JP2004093670A

JP2004093670A - 液晶表示素子

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Publication number: JP2004093670A
Application number: JP2002251524A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Arai; 荒井　則博
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP4066746B2

Abstract

【課題】反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる反射／透過型液晶表示素子を提供する。
【解決手段】複数の画素部Ａをそれぞれ、表示の観察面側から入射して液晶層４を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域Ａ１と、前記観察面とは反対側から入射して前記液晶層４を透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域Ａ２とに分け、前記複数の画素部Ａにそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１の光の透過経路と前記透過表示領域Ａ２の光の透過経路とのうち、前記透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させた。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射表示と透過表示の両方の表示を行なう液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、液晶層への電界の印加により光の透過を制御する複数の画素部を有するものであり、カラー画像を表示する液晶表示素子は、前記複数の画素部にそれぞれ対応させて設けられた複数の色のカラーフィルタを備えている。
【０００３】
この液晶表示素子には、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行なう反射型のものと、バックライトからの照明光を利用する透過表示を行なう透過型のものと、前記反射表示と透過表示の両方の表示を行なう反射／透過型のものとがある。
【０００４】
前記反射／透過型の液晶表示素子は、従来、表示の観察面側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層を設け、前記前側基板と後側基板の前記液晶層に対向する内面に複数の画素部を形成する電極を設けるとともに、前記後側基板の外面に半透過反射膜を設けた構成となっており、さらにカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示素子は、前記前側基板と後側基板のいずれか、例えば前側基板の内面に、前記複数の画素部の全域にそれぞれそれぞれ対応させて複数の色のカラーフィルタを設けた構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときの表示品質と、光源からの照明光を利用する透過表示のときの表示品質とが大きく異なるという問題をもっている。
【０００６】
すなわち、上記従来の反射／透過型液晶表示素子は、反射表示のときも透過表示のときもカラー画像を表示するものであり、反射表示のときは、表示の観察面側から入射し、前記カラーフィルタと液晶層を透過して前記半透過反射膜により反射された光を、前記液晶層とカラーフィルタを再び透過させて前記観察面側に出射させ、透過表示のときは、前記観察面側とは反対側から前記半透過反射膜を透過して入射し、前記液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記観察面側に出射させる。
【０００７】
そのため、反射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタによる吸収波長帯域の波長光の吸収を２回受けた、色純度は高いが強度が大きく低下した着色光であるのに対し、透過表示のときの出射光は、前記カラーフィルタによる吸収波長帯域の波長光の吸収が１回だけの、強度の低下は小さいが色純度が低い着色光である。
【０００８】
したがって、従来の反射／透過型液晶表示素子は、反射表示のときに充分な色再現性と明るさが得られるように前記カラーフィルタのフィルタ特性を設定されたものは、透過表示のときの色再現性が悪く、また、透過表示のときに充分な色再現性と明るさが得られるように前記カラーフィルタのフィルタ特性を設定されたものは、反射表示のときの表示の明るさが暗い。
【０００９】
この発明は、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる反射／透過型の液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示素子は、液晶層への電界の印加により光の透過を制御する複数の画素部を有し、前記複数の画素部がそれぞれ、前記表示の観察面側から入射して前記液晶層を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域と、前記観察面とは反対側から入射して前記液晶層を透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域とからなっているとともに、前記複数の画素部にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタが、前記画素部の反射表示領域の光の透過経路と前記透過表示領域の光の透過経路とのうち、前記透過表示領域の透過経路に介在させて設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
すなわち、この液晶表示素子は、複数の画素部をそれぞれ反射表示領域と透過表示領域とに分け、前記複数の画素部にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタを、前記画素部の透過表示領域の透過経路にのみ介在させることにより、反射表示のときは白黒画像を表示し、透過表示のときはカラー画像を表示するようにしたものである。
【００１２】
この液晶表示素子によれば、前記画素部の反射表示領域の透過経路にはカラーフィルタを介在させていないため、この反射表示領域からカラーフィルタによる吸収を受けない高強度の光を出射させ、反射表示のときは明るい白黒画像を表示することができる。
【００１３】
また、この液晶表示素子によれば、前記カラーフィルタを前記画素部の透過表示領域の透過経路にのみ介在させているため、前記カラーフィルタのフィルタ特性は、このカラーフィルタによる吸収波長帯域の波長光の１回の吸収で色純度が高くしかも強度の充分な着色光が得られるように設定すればよく、したがって、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００１４】
このように、この発明の液晶表示素子は、複数の画素部をそれぞれ、表示の観察面側から入射して液晶層を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域と、前記観察面とは反対側から入射して前記液晶層を透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域とに分け、前記複数の画素部にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタを、前記画素部の反射表示領域の光の透過経路と前記透過表示領域の光の透過経路とのうち、前記透過表示領域の透過経路にのみ介在させることにより、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができるようにしたものである。
【００１５】
この発明の液晶表示素子は、表示の観察面側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層を設け、前記前側基板と後側基板の少なくとも一方の基板の前記液晶層に対向する内面に複数の画素部を形成する電極を設けるとともに、前記液晶層よりも後側に、前記複数の画素部の所定の領域をそれぞれ反射表示領域とするための複数の反射膜を設けた構成のものが好ましい。
【００１６】
この液晶表示素子において、前記複数の色のカラーフィルタは、前記前側基板と後側基板のいずれかの内面に、複数の画素部の透過表示領域のみにそれぞれ対応させて設けてもよく、また、前記複数の色のカラーフィルタを、前記後側基板の内面に、前記複数の画素部の全域にそれぞれ対応させて設け、前記カラーフィルタよりも前側に、前記画素部の所定の領域を反射表示領域とするための反射膜を設けてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示素子の一部分の断面図、図２は前記液晶表示素子の１つの画素部の平面図である。
【００１８】
この液晶表示素子１は、図１のように、表示の観察面側である前側（図において上側）の透明基板２と、この前側基板２に対向する後側の透明基板３との間に液晶層４が設けられ、前記前側基板２の液晶層４に対向する内面と、後側基板３の前記液晶層４に対向する内面とに、行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素部Ａを形成する透明電極５，６が設けられるとともに、前記後側基板３の内面の前記電極６よりも後側に、前記複数の画素部Ａの所定の領域をそれぞれ反射表示領域Ａ１とするための複数の反射膜７が設けられた構成となっている。
【００１９】
なお、この実施例の液晶表示素子１は、単純マトリックス液晶表示素子であり、前側基板２の内面に設けられた電極５は、列方向（図１において紙面に垂直な方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の信号電極、後側基板３の内面に設けられた電極６は、行方向（図１において左右方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の走査電極である。
【００２０】
前記複数の反射膜７は、アルミニウム系合金膜等からなる鏡面反射膜であり、これらの反射膜７は、前記後側基板３の内面に、前記複数の信号電極５と走査電極６とが互いに対向する複数の画素部Ａの所定の領域にそれぞれ対応させて設けられている。
【００２１】
そして、前記複数の画素部Ａのうち、前記反射膜７に対応する領域はそれぞれ、表示の観察面側である前側から入射して前記液晶層４を透過した光を前記反射膜７により反射し、その反射光を前側（観察面側）に出射させて表示する反射表示領域Ａ１とされ、前記複数の画素部Ａの他の領域、つまり前記反射膜７に対応しない領域はそれぞれ、前記観察面側とは反対側である後側から入射して前記液晶層４を透過した光を前側（観察面側）に出射させて表示する透過表示領域Ａ２とされている。
【００２２】
この実施例では、図１及び図２に示したように、前記画素部Ａを左右２つの領域に分け、その一方の領域を反射表示領域Ａ１、他方の領域を透過表示領域Ａ２とするとともに、前記透過表示領域Ａ２の面積を前記反射表示領域Ａ１の面積よりも大きくしている。
【００２３】
さらに、この液晶表示素子１は、前記複数の画素部Ａにそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えており、これらのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、前記複数の画素部Ａの反射表示領域Ａ１の光の透過経路と前記透過表示領域Ａ２の光の透過経路とのうち、前記透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させて設けられている。
【００２４】
なお、この実施例では、前記赤、緑、青の各色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、前記後側基板３の内面に、前記複数の画素部Ａの透過表示領域Ａ２にそれぞれ対応させて形成している。
【００２５】
さらに、この実施例では、前記複数の反射膜７及びカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが形成された後側基板３の内面上に、その形成面を平坦面にするための透明な平坦化膜（絶縁膜）９を形成し、この平坦化膜９の上に前記複数の信号電極６を形成している。
【００２６】
また、前記前側基板２と後側基板３の最も内面、つまり液晶層４と接する面にはそれぞれ、前記複数の画素部Ａがマトリックス状に配列する表示エリアの略全域に対応させて配向膜１０，１１が設けられている。
【００２７】
そして、前記前側基板２と後側基板３は、前記表示エリアを囲んで設けられた図示しない枠状シール材を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記枠状シール材で囲まれた領域に液晶層４が設けられている。
【００２８】
また、この液晶表示素子１は、前記液晶層４の液晶分子を前後の基板２，３間において２２０〜２６０度（好ましくは２３０〜２５０度）のツイスト角でツイスト配向させたＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型のものであり、前記前側基板２と後側基板３の外面側にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて配置された一対の偏光板１２，１３と、前記液晶層４の複屈折性による表示の帯色を補償するために前記前側基板２と前側の偏光板１２との間及び前記後側基板３と後側の偏光板１３との間にそれぞれ配置された位相差板１４，１５とを備えている。
【００２９】
さらに、この実施例では、前記前側基板２とその外面側に配置された前側位相差板１４との間に、透過光を拡散させるための拡散層１６を設けている。この拡散層１６は、例えば光散乱粒子を分散させて光拡散性をもたせた透明な粘着剤層からなっており、前記前側位相差板１４は、この拡散層１６を介して前側基板２の外面に貼付けられている。
【００３０】
なお、前記前側の偏光板１２は図示しない非拡散性の透明粘着剤により前側位相差板１４の外面に貼付けられ、また、前記後側の位相差板１５及び偏光板１３は、図示しない非拡散性の透明粘着剤により前記後側基板３の外面及び前記偏光板１３の外面に貼付けられている。
【００３１】
この液晶表示素子１は、充分な明るさの外光が得られる環境下では外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときに、図１に仮想線（二点鎖線）で示したように前記液晶表示素子１の後側に配置されたバックライト２０から照明光を出射させてその照明光を利用する透過表示を行なうものである。
【００３２】
なお、前記バックライト２０は、前記液晶表示素子１に対向する前面から、正面方向（液晶表示素子１の観察面の法線に沿った方向）に指向性をもった均一な強度分布の照明光を出射するものであり、例えば、一端面を入射端面とし、前面全体を前記入射端面から入射した光の出射面とした導光板と、この導光板の前記入射端面に対向させて配置された発光素子とからなっている。
【００３３】
まず、外光を利用する反射表示について説明すると、この反射表示のときは、表示の観察面側である前側から図１に実線矢印で示したように液晶表示素子１に入射した光が、前側の偏光板１２によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収されてこの前側偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光となり、さらに前側の位相差板１４を透過し、拡散層１６により拡散されて液晶層４に入射する。
【００３４】
前記液晶層４に入射した光は、各画素部Ａの電極５，６間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じて配向状態を変え、前記液晶層４の後側に出射する。
【００３５】
そして、前記各画素部Ａに入射した光のうち、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１、つまり反射膜７が対応している領域に入射した光は、前記反射膜７により反射され、前記液晶層４と拡散層１６と前側位相差板１４とを再び透過して前側偏光板１２に入射し、この前側偏光板１２により吸収されるか、あるいは、この前側偏光板１２を透過して前側（観察側）に出射する。
【００３６】
すなわち、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の吸収軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２により吸収されてその画素Ａの表示が黒の暗表示になり、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２を透過して前側に出射し、その画素Ａの表示が白の明表示になる。
【００３７】
なお、前記各画素部Ａに入射した光のうち、前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２、つまり反射膜７が対応していない領域に入射した光は、反射されること無く後側の位相差板１５を透過して後側の偏光板１３に入射し、この後側偏光板１３により吸収されるか、あるいは前記後側偏光板１３を透過して表示の観察面とは反対側である後側に出射する。
【００３８】
この反射表示の場合、この実施例では、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１を形成するための反射膜７を後側基板３の内面に設け、前側から前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１に入射した光を後側基板３の内面において前記反射膜７により反射させるようにしているため、前記反射表示を、後側の偏光板１３には光を透過させずに行なうことができ、したがって、反射表示のときの偏光板による吸収を前側の偏光板１２による２回の吸収だけにし、充分な明るさの表示を得ることができる。
【００３９】
次に、バックライト２０からの照明光を利用する透過表示について説明すると、この透過表示のときは、前記バックライト２０から図１に破線矢印で示したように出射した照明光が、後側偏光板１３によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収されてこの後側偏光板１３の透過軸に沿った直線偏光光となり、さらに後側位相差板１５を透過して、その光のうち、各画素部Ａの透過表示領域Ａ２に向かう光が液晶層４にその後側から入射する。
【００４０】
なお、前記バックライト２０からの照明光のうち、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１、つまり反射膜７が対応している領域に向かう光は、前記反射膜７により反射され、前記後側の位相差板１５と偏光板１３とを再び透過して後側に戻る。
【００４１】
前記液晶層４に入射した光は、各画素部Ａの電極５，６間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じて配向状態を変えて前記液晶層４の前側に出射する。
【００４２】
そして、前記各画素部Ａの反射表示領域Ａ１に入射して前記液晶層４を透過した光は、前記反射表示領域Ａ１の透過経路にのみ介在させて設けられた前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに入射し、その光のうち、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過波長帯域の波長光が、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過して、赤、緑、青のいずれかの色の着色光となり、その着色光が前記拡散層１６により拡散され、さらに前側位相差板１４を透過して前側偏光板１２に入射し、この前側偏光板１２により吸収されるか、あるいは、この前側偏光板１２を透過して前側（観察側）に出射する。
【００４３】
すなわち、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の吸収軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２により吸収されてその画素Ａの表示が黒の暗表示になり、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２を透過して前側に出射し、その画素Ａの表示が前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色された赤、緑、青のいずれかの着色光の色の明表示になる。
【００４４】
このように、この液晶表示素子１は、複数の画素部Ａをそれぞれ、表示の観察面側である前側から入射して液晶層４を透過した光を反射膜７により反射し、その反射光を前側（観察面側）に出射させて表示する反射表示領域Ａ１と、前記観察面とは反対側である後側から入射して前記液晶層４を透過した光を前側（観察面側）に出射させて表示する透過表示領域Ａ２とに分け、前記複数の画素部Ａにそれぞれ対応する赤、緑、青の各色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させることにより、反射表示のときは白黒画像を表示し、透過表示のときはカラー画像を表示するようにしたものである。
【００４５】
この液晶表示素子１によれば、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１の透過経路にはカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを介在させていないため、この反射表示領域Ａ１からカラーフィルタによる吸収を受けない高強度の光を出射させ、反射表示のときは明るい白黒画像を表示することができる。
【００４６】
また、この液晶表示素子１によれば、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させているため、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのフィルタ特性は、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによる吸収波長帯域の波長光の１回の吸収で色純度が高くしかも強度の充分な着色光が得られるように設定すればよく、したがって、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００４７】
なお、前記反射表示のときの前記各画素部Ａの反射表示領域Ａ１からの出射光は、カラーフィルタによる吸収を受けない高強度の光であるのに対し、前記透過表示のときの前記各画素部Ａの透過表示領域Ａ２からの出射光は、液晶表示素子１の後側からに入射し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによりその吸収波長帯域の波長光を吸収されて着色した光であるため、その強度が弱い。
【００４８】
そのため、この実施例では、図１及び図２に示したように、前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の面積を反射表示領域Ａ１の面積よりも大きくし、前記透過表示領域Ａ２からの出射光量を前記反射表示領域Ａ１からの出射光量よりも多くしており、このようにすることにより、前記反射表示のときと透過表示のときの表示の輝度差を小さくすることができる。
【００４９】
この液晶表示素子１において、前記反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の面積比は、前記画素部Ａの面積を１００としたとき、２５〜４５：５５〜７５の範囲に設定するのが好ましく、前記反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の面積比をこのようにすることにより、反射表示のときと透過表示のときの表示の輝度差をより小さくすることができる。
【００５０】
しかも、この実施例の液晶表示素子１は、前側基板２の外面側（前側基板２と前側位相差板１４との間）に透過光を拡散させるための拡散層１６を設けているため、前記反射表示のときも透過表示のときも、正面輝度が充分に高く、しかも視野角が広い表示を得ることができる。
【００５１】
すなわち、この液晶表示素子１は、外光を利用する反射表示のときは、正面方向、つまり観察面の法線に沿った方向に対して斜めに傾いた方向（通常は観察面の上縁側に傾いた方向）を使用環境のうちの最も明るい方向に向けて使用されるため、最も明るい外光の入射方向は、前記正面方向に対して斜めに傾いた方向であり、したがって、前側から入射した光をそのまま反射膜（鏡面反射膜）７により反射させると、その反射光が正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射し、正面方向から観察される表示の輝度、つまり正面輝度が低くなる。
【００５２】
しかし、この実施例では、正面方向に対して斜めに傾いた方向から入射し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分に入射した光が、前記拡散層１６により拡散され、さらに前記反射膜７により反射された光が、再び前記拡散層１６により拡散されるため、前記反射表示のときの表示の正面輝度を充分に高くするとともに、視野角を広くすることができる。
【００５３】
一方、前記バックライト２０は、上述したように、正面方向に指向性をもった均一な強度分布の照明光を出射するため、このバックライト２０からの照明光を利用する透過表示のときは、入射光を拡散させなくても、高い正面輝度が得られるが、この実施例によれば、この透過表示のときも、入射光を前記拡散層１６により拡散させて出射することができるため、透過表示のときの表示の正面輝度を充分に高く保つとともに、視野角を広くすることができる。
【００５４】
また、この実施例の液晶表示素子１は、上述したように、表示の観察面側である前側の基板２とこの前側基板２に対向する後側基板３との間に液晶層４を設け、前記前側基板２と後側基板３の前記液晶層４に対向する内面にそれぞれ複数の画素部Ａを形成する電極（複数の走査電極と信号電極）５，６を設けるとともに、前記液晶層４よりも後側に、前記複数の画素部Ａの所定の領域をそれぞれ反射表示領域Ａ１とするための複数の反射膜７を設けた構成のものであるため、前記複数の画素部Ａの所定の領域にそれぞれ対応させて前記反射膜７を設けた簡単な構造で、前記複数の画素部Ａをそれぞれ前記反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２とに分けることができる。
【００５５】
さらに、この実施例では、前記複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板３の内面に、前記複数の画素部Ａの透過表示領域Ａ２にそれぞれ対応させて設けているため、前記複数の画素部Ａの反射表示領域Ａ１からカラーフィルタによる吸収を受けない非着色の光を出射させ、前記複数の画素部Ａの透過表示領域Ａ２から前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色に着色した光を出射させることができる。
【００５６】
しかも、この実施例では、複数の反射膜７及びカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが形成された後側基板３の内面上に平坦化膜９を形成し、前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を前記平坦化膜９の上に形成しているため、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２のΔｎｄ（液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積）の値を等しくするとともに、前後の基板２，３の電極５，６間の間隔も等しくし、反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の電界―透過率特性を実質的に同じにすることができる。
【００５７】
なお、上記実施例では、カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを後側基板３の内面に設けているが、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、前側基板２の内面に設けてもよい。
【００５８】
その場合は、前記平坦化膜９をカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを設けた前側基板２の内面上に、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを覆って形成し、その上に前側基板２の内面に設ける電極（走査電極）５を形成するのが望ましく、このようにすることにより、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２のΔｎｄの値を等しくするとともに、前後の基板２，３の電極５，６間の間隔も等しくすることができる。
【００５９】
図３はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示素子１ａは、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂよりも前側に、前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜７を設けたものである。
【００６０】
また、この実施例では、前記後側基板３の内面に設けられた複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの上に前記反射膜７を形成し、前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を、その反射表示領域Ａ１及び透過表示領域Ａ２の区別なく一様に反射膜７も覆ってカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの上に被着形成してある。
【００６１】
なお、この実施例の液晶表示素子１ａの他の構成は、図１及び図２に示した第１の実施例の液晶表示素子１と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６２】
すなわち、この実施例の液晶表示素子１ａは、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂよりも前側に、前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜７を設けることにより、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、反射表示を行う光の経路には介在させず、前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させたものである。
【００６３】
この液晶表示素子１ａにおいても、第１の実施例と同様に、複数の画素部Ａの反射表示領域Ａ１からカラーフィルタによる吸収を受けない非着色の光を出射させ、前記複数の画素部Ａの透過表示領域Ａ２から前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色に着色した光を出射させることができるため、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００６４】
また、この実施例では、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを後側基板３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの上に前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜７を設けるとともに、前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を、その反射表示領域Ａ１に対応する部分を前記反射膜７の上に重ねて形成しているが、前記反射膜７は、例えばアルミニウム系合金膜等からなっており、その膜厚は０．２〜０．５μｍ程度と極く薄いため、第１の実施例における平坦化膜９を省略しても、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２のΔｎｄの値を略等しくするとともに、前後の基板２，３の電極５，６間の間隔も略等しくし、反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の電界―透過率特性を実質的に同じにすることができる。
【００６５】
図４はこの発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示素子１ｂは、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの前側に、前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜を設けるとともに、前記反射膜を、入射光を拡散させて反射する拡散反射膜７ａとし、上述した第１及び第２の実施例において前側基板２の外面側に配置した拡散層１６を省略したものである。
【００６６】
前記拡散反射膜７ａは、微小な凹凸を有する反射膜であり、この実施例では、前記後側基板３の内面に設けられた複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの上に、表面を微小な凹凸面に形成した透明な下地絶縁膜１７を設け、この下地絶縁膜１７の上にアルミニウム系合金膜等を成膜することにより、前記下地絶縁膜１７の表面の形状に応じた凹凸を有する拡散反射膜７ａを形成している。
【００６７】
そして、この実施例では、前記下地絶縁膜１７及びその上に形成された前記拡散反射膜７ａ上に透明な平坦化膜（絶縁膜）１８を形成し、この平坦化膜１８の上に前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を形成している。
【００６８】
なお、この実施例の液晶表示素子１ｂの他の構成は、図１及び図２に示した第１の実施例の液晶表示素子１と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６９】
すなわち、この実施例の液晶表示素子１ｂは、複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、後側基板の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂよりも前側に、前記画素部Ａの所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜７を設けることにより、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２の透過経路にのみ介在させたものであり、この液晶表示素子１ａにおいても、第１の実施例と同様に、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００７０】
また、この実施例では、前記反射膜を拡散反射膜７ａとしているため、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１から前記拡散反射膜７ａにより拡散された反射光を出射させ、前記反射表示のときに、正面輝度が充分に高く、しかも視野角が広い表示を得ることができる。
【００７１】
なお、この実施例の液晶表示素子１ｂでは、上述した第１及び第２の実施例において前側基板２の外面側に配置した拡散層１６を省略しているが、この液晶表示素子１ａの後側に配置されるバックライト２０（図１参照）は、上述したように、正面方向に指向性をもった均一な強度分布の照明光を出射するため、このバックライト２０からの照明光を利用する透過表示のときは、高い正面輝度が得られる。
【００７２】
また、この実施例では、前記下地絶縁膜１７及びその上に形成された前記拡散反射膜７ａ上に透明な平坦化膜（絶縁膜）１８を形成し、この平坦化膜１８の上に前記後側基板３の内面に設ける電極（信号電極）６を形成しているため、上述した第１の実施例と同様に、各画素部Ａの反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２のΔｎｄの値を等しくするとともに、前後の基板２，３の電極５，６間の間隔も等しくし、反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の電界―透過率特性を同じにすることができる。
【００７３】
なお、上記第１〜第３の実施例の液晶表示素子１，１ａ，１ｂはいずれも単純マトリックス液晶表示素子であるが、この発明は、アクティブマトリックス液晶表示素子にも適用することができる。
【００７４】
図５はこの発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示素子は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子である。
【００７５】
すなわち、この液晶表示素子２１は、表示の観察面側である前側（図５において上側）の透明基板２２と、この前側基板２２に対向する後側の透明基板２３との間に液晶層２４が設けられ、前記前側基板２２と後側基板２３の一方、例えば前側基板２２の液晶層２４に対向する内面に、表示エリアの略全域に対応する一枚膜状の透明な対向電極２５が設けられるとともに、他方の基板である後側基板２３の前記液晶層４に対向する内面に、前記表示エリア内に行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて形成された複数の透明な画素電極２６と、これらの画素電極２６にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ２７とが設けられた構成もものである。
【００７６】
なお、図５ではＴＦＴ２７を簡略化して示しているが、このＴＦＴ２７は後側基板２３の基板面上に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って前記基板面の略全体に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、前記ｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。
【００７７】
また、図５では省略しているが、前記後側基板２３の内面には、各行のＴＦＴ２７にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴ２７にデータ信号を供給する複数のデータ配線が設けられており、前記ゲート配線は、後側基板２３の基板面上に前記ＴＦＴ２７のゲート電極と一体に形成され、前記データ配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成されて前記ＴＦＴ２７のドレイン電極につながっている。
【００７８】
そして、この液晶表示素子２１は、前記液晶層２４及び後側基板２３の内面に設けられた複数の画素電極２６よりも後側に、前記対向電極２５と複数の画素電極２６とが互いに対向する複数の画素部Ｂの所定の領域をそれぞれ反射表示領域Ｂ１とするための複数の反射膜（アルミニウム系合金膜等からなる鏡面反射膜）２８を備えるとともに、前記複数の画素部Ｂにそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを備えている。
【００７９】
なお、この実施例では、前記複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを、前記後側基板２３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂよりも前側に、前記画素部Ｂの所定の領域を反射表示領域Ｂ１とするための反射膜２８を設けている。
【００８０】
前記複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂは、前記後側基板２３の内面に、前記複数のＴＦＴ２７を覆って、フィルタ面が平坦面になるように形成されており、前記複数の反射膜２８は、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂの上に、前記複数の画素部Ｂの所定の領域にそれぞれ対応させて形成されている。
【００８１】
また、前記複数の画素電極２６は、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂの上に、この画素電極２６の反射表示領域Ｂ１に対応する部分を前記反射膜２８の上に重ねて形成されている。
【００８２】
なお、前記複数の反射膜２８はそれぞれ、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂに設けられたコンタクト孔において前記複数のＴＦＴ２７のソース電極に接続されており、前記複数の画素電極２６はそれぞれ、前記反射膜２８を介してその画素電極２６に対応するＴＦＴ２７のソース電極と接続されている。
【００８３】
さらに、前記前側基板２２と後側基板２３の最も内面にはそれぞれ、前記複数の画素部Ｂがマトリックス状に配列する表示エリアの略全域に対応させて配向膜３０，３１が設けられている。
【００８４】
そして、前記前側基板２２と後側基板２３は、前記表示エリアを囲んで設けられた図示しない枠状シール材を介して接合されており、これらの基板２２，２３間の前記枠状シール材で囲まれた領域に液晶層２４が設けられている。
【００８５】
また、この液晶表示素子２１は、前記液晶層２４の液晶分子を前後の基板２２，２３間において実質的に９０度のツイスト角でツイスト配向させたＴＮ型のものであり、前記前側基板２２と後側基板２３の外面側にそれぞれ透過軸を所定の方向に向けて配置された一対の偏光板３２，３３と、表示の視野角を広くするために前記前側基板２２と前側の偏光板３２との間及び前記後側基板２３と後側の偏光板３３との間にそれぞれ配置された位相差板３４，３５とを備えている。
【００８６】
さらに、この実施例では、前記前側基板２２とその外面側に配置された前側位相差板２４との間に、透過光を拡散させるための拡散層３６を設けている。
【００８７】
すなわち、この実施例の液晶表示素子２１は、前記複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを、後側基板２３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂよりも前側に、前記複数の画素部Ｂの所定の領域にそれぞれ対応させて複数の反射膜２８を設けることにより、前記複数の画素部Ｂの前記反射膜２８に対応する領域をそれぞれ、表示の観察面側である前側から入射して前記液晶層２４を透過した光を前記反射膜２８により反射し、その反射光を前側（観察面側）に出射させて表示する反射表示領域Ｂ１とし、前記複数の画素部Ｂの他の領域、つまり前記反射膜２８に対応しない領域をそれぞれ、前記観察面側とは反対側である後側から入射して前記液晶層２４を透過した光を前側（観察面側）に出射させて表示する透過表示領域Ｂ２とするとともに、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを前記画素部Ｂの透過表示領域Ｂ２の透過経路にのみ介在させたものである。
【００８８】
したがって、この液晶表示素子２１によれば、上述した第１の実施例の液晶表示素子１と同様に、外光を利用する反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、液晶表示素子２１の後側に配置されたバックライトからの照明光を利用する透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００８９】
また、この実施例では、複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを後側基板２３の内面に複数の画素部Ｂの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂの上に前記画素部Ｂの所定の領域を反射表示領域Ｂ１とするための反射膜２８を設けるとともに、前記後側基板２３の内面に設ける複数の画素電極２６を、その反射表示領域Ｂ１に対応する部分を前記反射膜２８の上に重ねて形成しているため、上述した第２の実施例の液晶表示素子１ａと同様に、各画素部Ｂの反射表示領域Ｂ１と透過表示領域Ｂ２のΔｎｄの値を略等しくするとともに、前後の基板２２，２３の電極２５，２６間の間隔も略等しくし、反射表示領域Ｂ１と透過表示領域Ｂ２の電界―透過率特性を実質的に同じにすることができる。
【００９０】
さらに、この実施例では、前側基板２２の外面側（前側基板２２と前側位相差板３４との間）に拡散層３６を設けているため、反射表示のときも透過表示のときも、正面輝度が充分に高く、しかも、視野角を、位相差板３４，３５と前記拡散層３６とにより広くした表示を得ることができる。
【００９１】
なお、この実施例では、複数の色のカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを、後側基板２３の内面に複数の画素部Ａの全域にそれぞれ対応させて設け、このカラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂよりも前側に、前記複数の画素部Ｂの所定の領域にそれぞれ対応させて複数の反射膜２８を設けているが、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂは、図１に示した第１の実施例の液晶表示素子１と同様に、複数の画素部Ｂの透過表示領域Ｂ２にそれぞれ対応させて設けてもよく、その場合は、前記カラーフィルタ２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂを前側基板２２の内面に形成してもよい。
【００９２】
また、上記第４の実施例の液晶表示素子２１はＴＦＴ２７をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子であるが、この発明は、ＭＩＭ等の２端子の非線型抵抗素子をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子にも適用することができる。
【００９３】
さらに、上記第１〜第３の実施例の液晶表示素子１，１ａ，１ｂはＳＴＮ型のものであり、第４の実施例の液晶表示素子２１はＴＮ型のものであるが、この発明は、液晶分子を一方向に分子長軸を揃えて配向させたホモジニアス配向型液晶表示素子、強誘電性または反強誘電性液晶表示素子、複数の画素部を形成する電極を一方の基板の内面に設けた横電界型液晶表示素子等の各種液晶表示素子にも適用することができる。
【００９４】
【発明の効果】
この発明の液晶表示素子は、複数の画素部をそれぞれ、表示の観察面側から入射して液晶層を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域と、前記観察面とは反対側から入射して前記液晶層を透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域とに分け、前記複数の画素部にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタを、前記画素部の反射表示領域の光の透過経路と前記透過表示領域の光の透過経路とのうち、前記透過表示領域の透過経路にのみ介在させたものであるため、反射表示のときは明るい白黒画像を表示し、透過表示のときは色再現性及び明るさが充分なカラー画像を表示することができる。
【００９５】
この発明の液晶表示素子は、表示の観察面側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層を設け、前記前側基板と後側基板の少なくとも一方の基板の前記液晶層に対向する内面に複数の画素部を形成する電極を設けるとともに、前記液晶層よりも後側に、前記複数の画素部の所定の領域をそれぞれ反射表示領域とするための複数の反射膜を設けた構成のものが好ましく、このような構成とすることにより、前記複数の画素部の所定の領域にそれぞれ対応させて前記反射膜を設けた簡単な構造で、前記複数の画素部をそれぞれ前記反射表示領域と透過表示領域とに分けることができる。
【００９６】
さらに、この液晶表示素子において、前記複数の色のカラーフィルタは、前記前側基板と後側基板のいずれかの内面に、複数の画素部の透過表示領域にだけそれぞれ対応させて設けてもよく、このようにすることにより、複数の画素部の反射表示領域からカラーフィルタによる吸収を受けない非着色の光を出射させ、前記複数の画素部の透過表示領域から前記カラーフィルタの色に着色した光を出射させることができる。
【００９７】
また、この液晶表示素子においては、前記複数の色のカラーフィルタを、前記後側基板の内面に、前記複数の画素部の全域にそれぞれ対応させて設け、前記カラーフィルタよりも前側に、前記画素部の所定の領域を反射表示領域とするための反射膜を設けてもよく、このようにすることにより、複数の画素部の反射表示領域からカラーフィルタによる吸収を受けない非着色の光を出射させ、前記複数の画素部の透過表示領域から前記カラーフィルタの色に着色した光を出射させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【図２】前記液晶表示素子の１つの画素部の平面図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【図４】この発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【図５】この発明の第４の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，２１…液晶表示素子
Ａ，Ｂ…画素部
Ａ１，Ｂ１…反射表示領域
Ａ２，Ｂ２…透過表示領域
２，３，２２．２３…基板
４，２４…液晶層
５，６，２５，２６…電極
７，７ａ，２８…反射膜
８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，２９Ｒ，２９Ｇ，２９Ｂ…カラーフィルタ
１２，１３，２２，２３…偏光板
１４，１５，２４，２５…位相差板
１６，２６…拡散層
２０…バックライト

Claims

液晶層への電界の印加により光の透過を制御する複数の画素部を有し、前記複数の画素部がそれぞれ、前記表示の観察面側から入射して前記液晶層を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域と、前記観察面とは反対側から入射して前記液晶層を透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域とからなっているとともに、前記複数の画素部にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタが、前記画素部の反射表示領域の光の透過経路と前記透過表示領域の光の透過経路とのうち、前記透過表示領域の透過経路に介在させて設けられていることを特徴とする液晶表示素子。
表示の観察面側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の少なくとも一方の基板の前記液晶層に対向する内面に複数の画素部を形成する電極が設けられるとともに、前記液晶層よりも後側に、前記複数の画素部の所定の領域をそれぞれ反射表示領域とするための複数の反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
複数の色のカラーフィルタは、前側基板と後側基板のいずれかの内面に、複数の画素部の透過表示領域のみにそれぞれ対応させて設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
複数の色のカラーフィルタは、後側基板の内面に、複数の画素部の全域にそれぞれ対応させて設けられており、前記カラーフィルタよりも前側に、前記画素部の所定の領域を反射表示領域とするための反射膜が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。