向和第一相位差片和第二相位差片的各滞相轴方向和扭曲相位差片的扭曲角的关系的说明图。
图17是表示上述第四实施形态的更好的例的与图16相同的说明图。
图18是表示本发明的液晶显示装置的第五实施形态的第二偏振片的透射轴方向和第三相位差片的滞相轴方向和液晶元件的向列液晶的扭曲角的关系的说明图。
图19是表示本发明的液晶显示装置的第六实施形态的结构的模式剖面图。
图20是表示上述第六实施形态的半透射半反射层和第一电极及第二电极的平面配置关系的平面图。
图21是表示上述第六实施形态的第二偏振片的透射轴方向和第三、第四相位差片的各滞相轴方向和液晶元件的向列液晶的扭曲角的关系的说明图。
图22是表示上述第六实施形态的第一偏振片的透射轴方向和第一、第二相位差片的各滞相轴方向和扭曲相位差片的扭曲角的关系的说明图。
图23是表示本发明的液晶显示装置的第七实施形态的第二偏振片的透射轴方向和第四相位差片的滞相轴方向和液晶元件的向列液晶的扭曲角的关系的说明图。
图24是表示本发明的液晶显示装置的第八实施形态的结构的模式剖面图。
图25是表示上述第八实施形态的第二偏振片的透射轴方向和第三相位差片的滞相轴方向和液晶元件的向列液晶的扭曲角的关系的说明图。
实施本发明的最佳形态
以下，参照附图，具体地说明本发明的液晶显示装置的最佳实施形态。
[第一实施形态：从图1至图5，图11及图12]
首先，利用图1及图2，说明本发明的液晶显示装置的第一实施形态。
图1是表示该液晶显示装置的结构的模式剖面图，图2是表示其反射层和第一、第二电极的平面配置关系的平面图。
该液晶显示装置如图1所示，由液晶元件20、在其第二基板2的外侧(与向列液晶相接的一侧相反的一侧：观察侧)依次配置的扭曲相位差片12、第一相位差片13、第二相位差片14、以及偏振片11构成单偏振片型的反射型液晶显示装置。
偏振片11、第二相位差片14第一相位差片13和扭曲相位差片12利用丙烯酸类粘接剂粘接成一体，且用丙烯酸类粘接剂粘接在液晶元件20的第二基板2的外表面上。
液晶元件20这样构成：由厚度分别为0．5mm的玻璃板构成的第一基板1和第二基板2利用密封材料5将周围粘接起来，在其间隙中封入夹持着左旋240°的扭曲取向的向列液晶6。
在该第一基板1的内表面上形成由铝构成的厚度为0．2微米的反射层7、以及覆盖它的由丙烯酸类材料构成的厚度为2微米的保护层8，再在该保护层8上形成第一电极3。
在第二基板2的内表面上形成第二电极4。第一电极3和第二电极4如图2所示，都是由作为透明导电膜的氧化铟锡(ITO)膜互相正交地呈带状形成多个，该第一电极3和第二电极4交叉重叠的部分分别成为像素部。在形成了该第一电极3的第一基板1的保护膜8上、以及在形成了第二电极4的第二基板2的内表面上分别形成取向膜，但图中未示出。
由该ITO膜构成的第一电极3和第二电极4的透射率的重要性在于亮度。ITO膜的薄膜电阻值越低，薄膜的厚度就越厚，透射率就越低。
在该实施形态中，由于将数据信号加在第二电极4上，所以采用薄膜电阻值约100欧姆、厚度为0．05微米左右的ITO膜，以便减少交调失真的影响。该ITO膜的平均透射率约为92％。
另外，由于将扫描信号加在第一电极3上，所以为了降低交调失真，采用薄膜电阻值约10欧姆、厚度为0．3微米左右的ITO膜。该ITO膜的平均透射率约为89％，虽然稍低一些，但由于至少使用一个电极的透射率在90％以上的透明电极，所以能改善显示的亮度。
扭曲相位差片12是这样形成的膜：对三乙酰纤维素(TAC)薄膜或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜进行取向处理后，涂敷具有扭曲结构的液晶性高分子聚合物，在150℃左右的高温下呈液晶状态，调整了扭曲角后，快速冷却到室温，使其扭曲状态固定。
或者，也可以将扭曲状态固定后的液晶性高分子聚合物复制在另外准备的进行了取向处理的TAC薄膜上，形成扭曲相位差片12。
在该实施形态中，采用扭曲角Tc为-240°、表示双折射性的△nd值Rc为0．80微米、扭曲方向为右旋的扭曲相位差片12。
偏振片11最好尽可能地亮、而且偏振率高，在该实施形态中，使用了透射率为45％、偏振率为99．9％的材料。
采用真空蒸镀法或溅射法，在该偏振片11的表面上涂敷多层折射率不同的无机薄膜，如果设置反射率为0．5％左右的无反射层，则能降低偏振片11的表面反射，改善透射率，变得更亮。另外，通过降低黑色电平，也能改善反差。
可是，由于无机薄膜价格贵，所以最近开发了涂敷一层至两层的有机材料的涂敷型的无反射膜，反射率约为1％左右，虽然高了一些，但价格便宜。用这样的无反射膜也能充分地作为无反射层使用。
第一相位差片13是将聚碳酸酯(PC)延伸而成的厚约70微米的透明薄膜，波长为0．55微米时的相位差值F1为0．36微米。
第二相位差片14是将聚丙烯(PP)延伸而成的厚约100微米的透明薄膜，波长为0．55微米时的相位差值F2为0．50微米。
其次，用图3及图4说明各构成构件的配置关系。
在液晶元件20的第一电极3和第二电极4的表面上形成取向膜(图中未示出)，如图3所示，第一基板1的内表面通过沿右上方相对于水平轴成30°的方向进行摩擦处理，向列液晶6的下液晶分子取向方向6a为+30°，第二基板2的内表面通过沿右下方相对于水平轴成30°的方向进行摩擦处理，向列液晶2的上液晶分子取向方向6b为-30°。一般说来，将顺时针方向旋转的角度表示为负，将逆时针方向旋转的角度表示为正。将称为手征材料的旋转性物质添加在黏度为20cp的向列液晶6中，将扭曲螺距调整为11微米，构成逆时针旋转、扭曲角Ts为240°的STN模式的液晶元件20。
使用的向列液晶6的双折射的差△n为0．15，第一基板1和第二基板2的间隙即单元间隙d为5．6微米。因此，用向列液晶6的双折射的差△n和单元间隙d的积表示的液晶元件20的表示双折射的△nd值Rs为0．84微米。
偏振片11的透射轴11a以水平轴为基准，配置成+45°。
如图4所示，扭曲相位差片12的下分子取向方向12a以水平轴为基准呈+60°，上分子取向方向12b以水平轴为基准呈-60°。因此，假设扭曲相位差片12的扭曲方向沿顺时针方向旋转，扭曲角Tc变为-240°，与液晶元件20的扭曲角的绝对值的差为△T，则△T=｜Ts｜-｜Tc｜=0°。另外，假设表示该扭曲相位差片12的双折射性的△nd值Rc为0．80微米，与液晶元件20的△nd值Rs的差为△R，则△R=Rs-Rc=0．04微米。
即，扭曲相位差片12的扭曲方向和液晶元件20的扭曲方向相反，两者的扭曲角相等(大致相等也可以)，△nd值也大致相等。
如图4所示，第一相位差片13的滞相轴13a水平配置，第二相位差片14的滞相轴14a垂直配置，滞相轴13a和滞相轴14a正交。
因此，第一相位差片13的相位差值F1和第二相位差片的相位差值F2相减，作为有效相位差值△F=F2-F1=0．14微米。
这里，参照图11及图12，说明该第一实施形态的液晶显示装置的效果。
如上所述，该液晶显示装置由于使扭曲相位差片12的扭曲角Tc及△nd值Rc分别大致等于液晶元件20的扭曲角Ts及△nd值Rs，另外，如图4所示，使扭曲相位差片12的上、下分子取向方向12b、12a与图3所示的液晶元件20的下、上液晶分子取向方向6a、6b相对，呈正交方向配置，所以在液晶元件20中发生的双折射性完全得以补偿，不会发生双折射性。
实际上，液晶元件20内的向列液晶6的分子倾斜的倾角比扭曲相位差片12的倾角大，所以最好使扭曲相位差片12的△nd值Rc比液晶元件20的△nd值Rs稍小一些，能完全得以补偿。
另外如果使向列液晶6的液晶分子的折射率对波长的依赖性与扭曲相位差片12的液晶聚合物分子的折射率对波长的依赖性一致，则更好。
扭曲相位差片12的扭曲角Tc即使与液晶元件20的扭曲角Ts不同，也能在某种程度上进行补偿。
如果进行实验，则扭曲相位差片12的扭曲角Tc能在液晶元件20的扭曲角Ts±20°的范围内进行补偿，但在Tc和Ts大致相等、且Tc比Ts稍大时，能更好地补偿。
图5表示Tc=-245°、其绝对值比Ts(240°)大5°的情况下，第一、第二相位差片的各滞相轴13a、14a的方向和扭曲相位差片的上分子取向方向12b及下分子取向方向12a的关系。这时能进行最佳补偿。
其次，说明相位差片的效果。图11表示该实施形态中使用的相位差片的相位差值对波长的依赖性。横轴表示光的波长(单位为微米)，纵轴表示相位差片的相位差值(单位为微米)。
在该图11中，曲线31表示第一相位差片13的相位差值，曲线32表示第二相位差片14的相位差值，曲线33表示第二相位差片14和第一相位差片13各自的滞相轴互相正交重叠时的相位差值。
第一相位差片13的材料是其折射率对波长的依赖性大的聚碳酸酯(PC)，所以如曲线31所示，短波长的光的相位差值大。另一方面，第二相位差片14的是其折射率对波长的依赖性小的聚丙烯(PP)，所以如曲线32所示，短波长的光的相位差值也与长波长的光的相位差值大致相同，几乎不变。
因此，如果使第一相位差片13和第二相位差片14的滞相轴正交重叠，以便相位差值相减，则如曲线33所示，能使0．4微米附近的短波长的光的相位差值小于0．7微米附近的长波长的光的相位差值。
一般说来，如果使线偏振光沿着其偏振光轴相对于相位差片的滞相轴为45°的方向入射到相位差值为光的波长λ的1／4的相位差片(1／4波片)上，则能将线偏振光变换成圆偏振光。
因此，在从光的入射侧依次重叠配置偏振片、1／4波片、反射片的结构中，通过偏振片入射的线偏振光在1／4波片上变成了圆偏振光，在反射片上反射后，再次通过1／4波片，返回偏振方向旋转了90°的线偏振光，能被偏振片吸收而呈黑色显示。
可是，通常的1／4波片对短波长的光的相位差值比对长波长的光的相位差值大，所以相位差值除以波长所得的值在短波长区域大于1／4，在长波长区域小于1／4。其结果，不能呈完全的圆偏振光，不能获得完全的黑色。
因此，如该实施形态所示，由于使用折射率对波长的依赖性不同的两个相位差片，所以短波长区域的相位差值比长波长区域的相位差值小，能形成所谓的宽带1／4波片。就是说，在全部可见光区域内，相位差值除以波长所得的值几乎都能为1／4。其结果，能在全部波长区域获得圆偏振光，能获得完全的黑色。
图12表示该实施形态的单偏振片型液晶显示装置的反射特性。曲线34表示将电压加在液晶元件20的第一电极3和第二电极4之间时的黑色显示状态的反射率，曲线35施加规定的电压时的白色显示状态的反射率。为了进行比较，曲线36表示只使用一个由通常的聚碳酸酯(PC)构成的相位差片的1／4波片作为相位差片的单偏振片型液晶显示装置在不加电压时黑色显示状态的反射率。这里，所谓反射率是从观察侧看到的出射光量对入射光量的比率(％)。
在图1中，在液晶元件20上不加电压时，从上方观察侧通过偏振片11入射的线偏振光通过第二相位差片14和第一相位差片13，所以可见光区域的全部波长的光变成圆偏振光。而且，由于扭曲相位差片12和液晶元件20完全得以补偿，所以偏振状态不变化，仍然以圆偏振光的状态到达反射层7。然后，在反射层7上反射的圆偏振光即使通过液晶元件20和扭曲相位差片12也不变化，但通过第一相位差片13和第二相位差片14时，返回偏振方向旋转了90°的线偏振光，几乎全部被偏振片11吸收，能获得图12中用曲线34表示的反射率低的完全黑色显示。
如果只用一片通常的PC制的1／4波片代替第一相位差片13和第二相位差片14，则如图12中的曲线36所示，短波长区域和长波长区域的光泄漏，不能进行完全的黑色显示，而呈紫色的黑显示，反差低。
其次，如果将规定的电压加在液晶元件20的第一电极3和第二电极4之间，则向列液晶6的液晶分子上升，液晶元件20的实际的Δnd值减小。
因此，从观察侧通过偏振片11入射的线偏振光通过第二相位差片14和第一相位差片13变成圆偏振光，但通过扭曲相位差片12和液晶元件20，返回椭圆偏振光或线偏振光。
如果通过施加该电压，在液晶元件20中发生的双折射性与1／4波片相等，则在图1中通过偏振片11入射的线偏振光被反射层7反射，即使通过扭曲相位差片12和液晶元件20，也不旋转而直接返回，所以全部通过偏振片11，至观察侧射出。因此，如图12中的曲线35所示，能获得反射率高、亮度好的白色显示。
这样，由于使用内部有偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13、扭曲相位差片12和反射层7的液晶元件20，所以能获得良好的黑色显示及明亮的白色显示。其结果，能进行明亮且反差大的显示。
[第一实施形态的变形例]
在上述的第一实施形态中，虽然使用了扭曲240°的STN液晶元件作为液晶元件20，但即使使用扭曲角为90°左右的TN液晶元件，同样能获得单偏振片型的反射型液晶显示装置。
在使用TN液晶元件进行大面积显示的情况下，最好是内部有TFT或MIM等有源元件的有源矩阵反射型液晶显示装置。
另外，在本实施形态中，虽然使用了在室温下扭曲状态固定的液晶性聚合物薄膜作为扭曲相位差片12，但如果使用使液晶分子的一部分与链状的聚合物分子键合的、其Δnd值(=Rc)随温度变化的温度补偿型扭曲相位差片，则能改善高温和低温下的亮度和反差，能获得更好的反射型液晶显示装置。
在本实施形态中，虽然使反射层7与第一电极3另外形成，但通过用铝或银等金属形成第一电极，作为与反射层7兼用的反射电极，能使结构简化(后面将说明其具体例)。
另外，第一基板1也可以不透明。在第一基板1透明的情况下，即使将反射层7配置在第一基板1的外侧，显示时也会产生影，但亮度和反差能获得大致相同的效果。
在本实施形态中，虽然将聚碳酸酯(PC)用于第一相位差片13，将聚丙烯(PP)用于第二相位差片14，但如果折射率对波长的依赖性不同，则即使使用其他材料，也能获得某种程度的效果。
例如，将多芳用于第一相位差片13，将聚乙烯醇用于第二相位差片14，在此情况下也能获得良好的反差。
另外，在上述实施形态中，虽然使第一相位差片13的相位差值F1为0．36微米，使第二相位差片14的相位差值F2为0．5微米，但如果保持下面的关系
△F=F2-F1=0．14微米
则即使相位差值F1和相位差值F2与上述的例不同，也能获得同样的效果。
[第二实施形态：从图6至图8]
其次，用图6至图8说明本发明的液晶显示装置的第二实施形态。这些图与上述的第一实施形态的图1及第二实施形态的图2相同，对应的部分标以相同的符号，它们的说明从略。
该第二实施形态的液晶显示装置也构成单偏振片型的反射型液晶显示装置，与第一实施形态的结构不同的地方在于：相位差片的种类和配置角度、具有散射层、以及用反射电极代替反射层。
该液晶显示装置的液晶元件21与第一实施形态的液晶元件20不同的地方在于：在第一基板1的内表面上直接形成由铝构成的厚0．2微米的反射电极9，不设置图1中的反射层7和保护层8。
该反射电极9的表面成为反射面，并兼作图1及图2中的第一电极3和反射层7。而且，如图7所示，该反射电极9沿着与透明的呈带状的第二电极4正交的方向呈带状地形成，与第二电极4交叉重叠的各部分分别成为像素部。
如图6所示，在该液晶元件21的第二基板2的外侧依次配置散射层15、扭曲相位差片12、第一相位差片13、第二相位差片14、以及偏振片11，用丙烯酸类粘接剂将偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13、以及扭曲相位差片12粘接起来构成一个整体。
这样设置散射层15，即它散射被反射电极9反射的光，以便获得视野角大的明亮的显示。
从外部入射的光最好尽可能地在前方散射透过，后方散射少的地方能获得高反差。这里，将微粒混合在粘接剂中形成厚30微米的散射性粘接剂作为散射层15，还兼作第二基板2和扭曲相位差片12的粘接剂用。
偏振片11和扭曲相位差片12与第一实施形态中使用的相同。
第一相位差片13是将聚碳酸酯(PC)延伸了的厚度约70微米的透明薄膜，相当于波长为0．55微米的相位差值F1=0．14微米的1／4波片。
第二相位差片14也是将PC延伸了的厚度约70微米的透明薄膜，设定得相当于波长为0．55微米的相位差值F2=0．28微米的1／4波片。
其次，用图3和图8说明该液晶显示装置的各构成构件的平面配置关系。
在液晶元件21的反射电极9和第二电极4的表面上形成取向膜(图中未示出)，向列液晶6的下液晶分子的取向方向6a及上液晶分子的取向方向6b与图3所示的第一实施形态的情况相同，分别以水平轴为基准，呈+30°和-30°(逆时针旋转为正，顺时针旋转为负)。
将称为手征材料的旋转性物质添加在黏度为20cp的向列液晶6中，将扭曲螺距调整为11微米，形成逆时针旋转、扭曲角Ts为240°的STN模式的液晶元件21。该液晶元件21的表示双折射性的△nd值Rs为0．84微米。
偏振片11的透射轴11a与图3所示的相同，也以水平轴为基准，配置成+45°。
如图8所示，扭曲相位差片12的下分子取向方向12a以水平轴为基准呈+60°，上分子取向方向12b以水平轴为基准呈-60°。因此，假设扭曲相位差片12的扭曲方向沿顺时针方向旋转，扭曲角Tc变为240°，与液晶元件21的扭曲角的绝对值的差为△T，则△T=｜Ts｜-｜Tc｜=0°。另外，假设表示该扭曲相位差片12的双折射性的△nd值Rc为0．80微米，与液晶元件21的△nd值Rs的差为△R，则△R=Rs-Rc=(0．84-0．80)微米=0．04微米，两者的△nd值大致相等。
另外如图8所示，第一相位差片13的滞相轴13a以水平轴为基准，配置成-30°，第二相位差片14的滞相轴14a以水平轴为基准，配置成+30°。
这里，说明该实施形态的液晶显示装置的作用效果，但扭曲相位差片12和液晶元件21的作用效果与第一实施形态相同，在液晶元件21中发生的双折射性能完全被补偿。因此，这里只说明相位差片的效果。
在第一实施形态中，使用了折射率对波长的依赖性不同的两个相位差片，但即使使用折射率对波长的依赖性相同的两个相位差片，也能获得能在全部可见光区域变换成圆偏振光的宽带1／4波片。
在第一实施形态中，第一相位差片13和第二相位差片14重叠而使滞相轴正交，但在该实施形态的液晶显示装置中，重叠得使滞相轴的交叉角为60°。
使相位差值F1相当于1／4波片的0．14微米的第一相位差片13和相位差值F2相当于1／2波片的0．28微米的第二相位差片14重叠，且使交叉角为60°，两者合计的相位差值在波长为0．55时为0．14微米，但在波长为0．4微米附近的短波长时小于0．14微米，在波长为0．7微米附近的长波长时大于0．14微米，实际的滞相轴呈水平方向。
就是说，即使是折射率对波长的依赖性相同的材料，由于使用两个相位差片，也能形成短波长的相位差值小于长波长的相位差值的所谓的宽带1／4波片。就是说，用波长除相位差值所得之值能在全部可见光区域大致为1／4，其结果，能用可见光区域的全部波长获得圆偏振光，能获得完全的黑色显示。
在图6中，从该液晶显示装置上方的观察侧通过偏振片11入射的线偏振光通过第二相位差片14和第一相位差片13，所以可见光区域的全部波长成分变成圆偏振光。
而且，由于在液晶元件21的反射电极9和第二电极4之间不加电压的状态下，扭曲相位差片12和液晶元件20完全得以补偿，所以圆偏振光即使透过它们，偏振状态也不变。由于散射层15使用的材料是几乎没有相位差值、不会使偏振状态变化的材料，所以圆偏振光保持原状态到达反射电极9上。
在反射电极9上反射的圆偏振光即使透过液晶元件21和扭曲相位差片12也不变化，但由于透过第一相位差片13和第二相位差片14，所以返回偏振方向旋转了90°的线偏振光，由于能全部被偏振片11吸收，所以能获得完全的黑色显示。
另外，如果散射层15是在第二基板2的外侧(观察侧)，则不管配置在至偏振片11的哪一部分之间、或是配置在偏振片11的外表面上都可以，但为了减少显示时的模糊现象，最好尽量配置在第二基板2的附近。
另外，尽量使第二基板2的厚度薄一些，能减少显示时的模糊现象，所以在该实施形态中其厚度为0．5mm。
如果将规定的电压加在液晶元件21的反射电极9和第二电极4之间，则向列液晶6的液晶分子上升，液晶元件21的实际的△nd值减少。因此，所以能使在液晶元件21上发生的双折射性几乎与1／4波片相等。
因此，从观察侧通过偏振片11入射到该液晶显示装置上的线偏振光由于通过第二相位差片14和第一相位差片13而呈圆偏振光，但由于透过扭曲相位差片12和液晶元件21，所以返回椭圆偏振光或线偏振光，到达反射电极9而被反射。该反射的椭圆偏振光或线偏振光不旋转地返回，几乎全部通过偏振片11至观察侧射出，所以能获得明亮的白色显示。
这样，由于使用从观察侧开始内部有偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13、扭曲相位差片12、反射层15、以及反射电极9的液晶元件21，所以能获得良好的黑色显示及明亮的白色显示。其结果，利用单偏振片型的反射型液晶显示装置，能实现明亮且反差大的显示。
[第二实施形态的变形例]
在上述的第二实施形态的液晶显示装置中，扭曲相位差片12的扭曲方向和液晶元件21的扭曲方向相反，两者的扭曲角相等，Δnd值也大致相等。可是，也可以使扭曲相位差片12的扭曲角和液晶元件21的扭曲角大致相等，最好使扭曲相位差片12的扭曲角稍大一些。例如，在第一实施形态中，与图5所示的例一样，使扭曲相位差片12的扭曲角比液晶元件21的扭曲角240°大5°而达到145°时，能获得最佳补偿。
在该第二实施形态中，虽然采用了利用反射电极9兼作反射层和第一电极的液晶元件21，但即使将与第一实施形态相同的液晶元件20和第二实施形态的偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13、扭曲相位差片12、以及散射层15组合起来构成液晶显示装置，也能获得与该实施形态相同的作用效果。
另外，在该实施形态中，作为第一相位差片13和第二相位差片14虽然使用了这样的相位差片，即沿单轴方向使聚碳酸酯(PC)延伸，z轴方向的折射率nz和延伸方向的折射率nx及与其正交方向的折射率ny之间有以下关系：nx＞ny=nz，但即使使用这样的相位差片，即，使PC沿多轴延伸，变为nx＞nz＞ny的所谓Z型相位差片，或者使用使聚乙烯醇(PVA)或聚丙烯(PP)等材料延伸的相位差片，也能获得同样的效果。
此外，作为液晶元件21，也能使用TN液晶元件，或者作为扭曲相位差片12使用温度补偿型扭曲相位差片，更能改善高温或低温时的亮度和反差，即使第一基板1不透明也可以，等等，能与第一实施形态的变形例同样地变形。
[第三实施形态：图9及图10]
其次，用图9及图10说明本发明的液晶显示装置的第三实施形态。
图9是表示该液晶显示装置的结构的模式剖面图，图10是表示其彩色滤光片和液晶元件的第一、第二电极(用虚线表示)的平面配置关系的平面图，分别与图1、图6及图2相同的部分标以相同的符号。
该第三实施形态的液晶显示装置在液晶元件内的反射层7和第一电极3之间具有彩色滤光片，构成能进行彩色显示的反射型液晶显示装置，这一点与第一、第二实施形态的结构不同。
该液晶显示装置的液晶元件22在第一基板1的内表面上设置的由铝构成的厚0．2微米的反射层7上设有厚度为1微米的彩色滤光片10。该彩色滤光片10由红滤光片R、绿滤光片G和蓝滤光片B三色滤光片构成，如图10所示，在第二基板2的内表面上形成的带状的各第二电极4上分别对应地呈互相平行的条纹状形成。各种颜色的滤波片R、G、B的宽度形成得比第二电极4的宽度还宽，以便没有间隙。如果在彩色滤光片10之间产生间隙，虽然能使入射光增加而变亮，但由于在显示色上混杂着白光，使得色纯度下降，所以不好。
液晶元件22的其他结构与图1所示的液晶元件20相同，说明从略。
在该液晶元件22的第二基板2的外侧(观察侧)上与图6所示的第二实施形态一样，依次配置散射层15、扭曲相位差片12、第一相位差片13、第二相位差片14、以及偏振片11。这些片的结构及利用粘接剂互相粘接、使用散射性粘接剂作为散射层15也与第二实施形态相同。
另外，该液晶显示装置的液晶元件22的向列液晶6的下、上液晶分子取向方向6a、6b、以及偏振片11的透射轴11a的配置关系，与图3所示的第一实施形态相同。另外，扭曲相位差片12的下、上分子取向方向12a、12b、以及第一、第二相位差片13、14的各滞相轴13a、14a的配置关系与图8所示的第二实施形态相同。因此，表示它们的图及其说明从略。
为了改善亮度，彩色滤光片10的分光光谱中的最大透射率最好尽可能地大，各色滤光片的最大透射率以80％以上为好，最好在90％以上。另外，分光光谱中的最小透射率也需要大于20％～50％。
作为彩色滤光片10，虽然能使用颜料分散型、染色型、印刷型、复制型、电沉积型等各种滤光片，但最好使用将颜料分散在丙烯酸类或PVA类的感光性树脂中的颜料分散型的彩色滤光片，因为其耐热温度高、色纯度也好。
为了获得高透射率的彩色滤光片10，在第一基板1的内表面上形成由铝薄膜构成的反射层7，对该反射层7进行阳极氧化处理，将其非活性化后，将10～15％颜料配合在感光性树脂中，用旋转器将这样制成的彩色抗蚀剂涂敷在第一基板1的内表面上，进行曝光和显像，获得了即使厚度为1微米左右、但透射率高的彩色滤光片10。
这里，说明该第三实施形态的液晶显示装置的作用效果。如在第一实施形态中所述，在液晶元件22(在第一实施形态中为液晶元件20)的第一、第二电极1、2之间不加电压的状态下，能完全补偿扭曲相位差片12和液晶元件22，完全不产生双折射性。
另外，第二相位差片14和第一相位差片13在波长为0．55微米时的相位差值为0．14微米，而且形成短波长的相位差值比长波长的相位差值小的所谓宽带1／4波片，用波长除相位差值所得之值能在全部可见光区域大致为1／4，其结果，能用可见光区域的全部波长获得圆偏振光，与第二实施形态一样能获得完全的黑色显示。
在图9中，从上方的观察侧通过偏振片11入射到该液晶显示装置中的线偏振光由于透过第二相位差片14和第一相位差片13，所以可见光区域的全部波长成分都变成圆偏振光。
在反射层7上反射的圆偏振光即使透过液晶元件22和扭曲相位差片12也不变化，但由于透过第一相位差片13和第二相位差片14，所以返回偏振方向旋转了90°的线偏振光，由于能全部被偏振片11吸收，所以能获得完全的黑色显示。
如果将规定的电压加在液晶元件22的第一电极3和第二电极4之间，则向列液晶6的液晶分子上升，液晶元件22的实际的Δnd值减小。因此，从偏振片11入射的线偏振光虽然由于通过第二相位差片14和第一相位差片13而变成圆偏振光，但由于透过扭曲相位差片12和液晶元件22，返回椭圆偏振光或线偏振光，到达反射电极9而被反射。该反射的椭圆偏振光或线偏振光不旋转地返回，几乎全部通过偏振片11而至观察侧射出，所以能获得明亮的白色显示。
而且，将显示像素的通(白)和断(黑)组合起来，能进行彩色显示。例如，使红滤波片R的某些像素通(白)，而使绿滤波片G和蓝滤波片B的某些像素断(黑)，则呈红色显示。
该实施形态的反射型液晶显示装置能获得反射率高、而且反差比在10以上的大值，能实现色度高、明亮的彩色显示。
这样，由于使用从观察侧开始内部依次有偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13、扭曲相位差片12、反射层15、反射层7、以及彩色滤光片10的液晶元件22，所以即使是单偏振片型的反射型液晶显示装置，也能进行明亮、高反差、高色度的彩色显示。
[第三实施形态的变形例]
在本实施形态中，作为液晶元件22虽然使用了扭曲240°的STN模式的液晶元件，但即使使用扭曲角为90°左右的TN液晶元件，也能获得同样的反射型彩色液晶显示装置。
在使用TN液晶元件进行大画面显示的情况下，最好采用内部有TFT或MIM有源元件的有源矩阵方式。
在该实施形态中，虽然将保护膜8夹持在第一电极3的下侧形成了反射层7，但也可以用铝或银等金属形成第一电极3，作为与反射层7兼用的反射电极，也可以直接在该反射电极上形成彩色滤光片10。
另外，在该实施形态中，虽然将彩色滤光片10设置在第一基板1一侧，但也可以将彩色滤光片10设置在第二基板2一侧的第二电极4和第二基板2之间。
可是，如果将彩色滤光片10设置在第一基板一侧，则保护膜8能使彩色滤光片10平坦，并能兼作反射层7和第一电极3的绝缘层。
另外，在本实施形态中，作为彩色滤光片10虽然使用了红、绿、蓝三色滤光片，但即使使用青、黄、品红三色彩色滤光片，也同样能进行明亮的彩色显示。
另外，在本实施形态中，作为第一相位差片13和第二相位差片14，虽然使用折射率对波长的依赖性相等的材料，配置成滞相轴的交叉角为60°，但也可以象第一实施形态那样，使用折射率对波长的依赖性不同的两个相位差片，使滞相轴正交配置。
[第四实施形态：从图13至图17]
其次，用图13至图17说明本发明的液晶显示装置的第四实施形态。另外，从此开始说明的各实施形态是利用本发明构成单偏振片型的半透射半反射型液晶显示装置的例。
首先，用图13及图14说明第四实施形态的液晶显示装置，与上述的图1及图2对应的部分标以相同的符号，对它们进行简单的说明或从略。
如图13所述，该液晶显示装置由以下部分构成：液晶元件20’、在其第二基板2的外侧(观察侧)依次配置的扭曲相位差片12、第一相位差片13、第二相位差片14、以及第一偏振片11、在液晶元件20’的第一基板1的外侧(与观察侧相反的一侧)依次配置的第三相位差片18、第二偏振片17、以及背照光16。
液晶元件20’与图1所示的第一实施形态的液晶元件20大致同样构成，但不同的地方在于在第一基板1的内表面上设置半透射半反射层27，代替图1中的液晶元件20中的反射层7。该半透射半反射层27由厚度为0．02微米的铝膜构成。
半透射半反射层27由于使铝膜的厚度非常薄，所以构成入射光的一部分透过、其余部分反射的所谓半反射镜。
在该实施形态中，铝膜的厚度为0．02微米，透过10～20％的光，剩余的80～90％的光反射，遍及包括全部图14中用虚线表示的第一电极3和第二电极4分别交叉重叠的各像素部的全部显示区域呈方形地形成公用的半透射半反射层27。
扭曲相位差片12、第一相位差片13、第二相位差片14、以及第一偏振片11与图1所示的第一实施形态中使用的相同，分别用丙烯酸类粘接剂粘接成一体，用丙烯酸类粘接剂将其与液晶元件20’粘接起来。另外，第一偏振片11与图1中的偏振片11相同，但与第二偏振片17不同，从该实施形态开始称为第一偏振片11。
第三相位差片18是将聚碳酸酯延伸形成的，厚度约为70微米，波长为0．55微米时的相位差值F3=0．14微米，构成1／4波片。
第二偏振片17的偏光度高是重要的，使用了透射率为44％、偏光度为99．99％的偏振片。
背照光16能使用将荧光灯或LED安装在导光片上的背照光、或使用场致发光(EL)片等，但在本实施形态中使用了厚度约为1mm、发白色光的EL片。
其次，用图15及图16说明这些构成构件的平面配置关系。
在第一电极3和第二电极4的表面上形成取向膜(图中未示出)，如图15所示，对第一基板1一侧沿右上方相对于水平轴成30°的方向进行摩擦处理，向列液晶6的下液晶分子取向方向6a为+30°，第二基板2一侧沿右下方30°的方向进行摩擦处理，向列液晶6的上液晶分子取向方向6b为-30°。
将称为手征材料的旋转性物质添加在黏度为20cp的向列液晶6中，将扭曲螺距调整为11微米，形成扭曲方向为逆时针旋转、扭曲角Ts为240°的STN模式的液晶元件20’。
使用的向列液晶6的双折射的差△n为0．15，第一基板1和第二基板2的间隙即单元间隙d为5．6微米。因此，用向列液晶6的双折射的差△n和单元间隙d的积表示的液晶元件20的表示双折射的△nd值Rs为0．84微米。
如图16所示，第一偏振片的透射轴11a以水平轴为基准，配置成45°。
如图16所示，扭曲相位差片12的下分子取向方向12a以水平轴为基准呈+60°，上分子取向方向12b为-60°，所以扭曲相位差片12的扭曲方向沿顺时针方向旋转，扭曲角Tc为240°。
因此，假设液晶元件20’和扭曲相位差片12的扭曲角的绝对值的差为△T，则△T=｜Ts｜-｜Tc｜=0°，双折射性的差△R大致为△R=Rs-Rc=0．04微米。
另外，如图16所示，第一相位差片13的滞相轴13a水平配置，第二相位差片14的滞相轴14a垂直配置，与第一相位差片13的滞相轴13a正交。
因此，第一相位差片13的相位差值F1和第二相位差片14的相位差值F2相减，有效相位差值△F为△F=F2-F1=0．14微米。
如图15所示，配置在液晶元件20’的下侧的第三相位差片18的滞相轴18a水平配置，第二偏振片17的透射轴17a相对于水平轴配置成-45°，与图16所示的第一偏振片11的透射轴11a正交。
其次，说明该第四实施形态的液晶显示装置的作用效果。首先说明反射显示，但它与第一实施形态相同。
使扭曲相位差片12的扭曲角Tc和△nd值Rc与液晶元件20’的的扭曲角Ts和△nd值Rs大致相同，另外，如图16所示，这样配置扭曲相位差片12：使其下、上分子取向方向12a、12b相对于图15所示的向列液晶6的上、下液晶分子取向方向6b、6a正交，能利用扭曲相位差片12完全补偿在液晶元件20’中发生的双折射性，不会发生双折射性。
实际上，液晶元件20’内的向列液晶6的分子倾斜的倾角比扭曲相位差片12的倾角大，所以最好使Rc比Rs稍小一些，能完全得以补偿。
另外，如果使向列液晶6的液晶分子的折射率对波长的依赖性与扭曲相位差片12的液晶聚合物分子的折射率对波长的依赖性一致，则更好。
如果扭曲相位差片12的扭曲角Tc与液晶元件20’的扭曲角Ts大致相等，即使多少有些不同，也能在某种程度上进行补偿。
在本发明者的实验中，扭曲相位差片12的扭曲角Tc能在液晶元件20’的扭曲角Ts±20°的范围内进行补偿，但在该实施形态中Tc=Ts时能更好地补偿。
另外，如图17所示，使扭曲相位差片12的扭曲角Tc的绝对值比液晶元件20’的扭曲角240°大5°即为-245°时，能进行最佳补偿。
另外，扭曲相位差片12的配置角相对于液晶分子而言，如果在90°±20°的范围内，能补偿液晶元件的双折射性。
如图16所示，将第一相位差片13和第二相位差片14重叠配置，并使其各滞相轴13a和14a正交，其作用效果在第一实施形态的说明中，与用图11及图12说明的相同。
即，由于将折射率对波长的依赖性不同的两个相位差片重叠起来使用，使其滞相轴互相正交，所以能形成短波长的相位差值比长波长的相位差值小的所谓的宽带1／4波片。
就是说，用波长λ除相位差值F所得的F／λ之值能在全部可见光区域大致为1／4，其结果，能在全部波长区域获得圆偏振光，能获得完全的黑色显示。
在图13中，从上方的观察侧通过偏振片11入射到液晶显示装置中的线偏振光由于透过第二相位差片14和第一相位差片13，所以可见光区域的全部波长成分都变成圆偏振光。在不将电压加在液晶元件20’上时，扭曲相位差片12和液晶元件20’能完全得以补偿，所以圆偏振光的偏振状态不变地直接到达半透射半反射层27。
然后，在半透射半反射层27上反射的圆偏振光即使透过液晶元件20’和扭曲相位差片12也不变化，但由于透过第一相位差片13和第二相位差片14，所以返回偏振方向旋转了90°的线偏振光，全部被第一偏振片11吸收，所以能获得图12中的曲线34所示的完全的黑色显示。
如果将规定的电压加在液晶元件20’的第一电极3和第二电极4之间，则向列液晶6的液晶分子上升，液晶元件20’的实际的△nd值减小。因此，从第一偏振片11入射的线偏振光虽然由于通过第二相位差片14和第一相位差片13而变成圆偏振光，但由于透过扭曲相位差片12和液晶元件20’，所以返回椭圆偏振光或线偏振光，到达半透射半反射片27而被反射。
该反射的椭圆偏振光或线偏振光其偏振方向不旋转地返回，几乎全部通过第一偏振片11而至观察侧射出。
即，如果通过将电压加在液晶元件20’上，使在液晶元件20’中发生的双折射性大致等于1／4波片，则通过第一偏振片11入射的线偏振光在半透射半反射层27上反射，偏振方向不旋转地直接返回，所以大部分通过第一偏振片11而至观察侧射出。因此，如图12中的曲线35所示，能获得反射率高、明亮的白色显示。
其次，说明图13所示的背照光16点亮时的透射显示。
从背照光16发出的光通过第二偏振片17变成线偏振光。该线偏振光相对于第三相位差片18的滞相轴18a以45°的角度入射，所以变成圆偏振光。然后利用半透射半反射层27反射约80％，剩余的20％的光透过。
在不将电压加在液晶元件20’上的状态下，扭曲相位差片12和液晶元件20’能完全得以补偿，所以圆偏振光的偏振状态不变地直接到达第一相位差片13和第二相位差片14上。
然后，在第三相位差片18中发生的相位差和在配置在液晶元件20’的上侧的第一相位差片13和第二相位差片14中发生的相位差相减为零，变成与第二偏振片17的透射轴17a同一方向的线偏振光，到达第一偏振片11。
由于第一偏振片11的透射轴11a与第二偏振片17的透射轴17a正交，所以该线偏振光被第一偏振片11吸收，不在观察侧射出，所以呈良好的黑色显示。
如果将规定的电压加在液晶元件20’的第一电极3和第二电极4之间，则向列液晶6的液晶分子上升，液晶元件20’的实际的△nd值减小。因此，从背照光16通过第二偏振片17入射的线偏振光虽然由于通过第三相位差片18而变成圆偏振光，但由于透过扭曲相位差片12和液晶元件20’，所以变成椭圆偏振光或线偏振光。
因此，如果通过施加该电压，使在液晶元件20’中发生的相位差为1／4波长，则通过第二偏振片17入射的线偏振光由于再透过第一相位差片13和第二相位差片14，使得偏振方向旋转90°，所以透过第一偏振片11后至观察侧射出。因此，能获得明亮的白色显示。
这样，由于使用从观察侧开始在内部依次配置了第一偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13、扭曲相位差片12、以及半透射半反射层27的液晶元件20’，所以在使用外界光的反射显示时，能获得良好的黑色显示和明亮的白色显示。另外，由于在与液晶元件20’的观察侧相反的一侧具有依次配置的第三相位差片18、第二偏振片17、以及背照光16，所以在外界光少的环境下，通过点亮背照光16，能获得反差大的显示。
[第四实施形态的变形例]
在本实施形态中，作为液晶元件20’虽然使用了扭曲240°的STN模式的液晶元件，但即使使用扭曲角为90°左右的TN液晶元件，也能获得同样的半透射型液晶显示装置。
在使用TN液晶元件进行大画面显示的情况下，最好采用内部有薄膜晶体管(TFT)或金属绝缘体金属二极管(MIM)有源元件的有源矩阵反射型液晶显示装置。
在该实施形态中，虽然使用了在室温下扭曲状态固定的液晶性聚合物薄膜作为扭曲相位差片12，但如果使用使液晶分子的一部分键合成链状的聚合物分子的其Rc随温度变化的温度补偿型扭曲相位差片，则能改善高温和低温时的亮度和反差，能获得更好的液晶显示装置。
在该实施形态中，虽然用厚度为0．02微米的铝薄膜形成了半透射半反射层27，但如果用厚度为0．01微米～0．03微米的铝薄膜，也能构成一部分光透过的半反射半透射镜。
另外，如果在半透射半反射层27的表面上形成数微米至数十微米间距的凹凸，则能使反射光散射，能更好地改善识别性。
半透射半反射层27不限于铝薄膜，也可以使用铝合金或银薄膜，或者为了改善反射率及保护表面，也可以使用由铝膜和无机氧化物膜构成的多层膜。
另外，在本实施形态中，虽然使半透射半反射层27与第一电极3单独地形成，但也可以用铝或银等金属薄膜形成第一电极，构成兼作半透射半反射层27用的半透射半反射电极，能简化结构。
另外，即使将半透射半反射层27配置在第一基板1的外侧，显示时也不会产生影，能获得同样的效果。
在该实施形态中，虽然第一相位差片13采用了聚碳酸酯(PC)，第二相位差片14采用了聚丙烯(PP)，但如果折射率对波长的依赖性不同，即使采用其他材料，也能获得某种程度的效果。
例如，将多芳用于第一相位差片13，将聚乙烯醇用于第二相位差片14，即使在这样的情况下，也能获得良好的反差。
另外，在该实施形态中，作为第一相位差片13使用了相位差值F1为0．36微米的相位差片，作为第二相位差片14使用了F2为0．50微米的相位差片，但如果保持△F=F2-F1=0．14微米的关系，则即使相位差值F1和相位差值F2与该值不同，也能获得同样的效果。
[第五实施形态：图13、图14、以及图18]
其次，说明本发明的液晶显示装置的第五实施形态。
该第五实施形态的液晶显示装置的结构与图13及图14所示的第四实施形态的半透射半反射型液晶显示装置大致相同，只是第三相位差片18和第二偏振片17的配置角度不同。
因此，用图18说明该不同点。另外，将图13及图14所示的符号用于各结构要素。
如图18所示，配置在与液晶元件20’的观察侧相反一侧的第三相位差片18的滞相轴18a垂直配置，第二偏振片17的透射轴17a以水平轴为基准向左下方旋转45°，与第一偏振片11的透射轴11a(图16)平行配置。
在该第五实施形态的液晶显示装置中，反射显示与上述的第四实施形态相同，由于使用扭曲相位差片12、第一相位差片13和第二相位差片14，所以能进行良好的反差显示。
因此，如果说明点亮背照光16的透射显示，则从背照光16发出的光通过第二偏振片17后变成线偏振光。
该线偏振光相对于第三相位差片18的滞相轴18a呈45°的角度入射，所以变成圆偏振光。然后，在液晶元件20’的半透射半反射层27上反射约80％，其余20％的光透过。
在不将电压加在液晶元件20’上的状态下，扭曲相位差片12和液晶元件20’能完全得以补偿，所以圆偏振光的偏振状态不变地直接到达第一相位差片13和第二相位差片14上。
在该第五实施形态中，由于将第三相位差片18与第一实施形态的情况偏移90°配置，所以在第三相位差片18中发生的相位差与在配置在液晶元件20’的观察侧的第一相位差片13和第二相位差片14中发生的相位差相加，变成1／2波长，由于圆偏振光通过它们，所以变成相对于第二偏振片17的偏振方向旋转90°的线偏振光。
由于第一偏振片11的透射轴11a和第二偏振片17的透射轴17a平行，所以入射到第一偏振片11上的线偏振光不透过地被吸收，所以进行良好的黑色显示。
如果将规定的电压加在液晶元件20’的第一电极3和第二电极4之间，则向列液晶6的液晶分子上升，液晶元件20’的实际的△nd值减小。因此，通过第二偏振片17入射的线偏振光虽然由于通过第三相位差片18而变成圆偏振光，但由于透过扭曲相位差片12和液晶元件20’，所以变成椭圆偏振光或线偏振光。
如果通过施加该电压，使在液晶元件20’中发生的相位差为1／4波长，则通过第二偏振片17入射的线偏振光即使再透过第一相位差片13和第二相位差片14，也不旋转90°，而入射到第一偏振片11上，所以通过第一偏振片11后至观察侧射出。因此，能获得明亮的白色显示。
这样，由于使用从观察侧开始在内部依次配置了第一偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13、扭曲相位差片12、以及半透射半反射层27的液晶元件20’，所以在使用外界光的反射显示时，能获得良好的黑色显示和明亮的白色显示。另外，由于在与液晶元件20’的观察侧相反的一侧具有依次配置的第三相位差片18、第二偏振片17、以及背照光16，所以在外界光少的环境下，通过点亮背照光16，能获得良好的反差显示。
[第六实施形态：从图19至图22]
其次，用图19至图22说明本发明的液晶显示装置的第六实施形态。
该第六实施形态的液晶显示装置相对于第四实施形态的液晶显示装置来说，第一相位差片和第二相位差片的种类和配置角度、以及半透射半反射层的形状不同，另外还增加了散射层和第四相位差片。
首先，根据图19及图20，说明该第六实施形态的液晶显示装置的结构，但这些图相当于第四实施形态的图13及图14，对应的部分标以相同的符号，将它们的说明简化或从略。
如图19所示，该液晶显示装置由以下部分构成半透射半反射型液晶显示装置：液晶元件23、在其第二基板2的外侧(观察侧)依次设置的扭曲相位差片12、第一相位差片13、第二相位差片14、以及第一偏振片11、在液晶元件23的第一基板1的外侧(与观察侧相反的一侧)依次配置的第三相位差片18、第四相位差片19、第二偏振片17、以及背照光16。
第一偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13及扭曲相位差片12用丙烯酸类粘接剂粘接成一个整体。
另外，第三相位差片18、第四相位差片19和第二偏振片17也用丙烯酸类粘接剂粘接成一个整体，也用丙烯酸类粘接剂与液晶元件23粘接。
液晶元件23由以下部分形成：第一基板1；第二基板2；将第一基板和第二基板粘贴起来的密封材料5；以及被夹在第一基板和第二基板之间的逆时针方向旋转240°扭曲取向的向列液晶6，上述第一基板1由厚度为0．5mm的玻璃板构成，上面形成了由铝膜构成的厚度为0．1微米的半透射半反射层29；由丙烯酸类材料构成的厚度为2微米的保护膜8和由ITO构成的厚度为0．3微米的第一电极3，上述第二基板2由厚度为0．5mm的玻璃板构成，上面形成了由ITO构成的厚度为0．05微米的第二电极4。
如图20所示，第一电极3和第二电极4沿互相正交的方向呈带状地形成，它们沿平面交叉重合的部分成为像素部。而且，遍及包括该全部像素部的全部显示区域设置公用的半透射半反射层29。
在该半透射半反射层29上在与各像素部对应的位置形成开口部29a。利用光刻工序形成各开口部29a。形成该半透射半反射层29的铝膜的厚度比第四实施形态的半透射半反射层27厚，所以除了开口部29a以外的部分成为完全的反射层，可以用开口部29a的面积调节透射率和反射率。在该实施形态中，将开口部29a的面积设定为像素面积的30％，所以能使30％左右的光透过，将剩余的70％左右的光反射。
设有图19所示的散射层15，以便将在半透射半反射层29上反射的光散射，能在宽视野角内获得明亮的显示。
从外部入射的光最好尽可能地在前方散射透过，而后方散射少，能获得高反差。这里，将微粒混合在粘接剂中形成厚30微米的散射性粘接剂作为散射层15，还兼作液晶元件21和扭曲相位差片12的粘接剂用。
第一偏振片11、第二偏振片17、扭曲相位差片12、以及背照光16与第四实施形态中使用的相同。
第一相位差片13是将聚碳酸酯(PC)延伸了的厚度约70微米的透明薄膜，相当于波长为0．55微米的相位差值F1=0．14微米的1／4波长。第二相位差片14也是将PC延伸了的厚度约70微米的透明薄膜，设定得相当于波长为0．55微米的相位差值F2为0．28微米的1／2波长。
第三相位差片18也是将PC延伸了的厚度约70微米的透明薄膜，相当于波长为0．55微米的相位差值F3为0．14微米的1／4波长。
第四相位差片19也是将PC延伸了的厚度约70微米的透明薄膜，相当于波长为0．55微米的相位差值F4=0．28微米的1／2波长。
其次，用图21及图22说明各构成构件的平面配置关系。
在液晶元件23的第一电极3和第二电极4的表面上形成取向膜(图中未示出)，如图21所示，第一基板1一侧通过沿着相对于水平轴向右上方30°方向进行摩擦处理，向列液晶6的下液晶分子的取向方向6a为+30°，第二基板2一侧沿着向右下方30°方向进行摩擦处理，上液晶分子的取向方向6b为-30°。
将称为手征材料的旋转性物质添加在黏度为20cp的向列液晶6中，将扭曲螺距P调整为11微米，形成逆时针旋转、扭曲角Ts为240°的STN模式的液晶元件23。
所使用的向列液晶6的双折射的差△n为0．15，第一基板1和第二基板2的间隙即单元间隙d为5．6微米。因此，用向列液晶6的双折射的差△n和间隙d的积表示的液晶元件23的双折射性的△nd值Rs为0．84微米。
如图22所示，第一偏振片11的透射轴11a以水平轴为基准，配置成+45°。
如该图22所示，扭曲相位差片12的下分子取向方向12a以水平轴为基准配置成+60°，上分子取向方向12b配置成-60°。因此，假设沿顺时针方向旋转，扭曲角Tc变为240°，液晶元件23和扭曲相位差片12的扭曲角的绝对值的差为△T，则△T=｜Ts｜-｜Tc｜=0°(也可以大致相等)。另外，假设扭曲相位差片12的△nd值Rc为0．80微米，与液晶元件23的△nd值Rs的差为△R，则△R=Rs-Rc=0．04微米，两者的双折射性大致相等。
如图22所示，第一相位差片13的滞相轴13a以水平轴为基准，配置成-30°，第二相位差片14的滞相轴14a以水平轴为基准，配置成+30°。
如图21所示，配置在液晶元件23的下侧的第三相位差片18的滞相轴18a相对于水平轴配置成+60°，第四相位差片19的滞相轴19a相对于水平轴配置成-60°，第二偏振片17的透射轴17a相对于水平轴配置成-45°，与第一偏振片11的透射轴11a正交。
在该液晶显示装置中，扭曲相位差片12和液晶元件23的作用与第四实施形态的情况相同，能完全补偿液晶层的双折射性，使它没有双折射性。关于第一相位差片13和第二相位差片14的作用，这里首先说明反射显示的情况。
在先说明的第四实施形态中，虽然使用了折射率对波长的依赖性不同的两个相位差片，但即使使用折射率对波长的依赖性相同的材料，也能在全部可见光区域内获得能变换成圆偏振光的宽带1／4波片。
在第四实施形态中，将第一相位差片13和第二相位差片14重叠起来，并使各自的滞相轴13a和滞相轴14a正交，但在该实施形态中如图22所示，将第一相位差片13和第二相位差片14重叠起来，并使各自的滞相轴13a和滞相轴14a的交叉角为60°。
由于将相位差值F1相对于1／4波长的0．14微米的第一相位差片13和相位差值F2相对于1／2波长的0．28微米的第二相位差片14重叠起来，并使各自的滞相轴的交叉角角为60°，所以波长为0．55微米的两个相位差片的合计相位差值变为0．14微米，但在波长为0．4微米附近的短波长区域内比0．14微米小，在波长为0．7微米附近的长波长区域内比0．14微米大。另外，该两个合计的实际的滞相轴沿水平轴方向。
就是说，即使是折射率对波长的依赖性相同的材料的相位差片，由于使用两个相位差片，所以也能形成短波长区域的相位差值比长波长区域的相位差值小的所谓的宽带1／4波片。
即，用波长λ除相位差值F所得的F／λ之值能在全部可见光区域大致为1／4，其结果，能用可见光区域的全部波长获得圆偏振光，能获得完全的黑色显示。
在图19中，从上方的观察侧通过偏振片11入射到该液晶显示装置中的线偏振光由于透过第二相位差片14和第一相位差片13，所以可见光区域的全部波长的光都变成圆偏振光。
在不将电压加在液晶元件23上的状态下，扭曲相位差片12和液晶元件23能完全得以补偿，所以圆偏振光即使透过它们，偏振状态也不变。由于散射层15使用几乎不具有相位差值、不会使偏振状态变化的材料，所以圆偏振光直接到达半透射半反射层29。
然后，在半透射半反射层29上反射的圆偏振光即使透过液晶元件23和扭曲相位差片12也不变化，但由于透过第一相位差片13和第二相位差片14，所以返回偏振方向旋转了90°的线偏振光，全部被第一偏振片11吸收，不在观察侧射出，所以能获得完全的黑色显示。
另外，由于散射层15使用几乎不具有相位差值、不会使偏振状态变化的材料，所以散射层15不管配置在从第二基板2至第一偏振片11的哪一部分之间、或是配置在第一偏振片11的外表面上的哪个位置都可以，但为了减少显示时的模糊现象，最好尽量配置在第二基板2的附近。
另外，尽量使第二基板2的厚度薄一些，能减少显示时的模糊现象，所以在该实施形态中其厚度为0．5mm。另外，也可以使第二基板2的厚度减少到0．4mm，如果第一基板1为0．5mm，则能使第二基板2比第一基板1更薄。
其次，如果将规定的电压加在液晶元件23的第一电极3和第二电极4之间，则向列液晶6的液晶分子上升，液晶元件23的实际的△nd值减少。因此，所以通过第一偏振片11入射的线偏振光由于通过第二相位差片14和第一相位差片13而成为圆偏振光，但由于透过扭曲相位差片12和液晶元件23，所以返回椭圆偏振光或线偏振光。
而且，在半透射半反射层29上反射的椭圆偏振光或线偏振光如果由于施加该电压而在液晶元件23中发生的双折射性大致相当于1／4波长，则不旋转地直接通过第一偏振片11而在观察侧射出，所以能获得明亮的白色显示。
其次，说明点亮背照光16的透射显示。
第三相位差片18和第四相位差片19也用两片构成宽带1／4波片，实际的滞相轴呈垂直方向。
从背照光16发出的光通过第二偏振片17后变成线偏振光。该线偏振光相对于第三相位差片18和第四相位差片19两者的实际的滞相轴成45°的角度入射，所以变成圆偏振光。然后，在半透射半反射层29上反射约七成，其余三成的光透过。
在不将电压加在液晶元件23上的状态下，扭曲相位差片12和液晶元件23能完全得以补偿，所以圆偏振光的偏振状态不变地直接到达第一相位差片13和第二相位差片14上。
在该第六实施形态中，由于将在第三相位差片18和第四相位差片19中发生的相位差与在第一相位差片13和第二相位差片14中发生的相位差相减而变为零，到达第一偏振片11的线偏振光与通过第二偏振片17入射的线偏振光的偏振方向相同。
由于第一偏振片11的透射轴11a和第二偏振片17的透射轴17a正交，所以该线偏振光不能透过第一偏振片11，而被第一偏振片11吸收，不在观察侧射出。因此呈黑色显示。
在此情况下，由于使用第三相位差片18和第四相位差片19，所以与只使用第三相位差片18的第四实施形态的情况相比，能获得良好的黑色显示。
如果将规定的电压加在液晶元件23的第一电极3和第二电极4之间，则向列液晶6的液晶分子上升，液晶元件23的实际的△nd值减小。因此，通过第二偏振片17入射的线偏振光虽然由于通过第三相位差片18和第四相位差片19而变成圆偏振光，但由于透过扭曲相位差片12和液晶元件21，所以变成椭圆偏振光或线偏振光。
而且，如果通过施加该电压，使在液晶元件23中发生的双折射性相对于1／4波长，则透过半透射半反射层29的椭圆偏振光或线偏振光再透过第一相位差片13和第二相位差片14，偏振方向旋转90°，所以透过第一偏振片11后在观察侧射出。因此，能获得明亮的白色显示。
这样，该第六实施形态的液晶显示装置利用其内部从观察侧开始依次配置了第一偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13、扭曲相位差片12、散射片15、以及半透射半反射层29的液晶元件23，在使用外界光的反射显示时，能获得良好的黑色显示和明亮的白色显示，由于在与液晶元件23的观察侧相反的一侧具有第三相位差片18、第四相位差片19、第二偏振片17、以及背照光16，所以在外界光少的环境下，通过点亮背照光16，能获得良好的反差显示。
另外，由于使用对每个像素设置了开口部29a的半透射半反射层29，所以如果使开口部29a大，则能对应于重视透射显示的液晶显示装置，如果使开口部29a小，则能对应于重视反射显示的液晶显示装置。
[第六实施形态的变形例]
在上述的第六实施形态中，作为第一相位差片13和第二相位差片14虽然使用了这样的相位差片，即沿单轴方向使PC延伸，z轴方向的折射率nz相对于延伸方向的折射率nx和与其正交方向的折射率ny之间有以下关系：nx＞ny=nz，但即使使用这样的相位差片，即，使PC沿多轴延伸，变为nx＞nz＞ny的所谓Z型相位差片，或者使用使聚乙烯醇(PVA)或聚丙烯(PP)等材料延伸的相位差片，也能获得同样的效果。
另外，在该实施形态中，虽然这样配置第一相位差片13和第二相位差片14，即，使得在该两个相位差片中发生的相位差与在第三相位差片18和第四相位差片19中发生的相位差相减，但如第五实施形态所示，也可以这样配置两个相位差片，即，使得在第一相位差片13和第二相位差片14中发生的相位差与在第三相位差片18和第四相位差片19中发生的相位差相加而变为1／2波长。
另外，在该实施形态中，虽然将第一相位差片13的滞相轴13a相对于水平轴配置成-30°，将第二相位差片14的滞相轴14a配置成+30°，但即使将第一相位差片13的滞相轴13a配置成+30°，将第二相位差片14的滞相轴14a配置成-30°，如果两个滞相轴的交叉角为60°，也能获得同样的效果。
同样，在该实施形态中，虽然将第三相位差片18的滞相轴18a相对于水平轴配置成+60°，将第四相位差片19的滞相轴19a配置成-60°，但即使将第三相位差片18的滞相轴18a配置成-60°，将第四相位差片19的滞相轴19a配置成+60°，如果两个滞相轴的交叉角为60°，也能获得同样的效果。
另外，在该实施形态中，虽然在液晶元件23的下侧具有第三相位差片18和第四相位差片19这样两个相位差片，但如第四实施形态或第五实施形态所示，即使只具有相位差值为1／4波长的第三相位差片18，虽然透射显示的反差稍微低一些，但能获得同样的效果。
[第七实施形态：图19、图20、以及图23]
其次，用图19、图20、以及图23说明本发明的液晶显示装置的第七实施形态。
该实施形态的液晶显示装置也只是第三相位差片18和第四相位差片19的种类和配置角度与上述的第六实施形态不同，其他结构与图19及图20所示的半透射半反射型液晶显示装置相同，与图22所示的各轴等的配置方向也相同，所以它们的详细说明从略。
该第七实施形态中使用的第三相位差片18是将聚碳酸酯(PC)延伸而成的厚约70微米的透明薄膜，波长为0．55微米时的相位差值F3为0．36微米。第四相位差片19是将聚丙烯(PP)延伸而成的厚约100微米的透明薄膜，波长为0．55微米时的相位差值F4为0．50微米。
配置在液晶元件23的下侧(与观察侧相反的一侧)的第三相位差片18的滞相轴18a与第六实施形态不同，如图23所示，沿水平方向配置，第四相位差片19的滞相轴19a沿垂直方向配置。因此，第三相位差片18的相位差值F3和第四相位差片19的相位差值F4相减，设有效相位差值为△F，△F=F4-F3=0．14微米，与在第四实施形态中说明的宽带1／4波片相同。
即使采用该实施形态的液晶显示装置，反射显示时也与上述的第六实施形态的情况相同，由于使用扭曲相位差片12、第一相位差片13和第二相位差片14，所以能进行良好的反差显示。另外，由于具有散射层15，所以能在宽视野角内获得明亮的显示。
现在，说明点亮背照光16的透射显示。从背照光16发出的光通过第二偏振片17后变成线偏振光。
该线偏振光相对于由第三相位差片18和第四相位差片19形成的宽带1／4波片的滞相轴成45°的角度入射，所以变成圆偏振光。然后，在半透射半反射层29上反射约七成，其余三成的光透过。
在不将电压加在液晶元件23上的状态下，扭曲相位差片12和液晶元件23能完全得以补偿，所以该圆偏振光的偏振状态不变地直接到达第一相位差片13和第二相位差片14上。
在该实施形态中，由于这样配置，即将在第三相位差片18和第四相位差片19中发生的相位差与在第一相位差片13和第二相位差片14中发生的相位差相减而变为零，所以入射的圆偏振光返回沿着与第二偏振片17的透射轴17a相同的方向偏振的线偏振光，到达第一偏振片11。
由于第一偏振片11的透射轴11a和第二偏振片17的透射轴17a正交，所以来自背照光16的入射光不透过第一偏振片11而被吸收，不在观察侧射出，所以呈黑色显示。
另一方面，如果将规定的电压加在液晶元件23的第一电极3和第二电极4之间，则与第六实施形态的情况相同，呈明亮的白色显示。
这样，即使采用该第七实施形态的液晶显示装置，也与第六实施形态的液晶显示装置一样，在使用外界光的反射显示时，能获得良好的黑色显示和明亮的白色显示，在外界光少的环境下，通过点亮背照光16，能获得良好的反差显示。
[第八实施形态：图24及图25]
其次，用图24及图25说明本发明的液晶显示装置的第八实施形态。
该第八实施形态的液晶显示装置与上述的图13及图14所示的第六实施形态的结构不同的地方在于：没有第四相位差片、以及由于具有彩色滤光片，所以能进行彩色显示。
图24是说明该第八实施形态的液晶显示装置的结构要素用的模式剖面图。图25是表示液晶元件和第二、第三相位差片的平面配置关系的图。另外，第一偏振片、扭曲相位差片和第一、第二相位差片的平面配置关系与图22相同。
如图24所示，该液晶显示装置由以下部分构成半透射半反射型液晶显示装置：液晶元件22’、在其第二基板2的外侧(观察侧)依次设置的散射层15、扭曲相位差片12、第一相位差片13、第二相位差片14、以及第一偏振片11、在液晶元件22’的第一基板1的外侧(与观察侧相反的一侧)依次设置的第三相位差片18、第二偏振片17、以及背照光16。
第一偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13及扭曲相位差片12用丙烯酸类粘接剂粘接成一个整体，散射层15与液晶元件22’粘接。
另外，第三相位差片18和第二偏振片17也用丙烯酸类粘接剂粘接成一个整体，也用丙烯酸类粘接剂与液晶元件22’粘接。
不同的地方在于：液晶元件22’将图9及图10所示的第三实施形态的液晶元件中的反射层7变为半透射半反射层27。
即，该液晶元件22’在由厚度为0．5mm的玻璃板构成的第一基板1的内表面上形成：由铝构成的厚度为0．02微米半透射半反射层27；由红滤光片R、绿滤光片G和蓝滤光片B三色构成的厚度为1微米的彩色滤光片10；由丙烯酸类材料构成的厚度为2微米的保护膜8；以及由ITO构成的厚度为0．3微米的第一电极3。
然后，用密封材料5将该第一基板1和在内表面上形成了由ITO构成的厚度为0．05微米的第二电极的由厚度为0．5mm的玻璃板构成的第二基板2粘接起来，在该第一基板1和第二基板2之间夹着逆时针旋转240°扭曲取向的向列液晶6。
半透射半反射层27通过使铝膜的厚度非常薄，形成使一部分光透过，其余的光反射的所谓的半透射半反射镜。
在该实施形态中，使铝膜的厚度与第四实施形态相同，都是0．02微米，使10～20％左右的光透过，使其余的80～90％的光反射。遍及全部显示区域形成该半透射半反射层27。
第一偏振片11、扭曲相位差片12、第一相位差片13、第二相位差片14、散射层15、以及第二偏振片17与在上述的第六实施形态中使用的相同。
第三相位差片18是将PC延伸而成的厚约70微米的透明薄膜，波长为0．55微米时的相位差值F3为0．14微米，相当于1／4波长。
背照光16虽然能使用与第四至第七实施形态中使用的相同的白色EL，但在该实施形态中，为了提高色度和亮度，采用将三波长型荧光管安装在导光片上的侧照光方式。
彩色滤光片10用红滤光片R、绿滤光片G和蓝滤光片B三色滤光片构成，如图10所示，呈平行于第二电极4的带状。
各色滤光片的宽度形成得比第二电极4的宽度宽，以便不产生间隙。如果在彩色滤光片10之间产生间隙，则入射光增加，变得明亮，但显示色中混进了白色光，色纯度降低，这样不好。
为了改善亮度，最好使彩色滤光片10的分光光谱中的最大透射率尽可能地高，各色的最大透射率以80％以上为好，最好为90％以上。另外，分光光谱中的最小透射率也需要高达20％～50％。
另外，作为该彩色滤光片10，虽然能使用颜料分散型、染色型、印刷型、复制型、电沉积型等滤光片，但最好使用将颜料分散在丙烯酸类或PVA类的感光性树脂中的颜料分散型的彩色滤光片，因为其耐热温度高、色纯度也好。
为了获得这样的高透射率的彩色滤光片，在第一基板1上形成由铝薄膜构成的半透射半反射层27，对该半透射半反射层27进行阳极氧化处理，将其非活性化后，将10～15％颜料配合在感光性树脂中，用旋转器将这样制成的彩色抗蚀剂涂敷在第一基板1上，进行曝光工序和显像工序，形成了即使厚度为1微米左右、但透射率高的彩色滤光片10。
如图25所示，第三相位差片18的滞相轴18a沿垂直方向配置，以便在第一相位差片13和第二相位差片14中发生的相位差相减为零。
其次，说明该第八实施形态的液晶显示装置的作用效果。
由于彩色滤光片10完全不具有双折射性，所以反射显示时也与前面的第六实施形态的情况相同，由于使用扭曲相位差片12、第一相位差片13和第二相位差片14，所以能进行良好的反差显示。
而且，通过将像素部的通(白)和断(黑)组合起来，能进行彩色显示。例如，使红滤波片R的某像素部通(白)，而使绿滤波片G和蓝滤波片B的某像素部断(黑)，则能呈红色显示。
该实施形态的半透射半反射型显示装置由于能获得反射率高、而且反差比在10以上的大值，所以即使进行不点亮背照光16的反射显示，也能获得色度高、明亮的彩色显示。
其次，说明点亮背照光16的透射显示。
从背照光16发出的光通过第二偏振片17后变成线偏振光。该线偏振光相对于第三相位差片的滞相轴18a成45°的角度入射，所以变成圆偏振光。然后，该圆偏振光在半透射半反射层7上反射约八成，其余两成的光透过。
在不将电压加在液晶元件22’上的状态下，扭曲相位差片12和液晶元件22’能完全得以补偿，所以圆偏振光的偏振状态不变地直接到达第一相位差片13和第二相位差片14上。
在该实施形态中，由于这样配置，即在第三相位差片18中发生的相位差与在第一相位差片13和第二相位差片14中发生的相位差相减为零，所以入射的圆偏振光返回沿着与第二偏振片17的透射轴17a相同的方向偏振的线偏振光。
由于第一偏振片11的透射轴11a和第二偏振片17的透射轴17a正交，所以到达第一偏振片11上的线偏振光在此被吸收，不在观察侧射出，所以呈黑色显示。
而且，如果将规定的电压加在液晶元件22’的第一电极3和第二电极4之间，则与第六实施形态的情况相同，呈明亮的白色显示。
在该实施形态中，由于不使用第四相位差片，只用第三相位差片18构成背照光一侧的相位差片，所以在透射显示时，在全部波长区域不是1／4波长，与第六实施形态或第七实施形态的情况相比，黑色程度多少差一些，但由于有彩色滤光片，所以对显示的影响小。
这样，该液晶显示装置，利用其内部从观察侧开始依次配置了第一偏振片11、第二相位差片14、第一相位差片13、扭曲相位差片12、散射片15、半透射半反射层7、以及彩色滤光片10的液晶元件22’，在使用外界光的反射显示时，能获得良好的黑色显示和明亮的白色显示。另外，由于在与液晶元件22’的观察侧相反的一侧具有依次设置的第三相位差片18、第二偏振片17、以及背照光16，所以在外界光少的环境下，通过点亮背照光16，能获得良好的彩色显示。
[第八实施形态的变形例]
在该第八实施形态中，虽然在与液晶元件22’的观察侧相反的一侧只设有第三相位差片18、第二偏振片17、以及背照光16，但如第六实施形态或第七实施形态所示，如果设置第三相位差片18、第四相位差片19、第二偏振片17、以及背照光16，则更能改善透射显示的反差，能获得更好多彩色显示。
另外，在该实施形态中，作为第一相位差片13和第二相位差片14，虽然使用折射率对波长的依赖性相等的材料，将两个相位差片13、14配置成滞相轴的交叉角为60°，但也可以象第四实施形态或第五实施形态那样，使用折射率对波长的依赖性不同的两个相位差片，使滞相轴正交配置。
另外，在该实施形态中，虽然将彩色滤光片10设置在第一基板1一侧，但也可以将彩色滤光片10设置在第二基板2的内侧、且在第二电极4和第二基板2之间。可是，最好将彩色滤光片10设置在第一基板上，这样，保护膜8能使彩色滤光片10平坦，并能兼作半透射半反射膜27和第一电极3的绝缘层。
另外，在本实施形态中，作为彩色滤光片10虽然使用了红、绿、蓝三色滤光片，但即使使用青、黄、品红三色彩色滤光片，也同样能进行明亮的彩色显示。
在本实施形态中，为了在彩色滤光片制造工序的清洗流水线上耐磨损，作为半透射半反射层27，对铝薄膜的表面进行阳极氧化处理，使其非活性化，但也可以采用溅射法或化学气相生长(CVD)法，在铝薄膜上形成氧化硅(SiO2)等透明氧化膜。
产业上利用的可能性
由以上的说明可知，如果采用本发明，则由于在内部有反射层的液晶元件的观察侧，依次配置扭曲相位差片、第一、第二相位差片、以及第一偏振片，所以能提供一种能获得用外界光进行明亮的反差高的反射显示的单偏振片方式的反射型液晶显示装置。
另外，由于在上述液晶元件中将内部的反射层作为半透射半反射层，在该液晶元件的与观察侧相反的一侧依次配置第三相位差片、第二偏振片和背照光，所以还能利用背照光的照明进行透射显示，而且能提供能获得反差高的显示的半透射半反射型液晶显示装置。
该液晶显示装置能作为携带电话机、携带信息终端(PDA)、携带型个人计算机、游戏机、手表、视频摄象机、以及其他各种电子机器的显示装置广泛地应用。

Claims (21)

1．一种液晶显示装置，其特征在于具有：
将扭曲取向的向列液晶夹持在具有反射层和第一电极的第一基板和具有第二电极的第二基板之间构成的液晶元件；
设置在上述第二基板外侧的扭曲相位差片；
设置在该扭曲相位差片外侧的第一相位差片；
设置在该第一相位差片外侧的第二相位差片；以及
设置在该第二相位差片外侧的偏振片。
2．根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述扭曲相位差片的扭曲方向和上述液晶元件的扭曲方向相反，
该扭曲相位差片的扭曲角与该液晶元件的扭曲角大致相等，且表示该扭曲相位差片的双折射量的△nd值与该液晶元件的△nd值大致相等，
上述第一相位差片的滞相轴和上述第二相位差片的滞相轴大致正交，
且上述第一相位差片的相位差值对波长的依赖性和该第二相位差片的相位差值对波长依赖性不同。
3．根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述扭曲相位差片的扭曲方向和上述液晶元件的扭曲方向相反，
该扭曲相位差片的扭曲角与该液晶元件的扭曲角大致相等，
且表示该扭曲相位差片的双折射量的△nd值与该液晶元件的△nd值大致相等，
上述第一相位差片的滞相轴和上述第二相位差片的滞相轴大致相交成60°，
且该第一相位差片的相位差值大致为1／4波长，上述第二相位差片的相位差值大致为1／2波长。
4．根据权利要求1至3中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
在靠近上述第一基板的上述反射层的上述向列液晶侧、或者在上述第二基板的上述向列液晶侧设置彩色滤光片。
5．根据权利要求2至4中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述扭曲相位差片的扭曲角比上述液晶元件的扭曲角稍大一些。
6．根据权利要求1至5中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
在上述第二基板的外侧设置散射层。
7．根据权利要求1至6中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述第一电极是用反射材料形成的反射电极，兼作上述反射层。
8．一种液晶显示装置，其特征在于：
将扭曲取向的向列液晶夹持在具有半透射半反射层和第一电极的第一基板和具有第二电极的第二基板之间构成的液晶元件；
设置在上述第二基板外侧的扭曲相位差片；
设置在该扭曲相位差片外侧的第一相位差片；
设置在该第一相位差片外侧的第二相位差片；
设置在该第二相位差片外侧的第一偏振片；
设置在上述第一基板外侧的第三相位差片；
设置在该第三相位差片外侧的第二偏振片；以及
设置在该第二偏振片外侧的背照光，
上述第三相位差片的相位差值大致为1／4波长。
9．根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：
将第四相位差片设置在上述第三相位差片和上述第二偏振片之间，
上述第三相位差片的滞相轴和上述第四相位差片的滞相轴大致相交成60°，
上述第三相位差片的相位差值大致为1／4波长，上述第四相位差片的相位差值大致为1／2波长。
10．根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：
将第四相位差片设置在上述第三相位差片和上述第二偏振片之间，
上述第三相位差片的滞相轴和上述第四相位差片的滞相轴大致正交，
上述第三相位差片的相位差值对波长的依赖性和上述第四相位差片的相位差值对波长的依赖性不同，
上述第三相位差片的相位差值和上述第四相位差片的相位差值的差大致为1／4波长。
11．根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述扭曲相位差片的扭曲方向和上述液晶元件的扭曲方向相反，
该扭曲相位差片的扭曲角与该液晶元件的扭曲角大致相等，
且该表示该扭曲相位差片的双折射量的△nd值与液晶元件的△nd值大致相等，
上述第一相位差片的滞相轴和上述第二相位差片的滞相轴大致相交成60°，
上述第一相位差片的相位差值大致为1／4波长，上述第二相位差片的相位差值大致为1／2波长。
12．根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述扭曲相位差片的扭曲方向和上述液晶元件的扭曲方向相反，
该扭曲相位差片的扭曲角与该液晶元件的扭曲角大致相等，
且该表示该扭曲相位差片的双折射量的△nd值与液晶元件的△nd值大致相等，
上述第一相位差片的滞相轴和上述第二相位差片的滞相轴大致相交成60°，
上述第一相位差片的相位差值大致为1／4波长，上述第二相位差片的相位差值大致为1／2波长。
13．根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述扭曲相位差片的扭曲方向和上述液晶元件的扭曲方向相反，
该扭曲相位差片的扭曲角与该液晶元件的扭曲角大致相等，
且该表示该扭曲相位差片的双折射量的△nd值与液晶元件的△nd值大致相等，
上述第一相位差片的滞相轴和上述第二相位差片的滞相轴大致相交成60°，
上述第一相位差片的相位差值大致为1／4波长，上述第二相位差片的相位差值大致为1／2波长。
14．根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述扭曲相位差片的扭曲方向和上述液晶元件的扭曲方向相反，
该扭曲相位差片的扭曲角与该液晶元件的扭曲角大致相等，
且该表示该扭曲相位差片的双折射量的△nd值与液晶元件的△nd值大致相等，
上述第一相位差片的滞相轴和上述第二相位差片的滞相轴大致正交，
该第一相位差片的相位差值对波长的依赖性和该第二相位差片的相位差值对波长的依赖性不同，
且该第一相位差片的相位差值和该第二相位差片的相位差值的差大致为1／4波长。
15．根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述扭曲相位差片的扭曲方向和上述液晶元件的扭曲方向相反，
该扭曲相位差片的扭曲角与该液晶元件的扭曲角大致相等，
且该表示该扭曲相位差片的双折射量的△nd值与液晶元件的△nd值大致相等，
上述第一相位差片的滞相轴和上述第二相位差片的滞相轴大致正交，
该第一相位差片的相位差值对波长的依赖性和该第二相位差片的相位差值对波长的依赖性不同，
且该第一相位差片的相位差值和该第二相位差片的相位差值的差大致为1／4波长。
16．根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述扭曲相位差片的扭曲方向和上述液晶元件的扭曲方向相反，
该扭曲相位差片的扭曲角与该液晶元件的扭曲角大致相等，
且该表示该扭曲相位差片的双折射量的△nd值与液晶元件的△nd值大致相等，
上述第一相位差片的滞相轴和上述第二相位差片的滞相轴大致正交，
该第一相位差片的相位差值对波长的依赖性和该第二相位差片的相位差值对波长的依赖性不同，
且该第一相位差片的相位差值和该第二相位差片的相位差值的差大致为1／4波长。
17．根据权利要求11至16中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：上述扭曲相位差片的扭曲角比上述液晶元件的扭曲角稍大一些。
18．根据权利要求8至17中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：在靠近上述第一基板的上述反射层的上述向列液晶侧、或者在上述第二基板的上述向列液晶侧设置彩色滤光片。
19．根据权利要求8至18中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：在上述第二基板的外侧设置散射层。
20．根据权利要求8至19中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：上述半透射半反射层是厚度为0．01微米～0．03微米的金属薄膜。
21．根据权利要求8至19中的任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于：上述半透射半反射层是对每个像素设置了开口部的金属薄膜。
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