JP2004145097A - 液晶表示装置、及びそれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】反射モード、透過モードにおいて、ともに色純度の高い表示が可能な半透過反射型液晶装置を提供する。
【解決手段】本実施の形態の液晶表示装置１２０は、互いに対向配置された上基板１０１と下基板１０２の間に液晶層１０３が狭持され、下基板１０２の上基板１０１との対向面に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）カラーフィルター１０５、半透過反射層としてコレステリック液晶１０６、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）カラーフィルター１０７、この順に該下基板に設けられ、バックライト１１８が備えられた半透過反射型の液晶表示装置である。また、カラーフィルター層１０５とカラーフィルター層１０７の各Ｒ、Ｇ、Ｂのドットが、それぞれのＲ、Ｇ、Ｂのドットに対応するように配置されている。そして上基板１０１、下基板１０２の外面にそれぞれ基板側から位相差板１０９、１１０、偏光板１０８、１１１がこの順に設けられている。
【選択図】　　　図１

Description

【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関し、特に反射モードのみならず、透過モード時にも十分に色純度が高い優れた視認性を有する半透過反射の液晶表示装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶装置は基本的に受光型の表示装置であるために、暗闇で観察するためには何らかの補助光源が必要である。そこで、液晶パネル背面に光源を配置し、必要に応じて外光による反射表示と光源による透過表示を切り換えて使用する半透過反射型液晶装置が考案された。（例えば、特許文献１）半透過反射型液晶表示装置の構成を図１０において説明する。図１０において、１００１は第一偏光板、１００２は第一位相差フィルム、１００３は上側ガラス基板、１００４は透明電極、１００５は液晶層、１００６はカラーフィルター、１００７は半透過反射層、１００８は下側ガラス基板、１００９は第二位相差フィルム、１０１０は第二偏光板、１０１１はバックライトである。上記半透過反射型液晶表示装置の半透過反射層１００７としては、コレステリック液晶を用いたコレステリック反射層である。すなわち、半透過反射層１００７は入射光量の内の何割かを反射し、残りを透過する機能がある。反射表示と透過表示の切り替えは、バックライトのオン／オフによって行う。また、（例えば、特許文献２）半透過反射装置の構成を図１１において説明する。１１０１は上基板、１１０２はカラーフィルター、１１０３は透明電極、１１０４はゲストホスト型の液晶層、１１０５は下基板、１１０６は第一位相差板、１１０７は半透過反射層、１１０８は第二位相差板、１１０９は偏光板、１１１０はバックライトである。上記半透過反射型液晶表示装置の半透過反射層１１０７としては、ホログラムを用いたホログラム層である。すなわち、半透過反射層１００７は入射光量の内の何割かを反射し、残りを透過する機能がある。反射表示と透過表示の切り替えは、バックライトのオン／オフによって行う。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３２６８９２号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７１７８９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半透過反射型液晶装置には、透過表示の際に色純度が反射表示に比べ低下するという課題があった。これは、半透過反射型液晶装置では色純度の低いカラーフィルターを用いていることに起因する。すなわち、反射表示では外光はカラーフィルターを二回通るため、従来の透過型液晶装置のカラーフィルターより色純度が低いカラーフィルターを用いているが、透過表示ではカラーフィルターを１回しか通らないため必然的に色純度が低いものになってしまう。また、逆にカラーフィルターの色純度を上げると、反射表示の明るさが低下するといったことがあげられる。
【０００５】
そこで本発明は、上記半透過反射層を２つのカラーフィルターで挟むように設けることで、反射、透過表示、ともに色純度の高い表示が可能な半透過反射型液晶装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、対向する上基板と下基板との間に液晶が狭持された液晶セルの前記下基板の前記上基板との対向面には、第一カラーフィルターと、所定の回転方向をもつ円偏光のうち一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層と、第二カラーフィルターとがこの順で該下基板上に備えられ、前記上基板の外面側、および、前記下基板の外面側に、各々、第一偏光板と第二偏光板が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、半透反射型液晶装置において、所定の回転方向をもつ円偏光のうち一部を反射させ、一部を透過させる半透過反射層の機能を有するコレステリック層を第一カラーフィルターと第二カラーフィルターの二層で挟むように設けることにより、前記上基板の上面から入射した光が、反射モードにおいては第二カラーフィルターを通り、前記コレステリック液晶層で反射され、再度、第二カラーフィルターを透過することで計２回カラーフィルターを透過する。また、透過モードにおいても、基板裏側から入射した光は、第一カラーフィルターを透過し、前記コレステリック液晶層と第二カラーフィルターを透過し、反射と同様、カラーフィルターを計２回透過することになる。すなわち、反射モード、透過モードの両モードにおいて、カラーフィルターを２回透過する構成にすることにより、従来の反射モードに比べ透過モードの色純度が低下することがなく、両モードにおいて、色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【０００８】
また、本発明の液晶表示装置は、対向する上基板と下基板との間に液晶が狭持された液晶セルの前記下基板の前記上基板との対向面には、第一カラーフィルターと、入射された光に対して一部を反射し、一部を透過するホログラム層と、第二カラーフィルターとがこの順で該下基板上に備えられ、前記上基板の外面側、および、前記下基板の外面側に、各々、第一偏光板と第二偏光板が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、半透反射型液晶装置において、所定の角度に対する入射光を反射し、それ以外の角度で入射した光を透過する半透過反射層の機能を有するホログラム層を第一カラーフィルターと第二カラーフィルターの二層で挟むように設けることにより、前記上基板の上面から入射した光が、反射モードにおいては第二カラーフィルターを通り、前記ホログラム層で反射され、再度、第二カラーフィルターを透過することで計２回カラーフィルターを透過する。また、透過モードにおいても、基板裏側から入射した光は、第一カラーフィルターを透過し、前記ホログラム層と第二カラーフィルターを透過し、反射と同様、カラーフィルターを計２回透過することになる。すなわち、反射モード、透過モードの両モードにおいて、カラーフィルターを２回透過する構成にすることにより、従来の反射モードに比べ透過モードの色純度が低下することがなく、両モードにおいて、色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００１０】
また、本発明の液晶表示装置は、対向する上基板と下基板との間に液晶が狭持された液晶セルの前記上基板の前記下基板との対向面に、第二カラーフィルターが備えられ、前記下基板の前記上基板との対向面には、第一カラーフィルターと、所定の回転方向をもつ円偏光のうち一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層がこの順で該下基板上に備えられ、前記上基板の外面側、および、前記下基板の外面側に、各々、第一偏光板と第二偏光板が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、半透反射型液晶装置において、所定の回転方向をもつ円偏光のうち一部を反射させ、一部を透過させる半透過反射層の機能を有するコレステリック層を、下基板側の第一カラーフィルターと上基板側の第二カラーフィルターの二層間に設けることにより、前記上基板の上面から入射した光が、反射モードにおいては第二カラーフィルターを通り、前記コレステリック液晶層で反射され、再度、第二カラーフィルターを透過することで計２回カラーフィルターを透過する。また、透過モードにおいても、基板裏側から入射した光は、第一カラーフィルターを透過し、前記コレステリック液晶層と第二カラーフィルターを透過し、反射と同様、カラーフィルターを計２回透過することになる。すなわち、反射モード、透過モードの両モードにおいて、カラーフィルターを２回透過する構成にすることにより、従来の反射モードに比べ透過モードの色純度が低下することがなく、両モードにおいて、色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００１２】
また、本発明の液晶表示装置は、対向する上基板と下基板との間に液晶が狭持された液晶セルの前記上基板の前記下基板との対向面に、第二カラーフィルターが備えられ、前記下基板の前記上基板との対向面には、第一カラーフィルターと、入射された光に対して一部を反射し、一部を透過するホログラム層がこの順で該下基板上に備えられ、前記上基板の外面側、および、前記下基板の外面側に、各々、第一偏光板と第二偏光板が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、半透反射型液晶装置において、所定の角度に対する入射光を反射し、それ以外の角度で入射した光を透過する半透過反射層の機能を有するホログラム層を、下基板側の第一カラーフィルターと上基板側の第二カラーフィルターの二層間に設けることにより、前記上基板の上面から入射した光が、反射モードにおいては第二カラーフィルターを通り、前記ホログラム層で反射され、再度、第二カラーフィルターを透過することで計２回カラーフィルターを透過する。また、透過モードにおいても、基板裏側から入射した光は、第一カラーフィルターを透過し、前記コレステリック液晶層と第二カラーフィルターを透過し、反射と同様、カラーフィルターを計２回透過することになる。すなわち、反射モード、透過モードの両モードにおいて、カラーフィルターを２回透過する構成にすることにより、従来の反射モードに比べ透過モードの色純度が低下することがなく、両モードにおいて、色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００１４】
また、上記液晶表示装置において、第一カラーフィルターの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各ドットが、それぞれ第二カラーフィルターの、赤、緑、青に対応するように配置されることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、上述したように、反射モード、透過モードで色純度の高い表示をするために、一回目にＲ、Ｇ、Ｂの各ドットを透過した光は、二回目にカラーフィルターを透過するときはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂに対応したドットを通過する必要がある。そのため、第一カラーフィルターの各Ｒ、Ｇ、Ｂのドットを第二カラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂのドットに対応させるように配置する。
【００１６】
また、上記液晶表示装置において、上基板側と第一偏光板、および、下基板と第二偏光板との間に狭持された入射光の位相をλ／４遅延させる位相差板を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、反射モード、透過モードの両モードで表示を可能にするためには、円偏光を入射する必要がある。このために、両モードにおいて、偏光板を透過した直線偏光が位相差板によりλ／４の位相差が生じることにより、所定の回転方向をもつ円偏光に変換される。
【００１８】
また、上記液晶表示装置において、下基板の外側から光を入射させる照明装置が備えられたことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、透過表示をするために、前記下基板の外側から、光を入射させる必要がある。そのため、下基板の外側から光を入射させるための照明装置を備えることで透過表示を可能にする。
【００２０】
また、上記いずれかの表示素子を腕時計型電子機器やワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置といった電子機器に備えることによって、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
【第一の実施の形態】
以下、本発明における第一の実施の形態について図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態における液晶表示装置の断面構造を示す図であり、本実施の形態はコレステリック液晶層を半透過反射層として用いた半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。なお、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。
【００２２】
本実施の形態の液晶表示装置１２０は、図１に示すように、液晶セル１０４とバックライト１１８（照明装置）とを備えたものである。液晶セル１０４は、下基板１０２と上基板１０１とが対向配置され、これら上基板１０１と下基板１０２との間に位相差を例えばλ／２に設定したＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶などからなる液晶層１０３が挟持されている。液晶セル１０４の背面側（下基板１０２の外面側）にバックライト１１８が配置されている。バックライト１１８は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源１１９、導光板１１６、反射板１１７などを備えている。
【００２３】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板１０２の上基板１０１の対向面（内面）側には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルター層１０５、コレステリック液晶層１０６、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルター層１０７がこの順で、該下基板上に設けられている。カラーフィルター層１０５および、カラーフィルター層１０７はフォトリソグラフィーで形成されたＲ、Ｇ、Ｂの顔料カラーフィルターである。また、本発明は反射モード、透過モード、両モードにおいても二回カラーフィルターを透過するものであるので、カラーフィルター層１０５及びカラーフィルター層１０７の色純度は低いものがよい。また、各Ｒ、Ｇ、Ｂのドットは、点線で結ばれるように、それぞれ同色系（各Ｒ、Ｇ、Ｂ）どうしがドットとして平面的に重なるように対応して配置されている。
【００２４】
次に、コレステリック液晶層１０６について図２を用いて説明する。コレステリック液晶層１０６はその性質として、入射された光の波長が、液晶分子のらせんピッチＰと平均屈折率ｎとの積ｎＰと等しく、かつ、螺旋の巻き方向と同じ回転方向の円偏光を選択的に反射する、いわゆる選択反射性を有している。図２の（ａ）はコレステリック液晶層の選択反射光及び透過光の偏光状態を示す図であり、コレステリック液晶層に自然光が入射した時の反射光と透過光の偏光状態を示したものである。図２における（ａ）の上側正面から入射された自然光は、例えば、コレステリック液晶が右回りの螺旋軸を有する場合、光の進行方向から観察すると、右円偏光が反射され、左円偏光は透過する。また、（ａ）の下側面から入射する光に対しては右円偏光が反射され、左円偏光が透過する。しかし、本発明で用いるコレステリック液晶層は完全な選択反射をするものではなく、選択反射に対応した円偏光の一部を反射し、その残りを透過する機能を有する。例えば、図２の（ｂ）のように、選択反射（右回り円偏光）の８０％を反射し、２０％を透過するようなコレステリック液晶層の半透過反射層である。
また、フルカラー表示に対応させるために、反射時にＲ、Ｇ、Ｂの光を反射させる必要がある。そこで、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長に応じた螺旋ピッチをもつコレステリックをポリマーで硬化させ、それらを積層することでフルカラー表示に対応したコレスレリック液晶層を作成することができる。さらに、螺旋の巻き方向と同じ回転方向の円偏光をわずかに透過させるために、例えば層の厚さを薄くすることで、選択反射の反射率を調整することができる。
【００２５】
下基板１０２の上基板１０１の対向面におけるカラーフィルター１０７の上方には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる下部電極１１５が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜１１４が形成されている。一方、上基板１０１の下基板１０２対向面にも、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる上部電極１１２が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜１１３が形成されている。これら下部電極１１５、上部電極１１２からなる電極構成には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式のいずれも採用することができる。
【００２６】
上基板１０１の外面側には、上位相差板１０９と上偏光板１０８（双方で上基板側円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。一方、下基板１０２の外面側には、下位相差板１１０と下偏光板１１１（双方で下基板側円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。これら位相差板１０９，１１０と偏光板１０８，１１１は、液晶層１０３に対して所定の回転方向を持つ円偏光を入射させるためのものである。ただし、特に上基板１０１側に設ける位相差板に色補償の機能も持たせたい場合には必ずしも１／４波長板を用いることはなく、任意の位相差を持つ位相差板を選択すればよい。
【００２７】
次に、半透過反射層としてコレステリック液晶層を用いた半透過反射液晶表示装置において、反射、透過表示ともに色純度の高い表示が可能な半透過反射型液晶装置の表示原理を図１にて説明する。
【００２８】
以下の説明では、円偏光の回転方向の記述は、光の進行方向から観察した偏光状態を示すものとして説明する。
また、コレステリック液晶層は、例えば右回りの円偏光を８０％反射し、２０％を透過するものとする。
液晶層１０３は、選択電界印加の有無により入射した円偏光の極性（回転方向）を切り換えて反転させるものであり、例えば非選択電圧印加時（液晶ＯＦＦ時）に液晶分子１２１が寝た状態では入射した波長の位相をλ／２（λ：入射光の波長）遅延する機能を有する。従って、上偏光板１０８、及び上位相差板１０９側から入射した左円偏光は液晶層１０３を透過後、右円偏光に変換されることになり、液晶層１０３に入射される光の偏光状態が右円偏光ならば左円偏光に変換されることになる。一方、選択電圧印加時（液晶ＯＮ時）に液晶分子１２２が立った状態では位相差がなくなり、円偏光の極性（回転方向）は変化しない。
【００２９】
図１に示す液晶表示装置において、反射モードの明表示を行う場合（図１の左端）には、上基板１０１の外側から入射した光は、上基板１０１上の上偏光板１０８を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、上１／４波長板１０９を透過することにより左円偏光となる。この時、液晶をＯＦＦ状態とすると、液晶層１０３がλ／２の位相を遅延させるため、上基板１０１側から入射した左円偏光は液晶層１０３を透過し、カラーフィルター層１０７に到達した時点では右円偏光である。
【００３０】
従って、例えば図１のように、カラーフィルター層１０７におけるＲのドット部分を透過した右円偏光の光は半透過反射層１０６で反射した後、再び上基板１０１に向けてカラーフィルター層１０７におけるＲのドットの部分を透過し、次いで液晶層１０３を透過することになる。この時も液晶がＯＦＦ状態であるため、液晶層１０３が位相をλ／２遅延するため、液晶層１０３を透過すると左円偏光になる。その後、上１／４波長板１０９を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板１０８を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明表示される。
以上から反射モードにおいて、出射光はカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの各ドットに対応したドットを二回透過することができるので、反射モードにおいて色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００３１】
逆に、反射モードの暗表示を行う場合（図１の右から２番目）には、液晶をＯＮ状態とすると、液晶層１０３では位相の遅れがない状態でそのまま透過するので、上基板１０１側から入射した左円偏光は液晶層１０３と、例えば図１のようにカラーフィルター層１０７におけるＢのドット部分を透過すると、偏光状態は左円偏光のままである。そして、半透過反射層を構成するコレステリック液晶層１０６は右円偏光を反射するものであるため、カラーフィルター層１０７におけるＢのドット部分を透過してきた左円偏光の光はコレステリック液晶層１０６（半透過反射層）を透過する。その後、次いでカラーフィルター層１０５のＢのドット部分を透過し、さらに下基板側１／４波長板１１０を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板１１１で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００３２】
一方、透過モードでの明表示を行う場合、例えば背面に配置されるバックライト等から出射された光が下基板１０２の外側から液晶セル１０４に入射し、この光が表示に寄与する光となる。ここで、透過モードの明表示を行う場合（図１の左から２番目）には、図１の下基板１０２側にも上基板１０１側と同様の下偏光板１１１と下１／４波長板１１０が備えられているので、下基板側から入射された光は、下偏光板１１１と下１／４波長板１１０を透過すると偏光状態は右円偏光であり、さらに、例えば図１のようにカラーフィルター層１０５におけるＧのドット部分を透過した右円偏光が下基板１０２側から入射され、コレステリック液晶層（半透過反射層）１０６では、右円偏光の８０％を選択反射し２０％を透過する。次いでカラーフィルター１０７におけるＧのドット部分を透過する。ここで、液晶がＯＦＦ状態であれば、上基板１０１側に到達した時点で左円偏光となり、上１／４波長板１０９を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板１０８を透過することになり、外部（観察者側）へ液晶表示装置が明表示される。
以上から透過モードにおいて、出射光はカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの各ドットに対応したドットを二回透過することができるので、透過モードにおいて色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００３３】
透過モードの暗表示を行う場合（図１の左から１番目）に液晶がＯＮ状態だとすると、下基板１０２側から入射する光は、下偏光板１１１を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、下１／４波長板１１０を透過することにより右円偏光となって、例えば図１のようにカラーフィルター層１０５におけるＢのドット部分を透過し、コレステリック液晶層１０６では、右円偏光の８０％を選択反射し、２０％を透過する。その後、カラーフィルター層１０７におけるＢのドット部分を順に透過する。液晶層１０３では位相の遅れが生じないことから上基板１０１を透過すると右円偏光となって出射される。その後、上基板側１／４波長板１０９を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板１０８で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００３４】
また、第一の実施の形態に係る他の構成として図３を用いて説明する。図３に示すように、液晶セル３０４とバックライト３１８（照明装置）とを備えたものである。液晶セル３０４は、下基板３０２と上基板３０１とが対向配置され、これら上基板３０１と下基板３０２との間に位相差を例えばλ／２に設定したＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶などからなる液晶層１０３が挟持されている。液晶セル３０４の後面側（下基板３０２の外面側）にバックライト３１８が配置されている。バックライト１１８は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源１１９、導光板１１６、反射板１１７などを備えている。
【００３５】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板３０２の上基板３０１との対向面には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルター層３０５、コレステリック液晶層３０６が、この順で該下基板上に設けられている。そして、上基板３０１の下基板３０２との対向側に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルター層３０７が設けてある。また、図１で説明したカラーフィルター層１０５、及び１０７と同様、カラーフィルター層３０５とカラーフィルター層３０７は、フォトリソグラフィーで形成されたＲ、Ｇ、Ｂの顔料カラーフィルターである。また、本発明は反射モード、透過モード、両モードにおいても二回カラーフィルターを透過するものであるので、カラーフィルター層１０５及びカラーフィルター層１０７の色純度は低いものがよい。また、各Ｒ、Ｇ、Ｂのドットは、点線で結ばれるように、それぞれ同色系（各Ｒ、Ｇ、Ｂ）どうしがドットとして平面的に重なるように対応して配置されている。
また、コレステリック液晶層３０６も図１で説明したものと同様のものを用いている。
【００３６】
下基板３０２に形成されたコレステリック液晶層３０６の上方には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる下部電極３１５が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜３１４が形成されている。
一方、上基板３０１の下基板３０２との対向面にも、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる上部電極３１２が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜３１３が形成されている。これら下部電極３１５、上部電極３１２からなる電極構成には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式のいずれも採用することができる。
【００３７】
上基板３０１の外面側には、上位相差板３０９と上偏光板３０８（双方で上基板側円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。一方、下基板３０２の外面側には、下位相差板３１０と下偏光板３１１（双方で下基板側円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。これら位相差板３０９，３１１と偏光板３０８，３１１は、液晶層３０３に対して所定の回転方向を持つ円偏光を入射させるためのものである。ただし、特に上基板１０１側に設ける位相差板に色補償の機能も持たせたい場合には必ずしも１／４波長板を用いることはなく、任意の位相差を持つ位相差板を選択すればよい。
【００３８】
以下の説明では、円偏光の回転方向の記述は、光の進行方向から観察した偏光状態を示すものとして説明する。
液晶層３０３は、選択電界印加の有無により入射した円偏光の極性（回転方向）を切り換えて反転させるものであり、例えば非選択電圧印加時（液晶ＯＦＦ時）に液晶分子３２１が寝た状態では入射した波長の位相をλ／２（λ：入射光の波長）遅延する機能を有する。従って、上偏光板３０８、及び上位相差板３０９側から入射した左円偏光は液晶層３０３を透過後、右円偏光に変換されることになり、液晶層３０３に入射される光の偏光状態が右円偏光ならば左円偏光に変換されことになる。一方、選択電圧印加時（液晶ＯＮ時）に液晶分子３２２が立った状態では位相差がなくなり、円偏光の極性（回転方向）は変化しない。
【００３９】
図３に示す液晶表示装置において、反射モードの明表示を行う場合（図３の左端）には、上基板３０１の外側から入射した光は、上基板３０１上の上偏光板１０８を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、上１／４波長板３０９を透過することにより左円偏光となり、更に例えば図３のように、カラーフィルター層３０７におけるＲのドット部分を透過する。この時、液晶をＯＦＦ状態とすると、液晶層３０３がλ／２の位相を遅延させるため、液晶層３０３に入射された左円偏光の光は、液晶層３０３を透過した時点では右円偏光に変換される。
【００４０】
従って、右円偏光をコレステリック液晶層（半透過反射層）３０６で反射した後、再び上基板３０１に向けて、再び液晶層３０３を透過することになる。この時も液晶がＯＦＦ状態であるため、液晶層３０３が位相をλ／２遅延するため、液晶層３０３を透過すると左円偏光になる。その後、再びカラーフィルター３０７にけるＲの部分を透過し、上１／４波長板３０９を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板３０８を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明表示される。
以上から反射モードにおいて、出射光はカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの各ドットに対応したドットを二回透過することができるので、反射モードにおいて色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００４１】
逆に、反射モードの暗表示を行う場合（図３の右から２番目）には、液晶をＯＮ状態とすると、液晶層３０３では位相の遅れがない状態でそのまま透過するので、上基板３０１側から入射した左円偏光は、例えば図３のように、カラーフィルター層３０７におけるＲのドット部分と液晶層３０３を透過すると偏光状態は左円偏光のままである。そして、半透過反射層を構成するコレステリック液晶層３０６は右円偏光を反射するものであるため、液晶層３０３を透過してきた左円偏光の光はコレステリック液晶層３０６（半透過反射層）を透過する。その後、下基板側１／４波長板３１０を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板３１１で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００４２】
一方、透過モードでの明表示を行う場合、例えば背面に配置されるバックライト等から出射された光が下基板３０２の外側から液晶セル３０４に入射し、この光が表示に寄与する光となる。ここで、透過モードの明表示を行う場合（図３の左から２番目）には、図３の下基板３０２側にも上基板３０１側と同様に、下偏光板３１１と下１／４波長板３１０が備えられているので、下基板３０２側から入射された光は、下偏光板３０２と下１／４波長板３１０を透過した時点では右円偏光であり、次いで、例えば図３のようにカラーフィルター３０５におけるＲのドット部分とコレステリック液晶層（半透過反射層）３０６では、例えば右円偏光の８０％が反射され、２０％が透過する。ここで、液晶がＯＦＦ状態であれば、上基板３０１側に到達した時点で左円偏光となり、カラーフィルター３０７におけるＲの部分と上１／４波長板３０９を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板３０８を透過することになり、外部（観察者側）へ液晶表示装置が明表示される。
以上から透過モードにおいて、出射光はカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの各ドットに対応したドットを二回透過することができるので、透過モードにおいて色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００４３】
透過モードの暗表示を行う場合（図３の左から１番目）に液晶がＯＮ状態だとすると、下基板３０２側から入射する光は、下偏光板３１１を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、下１／４波長板３１０を透過することにより右円偏光となって、例えば図３のようにカラーフィルター３０５におけるＢのドット部分とコレステリック液晶層（半透過反射層）３０６では右円偏光の８０％を選択反射し２０％を透過する。液晶層３０３では位相の遅れが生じないことから上基板３０１を透過すると右円偏光となって出射される。その後、カラーフィルター３０７におけるＢのドット部分と上基板側１／４波長板３０９を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板３０８で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００４４】
【第二の実施の形態】
以下、本発明における第二の実施の形態について図４を参照して説明する。図４は本実施の形態における液晶表示装置の断面構造を示す図であり、本実施の形態はホログラム層を半透過反射層として用いたときの半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。なお、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。
【００４５】
本実施の形態の液晶表示装置４２１は、図４に示すように、液晶セル４０４とバックライト４１９（照明装置）とを備えたものである。液晶セル４０４は、下基板４０２と上基板４０１とが対向配置され、これら上基板４０１と下基板４０２との間に位相差を、例えばλ／２に設定したＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶などからなる液晶層４０３が挟持されている。液晶セル４０４の背面側（下基板４０２の外面側）にバックライト４１９が配置されている。バックライト４１９は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源４２０、導光板４１７、反射板４１８などを備えている。
【００４６】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板４０２の上基板４０１の対向面（内面）側には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルター層４０５、ホログラム層４０６、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルター層４０７が、この順で該下基板上に設けられている。カラーフィルター層４０５とカラーフィルター層４０７のカラーフィルター層４０５および、カラーフィルター層４０７はフォトリソグラフィーで形成されたＲ、Ｇ、Ｂの顔料カラーフィルターである。また、本発明は反射モード、透過モード、両モードにおいても二回カラーフィルターを透過するものであるので、カラーフィルター層４０５及びカラーフィルター層４０７の色純度は低いものがよい。また、各Ｒ、Ｇ、Ｂのドットは、点線で結ばれるように、それぞれ同色系（各Ｒ、Ｇ、Ｂ）どうしがドットとして平面的に重なるように対応して配置されている。
【００４７】
また、反射モード、透過モードの両モードにおいて選択電界印加の有無に対して明、暗表示を同じにするために、上基板４０１の下基板４０２との対向内面の反射部にギャップ層４０８を設ける。また、ギャップ層４０８は、液晶セル４０４における反射部のセル厚を透過部に比べ短くするだけなので、光学的に等方的なものでよく、例えば高分子系の材料などが挙げられる。
【００４８】
次に、ホログラム層４０６について図５を用いて説明する。ホログラム層は、斜め方向からの入射光を基板の法線方向に近い方向へ回折反射し、回折反射とは異なる基板法線方向に近い方向から入射した光は透過するものである。すなわち、ホログラム層４０６は半透過反射層として機能する。また、材料としてはアクリル系の高分子などの材料が使用できる。また、フルカラー表示に対応させるために、ホログラムの中心回折波長を３原色に対応させればよく、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した光源をもつレーザーを用いて露光し、作成すればよい。
【００４９】
下基板４０２の上基板４０２との対向面のカラーフィルター層４０７の上面には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる下部電極４１６が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜４１５が形成されている。一方、上基板の下基板４０１との対向面にも、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる上部電極４１３が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜４１４が形成されている。これら下部電極４１６、上部電極４１３からなる電極構成には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式のいずれも採用することができる。
【００５０】
上基板４０１の外面側には、上位相差板４１０と上偏光板４０９（双方で上基板側円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。一方、下基板４０２の外面側には、下位相差板４１１と下偏光板４１２（双方で下基板側円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。これら位相差板４１０，４１１と偏光板４０９，４１２は、液晶層４０３に対して所定の回転方向を持つ円偏光を入射させるためのものであるが、特に上基板４０１側に設ける位相差板に色補償の機能も持たせたい場合には必ずしも１／４波長板を用いることはなく、任意の位相差を持つ位相差板を選択すればよい。
【００５１】
また、反射型液晶表示装置においてホログラムを用いた半透過反射層を用いた場合、液晶セルに入射させる光の偏光状態を円偏光とし、液晶層への選択電界印加時、非選択電界印加時のいずれかの時に円偏光状態の回転方向を反転させるように液晶モードを設定すれば、反射時と透過時で表示モードを同じにすることができる。
【００５２】
次に、半透過反射層としてホログラム層を用いた半透過反射液晶表示装置において、反射、透過表示ともに色純度の高い表示が可能な半透過反射型液晶装置の表示原理を図４にて説明する。
【００５３】
以下の説明では、円偏光の回転方向の記述は、光の進行方向から観察した偏光状態を示すものとして説明する。
液晶層４０３は、選択電界印加の有無により入射した円偏光の極性（回転方向）を切り換えて反転させるものであり、または直線偏光に変化させるものである。非選択電圧印加時（液晶ＯＦＦ時）に液晶分子４２２が寝た状態では、ギャップ層４０８が無い部分、すなわち透過部では、入射した波長の位相をλ／２（λ：入射光の波長）遅延する機能を有する。また、ギャップ層４０８がある部分、すなわち、反射部では位相がλ／４遅延することになる。従って、上偏光板４０９、上位相差板４１０側から入射した左円偏光は液晶層４２３を透過後、紙面に垂直な直線偏光に変換されることになり、液晶層４０３に入射される光の偏光状態が、透過部では左円偏光は右円偏光に変換され、右円偏光は左円偏光に変換されることになる。一方、選択電圧印加時（液晶ＯＮ時）に液晶分子４２３が立った状態では位相差がなくなり、ギャップ層４０８有無の部分に関係なく、円偏光の極性（回転方向）は変化しない。
【００５４】
また、ホログラム層で反射した光は入射方向に対して、回転方向が反転する。すなわち、右円偏光が反射されると左円偏光になり、左円偏光が反射されると右円偏光に変化する。
図４に示す液晶表示装置において、反射モードの明表示を行う場合（図４の左端）には、上基板４０１の外側から入射した光は、上基板４０１上の上偏光板４０９を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、上１／４波長板４１０を透過することにより左円偏光となる。この時、液晶をＯＦＦ状態とすると、液晶層４０３が反射部では位相をλ／４遅延させるため、上基板４０１側から入射した左円偏光は液晶層４０３を透過し、カラーフィルター層４０７に到達した時点で偏光状態は紙面に垂直な直線偏光である。
【００５５】
従って、例えば図４のように、カラーフィルター層４０７におけるＲのドット部分を透過した直線偏光の光は、半透過反射層４０６で反射した後、再び上基板４０１に向けてカラーフィルター層４０７におけるＲのドット部分を透過し、次いで液晶層４０３を透過することになる。この時も液晶がＯＦＦ状態であるため、液晶層４０３がλ／４位相を遅延するため、液晶層４０３を透過すると左円偏光になる。その後、上１／４波長板４１０を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板４０９を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明表示される。
以上から反射モードにおいて、出射光はカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの各ドットに対応したドットを二回透過することができるので、反射モードにおける色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００５６】
逆に、反射モードの暗表示を行う場合（図４の右から２番目）には、液晶をＯＮ状態とすると、液晶層４０３では位相の遅れがない状態でそのまま透過するので、上基板４０１側から入射した左円偏光は液晶層４０３と、例えば図４のように、カラーフィルター層４０７におけるＢのドット部分を透過すると偏光状態は左円偏光のままである。そして、ホログラム層４０６で反射されることにより偏光状態が反転し、右円偏光となる。その後、再びカラーフィルター層４０７におけるＢのドット部分を透過し、液晶層４０３を透過する。その後、上基板４０１を透過し、さらに上基板側１／４波長板４１０を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板４０９で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００５７】
一方、透過モードでの明表示を行う場合、例えば背面に配置されるバックライト等から出射された光が下基板４０２の外側から液晶セル４０４に入射し、この光が表示に寄与する光となる。ここで、透過モードの明表示を行う場合（図４の左から２番目）には、図４の下基板４０２側にも上基板４０１側と同様の下偏光板４１２と下１／４波長板４１１が備えられているので、下基板４０２側から入射された光は、下偏光板４１２と下１／４波長板４１１を透過すると偏光状態は右円偏光であり、例えばこの場合、カラーフィルター層４０５におけるＧのドット部分を透過した右円偏光が、半透過反射層４０６を透過し、次いでカラーフィルター層４０７におけるＧのドット部分を透過する。ここで、液晶がＯＦＦ状態であれば、液晶層４０３で位相がλ／４遅れることにより、上基板４０１側に到達した時点で左円偏光となり、上１／４波長板４１０を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板４０９を透過することになり、外部（観察者側）へ液晶表示装置が明表示される。
以上から透過モードにおいて、出射光はカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの各ドットに対応したドットを二回透過することができるので、色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００５８】
透過モードの暗表示を行う場合（図４の右から１番目）に液晶がＯＮ状態だとすると、下基板４０２側から入射する光は、下偏光板４１２を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、下１／４波長板４１１を透過することにより右円偏光となって、例えば図４のように、カラーフィルター層４０５におけるＢのドット部分と、ホログラム層４０６、カラーフィルター層４０７におけるＢのドット部分を順に透過し、液晶層４０３では位相の遅れが生じないことから上基板４０１を透過すると右円偏光となって出射される。その後、上基板側１／４波長板４１０を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板４０９で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００５９】
また、第一の実施形態に係る他の構成として図６を用いて説明する。図６に示すように、液晶セル６０４とバックライト６１９（照明装置）とを備えたものである。液晶セル６０４は、下基板６０２と上基板６０１とが対向配置され、これら上基板６０１と下基板６０２との間に位相差を、例えばλ／２に設定したＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶などからなる液晶層６０３が挟持されている。液晶セル６０４の後面側（下基板６０２の外面側）にバックライト６１９が配置されている。バックライト６１９は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源６２０、導光板６１７、反射板６１８などを備えている。
【００６０】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板６０２の上基板６０１との対向面には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルター層６０５、ホログラム層６０６が、この順で該下基板上に設けられている。そして、上基板６０１の下基板６０２との対向側に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルター層６０７が設けてある。また、図４で説明したカラーフィルター層４０５、及び４０７と同様、カラーフィルター層６０５および、カラーフィルター層６０７はフォトリソグラフィーで形成されたＲ、Ｇ、Ｂの顔料カラーフィルターである。また、本発明は反射モード、透過モード、両モードにおいても二回カラーフィルターを透過するものであるので、カラーフィルター層６０５及びカラーフィルター層６０７の色純度は低いものがよい。また、各Ｒ、Ｇ、Ｂのドットは、点線で結ばれるように、それぞれ同色系（各Ｒ、Ｇ、Ｂ）どうしがドットとして平面的に重なるように対応して配置されている。
【００６１】
また、反射モード、透過モードの両モードにおいて選択電界印加の有無に対して明、暗表示を同じにするために、図４と同様に、上基板６０１の下基板６０２との対向内面の反射部にギャップ層６０８を設ける。ギャップ層６０８は図４で説明したものと同様のものを用いている。
【００６２】
また、ホログラム層６０６は図４で説明したものと同様のものを用いている。
【００６３】
上基板６０１の外面側には、上位相差板６１０と上偏光板６０９（双方で上基板側円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。一方、下基板６０２の外面側には、下位相差板６１１と下偏光板６１２（双方で下基板側円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。これら位相差板６１０，６１１と偏光板６０９，６１２は、液晶層６０３に対して所定の回転方向を持つ円偏光を入射させるためのものであるが、特に上基板６０１側に設ける位相差板に色補償の機能も持たせたい場合には必ずしも１／４波長板を用いることはなく、任意の位相差を持つ位相差板を選択すればよい。
【００６４】
また、反射型液晶表示装置においてホログラムを用いた半透過反射層を用いた場合、液晶セルに入射させる光の偏光状態を円偏光とし、液晶層への選択電界印加時、非選択電界印加時のいずれかの時に円偏光状態の回転方向を反転させるように液晶モードを設定すれば、反射時と透過時で表示モードを同じにすることができる。
【００６５】
次に、半透過反射層としてホログラム層を用いた半透過反射液晶表示装置において、反射、透過表示ともに色純度の高い表示が可能な半透過反射型液晶装置の表示原理を図６にて説明する。
【００６６】
また、以下の説明において、円偏光の回転方向の記述は、光の進行方向から観察した偏光状態を示している。
液晶層６０３は、選択電界印加の有無により入射した円偏光の極性（回転方向）を反転、または直線偏光に変化させるものである。非選択電圧印加時（液晶ＯＦＦ時）に液晶分子６２２が寝た状態では、ギャップ層６０８が無い部分、すなわち透過部では、入射した波長の位相をλ／２（λ：入射光の波長）遅延することになる。また、ギャップ層６０８がある部分、すなわち、反射部では位相がλ／４遅延することになる。従って、入射した左円偏光は液晶層６０３を透過後、紙面に垂直な直線偏光に変化し、また、透過部では左円偏光は右円偏光に変化し、右円偏光は左円偏光に変化する。一方、選択電圧印加時（液晶ＯＮ時）に液晶分子６２３が立った状態では位相差がなくなり、ギャップ層６０８有無の部分に関係なく、円偏光の極性（回転方向）は変化しない。また、ホログラム層で反射した光は入射方向に対して、回転方向が反転する。すなわち、右円偏光が反射されると左円偏光になり、左円偏光が反射されると右円偏光に変化する。
【００６７】
図６に示す液晶表示装置において、反射モードの明表示を行う場合（図６の左端）には、上基板６０１の外側から入射した光は、上基板６０１上の上偏光板６０９を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、上１／４波長板６１０を透過することにより左円偏光となる。この時、液晶をＯＦＦ状態とすると、液晶層６０３が反射部では位相をλ／４遅延させるため、上基板４０１側から入射した左円偏光は、例えば図６のように、カラーフィルター層６０７におけるＲのドット部分を透過し、液晶層６０３に到達した時点では偏光状態は紙面に垂直な直線偏光である。
【００６８】
従って、直線偏光を半透過反射層６０６で反射した後、再び上基板６０１に向けて、液晶層６０３を透過することになる。この時も液晶がＯＦＦ状態であるため、液晶層６０３がλ／４位相を遅延するため、液晶層６０３を透過すると左円偏光になる。その後、カラーフィルター層６０７におけるＲのドット部分と上１／４波長板６１０を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板６０９を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明表示される。
以上から反射モードにおいて、出射光はカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの各ドットに対応したドットを二回透過することができるので、反射モードにおける色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００６９】
逆に、反射モードの暗表示を行う場合（図６の右から２番目）には、液晶をＯＮ状態とすると、液晶層６０３では位相の遅れがない状態でそのまま透過するので、上基板６０１側から入射した左円偏光はカラーフィルター層６０７におけるＢのドットの部分と液晶層６０３を透過した時点では、偏光状態は左円偏光のままである。その後、ホログラム層６０６で反射されると偏光状態は反転され、右円偏光となり、再び液晶層６０３とカラーフィルター層６０７におけるＢのドット部分と上基板６０１を透過し、さらに下１／４波長板６１０を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板６０９で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００７０】
一方、透過モードでの明表示を行う場合、例えば背面に配置されるバックライト等から出射された光が下基板６０２の外側から液晶セル６０４に入射し、この光が表示に寄与する光となる。ここで、透過モードの明表示を行う場合（図６の左から２番目）には、図６の下基板６０２側にも上基板６０１側と同様の下偏光板６１２と下１／４波長板６１１が備えられているので、入射された光は、下偏光板６１２と下１／４波長板を透過すると、右円偏光になり、例えば図６のように、カラーフィルター層６０５におけるＧのドット部分と半透過反射層６０６を透過する。ここで、液晶がＯＦＦ状態であれば、液晶層６０３で位相がλ／４遅れることにより、上基板６０１側に到達した時点で左円偏光となり、カラーフィルター層６０７におけるＧのドット部分と上１／４波長板６１０を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板６０９を透過することになり、外部（観察者側）へ液晶表示装置が明表示される。
以上から透過モードにおいて、出射光はカラーフィルターのＲ、Ｇ、Ｂの各ドットに対応したドットを二回透過することができるので、透過モードにおける色純度の高い表示が可能であり、視認性に優れた半透過反射の液晶表示装置を実現することができる。
【００７１】
透過モードの暗表示を行う場合（図６の右から１番目）に液晶がＯＮ状態だとすると、下基板６０２側から入射する光は、下偏光板６１２を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、下１／４波長板６１１を透過することにより右円偏光となって、例えば図１のように、カラーフィルター層６０５におけるＢのドット部分、ホログラム層６０６を透過する。液晶層６０３では位相の遅れが生じないことからカラーフィルター層６０７におけるＢのドット部分と上基板６０１を透過した時点の偏光状態は右円偏光である。その後、上基板側１／４波長板６１０を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板６０９で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００７２】
なお、
【第一の実施の形態】と
【第二の実施の形態】の説明では、理想的な形態として上基板側、下基板側から導入する光をともに「左円偏光」、「右円偏光」としたが、上述した本発明の液晶表示装置の動作を実現するためには必ずしも完全な円偏光である必要はなく、広い意味で「楕円偏光」であればよい。
【００７３】
［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。
図７は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図７において、符号７００は携帯電話本体を示し、符号７０１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。図８は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図８において、符号８００は時計本体を示し、符号８０１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。図９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９において、符号９００は情報処理装置、符号９０１はキーボードなどの入力部、符号９０２は情報処理装置本体、符号９０３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。
【００７４】
図７〜図９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、反射モード、透過モードでも色純度の高い表示をすることが可能であり、あらゆる使用環境で視認性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００７５】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態では、円偏光入射手段として偏光板と１／４波長板とを用いたが、液晶層に対して楕円偏光を入射できるものであれば、その他の光学部材を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施の形態に係る液晶表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図２】コレステリック液晶層の選択反射光及び透過光の偏光状態を示す図である。
【図３】第一の実施の形態に係る他の構成の液晶表示装置を示した図である。
【図４】第二の実施の形態に係る液晶表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図５】ホログラム層の選択反射光及び透過光の偏光状態を示す図である。
【図６】第二の実施の形態に係る他の構成の液晶表示装置を示した図である。
【図７】本発明に係わる電子機器の例を示す斜視の図である。
【図８】本発明に係わる電子機器の例を示す斜視の図である。
【図９】本発明に係わる電子機器の例を示す斜視の図である。
【図１０】従来の液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図１１】従来の液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１，３０１．４０１，６０１，１００３，１１０１　上基板
１０２，３０２　，４０２，６０２，１００８，１１０５　下基板
１０３，３０３，４０３，６０３，１００５，１１０４　液晶層
１０４，３０４，４０４，６０４　液晶セル
１０５，１０７，３０５，３０７，４０５，４０７，６０５，６０７，１００６，１１０２　カラーフィルター
１０６，３０６，１００７　コレステリック液晶層
４０６，６０６，１１０７　ホログラム層
１０８，３０８，４０９，６０９，１００１　上偏光板（上基板側円偏光入射手段）
１０９，３９，４１０，６１０，１００２　上位相差板（上基板側円偏光入射手段）
１１１，３１１，４１２，６１２，１０１０，１１０９　下偏光板（下基板側円偏光入射手段）
１１０，３１０，４１１，６１１，１００９，　下位相差板（下基板側円偏光入射手段）
１２１，１２２，３２１，３２２，４２２，４２３　液晶分子
１２０，３２０，４２１，６２１　液晶表示装置
１１８，３１８，４１９，６１９　バックライト
１１９，３１９，４２０，６２０　ＬＥＤ
１１６，３１６，４１７，６１７　導光板
１１７，３１７，４１８，６１８　ミラー
１１２，１１５，３１２，３１５，４１３，４１６，６１３，６１６，１００４，１１０３　透明電極
１１３，１１４，３１３，３１４，４１４，４１５，６１４，６１５　配向膜

Claims (8)

1. 対向する上基板と下基板との間に液晶が狭持された液晶セルの前記下基板の前記上基板との対向面には、第一カラーフィルターと、所定の回転方向をもつ円偏光のうち一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層と、第二カラーフィルターとがこの順で該下基板上に備えられ、前記上基板の外面側、および、前記下基板の外面側に、各々、第一偏光板と第二偏光板が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 対向する上基板と下基板との間に液晶が狭持された液晶セルの前記下基板の前記上基板との対向面には、第一カラーフィルターと、入射された光に対して一部を反射し、一部を透過するホログラム層と、第二カラーフィルターとがこの順で該下基板上に備えられ、前記上基板の外面側、および、前記下基板の外面側に、各々、第一偏光板と第二偏光板が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 対向する上基板と下基板との間に液晶が狭持された液晶セルの前記上基板の前記下基板との対向面に、第二カラーフィルターが備えられ、前記下基板の前記上基板との対向面には、第一カラーフィルターと、所定の回転方向をもつ円偏光のうち一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層が、この順で該下基板上に備えられ、前記上基板の外面側、および、前記下基板の外面側に、各々、第一偏光板と第二偏光板が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 対向する上基板と下基板との間に液晶が狭持された液晶セルの前記上基板の前記下基板との対向面に、第二カラーフィルターが備えられ、前記下基板の前記上基板との対向面には、第一カラーフィルターと、入射された光に対して一部を反射し、一部を透過するホログラム層がこの順で該下基板上に備えられ、前記上基板の外面側、および、前記下基板の外面側に、各々、第一偏光板と第二偏光板が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記第一カラーフィルターの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各ドットが、それぞれ前記第二カラーフィルターの、赤、緑、青に対応するように配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 前記上基板側と前記第一偏光板、および、前記下基板と前記第二偏光板との間に狭持された入射光の位相をλ／４遅延させる位相差板を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. 前記下基板の外側から光を入射させる照明装置が備えられたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
8. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の表示素子を備えたことを特徴とする電子機器。

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