JP2002287132A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

液晶表示装置および電子機器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射モード、透過モードを備える半透過反射
型の液晶表示装置において、透過モード時の表示の明る
さを向上させた、視認性に優れる半透過反射型の液晶表
示装置およびこれを備えた電子機器を提供する。 【解決手段】 互いに対向する上基板３と下基板２との
間に液晶４が挟持され、該液晶４の上下に偏光板１３お
よび偏光層７が設けられ、前記下基板２の外面側に照明
装置５が設けられ、透過モードと反射モードの切替によ
り表示を行う半透過反射型の液晶表示装置において、前
記下基板２の内面側に、半透過反射膜６と該半透過反射
膜６上に形成された偏光層７とが設けられたことを特徴
とする液晶表示装置１およびこれを備えた電子機器。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置およ
び電子機器に係り、特に透過モード時にも十分な明るさ
の表示が可能な半透過反射型液晶表示装置の構成に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】反射型液晶表示装置はバックライト等の
光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種々
の携帯電子機器や装置の付属的な表示部等に多用されて
いる。ところが、自然光や照明光などの外光を利用して
表示するため、暗い場所では表示を視認することが難し
いという問題があった。そこで、明るい場所では通常の
反射型液晶表示装置と同様に外光を利用するが、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態の液
晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装
置は反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用してお
り、周囲の明るさに応じて反射モード、透過モードのい
ずれかの表示方式に切り替えることにより消費電力を低
減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示が行えるように
したものである。以下、本明細書ではこの種の液晶表示
装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。
【０００３】半透過反射型液晶表示装置の形態として、
アルミニウム等の金属膜に光透過用のスリットを形成し
た反射膜を下基板内面に備えた液晶表示装置が提案され
ている。これは、金属膜を下基板内面に設けることによ
り、下基板の厚みによるパララックスの影響を防ぎ、特
にカラーフィルタを用いた構造では混色を防いでいる。
図１２はパッシブマトリクス方式の半透過反射型液晶表
示装置の一例を示している。この液晶表示装置１００で
は、一対の透明基板１０１，１０２間に液晶１０３が挟
持されており、下基板１０１上に反射膜１０４、絶縁膜
１０６が積層され、その上にインジウム錫酸化物（Indi
um Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電
膜からなるストライプ状の走査電極１０８が形成され、
走査電極１０８を覆うように配向膜１０７が形成されて
いる。一方、上基板１０２上には、カラーフィルタ１０
９が形成され、その上に平坦化膜１１１が積層され、こ
の平坦化膜１１１上にＩＴＯ等の透明導電膜からなる信
号電極１１２が走査電極１０８と直交する方向にストラ
イプ状に形成されており、この信号電極１１２を覆うよ
うに配向膜１１３が形成されている。反射膜１０４はア
ルミニウムなどの金属膜で形成されており、この反射膜
１０４には各画素毎に光透過用のスリット１１０が形成
されている。このスリット１１０により、反射膜１０４
は半透過反射膜として機能する。また、上基板１０２の
外側には上基板１０２側から順に前方散乱板１１８、位
相差板１１９、上偏光板１１４を配置し、下基板１０１
の外側には１／４波長板１１５と下偏光板１１６が設け
られている。また、バックライト１１７が下基板１０１
の下面側に配置されている。
【０００４】上記構成の液晶表示装置１００を明るい場
所で反射モードで使用する際には上基板１０２の上方か
ら入射した外光が液晶１０３を透過して反射膜１０４の
表面で反射した後、再度液晶１０３を透過し、上基板１
０２側に出射される。暗い場所で透過モードで使用する
際には下基板１０１の下方に設置したバックライト１１
７から出射される光がスリット１１０の部分で反射膜１
０４を透過し、その後、液晶１０３を透過して上基板１
０２側に出射される。これらの光が各モードでの表示に
寄与する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記液晶表示装置１０
０によれば、外光の有無に関わらず表示の視認が可能で
あるものの、反射モード時に比べて透過モード時の明る
さが不足するという問題があった。これは、透過モード
時の表示が、反射膜１０４に設けたスリット１１０を通
過した光を利用することと、下基板１０１の外面側に１
／４波長板１１５および下偏光板１１６が設けられてい
ることによるものである。
【０００６】まず、液晶表示装置１００は透過モード時
にはスリット１１０を透過した光を利用して表示を行う
ので、反射膜１０４に対するスリット１１０の面積（す
なわち開口率）が、表示の明るさを左右する。この開口
率を大きくすれば透過モード時の表示を明るくすること
ができるが、開口率を大きくすると反射膜１０４の面積
が減少するので反射モードの表示が暗くなってしまう。
従って反射モードの明るさを確保するために、スリット
１１０の開口率はある程度以上に大きくすることはでき
ない。
【０００７】次に、下基板１０１の外面側に１／４波長
板１１５が必要であり、そのために透過モード時の明る
さが不足する理由を以下に説明する。ただし、以下の説
明では電圧無印加状態で暗表示、電圧印加状態で明表示
を行う構成について説明する。まず、図１２に示す液晶
表示装置１００において反射モードの暗表示を行う場合
には、上基板１０２の外側から入射した光は、上偏光板
１１４の透過軸を紙面に平行とした場合、上基板１０２
上の上偏光板１１４を通過することにより紙面に平行な
直線偏光となり、液晶１０３を通過する間に液晶１０３
の複屈折効果によりほぼ円偏光となる。そして、下基板
１０１の内面側に設けられた反射膜１０４の表面で反射
されると、逆回りの円偏光となり、再び液晶１０３を通
過すると、紙面に垂直な直線偏光となって上基板１０２
へ到達する。ここで上基板１０２の上偏光板１１４は紙
面に平行な透過軸を有する偏光板であるので、反射膜１
０４で反射された光は上偏光板１１４に吸収されて液晶
表示装置１００の外部へは戻らず、液晶表示装置１００
が暗表示されるようになっている。逆に、反射モードの
明表示を行う場合には、液晶１０３に電圧が印加される
と、液晶１０３は配向方向が変わるために、上基板１０
２の外側から入射した光は、液晶１０３を通過すると直
線偏光となり、反射膜１０４でそのまま反射され、紙面
に平行な直線偏光のまま上基板１０２の上偏光板１１４
を透過して外部へ戻り、液晶表示装置１００が明表示さ
れる。
【０００８】一方、上記液晶表示装置１００において、
透過モードでの表示を行う場合には、バックライト１１
７から出射された光が、下基板１０１の外側から液晶表
示ユニットに入射し、この光のうちスリット１１０を通
過した光が表示に寄与する光となる。ここで、液晶表示
装置１００において暗表示を行うためには、上記反射モ
ード時と同様にスリット１１０から上基板１０２へ向か
う光がほぼ円偏光である必要がある。従って、バックラ
イト１１７から出射されてスリット１１０を通過した光
もほぼ円偏光となっている必要があるので、下偏光板１
１６を透過した後の直線偏光をほぼ円偏光に変換するた
めの１／４波長板１１５が必要となる。
【０００９】ここで、バックライト１１７から出射され
た光のうち、スリット１１０を通過しない光に着目する
と、バックライト１１７から出射され、下偏光板１１６
を通過して紙面に平行な直線偏光となった後、１／４波
長板１１５を通過してほぼ円偏光となって反射膜１０４
に到達する。さらに反射膜１０４の下基板１０４側の面
で反射されると、逆回りの円偏光となり、再び１／４波
長板１１５を通過すると紙面に垂直な直線偏光になる。
そして、紙面に平行な透過軸を有する下偏光板１１６に
よって吸収される。つまり、バックライト１１７から出
射された光のうち、スリット１１０を通過しなかった光
は下基板１０１の下偏光板１１６によってそのほぼ全て
が吸収されてしまう。
【００１０】さらに、図１２に示す液晶表示装置によっ
て透過モードの明表示を行う場合に着目すると、スリッ
ト１１０を通過して液晶１０３に入射した光は、液晶１
０３による作用を受けずに上基板１０２の上偏光板１１
４を通過して液晶表示装置の上方に出射されるが、スリ
ット１１０から上基板１０２へ向かう光は１／４波長板
１１５によってほぼ円偏光となっている。従って、紙面
に平行な透過軸を有する上偏光板１１４を通過する光量
は、スリット１１０を通過した光量の半分以下となって
しまう。
【００１１】このように、液晶表示装置１００において
は、透過モード時にスリット１１０を通過せずに反射膜
１０４に反射された光はほぼ全て下基板１０１の下偏光
板１１６に吸収されるために、バックライト１１７から
出射される光の一部のみしか表示に利用することができ
ず、さらに上基板１０２の上偏光板１１４を通過して液
晶表示装置１００の上方へ出射される光は、スリット１
１０を通過した光量の半分以下でしかなかった。
【００１２】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであって、反射モード、透過モードを備える半
透過反射型の液晶表示装置において、透過モード時の表
示の明るさを向上させた、視認性に優れる半透過反射型
の液晶表示装置を提供することを第１の目的とする。ま
た、本発明は上記の優れた視認性を有する半透過反射型
の液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを第２
の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題に示すように、
半透過反射型液晶表示において透過モード時の明るさが
不足するのは、下記２つの要因がある。１つの要因は、
透過モードにおいて、明表示の時上偏光板１１４に入射
する光はほぼ円偏光であり、ほぼ半分の光が上偏光板１
１４で吸収されてしまうことに因る。すなわち、反射モ
ードでは反射膜１０４で反射する光は、暗表示でほぼ円
偏光であり、明表示ではほぼ直線偏光である。それゆえ
に、透過モードで暗表示にするためには、反射膜１１４
のスリット１１０を通過する光はほぼ円偏光である必要
があり、結果当然に明表示でも反射膜１１４のスリット
１１０を通過する光はほぼ円偏光であるから、上偏光板
１１４に入射する光はほぼ円偏光となる。よって、ほぼ
半分の光が上偏光板１１４で吸収され、効率良く光が利
用できない。もう１つの要因は、反射膜１０４の下面で
反射された光が有効に明るさに利用することができない
ことに因る。すなわち、上述により、１／４波長板１１
５が必要となるが、この１／４波長板１１５の存在によ
り、反射膜１０４の下面で反射された光が下基板１０１
の下偏光板１１６に吸収されるために、バックライトの
光を有効に表示に利用することができない。本発明者
は、このように透過モード時の表示の明るさを低下させ
る原因となっていた１／４波長板１１５および下偏光板
１１６に着目し、これらの１／４波長板１１５や下偏光
板１１６を用いなくとも表示を可能とする半透過反射型
液晶表示装置の構成について鋭意検討を重ね、本発明に
到達した。
【００１４】すなわち、上記課題を解決するために、本
発明の液晶表示装置は、互いに対向する上基板と下基板
との間に液晶が挟持され、該液晶の上下に上偏光層およ
び下偏光層が設けられ、前記下基板の外面側に照明装置
が設けられ、透過モードと反射モードの切替により表示
を行う半透過反射型の液晶表示装置であって、前記下基
板の内面側に、半透過反射膜と該半透過反射膜上に形成
された前記下偏光層とが設けられたことを特徴とする。
【００１５】本発明の液晶表示装置によれば、下基板の
内面側に半透過反射膜が設けられており、この半透過反
射膜上に偏光層が設けられている構成とされたことによ
り、従来透過モードの表示を行うために必要であった１
／４波長板および下基板の外側の偏光板を省略すること
が可能である。従って、これらに起因する光量の低下を
防ぐことができるので、透過モード時に明るい表示が可
能である。
【００１６】本発明の構成によって、１／４波長板およ
び下基板外側の偏光板を用いなくとも透過モード、反射
モードいずれの表示も可能であり、かつ透過モード時の
明るさを向上させることができる理由について、図６お
よび図７を参照して以下に詳細に説明する。
【００１７】まず、本発明の液晶表示装置を透過モード
で動作させる場合について図６を参照して説明する。図
６は、本発明に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式
的に示す図であり、図６（ａ）は透過モードの明表示、
図６（ｂ）は透過モードの暗表示の状態を示している。
すなわち、図６（ａ）は電圧無印加の状態、図６（ｂ）
は電圧印加状態を示している。尚、図６（ａ）、（ｂ）
ともに図面を見やすくするために配向膜や電極などは省
略した。
【００１８】図６（ａ）、（ｂ）に示す液晶表示装置
は、互いに対向して配置された下基板１２１と上基板１
２２との間に、液晶１２３を挟持して構成された液晶パ
ネル１２０の下面側（下基板１２１の外面側）にバック
ライト１２８を配設して構成されており、液晶パネルの
下基板１２１の内面側に半透過反射膜１２４および偏光
層１２５が順次積層して形成されている。また、上基板
１２２の外面側に、上偏光板１２６が設けられている。
そして半透過反射膜１２４には、透過表示を行うための
スリット（開口部）１２７が複数設けられている。ま
た、バックライト１２８の下面側（液晶パネル１２０と
反対側）には反射板１２９が設けられている。
【００１９】図６（ａ）に示す明表示状態において、バ
ックライト１２８から液晶パネル１２０へ向けて出射さ
れた光のうち、半透過反射膜１２４のスリット１２７を
通過した光は、偏光層１２５の透過軸が紙面に垂直であ
る場合、偏光層１２５により紙面に垂直な直線偏光に変
換されて液晶１２３へ入射する。そして、液晶１２３で
旋光し紙面に平行な直線偏光に変換されて上偏光板１２
６へ入射し上偏光板１２６外部へ出射される。すなわ
ち、上偏光板１２６による光の損失はほとんどない。
【００２０】次に、バックライト１２８から出射された
光のうち、スリット１２７へ入射せず、半透過反射膜１
２４の裏面側（下基板１２１側）で反射された光に着目
すると、この半透過反射膜１２４の裏面側で反射された
光は下基板１２１およびバックライト１２８を通過して
反射板１２９へ入射する。そしてこの反射板１２９で反
射されて再び液晶パネル１２０へ向かう光となる。従っ
て、スリット１２７に入射しなかった光は半透過反射膜
１２４の裏面側と反射板１２９とによる反射を繰り返す
うちにスリット１２７へ入射し、上記スリット１２７へ
入射した光と同様に表示に利用される。すなわち、反射
膜１２９に当たった光も有効に利用することができる。
【００２１】一方、図６（ｂ）に示す暗表示状態におい
ては、バックライト１２８から半透過反射膜１２４のス
リット１２７を通過して偏光層１２５により紙面に垂直
な直線偏光に変換され、液晶１２３へ入射する。暗表示
状態においては、液晶１２３は電圧印加されて上下基板
１２２，１２１にほぼ垂直方向に配向しているので、入
射した光は液晶１２３からほとんど作用を受けず、上偏
光板１２６へ到達する。そして、上偏光板１２６は紙面
に平行な透過軸を有するので、上偏光板１２６に入射し
た光は上偏光板１２６に吸収されて液晶パネル１２０外
へは出射されない。
【００２２】このように、本発明の液晶表示装置におい
ては、偏光層１２５が半透過反射膜１２４上に設けられ
ていることにより、上偏光板１２６による光の損失はほ
とんどなく、更に半透過反射膜１２４の裏面側で反射さ
れてバックライト１２８に戻る光を、透過モードの表示
に再度利用することが可能である。従って、スリット１
２７を通過して液晶１２３へ入射する光量を大幅に増加
させることができるので、透過モード時の表示の明るさ
を格段に向上させることができるとともに、明表示の輝
度の向上によってコントラストを向上させる効果も得ら
れる。さらに、本発明の液晶表示装置においては、１／
４波長板および下基板１２１外側に配される偏光板が不
要であるため、部品点数の削減による製造コストの低減
を図ることができる。
【００２３】次に、本発明の液晶表示装置を反射モード
で動作させる場合について図７を参照して説明する。図
７は、本発明に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式
的に示す図であり、図７（ａ）は反射モードの明表示、
図７（ｂ）は反射モードの暗表示の状態を示している。
すなわち、図７（ａ）は電圧無印加の状態、図７（ｂ）
は電圧印加状態を示している。尚、図７（ａ）、（ｂ）
ともに図面を見やすくするために配向膜や電極などは省
略した。
【００２４】図７（ａ）、（ｂ）に示す液晶表示装置
は、図６に示す液晶表示装置と同一の液晶表示装置であ
るので、図６に示す構成要素と同一の構成要素には同一
の符号を付してその構成要素の説明は省略する。尚、以
下の反射モード時には動作させないバックライトや反射
板は図面を見やすくするために図７では省略した。図７
（ａ）に示す液晶表示装置の上方から入射した光は、上
偏光板１２６の透過軸が紙面に平行な場合、この上偏光
板１２６により紙面に平行な光に変換され、次に液晶１
２３によって旋光され紙面に垂直な直線偏光へと変換さ
れる。そして、半透過反射膜１２４上に設けられた偏光
層１２５をそのまま通過した後、半透過反射膜１２４で
反射され、再び液晶１２３に戻る。次いで、液晶１２３
で旋光され紙面に平行な直線偏光に変換されてほぼ円偏
光へと変換されて上偏光板１２６の下面側（上基板１２
２側）へと到達する。そして上偏光板１２６を透過して
液晶表示装置の上方へ戻る。このようにして図７（ａ）
に示す液晶表示装置は反射モードの明表示状態とされて
いる。
【００２５】一方、図７（ｂ）に示す暗表示状態の場合
には、液晶表示装置の上方から入射した光は、上偏光板
１２６により紙面に平行な直線偏光に変換されて液晶１
２３へ入射する。図７（ｂ）に示す状態において液晶１
２３には電圧が印加されているので、液晶１２３は上下
基板１２２，１２１にほぼ垂直な方向に配向した状態と
なっており、入射した光に対してほとんど作用しない。
従って、入射した光は紙面に平行な直線偏光のまま偏光
層１２５へ到達する。この偏光層１２５は、紙面に垂直
な透過軸を有するので、紙面に平行な直線偏光である入
射光は偏光層１２５へ吸収される。このようにして、図
７（ｂ）に示す液晶表示装置は反射モードの暗表示状態
とされている。このように本発明の半透過反射型の液晶
表示装置は、反射モードでの表示も可能である。
【００２６】以上詳細に説明したように、上記構成の本
発明の液晶表示装置１２０は、半透過反射膜１２４上に
偏光層１２５を設ける構成としたことにより、１／４波
長板を設けなくとも透過モードの表示が可能であり、か
つ半透過反射膜１２４の裏面で反射された光を表示に利
用することにより透過モードの表示を格段に明るくする
ことが可能である。
【００２７】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記上基板側に設置する上偏光層についても上基板の内
面側に備えることもできる。このような構成とすること
により、上基板の外側に偏光板を設ける必要が無くなる
ので、工数及び部品点数の削減による製造コストの低減
を実現することができる。また、上基板の内面側に設け
た上偏光層が、カラーフィルタや電極による凹凸を平坦
化するための平坦化膜の機能を兼ね備える構成とするこ
とができるので、別途平坦化膜を上基板の内面側に設け
る必要がない。
【００２８】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記半透過反射膜より上側または表面に、該半透過反射
膜により反射された光を散乱させるための散乱層が設け
られた構成とすることもできる。このような構成とする
ことにより、前記半透過反射膜によって反射された光を
散乱させることができるので、特定の方向に光が反射し
て液晶表示装置の視認性が低下するのを防ぐことができ
るとともに、上基板の外面側に液晶表示装置から出射さ
れる光を散乱させるための前方散乱板を設ける必要が無
くなるので、部品点数の削減によるコスト低減効果を得
ることができる。本発明においては、前記散乱層は、前
記半透過反射膜上に積層しても良く、前記半透過反射膜
に光を拡散させ得る形状を与えるために前記半透過反射
膜の下側に積層しても良い。
【００２９】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記半透過反射膜に、光を透過させるための開口部が形
成されている構成とすることもできる。このような構成
とすることにより、上記開口部を通じて前記照明装置か
ら出射された光を直接液晶に入射させることができるの
で、透過モードで表示を行う際に明るい表示を得ること
ができるとともに、この開口部の大きさ（すなわち開口
率）を調整することにより、容易に反射モードと透過モ
ードの輝度を調整することができる。尚、本発明に係る
液晶表示装置においては、上記のように開口部を設けた
半透過反射膜のほか、その膜厚を極めて薄くすることに
より光を透過させることができるようにした半透過反射
膜も適用することができる。
【００３０】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記下基板の外面側に、前記下偏光層の透過軸とほぼ平
行な透過軸を有する偏光板を備えた構成とすることもで
きる。このような構成とすることにより、下基板の内面
側に設けられた偏光層のみにより入射光を偏光変換した
場合と比較して、より偏光度を高めることが可能であ
る。従って、上基板に設けられた偏光層または偏光板に
よって入射光が吸収される場合（すなわち液晶表示装置
が暗表示状態である場合）に、上基板の上偏光層または
偏光板に効率良く光が吸収され、上基板を通過する光量
を減少させることができる。これにより、暗表示をより
暗くすることができるので液晶表示装置のコントラスト
を高めることが可能である。
【００３１】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記下基板の外面側の偏光板上に、前記偏光板の透過軸
とほぼ平行な透過軸を有する反射偏光板を備えた構成と
することもできる。ここで、反射偏光板とは、反射軸と
透過軸を持つ偏光板を言う。このような構成とすること
により、前記反射偏光板により下基板の偏光板を通過す
ることができない光を照明装置側に戻し、偏光板を通過
することができる光のみを液晶パネル内に導入すること
ができる。また、反射偏光板によって反射されて照明装
置に戻された光は、照明装置と反射偏光板との間を反射
する間に、その偏光状態が変化して反射偏光板を通過で
きる光となるので、この光も表示に利用することができ
るようになる。従って、前記照明装置から出射された光
のほぼ全てを表示に利用することができるので、透過モ
ードにおいてより明るい表示を得ることができる。
【００３２】上記の作用について図８を参照して以下に
詳細に説明する。図８は、本発明に係る液晶表示装置の
部分断面構造を示す模式図である。図８に示す液晶表示
装置において透過モードの明表示を行う場合、バックラ
イト１４０から出射された光は、反射偏光板１３９の透
過軸が紙面に垂直な方向である場合、反射偏光板１３９
により紙面に垂直な直線偏光となって偏光板１３９を透
過し、紙面に平行な成分は反射されてバックライト１４
０側へ戻る。そして、前記反射偏光板１３９を透過した
光は、反射偏光板１３９の透過軸とほぼ平行な透過軸を
有する偏光板１３８を透過し、その光の一部がスリット
１３７を通過し、その他の光は反射膜１３４で反射す
る。反射した光は再び偏光板１３８、反射偏光板１３９
を通ってバックライト１４０側へ戻る。スリット１３７
を通過した光は、偏光板１３８の透過軸と平行な透過軸
を有する偏光層１３４を透過した後、液晶１３３に入射
する。液晶１３３に入射した光は、液晶１３３によって
旋光され紙面に平行な直線偏光へと変換されて偏光板１
３６へ入射する。偏光板１３６は紙面に平行な透過軸を
有するので、偏光板１３６に入射した光のうち、紙面に
平行な成分が偏光板１３６を透過して液晶パネル１３０
の上方へ出射される。
【００３３】ここで、バックライト１４０を出射した光
のうち、反射偏光板１３９で反射された光に着目する
と、この光は反射偏光板１３９で反射された後、バック
ライト１４０側へ戻り、バックライト１４０の後面側の
反射板１４１で再度反射されて再び反射偏光板１３９に
入射し、反射偏光板１３９により再び反射される。この
ように、反射偏光板１３９で反射された光は、反射板１
４１との間で反射を繰り返すようになる。そして、この
ような反射を繰り返すうちに光の偏光状態が変化し、反
射偏光板１３９へ入射した際に反射偏光板１３９を透過
できる成分を含む光となり、この反射偏光板１３９を透
過する成分が表示に利用される。また、バックライト１
４０を出射した光のうち、反射偏光板１３９を透過後、
反射膜１３４で反射された光に着目すると、この光は反
射膜１３４で反射された後、バックライト１４０側へ戻
り、バックライト１４０の後面側の反射板１４１で再度
反射されて再び反射膜１３４に入射し、一部はスリット
１３７を通過する。このように、反射膜１３４で反射さ
れた光は、反射膜１３４と反射板１４１の間で反射を繰
り返すうちにスリット１３７を透過し、有効に利用され
る。
【００３４】このように、本発明の液晶表示装置によれ
ば、バックライト１４０から出射された光のうち、反射
偏光板１３９や偏光板１３８の透過軸に平行な成分のみ
ならず、反射偏光板１３９や反射膜１３４で反射された
光も表示に利用することができる。従って、バックライ
ト１４０から出射された光のほぼ全てを表示に利用する
ことが可能であるので、同じ光量のバックライト１４０
を用いた場合でも、従来より明るい表示が可能である。
【００３５】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記上基板または下基板の内面側にカラーフィルタを備
えた構成とすることもできる。このような構成とするこ
とにより、カラー表示が可能であるのは勿論のこと、上
下基板の内面側にカラーフィルタが配置されているの
で、特に反射モードにおける視差を低減することができ
る。
【００３６】次に、本発明の液晶表示装置においては、
前記カラーフィルタ上に前記下偏光層が設けられた構成
とすることもできる。このような構成とすることによ
り、カラーフィルタによって形成された凹凸を平坦化す
るための平坦化膜を別途設ける必要が無くなるので、工
数の削減による製造コストの低減を図ることができる。
【００３７】本発明が適用できる液晶表示装置の形態と
しては、パッシブマトリクス方式の液晶表示装置が挙げ
られるが、本発明は前記形態に何ら限定されるものでは
なく、その他、薄膜ダイオード（Thin Film Diode, Ｔ
ＦＤ）や、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor,
ＴＦＴ）等をスイッチング素子に用いたアクティブマト
リクス方式の液晶表示装置にも適用が可能である。
【００３８】本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表
示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、
透過モード時に明るい表示が得られる優れた表示部を備
えた電子機器を実現することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態：液晶表示装
置）以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説
明する。図１は本実施形態の液晶表示装置の部分断面構
造を示す図である。本実施形態は、パッシブマトリクス
方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。
尚、以下の図面においては、図面を見やすくするため、
各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてあ
る。
【００４０】本実施形態の液晶表示装置１は、図１に示
すように、下基板２と上基板３とが対向配置されてこの
上下基板２，３に挟まれた空間にＳＴＮ（Super Twiste
d Nematic）液晶などからなる液晶４が挟持されて概略
構成された液晶パネル１と、この液晶パネル１の後面側
（下基板２の外面側）に配設されたバックライト（照明
装置）５とを備えて概略構成されている。ガラスや樹脂
などからなる下基板２の内面側には、アルミニウム等の
反射率の高い金属膜からなる半透過反射膜６と、偏光層
７とが順次積層形成されており、この偏光層７上にＩＴ
Ｏ等の透明導電膜からなるストライプ状の走査電極８が
図示横方向に延在し、この走査電極８を覆うようにポリ
イミド等からなる配向膜９が積層されている。また、前
記半透過反射膜６には、バックライト５から出射された
光を透過させるためのスリット（開口部）１０が各画素
毎に設けられている。一方、ガラスや樹脂などからなる
上基板３の内面側には、前記下基板２の走査電極８と直
交するように赤、緑および青のカラーフィルタ１１が紙
面垂直方向に延在してこの順番に繰り返し配列してお
り、その上にはこのカラーフィルタ１１によって形成さ
れた凹凸を平坦化するための平坦化膜１２が積層されて
いる。そして平坦化膜１２上に、ＩＴＯ等の透明導電膜
からなるストライプ状の信号電極１４が紙面垂直方向に
延在しており、この走査電極１４上にポリイミド等から
なる配向膜１５が積層形成されている。また、上基板３
の外面側には、前方散乱板１６と、位相差板１７と、偏
光板１３がこの順に上基板３上に積層されて設けられて
いる。バックライト５の下面側（液晶パネル１と反対
側）には、反射板１８が設けられている。
【００４１】前記偏光層７は、例えば染料のリオトロピ
ック液晶を下基板２に応力をかけながら前記半透過反射
膜６上に塗布した後、硬化させることにより形成するこ
とができる。この場合、偏光層７の偏光軸は、塗布時の
応力の方向によって任意の方向に設定することが可能で
ある。偏光層７を形成するための材料としては、ＬＣPo
larizer（商品名：米オプティバ社製）などを好適なも
のとして挙げることができる。このＬＣ Polarizerに
ついては、United States Patent 6,049,428に記載され
ている。
【００４２】上記基本構成を有する本実施形態の液晶表
示装置は、半透過反射膜６上に偏光層７を積層して構成
されており、従来下基板２の外面側に設けられていた１
／４波長板と偏光板が省略されている。このような構成
としたことにより本実施形態の液晶表示装置は、反射モ
ード、透過モードいずれにおいても視認性に優れる表示
が可能である。特に、透過モードにおいては、下基板２
の外面側に偏光板及び１／４波長板が設けられていない
ので、バックライト５から出射された光のうち半透過反
射膜６の裏面側で反射された光を反射板１８で反射させ
て再び液晶パネル１側に戻すことができる。従って、バ
ックライト５の光を有効に表示に利用することができる
ので、その表示の明るさを従来よりも格段に向上させる
ことができる。また、本実施形態の液晶表示装置の構成
によれば、上述のように１／４波長板と下基板側の偏光
板を省略することができるので、部品点数の削減による
製造コストの低減を実現することができる。
【００４３】（第２の実施形態：液晶表示装置）本実施
の形態において、液晶表示装置の全体構成は図１に示し
た第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省
略する。本実施形態の液晶表示装置が、第１の実施形態
の液晶表示装置と異なる点は、下基板２の外面側に、偏
光板２０と反射偏光板２１と順に積層されて設けられて
いる点であり、この部分のみについて図２を用いて説明
する。図２は本実施形態の液晶表示装置の部分断面構造
を示す図である。なお、図２において図１と共通の構成
要素には同一の符号を付している。
【００４４】図２に示す下基板２の外面側の偏光板２０
と、反射偏光板２１は、いずれも下基板２の内面側の偏
光層７の偏光軸と平行な偏光軸を備えるものである。偏
光層７とともに偏光板２０が備えられていることによ
り、偏光度を向上させることができるので、例えば暗表
示を行う場合に、液晶４を通過して上基板３に到達する
光はほぼ直線偏光のみとすることができる。これによ
り、上基板３の偏光板１７に吸収されずに通過する光量
を減少させことができるので、暗表示をより暗くするこ
とができ、液晶表示装置のコントラストが向上する。
【００４５】次に、反射偏光板２１が設けられているこ
とにより、バックライト５から出射された光を予め偏光
板２０を通過することができる直線偏光にすることがで
きるので、偏光板２０にバックライト５の光が吸収され
るのを防いで、バックライト５の光の損失を抑えること
ができる。そして、バックライト５から出射した光のう
ち、反射偏光板２１を通過せずに反射された光は、バッ
クライト５の反射板１８と反射偏光板２１との間に閉じ
こめられ、両者の間で反射を繰り返すうち、その偏光方
向が変化して反射偏光板２１を通過するようになり、表
示に利用することができるようになるので、本実施形態
の構成によればバックライト５から出射された光のほぼ
全てを表示に利用することができ、透過モード時により
明るい表示が可能である。
【００４６】（第３の実施形態：液晶表示装置）図３
は、本発明の第３の実施形態である液晶表示装置の部分
断面構造を示す図である。この図に示す本実施形態の液
晶表示装置が、図２に示す第２の実施形態の液晶表示装
置と異なる点は、半透過反射膜６上にカラーフィルタ１
１が積層されて形成され、このカラーフィルタ１１上に
偏光層７が設けられていることと、下基板２のストライ
プ状の電極８が紙面垂直方向に延在しており、上基板３
のストライプ状の電極１４が紙面水平方向に延在してい
ることである。この部分について図３を参照して以下に
説明する。なお、図３において図２と共通の構成要素に
は同一の符号を付している。
【００４７】図３に示す本実施形態の液晶表示装置にお
いては、半透過反射膜６上にカラーフィルタ１１が設け
られていることにより、反射モード時の色ずれや視差を
低減することができる。これは、カラーフィルタ１１が
半透過反射膜６の直上に設けられていることにより、１
つの色素層（例えばＲ画素）を透過した後、半透過反射
膜６により反射され、再び同じ色素層を透過するためで
ある。また、このカラーフィルタ１１を覆うように偏光
層７が設けられていることにより、この偏光層７が、カ
ラーフィルタ１１による凹凸を平坦化するための平坦化
膜を兼ねている。従って、本実施形態の構成によれば、
別途平坦化膜を設けなくとも均一なセルギャップを形成
することができる。
【００４８】（第４の実施形態：液晶表示装置）以下、
本発明の第４の実施の形態を図４を参照して説明する。
本実施形態において、液晶表示装置の全体構成は図２に
示した第２の実施の形態と同様であるため、詳細な説明
は省略する。本実施形態の液晶表示装置が、第２の実施
形態の液晶表示装置と異なる点は、半透過反射膜６と下
基板２との間に、半透過反射膜６に反射光を拡散させ得
る形状を与えるための散乱層１９が設けられている点と
前方散乱板１６が省かれている点であり、この部分のみ
について図４を用いて説明する。図４は本実施形態の液
晶表示装置の部分断面構造を示す図である。なお、図４
において図２と共通の構成要素には同一の符号を付して
いる。
【００４９】図４に示すように、本実施形態の液晶表示
装置においては、半透過反射膜６と下基板２との間に散
乱層１９が設けられていることにより、液晶表層値の上
面側から入射した光が、半透過反射膜６によって反射さ
れるとともに散乱されるので、半透過反射膜６によって
光が特定の方向に反射されてコントラストが低下するの
を防止することができる。これにより、前方散乱板１６
が省くことが出来る。
【００５０】上記散乱層１９は、その上面が凹凸の形状
をなすように形成された樹脂膜であり、この凹凸の形状
としては周知のものを用いることができる。この散乱層
１９を設けることにより半透過反射膜６が光を散乱でき
るのは、凹凸形状を有する散乱層１９上に半透過反射膜
６が成膜されると、半透過反射膜６の形状も前記凹凸形
状に沿った形状となるためである。
【００５１】また、本実施形態の液晶表示装置において
は、前記半透過反射膜６上に形成された偏光層７が、散
乱層１９および半透過反射膜６による凹凸を平坦化する
ための平坦化膜を兼ねているので、別途平坦化膜を形成
する必要が無い。さらに、本実施形態の構成によれば、
従来反射膜によって特定の方向に反射された光を散乱さ
せるために上基板の外面側に設けられていた前方散乱板
を設ける必要が無くなり、部品点数を減らすことによる
製造コストの低減が可能である。
【００５２】（第５の実施形態：液晶表示装置）本実施
の形態において、液晶表示装置の全体構成は図１に示し
た第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省
略する。本実施形態の液晶表示装置が、第１の実施形態
の液晶表示装置と異なる点は、図１に示す半透過反射膜
６に代えて、アルミニウムなどの薄膜からなる半透過反
射膜２３が設けられている点であり、この部分のみにつ
いて図５を用いて説明する。図５は本実施形態の液晶表
示装置の部分断面構造を示す図である。なお、図５にお
いて図１と共通の構成要素には同一の符号を付してい
る。
【００５３】図５に示す半透過反射膜２３は、下基板２
の内面に一様に成膜されたアルミニウムなどの反射率の
高い材料からなる金属薄膜であり、図１に示す半透過反
射膜６のように光を透過させるためのスリット１０は設
けられていない。この半透過反射膜２３は、透過モード
時にバックライト５から出射された光を透過させること
ができるように極めて薄く成膜されており、その膜厚
は、半透過反射膜２３を構成する材料と、透過モード、
反射モードにおいて必要とされる明るさのバランスによ
り最適な膜厚に設定される。これは、この半透過反射膜
２３の反射率と透過率はトレードオフの関係にあり、膜
厚を厚くすれば反射率は高くなるものの透過率が低下
し、膜厚を薄くすれば透過率は高くなるが反射率は低下
するためである。
【００５４】（電子機器）上記実施の形態の液晶表示装
置を備えた電子機器の例について説明する。
【００５５】図９は、携帯電話の一例を示した斜視図で
ある。図９において、符号１０００は携帯電話本体を示
し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表
示部を示している。
【００５６】図１０は、腕時計型電子機器の一例を示し
た斜視図である。図１０において、符号１１００は時計
本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用い
た液晶表示部を示している。
【００５７】図１１は、ワープロ、パソコンなどの携帯
型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１１に
おいて、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２は
キーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置
本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶
表示部を示している。
【００５８】図９〜図１１に示す電子機器は、上記実施
の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えている
ので、透過モードで明るい表示が得られる表示部を有す
る電子機器を実現することができる。
【００５９】
【実施例】以下、実施例により本発明の効果を明らかに
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。
【００６０】実施例１、２として、図１および図２に示
す構成の液晶表示装置を作製した。いずれの液晶表示装
置もドット数１６０ドット×１２０ドット、ドットピッ
チ０．２４ｍｍのパッシブマトリクス方式の半透過反射
型カラー液晶表示装置とした。実施例１，２の液晶表示
装置において、半透過反射膜６は、アルミニウム薄膜で
構成し、各画素毎に０．０６８ｍｍ×０．０２２ｍｍの
開口部を２個、画素の対角に並べて形成した。偏光層７
は、米オプティバ社製LC Polarizerを塗布した後、硬化
させて形成した。
【００６１】次に、比較例として、図１２に示す従来の
構成の液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置も、
上記実施例１，２の液晶表示装置と同様にドット数１６
０ドット×１２０ドット、ドットピッチ０．２４ｍｍの
パッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示
装置とした。
【００６２】上記実施例１，２および比較例の液晶表示
装置について、透過モード、反射モードそれぞれの表示
の明るさに対応する透過率および反射率を測定した。ま
た、透過モード、反射モードそれぞれのコントラストも
測定した。これらの測定結果を表１に示す。表１に示す
ように、比較例の液晶表示装置に比して、本発明の構成
である実施例１，２の液晶表示装置は、透過率が３倍以
上に向上していることが確認された。また、透過時のコ
ントラストも大幅に向上していることが確認された。こ
れは、実施例１，２の液晶表示装置がバックライト５の
光を効率的に表示に利用することができるためであると
考えられる。一方、実施例１，２の液晶表示装置の反射
率はいずれも２８％と比較例の液晶表示装置に対してや
や劣るものであったが、反射モードのコントラストは大
幅な向上が確認された。このコントラストの向上は、明
表示の明るさはやや低下したものの、暗表示がより暗く
なったためであると考えられる。
【００６３】
【表１】
【００６４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、半透過反射膜上に偏光層を積層した構成を採用
したことにより、従来半透過反射型の液晶表示装置で必
要とされていた１／４波長板および下基板の外側の偏光
板を省略できるようにしたので、これら１／４波長板お
よび偏光板に起因する光量の低下が起こらなくなり、透
過モード時の表示の明るさを格段に向上させた、視認性
に優れた液晶表示装置を実現することができる。また本
発明によれば、上記の明るい表示が可能な液晶表示装置
を表示部に備えたことにより、視認性に優れた表示部を
有する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明の第１の実施形態に係るパッ
シブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示
す図である。
【図２】 図２は、本発明の第２の実施形態に係るパッ
シブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示
す図である。
【図３】 図３は、本発明の第３の実施形態に係るパッ
シブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示
す図である。
【図４】 図４は、本発明の第４の実施形態に係るパッ
シブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示
す図である。
【図５】 図５は、本発明の第５の実施形態に係るパッ
シブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示
す図である。
【図６】 図６は、本発明に係る液晶表示装置の部分断
面構造を模式的に示す図であり、図６（ａ）は明表示、
図６（ｂ）は暗表示の状態を示している。
【図７】 図７は、本発明に係る液晶表示装置の部分断
面構造を模式的に示す図であり、図７（ａ）は明表示、
図７（ｂ）は暗表示の状態を示している。
【図８】 図８は、本発明に係る液晶表示装置の部分断
面構造を模式的に示す図である。
【図９】 図９は、本発明に係る電子機器の一例を示す
斜視図である。
【図１０】 図１０は、本発明に係る電子機器の他の例
を示す斜視図である。
【図１１】 図１１は、本発明に係る電子機器のさらに
他の例を示す斜視図である。
【図１２】 図１２は、従来の構成の液晶表示装置の一
例を示す部分断面構造図である。
【符号の説明】
１ 液晶パネル ２ 下基板 ３ 上基板 ４ 液晶 ６ 半透過反射膜 ７ 偏光層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BB63 BB66 BC22 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Z FA31Z FA41Z HA10 LA16

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに対向する上基板と下基板との間に
    液晶が挟持され、該液晶の上下に上偏光層および下偏光
    層が設けられ、前記下基板の外面側に照明装置が設けら
    れ、透過モードと反射モードの切替により表示を行う半
    透過反射型の液晶表示装置であって、 前記下基板の内面側に、半透過反射膜と該半透過反射膜
    上に形成された前記下偏光層とが設けられたことを特徴
    とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記上偏光層を前記上基板の内面側に備
    え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。
  3. 【請求項３】 前記半透過反射膜より上側または表面
    に、該半透過反射膜により反射された光を散乱させるた
    めの散乱層が設けられたことを特徴とする請求項１また
    は２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記半透過反射膜は、光を透過させるた
    めの開口部が形成されていることを特徴とする請求項１
    ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記下基板の外面側に、前記下偏光層の
    透過軸とほぼ平行な透過軸を有する偏光板を備えたこと
    を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
    液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記偏光板の外面側に、前記偏光板の透
    過軸とほぼ平行な透過軸を有する反射偏光板を備えたこ
    とを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記上基板または下基板の内面側にカラ
    ーフィルタを備えたことを特徴とする請求項１ないし６
    のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記カラーフィルタ上に前記下偏光層が
    設けられたことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示
    装置。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１項に記載
    の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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