JP3747751B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外光を利用する反射表示を行なう液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、表示の観察側である前側の透明基板とこの前側基板に対向する後側の透明基板との間に、これらの基板の内面にそれぞれ設けられた電極間に印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶層が設けられてなる液晶素子と、この液晶素子をはさんでその前側と後側とに配置された前後一対の偏光板（一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板）とにより構成されている。
【０００３】
この種の液晶表示装置としては、ＴＮ（ツイステッド・ネマティック）型のものが広く利用されており、このＴＮ型液晶表示装置は、前記液晶素子の液晶層の液晶分子の無電界状態における配向状態をほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向とするとともに、前記一対の偏光板を、それぞれの透過軸を互いにほぼ平行にするか、あるいは互いにほぼ直交させて配置した構成となっている。
【０００４】
ところで、液晶表示装置には、バックライトからの照明光を利用して透過表示を行なう透過型のものと、液晶表示装置の使用環境の光である外光を利用して反射表示を行なう反射型のものとがあるが、透過型の液晶表示装置は、バックライトの点灯に大きく電力を消費するため、省電力の面では、外光を利用して反射表示を行なう反射型のものが有利である。
【０００５】
反射型の液晶表示装置は、従来、前記液晶素子の後側に配置された後側偏光板の後側に反射板（一般には拡散反射板）を配置した構成となっている。
【０００６】
この反射型液晶表示装置は、表示の観察側である前側から入射する外光を、前記液晶素子の前側に配置された前側偏光板の偏光作用により直線偏光光として液晶素子に入射し、液晶層により偏光状態を制御されて前記液晶素子の後側に出射した光のうち、後側偏光板を透過した光を前記反射板により反射させ、その反射光を前記後側偏光板と液晶素子と前側偏光板とを透過させて前側に出射する。
【０００７】
この光の出射は、前記液晶素子の液晶層に印加される電界（電極間に印加され電界）により制御され、例えばノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、電界ＯＦＦ時（電界が印加されずに液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるとき）に、前側から入射した光が前記後側偏光板により吸収されてその領域の表示が暗表示となり、電界ＯＮ時（電界が印加されて液晶分子が基板面に対して立ち上がり配向したとき）に、前側から入射した光が前記反射板により反射されて前側に出射し、その領域の表示が明表示になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の反射型液晶表示装置は、前側から入射した外光が、前側偏光板によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、この前側偏光板の透過軸に沿った偏光成分の光だけが液晶素子に入射するため、入射した外光のうちのほぼ半分の光が無駄になる。
【０００９】
そのため、従来の反射型液晶表示装置は、入射光の利用効率が悪く、したがって、反射板により反射されて前側に出射する光の強度が低くて、明表示が暗いという問題をもっている。
【００１０】
この発明は、前側から入射する外光を高い効率で利用して明表示を明るくするとともに、良好なコントラストを得ることができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、表示の観察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、印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶層が設けられてなる液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置され、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、前記反射偏光板の前側に配置された位相板からなり、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板に入射させ、前記反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光の少なくとも一部をその偏光状態を変えて前記反射偏光板に再び入射させるとともに、後側から前記液晶素子および前記反射偏光板を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子と、前記液晶素子の後側に配置され、前記液晶素子を透過してその後側に出射した光の少なくとも一部を反射する後面部材とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
この液晶表示装置は、外光を利用する反射表示を行なうものであり、この液晶表示装置においては、表示の観察側である前側から入射した外光が、前記光学素子を透過して前記反射偏光板に入射し、その入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光が、この反射偏光板により反射され、他方の偏光成分の光が、この反射偏光板を透過して、直線偏光光となって液晶素子に入射する。
【００１３】
前記反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光は、前記光学素子にその後側から入射するとともに、この光学素子により偏光状態を変えられて前記反射偏光板に再び入射し、その光のうち、前記他方の偏光成分に偏光状態を変えた光が、この反射偏光板を透過して、直線偏光光となって前記液晶素子に入射する。
【００１４】
そして、前記液晶素子に入射した光は、液晶層により偏光状態を制御されてこの液晶素子の後側に出射し、その光が前記後面部材に入射して、この後面部材により反射された光が、前記液晶素子に後側から再び入射し、この液晶素子と前記反射偏光板と光学素子とを透過して前側に出射する。
【００１５】
この光の出射は、前記液晶素子の液晶層に印加される電界により制御され、例えばノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、電界ＯＦＦ時（電界が印加されずに液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるとき）に、その領域の表示が暗表示となり、電界ＯＮ時（電界が印加されて液晶分子が基板面に対して立ち上がり配向したとき）に、前側から入射した光が前記後面部材により反射されて前側に出射し、その領域の表示が明表示になる。
【００１６】
すなわち、この液晶表示装置は、液晶素子の前側に配置する偏光素子として反射偏光板を用いるとともに、この反射偏光板の前側に前記光学素子を配置することにより、前側から入射した外光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射偏光板を透過する偏光成分の光と、この反射偏光板により反射され、前記光学素子により偏光状態を変えられて再び前記反射偏光板に入射した光のうちのこの反射偏光板を透過する偏光成分の光との両方を、前記反射偏光板を透過させて液晶素子に入射させるようにしたものであり、したがって、前側から入射する外光を高い効率で利用して、明表示を明るくすることができる。
【００１７】
しかも、この液晶表示装置においては、前記反射偏光板が、前側から入射した外光の互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の光を反射するが、その反射光は、上述したように前記光学素子により偏光状態を変えられて再び前記反射偏光板に入射し、その光のうちの他方の偏光成分に偏光状態を変えた光が液晶素子に入射するため、前記反射偏光板により反射された光が前記光学素子を透過して前側に出射する光漏れは少なく、したがって、前記光漏れによる暗表示の暗さ浮き上がりを抑え、良好なコントラストを得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の液晶表示装置は、上記のように、液晶素子の前側に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板を配置するとともに、この反射偏光板の前側に配置された位相板からなり、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板に入射し、前記反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光の少なくとも一部をその偏光状態を変えて前記反射偏光板に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子および前記反射偏光板を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子を配置し、前記液晶素子の後側に、前記液晶素子を透過してその後側に出射した光の少なくとも一部を反射する後面部材を配置することにより、前側から入射する外光を高い効率で利用して明表示を明るくするとともに、良好なコントラストを得るようにしたものである。
【００１９】
この発明の液晶表示装置において、前記反射偏光板の前側に配置される光学素子は、透過する光の常光と異常光との間に位相差を与え、透過光の偏光状態を変化させる位相板が望ましく、さらに、この前記位相板は、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板が好ましい。
【００２０】
前記λ／４板からなる位相板は、その遅相軸を、液晶素子の前側に配置された反射偏光板の反射軸および透過軸に対してほぼ４５°の角度で交差させて配置するのが好ましい。
【００２１】
また、この液晶表示装置において、前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板は、その前面に、この反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光を、前記反射偏光板の前側に配置された前記位相板に対し、この位相板により内面反射される入射角で入射させるための表面処理が施されたものが好ましい。
【００２２】
さらに、前記反射偏光板は、その前面に、前記一方の偏光成分の光を拡散させて反射し、前記他方の偏光成分の光を拡散することなく透過させるための表面処理が施されたものが好ましい。
【００２３】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板とこの反射偏光板の前側に配置された前記位相板との間に、透過光を所定の広がり角度範囲に拡散させる拡散層を設けてもよい。その場合、前記拡散層は、前記液晶素子の前側に配置された前記反射偏光板の法線に対して傾いた方向に指向性を有しているのが好ましい。
【００２４】
さらに、この液晶表示装置においては、前記液晶素子とその前側に配置された前記反射偏光板との間に、透過光を拡散させる拡散手段を設けるのが望ましい。
【００２５】
また、この液晶表示装置において、前記液晶素子の後側に配置された前記後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収するものが好ましい。
【００２６】
このような後面部材は、例えば、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、この反射偏光板の後側に設けられた光吸収手段とにより構成すればよい。
【００２７】
この後面部材は、液晶素子の後面に対向する第１の反射偏光板と、その後側に配置された第２の反射偏光板とを備え、前記第１の反射偏光板と第２の反射偏光板との間に透過光を拡散させる拡散層を設け、前記第２の反射偏光板の後側に光吸収手段を設けた構成のものがより好ましい。
【００２８】
その場合、前記光吸収手段は、光吸収膜でも、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板でも、あるいは、所定の波長帯域の光を吸収する着色膜でもよい。
【００２９】
また、前記後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板と、この吸収偏光板の後側に設けられた反射板とにより構成してもよい。
【００３０】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子と前記後面部材との間に、透過光を拡散させる拡散手段を設けるのが望ましい。
【００３１】
さらに、前記液晶素子とその前側に配置された前記反射偏光板との間に設ける前記拡散手段と、前記液晶素子と前記後面部材との間に設ける前記拡散手段の一方または両方は、液晶素子の前側に配置された反射偏光板の法線に沿った方向に指向性を有しているのが好ましく、望ましくは、一方の面に微小なレンズが配列形成されたレンズフィルムが好ましい。
【００３２】
また、この液晶表示装置においては、前記後面部材として、拡散反射性を有するものを用いてもよい。
【００３３】
さらに、この液晶表示装置において、前記液晶素子が単純マトリックス液晶素子である場合、前記液晶素子の液晶分子のツイスト角は、約１００°にするのが望ましい。
【００３４】
その場合、前記液晶素子の液晶の複屈折性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値は、１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲が好ましい。
【００３５】
【実施例】
図１〜図６はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図である。
【００３６】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１と、この液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０と、前記反射偏光板１０の前側に配置された光学素子１２と、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材１３とを備えている。
【００３７】
図２は前記液晶素子１の一部分の拡大断面図であり、この液晶素子１は、表示の観察側である前側の透明基板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、これらの基板２，３の内面にそれぞれ設けられた透明電極４，５の間に印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶層９が設けられた構成のものである。
【００３８】
この液晶素子１は、例えばアクティブマトリックス液晶素子であり、前後一対の基板２，３のうちの後側基板３の内面に設けられた電極５は、行方向および列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極、前側基板２の内面に設けられた電極４は、前記複数の画素電極５に対向する一枚膜状の対向電極である。
【００３９】
なお、図２では省略しているが、前記後側基板３の内面には、前記複数の画素電極５にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、各行のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給するための複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれデータ信号を供給するための複数のデータ配線とが設けられている。
【００４０】
さらに、この液晶素子１の前側基板２の内面には、前記複数の画素電極５と前記対向電極４とが互いに対向する複数の画素領域にそれぞれ対応させて、複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂが設けられており、前記対向電極４は、前記カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの上に形成されている。
【００４１】
そして、前記前側基板２と後側基板３は、その周縁部において図示しない枠状のシール材を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材により囲まれた領域に液晶層９が設けられている。
【００４２】
この液晶層９の液晶分子は、前記一対の基板２，３の内面に前記電極４，５を覆って設けられた配向膜７，８によりそれぞれの基板２，３の近傍における配向方向を規制され、一対の基板２，３間において所定の初期配向状態に配向している。
【００４３】
前記液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる特性を有している。
【００４４】
この反射偏光板１０は、ポリエチレン・ナフタレート共重合体等からなる等方性薄膜（光学的に等方性の薄膜）と異方性薄膜（光学的に異方性の薄膜）とを、多数層、全ての異方性薄膜の屈折率が最大となる方向を同じにして交互に積層した多層フィルムからなっている。
【００４５】
すなわち、この反射偏光板１０は、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と異なる方向に反射軸１０ｓをもち、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と同じである方向（反射軸１０ｓに対して直交する方向）に透過軸１０ｐをもっており、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射軸１０ｓに沿った振動面を有する偏光成分の光を、多数枚交互に積層された等方性薄膜と異方性薄膜とのそれぞれの界面で反射し、前記透過軸１０ｐに沿った振動面を有する偏光成分の光を、前記界面で反射することなく透過させる。
【００４６】
なお、この反射偏光板１０は、その前側からの入射光に対しても、後側からの入射光に対しても同じ特性を示し、入射光が含む互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分の光を反射し、前記透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分の光を透過させる。
【００４７】
また、前記反射偏光板１０の前側に配置された光学素子１２は、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板１０に入射し、前記反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分（反射軸１０ｓに沿った偏光成分）の光をその偏光状態を変えて前記反射偏光板１０に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子１および前記反射偏光板１０を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する特性を有している。
【００４８】
この光学素子１２は、例えば、透過する光の常光と異常光との間に位相差を与え、透過光の偏光状態を変化させる位相板であり（以下、光学素子１２を位相板と言う）、前記反射偏光板１０により反射されて前記位相板１２にその後側から入射した前記一方の偏光成分の光のうち、前記位相板１２の前面と外気である空気層との界面に対して全反射角で入射した光が、この位相板１２により内面反射され、前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分の光またはその偏光成分を含む偏光状態の光となって前記反射偏光板１０に再び入射する。
【００４９】
この実施例で用いた位相板１２は、前記反射偏光板の透過軸１０ｐと平行な方向の屈折率が、前記反射偏光板の透過軸１０ｐ方向の屈折率と実質的に等しいか、あるいは、前記反射偏光板の透過軸１０ｐ方向の屈折率の差が前記反射偏光板の異方性薄膜の屈折の異方性の値より小さく設定されており、その法線に沿った方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板であり、その後側から入射した直線偏光光（反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分の光）を、この位相板１２の前面に向かって透過する間に円偏光に変え、さらに、その前面と外気である空気層との界面で内面反射された光を、この位相板１２をその後面に向かって透過する間に、前記後側から入射した直線偏光光に対して振動面がほぼ９０°変化した偏光状態の直線偏光光に変えて後側に出射する。
【００５０】
すなわち、このλ／４板からなる位相板１２は、その後面から入射し、前面と外気である空気層との界面で内面反射されて再び後面に出射する光に対し、λ／２板と同じ光学作用を示す。
【００５１】
なお、前記位相板１２にその後側から入射する光は、前側から様々な入射角で入射し、前記位相板１２を透過して前記反射偏光板１０により反射された光であるが、その光のうち、前記位相板１２の前面と外気である空気層との界面に対して全反射角で入射した光が内面反射されて位相板１２の後側に出射するから、この位相板１２の後側に出射する光は、前記反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分の光である。
【００５２】
一方、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材１３は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収するものであり、この実施例で用いた後面部材１３は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板（以下、後側反射偏光板と言う）１４と、この後側反射偏光板１４の後側に配置された光吸収手段１５とにより構成されている。
【００５３】
前記後側反射偏光板１４は、前記液晶素子１の前側に配置された反射偏光板（以下、前側反射偏光板と言う）１０と同様な構成の多層フィルムからなっており、その異方性薄膜の屈折率が等方性薄膜の屈折率と異なる方向に反射軸１４ｓをもち、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と同じである方向（反射軸１４ｓに対して直交する方向）に透過軸１４ｐをもっており、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射軸１４ｓに沿った振動面を有する偏光成分の光を反射し、前記透過軸１４ｐに沿った振動面を有する偏光成分の光を透過させる。
【００５４】
また、前記光吸収手段１５は、可視光帯域のほとんどの波長光を吸収する黒色の光吸収層からなっており（以下、光吸収手段１５を光吸収層と言う）、この光吸収層１５は、前記後側反射偏光板１４の後面に対向させて配置されるか、あるいは、後側反射偏光板１４の後面に塗布されている。
【００５５】
この実施例の液晶表示装置は、ノーマリーブラックモードのＴＮ（ツイステッド・ネマティック）型液晶表示装置であり、前記液晶素子１の液晶層９は、カイラル剤を添加した誘電異方性が正のネマティック液晶からなっており、その液晶分子は、一対の基板２，３間においてほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向し、また、前記前側反射偏光板１０と前記後側反射偏光板１４は、それぞれの反射軸１０ｓ，１４ｓ同士および透過軸１０ｐ，１４ｐ同士を互いにほぼ直交させて配置されている。
【００５６】
すなわち、図１において、矢印２ａ，３ａは、前記液晶素子１の前側基板２および後側基板３の近傍における液晶分子の配向方向（配向膜７，８の配向処理方向）を示しており、この液晶素子１の液晶層９の液晶分子は、前側基板２の近傍と後側基板３の近傍において互いにほぼ９０°ずれた方向に配向し、これらの基板２，３間において、図に破線矢印で示したようにほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向している。
【００５７】
そして、前側反射偏光板１０は、図１のように、その透過軸１０ｐを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａとほぼ平行にするか、あるいはほぼ直交させて配置されており、また後側反射偏光板１４は、その反射軸１４ｓを前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓとほぼ直交させ、透過軸１４ｐを前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐとほぼ直交させて配置されている。
【００５８】
また、前記前側反射偏光板１０の前側に配置された前記位相板１２は、図１のように、その遅相軸１２ａを、前記前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓおよび透過軸１０ｐの両方に対してほぼ４５°の角度で交差させて配置されている。
【００５９】
一方、前記前側反射偏光板１０の前面には、図１および図６に示したように、前記前側反射偏光板１０により反射された光を、この反射偏光板１０の前側に配置された前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるための表面処理が施されている。なお、前記後面部材１３を構成する後側反射偏光板１４は、前記表面処理が施されていない通常の反射偏光板である。
【００６０】
図３および図４はそれぞれ前記表面処理が施された前側反射偏光板１０の表面粗さを示す図、図５は表面処理が施されていない後側反射偏光板１４の表面粗さを示す図であり、各図において、（ａ）は、反射軸に沿った断面の表面粗さを示し、（ｂ）は透過軸に沿った断面の表面粗さを示している。
【００６１】
なお、この図３〜図５は、いずれも、反射偏光板の前面の任意の領域を、探針により反射軸方向および透過軸方向にそれぞれ１秒／μｍの速度で走査し、その走査中の前記探針の上下方向への変位量を測定した結果を示しており、各図において、縦軸にとった表面粗さの正の値は、前記探針の初期高さに対する上方への変位量を示し、負の値は、前記探針の初期高さに対する下方への変位量を示している。
【００６２】
図３および図４に示したように、前記前側反射偏光板１０は、その前面が、微小な凹凸が反射軸方向および透過軸方向に繰り返し連続し、しかも、反射軸に沿った方向の凹凸の周期が、透過軸に沿った方向の凹凸の周期よりもはるかに大きい凹凸面となっている。
【００６３】
すなわち、前記前側反射偏光板１０の前面は、図１および図６のように、透過軸１０ｐに沿った溝が反射軸１０ｓ方向に周期的に形成され、これらの溝の間の凸部にそれぞれ、反射軸１０ｓに沿った筋状溝が、前記透過軸１０ｐに沿った溝のピッチよりも十分小さいピッチで透過軸１０ｐ方向（前記凸部の長さ方向）に周期的に形成された凹凸面１１となっている。図１では便宜上、前側反射偏光板１０の前面の凹凸面１１を網目状に示している。
【００６４】
なお、図３は、前面を凹凸の強い（凹凸面の高低差が大きい）凹凸面とする表面処理を施した前側反射偏光板１０の表面粗さを示し、図４は、前面を凹凸の弱い（凹凸面の高低差が小さい）凹凸面とする表面処理を施した前側反射偏光板１０の表面粗さを示しているが、いずれの表面処理を施した前側反射偏光板１０も、その反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分の光を、その前面の凹凸面により、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させる。
【００６５】
そして、前記前側反射偏光板１０の前面には、図６に示したように、前記位相板１２が、透明な接着層１６により接着されている。この接着層１６は、前記反射偏光板１０の透過軸１０ｐ方向の屈折率と実質的に等しいか、あるいは、前記反射偏光板１０の透過軸１０ｐ方向の屈折率の差が前記反射偏光板１０の異方性薄膜の屈折の異方性の値より小さい値の屈折率を有する光学的接着剤からなっている。
【００６６】
そのため、前記前側反射偏光板１０は、この反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分、つまり反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光を、その前面の凹凸面１１により、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるとともに、前記反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分の光を拡散させて反射し、透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分の光を拡散することなく透過させる。
【００６７】
前記前側反射偏光板１０は、図６のように、透明な接着層１７により前記液晶素子１の前面（前側基板２の外面）に接着されている。なお、この接着層１７は、前記反射偏光板１０と位相板１２とを接着している前記接着層１６と同様な屈折率を有する光学的接着剤により形成するのが好ましい。
【００６８】
一方、図５に示したように、表面処理を施さない通常の反射偏光板からなる後側反射偏光板１４は、その表面の凹凸が極く小さく、表面全体がほぼ平坦になっている。
【００６９】
この後側反射偏光板１４は、反射軸１４ｓに沿った一方の偏光成分の光を、あまり拡散させずに反射するとともに、透過軸１４ｐに沿った他方の偏光成分の光を、拡散することなく透過させる。
【００７０】
また、前記液晶素子１と前記後面部材１３との間（液晶素子１と後側反射偏光板１４との間）には、図１および図６に示したように、透過光を拡散させる拡散手段１８が設けられている。
【００７１】
この拡散手段１８は、光拡散粒子を混入した接着層からなっており、前記後側反射偏光板１４は、前記拡散手段１８を形成する粒子混入接着層により前記液晶素子１の後面（後側基板３の外面）に接着されている。
【００７２】
なお、この拡散手段１４は、ヘイズ値が約３０で、また、前記液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（より好ましくは、前記法線を中心としてほぼ３０°の角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を有しているのが望ましい。
【００７３】
この液晶表示装置は、外光を利用する反射表示を行なうものであり、表示の観察側である前側から入射した外光の反射光の出射を、前記液晶素子１の液晶層９に印加される電界（電極４，５間に印加される電界）により制御して表示する。
【００７４】
図６は、上記液晶表示装置の光の透過経路を示す模式図であり、（ａ）は電界ＯＦＦ時（電界が印加されずに液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるとき）の透過経路を示し、（ｂ）は電界ＯＮ時（電界が印加されて液晶分子が基板面に対して立ち上がり配向したとき）の透過経路を示している。
【００７５】
この液晶表示装置においては、表示の観察側である前側から入射した外光（非偏光光）Ｉが、図６の（ａ）および（ｂ）のように、位相板１２を透過して前側反射偏光板１０に入射し、その入射光Ｉの直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうち、前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓに沿った振動面を有する一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓが、この反射偏光板１０により反射され、前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分Ｐの光Ｉｐが、この反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射する。
【００７６】
また、前記前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓは、前記位相板１２にその後側から入射し、この位相板１２の前面と外気である空気層との界面により内面反射されるとともに、前記位相板１２の位相差により偏光状態を変えられて前記前側反射偏光板に再び入射し、その光のうち、前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分Ｐに偏光状態を変えた光Ｉｐ１が、この前側反射偏光板１０を透過して前記液晶素子１に入射する。
【００７７】
すなわち、この液晶表示装置では、前側から入射した外光Ｉの互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうち、前側反射偏光板１０を透過する偏光成分Ｐの光Ｉｐと、この前側反射偏光板１０により内面反射され、前記位相板１２により偏光状態を変えられて再び前記前側反射偏光板１０に入射した光のうちの、前記前側反射偏光板１０を透過する偏光成分Ｐの光Ｉｐ１との両方が、前記前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射する。
【００７８】
なお、前記位相板１２により偏光状態を変えられて前側反射偏光板１０に再び入射する光は、前記前側反射偏光板１０により反射されて位相板１２にその後側から入射した光のうち、この位相板１２の前面と外気である空気層との界面に対して全反射角で入射した光であり、前記位相板１２の前面に対して全反射角よりも小さい（垂直に近い）入射角で入射した光は、図６の（ａ）および（ｂ）のように位相板１２を透過して前側に出射し、漏れ光Ｒ１となる。
【００７９】
前記位相板１２の前面と外気である空気層との界面の全反射臨界角（位相板１２の法線に対する角度）は、全反射臨界角をｉ、前記位相板１２の屈折率をｎ、空気層の屈折率を１とすると、sinｉ＝１／ｎの式により求めることができ、例えば、前記位相板１２の屈折率が１．６である場合、前記界面の全反射臨界角は、ｉ＝３８．７°である。
【００８０】
この実施例では、前記前側反射偏光板１０の前面に、その表面を上述したような凹凸面１１とする表面処理を施し、この反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓを、前記位相板１０に対し、この位相板１０により内面反射される入射角で入射させるようにしているため、前記前側反射偏光板１０により反射された光Ｉｓをより多く、前記位相板１２に対して、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができ、したがって、前記位相板１２により偏光状態を変えられて前側反射偏光板１０に再び入射する光を多くし、前記漏れ光Ｒ１を少なくすることができる。
【００８１】
しかも、前記前側反射偏光板１０は、その前面を図３または図４に示した表面粗さの凹凸面となるように表面処理されており、その反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓを拡散させて反射し、透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分Ｐの光Ｉｐを拡散することなく透過させるため、この前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光Ｉｓを拡散反射し、その光の多くを前記位相板１２に対して、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができ、したがって、前記位相板１２により偏光状態を変えられて前側反射偏光板１０に再び入射する光をさらに多くすることができる。
【００８２】
また、この実施例では、前記位相板１２として、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板を用いているため、前記前側反射偏光板１０により反射されて前記位相板（λ／４板）１２にその後側から入射し、この位相板１２により内面反射されてその後側に出射する光を、前側反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分Ｓに対して直交する偏光成分（前側反射偏光板１０を透過する偏光成分）Ｐの偏光状態の光とし、前記前側反射偏光板１０に再び入射した光のほとんどを、この前側反射偏光板１０を透過させて液晶素子１に入射することができる。
【００８３】
このλ／４板からなる位相板１２を用いたことによる効果は、前記λ／４板からなる位相板１２を、その遅相軸１２ａを前記反射偏光板１０の反射軸１０ｓおよび透過軸１０ｐに対してほぼ４５°の角度で交差させて配置したときに最も効果的に発揮される。
【００８４】
そして、前記液晶素子１に入射した光は、液晶層９により偏光状態を制御されてこの液晶素子１の後側に出射し、その光が、前記液晶素子１と後面部材１３との間の拡散手段１８を透過して前記後面部材１３の後側反射偏光板１４に入射し、この後側反射偏光板１４により反射された光が、前記液晶素子１に後側から再び入射し、この液晶素子１と前側反射偏光板１０と位相板１２とを透過して前側に出射する。
【００８５】
この光の出射は、前記液晶素子１の液晶層９に印加される電界（電極４，５間に印加される電界）により制御される。
【００８６】
この実施例の液晶表示装置は、図１に示したように、前記前側反射偏光板１０と後側反射偏光板１４とを、それぞれの反射軸１０ｓ，１４ｓ同士および透過軸１０ｐ，１４ｐ同士を互いにほぼ直交させて配置したノーマリーブラックモードのものであるため、電界ＯＦＦ時（液晶素子１の液晶層９に電界が印加されないとき）に、前側から入射した光が後面部材１３の後側反射偏光板１４を透過して光吸収層１５により吸収され、その領域の表示が暗表示となり、電界ＯＮ時（液晶素子１の液晶層９に電界が印加されたとき）に、前側から入射した光が前記後側反射偏光板１４により反射されて前側に出射し、その領域の表示が明表示になる。
【００８７】
すなわち、電界ＯＮ時の液晶素子１の液晶分子の配向状態は、初期のツイスト配向であり、このときは、図６の（ａ）のように、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光（前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分Ｐの直線偏光光）Ｉｐが、液晶分子がツイスト配向している液晶層９の複屈折作用によりほぼ９０°旋光され、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光Ｉｐの偏光成分に対してほぼ直交する偏光成分の光（後側反射偏光板１４の透過軸１４ｐに沿った偏光成分の直線偏光光）となって液晶素子１の後側に出射する。
【００８８】
そのため、電界ＯＦＦ時は、前記液晶素子１の後側に出射して前記後面部材１３に入射した光が、後側反射偏光板１４を透過してその後側の光吸収層１５により吸収され、その領域の表示が暗表示になる。
【００８９】
なお、上述したように、この液晶表示装置にその前側から入射し、前側反射偏光板１０により反射されて位相板１２にその後側から入射した光（前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分の光）のうち、前記位相板１２の前面を外気である空気層との界面に対して全反射角よりも小さい（垂直に近い）入射角で入射した光は、前記界面を透過して位相板１２の前側に出射し、漏れ光Ｒ１となるが、このような液晶表示装置の正面方向から入射する光は弱いので、この入射光による漏れ光Ｒ１の量は少なく、また、その出射方向が、位相板１２の法線に対して傾いた、表示観察者の視野方向以外の方向である。
【００９０】
しかも、この実施例では、前記前側反射偏光板１０の前面に上記のような表面処理を施すことにより、前記漏れ光Ｒ１を少なくしているため、上記ＯＦＦ電界印加時の暗表示の暗さは充分である。
【００９１】
一方、電界ＯＮ時は、前記液晶素子１の液晶分子が、印加された電界に応じて基板２，３面に対して立ち上がり配向し、それに応じて液晶層９の複屈折性が変化する。
【００９２】
そして、液晶分子が基板２，３面に対してほぼ垂直に立ち上がり配向すると、液晶層９がほとんど複屈折性を示さなくなるため、このときは、図６の（ｂ）のように、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光（前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分Ｓの直線偏光光）Ｉｐが、液晶層９をその複屈折作用をほとんど受けずに透過する。すなわち、電界ＯＮ時に前記液晶素子１の後側に出射する光は、後側反射偏光板１４の反射軸１４ｓに沿った偏光成分の直線偏光光であり、したがって、ＯＮ電界印加時は、図６の（ｂ）のように、液晶素子１の後側に出射した光が前記後側反射偏光板１４により反射され、その反射光が、前記液晶素子１に後側から再び入射し、この液晶素子１と前側反射偏光板１０と位相板１２とを透過して前側に出射して、その領域の表示が明表示になる。
【００９３】
この液晶表示装置では、上述したように、前側から入射した外光Ｉの互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうち、前側反射偏光板１０を透過する偏光成分Ｐの光Ｉｐと、この前側反射偏光板１０により反射され、前記位相板１２により偏光状態を変えられて再び前記前側反射偏光板１０に入射した光のうちのこの前側反射偏光板１０を透過する偏光成分Ｐの光Ｉｐ１との両方が、前記前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射するとともに、その両方の入射光が前記液晶素子１を透過し、後側反射偏光板１４により反射されて前側に出射するため、前記明表示は、充分な明るさである。
【００９４】
すなわち、図６の（ｂ）に示したように、前記液晶素子１に入射する両方の入射光Ｉｐ，Ｉｐ１のうち、前側反射偏光板１０により反射されることなくこの前側反射偏光板１０を透過した光（以下、直接入射光と言う）Ｉｐは、液晶素子１の法線に対する角度が比較的小さい入射角で入射する。
【００９５】
そして、液晶素子１を透過した前記直接入射光Ｉｐは、前記液晶素子１と後側反射偏光板１４との間に設けられた拡散手段１８により拡散されて前記後側反射偏光板１４に入射し、この後側反射偏光板１４により反射された光が、前記拡散手段１８により再び拡散され、液晶素子１と前側反射偏光板１０と位相板１２とを透過して、正面方向（液晶表示装置の画面の法線に沿った方向の付近）に出射する光の強度が高い強度分布の光Ｒ２となって前側に出射する。
【００９６】
一方、前側反射偏光板１０により反射されて前記位相板１２により偏光状態を変え、再び前記前側反射偏光板１０に入射してこの前側反射偏光板１０を透過した光（以下、間接入射光と言う）Ｉｐ１は、前記液晶素子１の法線に対する角度が大きい入射角で入射する。
【００９７】
そして、液晶素子１を透過した前記間接入射光Ｉｐ１は、前記拡散手段１８により拡散されて前記後側反射偏光板１４に入射し、この後側反射偏光板１４により反射された光が、前記拡散手段１８により再び拡散され、液晶素子１と前側反射偏光板１０と位相板１２とを透過して、正面方向（液晶表示装置の画面の法線に沿った方向の付近）に出射する光の強度が高い強度分布の光Ｒｒ１となって前側に出射する。
【００９８】
したがって、前記直接入射光Ｉｐの反射光Ｒ２と、前記間接入射光Ｉｐ１の反射光Ｒｒ１とにより表示される明表示は、これらの反射光Ｒ２，Ｒｒ１が重畳した、充分な明るさで、しかも正面輝度の高い表示である。
【００９９】
この明表示の明るさは、前記液晶素子１の液晶分子の立ち上がり配向状態に応じた液晶層９の複屈折性の変化に対応して変化するため、前記液晶層９に印加するＯＮ電界を段階的に制御することにより、複数の階調の明表示を得ることができる。
【０１００】
なお、この実施例の液晶表示装置は、前記液晶素子１が、その複数の画素領域にそれぞれ対応させて赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えているため、これらの画素領域から出射する反射光Ｒ２，Ｒｒ１により表示される明表示は、赤、緑、青のいずれかの色に着色した光であり、その赤、緑、青の表示画素の組み合わせにより、フルカラー画像等の多色カラー画像が表示される。
【０１０１】
上述したように、この液晶表示装置は、液晶素子の前側に配置する偏光素子として、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板１０を用いるとともに、この反射偏光板１０の前側に、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板１０に入射し、前記反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光をその偏光状態を変えて前記反射偏光板１０に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子１および前記反射偏光板１０を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子（この実施例では位相板）１２を配置することにより、前側から入射した外光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射偏光板１０を透過する前記他方の偏光成分の光と、前記反射偏光板１０により反射され、前記光学素子１２により偏光状態を変えられて再び前記反射偏光板１０に入射した光のうちの前記他方の偏光成分に偏光状態を変えた光との両方を前記液晶素子１に入射させるようにしたものであり、したがって、前側から入射する外光を高い効率で利用して、明表示を明るくすることができる。
【０１０２】
しかも、この液晶表示装置においては、前記反射偏光板１０が、前側から入射した外光の互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の光を反射するが、その反射光は、上述したように前記光学素子１２により偏光状態を変えられて再び前記反射偏光板１０に入射し、その光のうちの他方の偏光成分に偏光状態を変えた光が液晶素子１に入射するため、前記反射偏光板１０により反射された光が前記光学素子１２を透過して前側に出射する光漏れは少なく、したがって、前記光漏れによる暗表示の暗さ浮き上がりを抑え、良好なコントラストを得ることができる。
【０１０３】
このような効果は、液晶素子１の前側に配置する偏光素子１２として前記反射偏光板を用い、さらに前記反射偏光板１０の前側に前記位相板１２を配置したことによって得られる。
【０１０４】
すなわち、図７は、上記実施例の液晶表示装置から前記光学素子１２を省略した比較装置の光の透過経路を示す模式図であり、（ａ）はＯＦＦ電界印加時の透過経路を示し、（ｂ）はＯＮ電界印加時の透過経路を示している。
【０１０５】
なお、この比較装置は、前側反射偏光板１０の前側に光学素子１２が無く、また前側反射偏光板１０として、前面に表面処理を施さない通常の反射偏光板を用いたものであるが、他の構成は上記実施例の液晶表示装置と同じであるから、その構成の説明は、図に同符合を付して省略する。
【０１０６】
この比較装置においては、図７の（ａ）および（ｂ）のように、表示の観察側である前側から入射した外光（非偏光光）Ｉが、直接前側反射偏光板１０に入射し、その入射光Ｉが含む互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうち、前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓが、この反射偏光板１０により反射され、前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分Ｐの光Ｉｐが、この反射偏光板１０を透過して、直線偏光光となって液晶素子１に入射する。
【０１０７】
そして、記液晶素子１の液晶分子が初期のツイスト配向状態にある電界ＯＦＦ電界時は、図７の（ａ）のように、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光Ｉｐが、液晶層９の複屈折作用により、ほぼ直交する偏光成分Ｓの光、つまり後側反射偏光板１４の透過軸１４ｐに沿った偏光成分の光となって液晶素子１の後側に出射し、その光が、後側反射偏光板１４を透過して光吸収層１５により吸収され、その領域の表示が暗表示になる。
【０１０８】
しかし、この比較装置では、上述したように、前側から入射した外光Ｉが直接前側反射偏光板１０に入射し、その入射光Ｉの互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうちの前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓがこの反射偏光板１０により反射されて直接前側に出射するため、その表面反射光Ｒ１′の輝度が高く、したがって、充分な暗さの暗表示が得られない。
【０１０９】
また、前記液晶素子１の液晶層９に、液晶分子がほぼ垂直に立ち上がり配向する強さのＯＮ電圧が印加されたときは、図７の（ｂ）のように、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光Ｉｐが、液晶層９をその複屈折作用をほとんど受けずに液晶素子１を透過して後側反射偏光板１４により反射され、その反射光が前側に出射して、その領域の表示が明表示になる。
【０１１０】
しかし、この比較装置では、上述したように、前側から入射した外光Ｉが直接前側反射偏光板１０に入射し、その入射光Ｉの互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうちの前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分Ｐの光Ｉｐだけが前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射するため、前記液晶素子１を透過し、後側反射偏光板１４により反射されて前側に出射する光Ｒ２′は、上記実施例の液晶表示装置における直線入射光および間接入射光の反射光Ｒ２，Ｒｒ１が重畳した光に比べて、輝度の低い光である。
【０１１１】
なお、この比較装置の明表示の明るさは、前記前側反射偏光板１０により反射されて直接前側に出射する表面反射光Ｒ１′によって底上げされるが、この表面反射光Ｒ１′は、前記暗表示も明るくするため、良好なコントラストが得られない。
【０１１２】
しかも、表面反射光Ｒ１′は、液晶素子１を通らない光であり、したがって、この表面反射光Ｒ１′の輝度は常に外光Ｉの強度に応じた輝度であるため、この比較装置では、液晶素子１の液晶層９に印加するＯＮ電界を段階的に制御することにより表示される複数の階調の明表示の明るさに前記表面反射光Ｒ１′が影響し、良好な階調表示が行なえない。
【０１１３】
このような比較装置に対し、上記実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置した前側反射偏光板１０の前側に、前側から入射した光を透過させて前記前側反射偏光板１０に入射し、この前側反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓをその偏光状態を変えて前記前側反射偏光板１０に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子１および前側反射偏光板１０を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子１２を配置しているため、前側から入射する外光を高い効率で利用して明表示を明るくするとともに、良好なコントラストを得ることができ、しかも良好な階調表示を行なうことができる。
【０１１４】
また、上記実施例の液晶表示装置においては、前記前側反射偏光板１０の前側に配置される光学素子１２として、透過する光の常光と異常光との間に位相差を与え、透過光の偏光状態を変化させる位相板を用いているため、前記前側反射偏光板１０により反射されて前記位相板１２にその後側から入射した一方の偏光成分の光のうち、前記位相板１２の前面と外気である空気層との界面に対して全反射角で入射した光を、この位相板１２により内面反射させ、前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分の光またはその偏光成分を含む偏光状態の光として前記前側反射偏光板１０に再び入射することができる。
【０１１５】
しかも、上記実施例では、前記位相板１２として、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板を用いているため、上述したように、前側反射偏光板１０により反射され、前記位相板（λ／４板）１２により内面反射されて前記前側反射偏光板１０に再び入射した光のほとんどを、この反射偏光板１０を透過させて液晶素子１に入射することができ、したがって、前側から入射する外光の利用効率をさらに高くし、明表示をより明るくするとともに、前側への光漏れをほとんど無くし、さらに良好なコントラストを得ることができる。
【０１１６】
この実施例では、前記λ／４板からなる位相板１２を、その遅相軸１２ａを前記反射偏光板１０の反射軸１０ｓおよび透過軸１０ｐに対してほぼ４５°の角度で交差させて配置しているため、前記λ／４板からなる位相板１２を用いたことによる上記効果を、最も効果的に発揮させることができる。
【０１１７】
さらに、上記実施例では、前記前側反射偏光板１０の前面に、この反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるための表面処理を施しているため、前側から入射する外光をさらに高い効率で利用して明表示をより明るくするとともに、前側への光漏れをさらに少なくし、より良好なコントラストを得ることができる。
【０１１８】
しかも、上記実施例で用いた前側反射偏光板１０は、その前面に、前記一方の偏光成分の光を拡散させて反射し、前記他方の偏光成分の光を拡散することなく透過させるための表面処理が施されたものであるため、この前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を拡散反射し、その光の多くを前記位相板１２に対して、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるとともに、この前側反射偏光板１０を透過する前記他方の偏光成分の光を、拡散することなく高い透過率で透過させて液晶素子１に入射することができる。
【０１１９】
また、上記液晶表示装置は、液晶素子１の後側に配置された後面部材１３に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収する特性をもたせているため、前記液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記後面部材１３により反射して明表示を得、他方の偏光成分の光を前記後面部材１３により吸収して暗表示を得ることができる。
【０１２０】
すなわち、上記実施例では、前記後面部材１３を、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板１４と、この反射偏光板１４の後側に設けられた光吸収層１５とにより構成しているため、前記液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記反射偏光板１４により反射して明表示を得、他方の偏光成分の光を前記反射偏光板１４を透過させて前記光吸収層１５により吸収し、暗表示を得ることができる。
【０１２１】
さらに、上記実施例では、前記液晶素子１と前記後面部材１３との間に、透過光を拡散させる拡散手段１８を設けているため、前記後面部材２０により反射された光を、通常の表示観察方向である正面方向（液晶表示装置の画面の法線に沿った方向の付近）に出射する光の強度が高い強度分布の光として前側に出射し、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１２２】
前記拡散手段１８は、上述したように、ヘイズ値が約３０で、また、前記液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（より好ましくは、前記法線を中心としてほぼ３０°の角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を有しているのが望ましく、このようにすることにより、より正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１２３】
なお、上記実施例では、液晶素子１と後面部材１３との間に、透過光を拡散させる拡散手段１８を設けているが、前記拡散手段１８を設ける代わりに、前記後面部材１３に拡散反射性をもたせてもよく、このようにしても、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１２４】
このように、前記後面部材１３に拡散反射性をもたせるには、例えば、前記後面部材１３の後側反射偏光板１４の前面を表面処理し、この後側反射偏光板１４の前面を拡散反射面とすればよく、その場合、前記後側反射偏光板１４の前面の表面処理は、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０の前面に施した表面処理と同様な表面処理でよい。
【０１２５】
ただし、前記後面部材１３に拡散反射性をもたせる場合も、液晶素子１と前記後面部材１３との間に拡散手段１８を設けるのが望ましく、このようにすることにより、さらに正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１２６】
また、上記実施例では、液晶素子１と後面部材１３との間の拡散手段１８を、光拡散粒子を混入した接着層により形成しているが、この拡散手段１８は、他の拡散膜により形成してもよい。
【０１２７】
その場合、前記拡散膜は、表面を粗面化した透明樹脂フィルム等でもよいが、好ましい拡散膜は、一方の面に微小なレンズが配列形成されたレンズフィルムであり、このレンズフィルムを用いることにより、約３０のヘイズ値と、前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（より好ましくは、前記法線を中心としてほぼ３０°の角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を得ることができる。
【０１２８】
さらに、上記実施例では、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０の前面に、この前側反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分の光を、前記前側反射偏光板１０の前側に配置された位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるための表面処理を施しているが、前記前側反射偏光板１０は、表面処理を施さない通常の反射偏光板でもよく、その場合も、前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を反射させ、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０１２９】
すなわち、前記前側反射偏光板１０が表面処理を施さない通常の反射偏光板であっても、その表面は、図５に示したように、光の波長に比べれば、かなりの凹凸をもっているため、反射軸１４ｓに沿った一方の偏光成分の光を、ある程度拡散させて反射する。
【０１３０】
また、前側反射偏光板１０とその前側に配置された位相板１２とを接着する接着層１６の屈折率は、前記前側反射偏光板１０および位相板１２の屈折率と一致させることが難しく僅かではあっても異なるため、これらの界面に光学的な不連続面が生じ、その面で、透過光が少なからず拡散される。
【０１３１】
そのため、前側反射偏光板１０が表面処理を施さない通常の反射偏光板であっても、この前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を拡散させ、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０１３２】
ただし、前記前側反射偏光板１０を表面処理を施さない通常の反射偏光板とする場合は、この前側反射偏光板１０と前記位相板１２との間に拡散層を設けるのが望ましい。
【０１３３】
図８は、この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、前側反射偏光板１０を表面処理を施さない通常の反射偏光板とし、この前側反射偏光板１０と、その前側に配置された位相板１２との間に、拡散層１９を設けたものである。
【０１３４】
前記拡散層１９は、透過光を所定の広がり角度範囲に拡散させる特性を有するものであり、例えば、光拡散粒子を混入した接着層、または、表面を粗面化した透明樹脂フィルム等からなっている。
【０１３５】
なお、この実施例の液晶表示装置は、前側反射偏光板１０を表面処理を施さない通常の反射偏光板とし、この前側反射偏光板１０と位相板１２との間に拡散層１９を設けたものであるが、他の構成は上述した第１の実施例の液晶表示装置と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１３６】
この実施例の液晶表示装置は、前側反射偏光板１０を表面処理を施さない通常の反射偏光板としているが、この前側反射偏光板１０と位相板１２との間に、透過光を所定の広がり角度範囲に拡散させる拡散層１９を設けているため、前記前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を前記拡散層１９により所定の広がり角度範囲に拡散反射し、その光の多くを、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０１３７】
なお、前記拡散層１９は、前記前側反射偏光板１０の法線に対して傾いた方向に指向性を有しているのが好ましく、このようにすることにより、前記前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光の大部分を、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０１３８】
また、上記第１および第２の実施例では、前記液晶素子１の後側に配置する後面部材１３を、反射偏光板１４と、その後側に配置された光吸収手段（上記実施例では光吸収層）１５とにより構成しているが、液晶素子１の後側に配置する後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収するものであれば、上記実施例の構成に限らない。
【０１３９】
図９は、この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板２１と、この吸収偏光板２１の後側に配置された反射板２２とからなる後面部材２０を配置したものである。
【０１４０】
なお、この実施例の液晶表示装置は、後面部材２０が異なるが、他の構成は図１に示した第１の実施例の液晶表示装置と同じであるため、重複する説明は図に同符合を付して省略する。
【０１４１】
この実施例の後面部材２０を構成する吸収偏光板２１は、透過軸２１ａと、前記透過軸２１ａに対してほぼ直交する吸収軸（図示せず）とをもっており、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記透過軸２１ａに沿った振動面を有する一方の偏光成分の光を透過させ、図示しない吸収軸に沿った振動面を有する他方の偏光成分の光を吸収する。
【０１４２】
すなわち、この実施例の後面部材２０は、液晶素子１を透過して入射した光のうち、前記吸収偏光板２１を透過した一方の偏光成分（透過軸２１ａに沿った偏光成分）の光を反射板２２により反射し、前記吸収偏光板２１の吸収軸に沿った他方の偏光成分の光を、この吸収偏光板２１により吸収する。
【０１４３】
なお、この液晶表示装置は、ノーマリーブラックモードのものであり、前記吸収偏光板２１は、その透過軸２１ａを、液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０の透過軸１０ｐとほぼ平行にして配置されている。
【０１４４】
この実施例の液晶表示装置においても、前記後面部材２０にその前側から入射する光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記吸収偏光板２１の透過軸２１ａに沿った一方の偏光成分の光が、この吸収偏光板２１を透過して前記反射板２２により反射され、前記吸収偏光板２１の吸収軸に沿った他方の偏光成分の光がこの吸収偏光板２１により吸収されるため、液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記吸収偏光板２１により吸収して暗表示を得、他方の偏光成分の光を前記反射板２２により反射させて明表示を得ることができる。
【０１４５】
なお、この実施例において、前記後面部材２０は、拡散反射性を有するものとしてよく、その場合は、前記吸収偏光板２１の後側に配置された反射板２２を拡散反射板とするか、前記吸収偏光板２１と反射板２２との間に拡散層を設けるか、あるいは前記吸収偏光板２１の前面に透過光を拡散させるための表面処理を施せばよい。
【０１４６】
このように、前記後面部材２０に拡散反射性をもたせる場合も、液晶素子１と前記後面部材２０との間に拡散手段１８を設けるのが望ましく、このようにすることにより、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１４７】
図１０は、この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、反射偏光板１４とその後側に設けられた光吸収層１４とからなる後面部材１３を備えた上記第１の実施例の液晶表示装置の液晶素子１と前側反射偏光板１０との間に、透過光を拡散させる拡散手段２３を設けたものである。
【０１４８】
この実施例の液晶表示装置によれば、後面部材１３により反射された光を、液晶素子１と後面部材１３との間に設けられた拡散手段１８により拡散し、その光を、前記液晶素子１と前側反射偏光板１０との間に設けられた拡散手段２３によりさらに拡散することができるため、上記第１の実施例よりもさらに正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１４９】
この実施例において、前記液晶素子１と前側反射偏光板１０との間に設けられた拡散手段２３は、ヘイズ値が約３０で、また、前記前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（より好ましくは、前記法線を中心としてほぼ３０°の角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を有しているのが望ましい。
【０１５０】
この拡散手段２３は、光拡散粒子を混入した接着層、または、表面を粗面化した透明樹脂フィルム等でもよいが、好ましくは、一方の面に微小なレンズが配列形成されたレンズフィルムであり、このレンズフィルムを用いることにより、約３０のヘイズ値と、前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（よりこのましくは、望ましくは前記法線を中心としてほぼ３０°角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を得ることができる。
【０１５１】
なお、この実施例のように、液晶素子１と前側反射偏光板１０との間に拡散手段２３を設ける場合は、前記液晶素子１と後面部材１３との間の拡散手段１８を省略してもよく、その場合でも、十分な正面輝度の表示を得ることができる。
【０１５２】
図１１は、この発明の第５の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、上記第４の実施例の液晶表示装置を、ノーマリーホワイトモードに変更したものである。
【０１５３】
すなわち、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０と、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材１３の後側反射偏光板１４とを、それぞれの反射軸１０ｓ，１４ｓ同士および透過軸１０ｐ，１４ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したものであり、他の構成は上記第４の実施例の液晶表示装置と同じである。
【０１５４】
なお、この実施例では、前記前側反射偏光板１０を、上記第４の実施例の配置状態に対してほぼ１８０°回転させて配置し、この前側反射偏光板１０の反射軸１４ｓおよび透過軸１４ｐを、前記後側反射偏光板１４の反射軸１０ｓおよび透過軸１０ｐとほぼ平行にしている。
【０１５５】
この実施例の液晶表示装置は、前側反射偏光板１０と後側反射偏光板１４とを、それぞれの反射軸１０ｓ，１４ｓ同士および透過軸１０ｐ，１４ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したノーマリーホワイトモードのものであるため、前記液晶素子１の液晶層９にＯＦＦ電界が印加されたときに、前側から入射した光が後面部材１３の後側反射偏光板１４により反射されて前側に出射し、その領域の表示が明表示になり、ＯＮ電界が印加されたときに、前側から入射した光が後面部材１３の後側反射偏光板１４を透過して光吸収層１５により吸収され、その領域の表示が明表示になる。
【０１５６】
図１２は、この発明の第６の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、反射偏光板２５と、この反射偏光板２５の後側に設けられた吸収偏光板２６とからなる後面部材２４を配置したものである。
【０１５７】
すなわち、この実施例の後面部材２４は、反射偏光板２５の後側に、光吸収手段として、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板２６を設けたものであり、前記吸収偏光板２６は、その透過軸２６ａを前記反射偏光板２５の透過軸２５ｐとほぼ直交させて配置されている。
【０１５８】
なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０と、前記後面部材２４の反射偏光板２５とを、それぞれの反射軸１０ｓ，２５ｓ同士および透過軸１０ｐ，２５ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したノーマリーホワイトモードのものであり、前記後面部材２４以外は、図１１に示した第５の実施例の液晶表示装置と同じ構成となっている。
【０１５９】
この実施例の液晶表示装置は、後面部材２４を、反射偏光板２５と、この反射偏光板２５の後側に設けられた吸収偏光板２６とにより構成しているため、液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光のうち、前記反射偏光板２５の反射軸２５ｓに沿った振動面を有する一方の偏光成分の光を前記反射偏光板２５により反射して明表示を得、前記反射偏光板２５の透過軸２５ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分の光を前記反射偏光板１４を透過させて前記吸収偏光板２６により吸収し、暗表示を得ることができる。
【０１６０】
図１３は、この発明の第７の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、２枚の反射偏光板２８Ａ，２８Ｂを備えた後面部材２７を配置したものである。
【０１６１】
すなわち、この実施例の後面部材２７は、液晶素子１の後面に対向する第１の反射偏光板２８Ａと、その後側に配置された第２の反射偏光板２８Ｂとを備え、前記第１の反射偏光板２８Ａと第２の反射偏光板２８Ｂとの間に、透過光を拡散させる拡散層２９を設けるとともに、前記第２の反射偏光板２８Ｂの後側に、光吸収手段として、光吸収膜（黒色膜）３０を設けたものであり、前記第１の反射偏光板２８Ａと第２の反射偏光板２８Ｂとは、それぞれの反射軸２８ｓ同士および透過軸２８ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置されている。
【０１６２】
なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０と、前記後面部材２７の第１の反射偏光板２８Ａとを、それぞれの反射軸１０ｓ，２８ｓ同士および透過軸１０ｐ，２８ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したノーマリーホワイトモードのものであり、前記後面部材２７以外は、上述した第５の実施例の液晶表示装置と同じである。
【０１６３】
この実施例の液晶表示装置は、後面部材２７を、液晶素子１の後面に対向する第１の反射偏光板２８Ａと、その後側に配置された第２の反射偏光板２８Ｂとを、それぞれの反射軸２８ｓ同士および透過軸２８ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置し、これらの反射偏光板２８Ａ，２８Ｂとの間に拡散層２９を設けるとともに、前記第２の反射偏光板２８Ｂの後側に光吸収膜３０を設けた構成としているため、前記後面部材２７により反射される光量を多くし、より明るい表示を得ることができる。
【０１６４】
すなわち、この液晶表示装置では、液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光が、まず前記後面部材２７の第１の反射偏光板２８Ａに入射し、その光のうち、前記第１の反射偏光板２８Ａの反射軸２８ｓに沿った振動面を有する一方の偏光成分の光が、この第１の反射偏光板２８Ａにより反射され、前記第１の反射偏光板２８Ａの透過軸２８ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分の光が、この第１の反射偏光板２８Ａを透過する。
【０１６５】
前記第１の反射偏光板２８Ａを透過した光は、拡散層２９により拡散され、偏光状態を変えて第２の反射偏光板２８Ｂに入射し、その光のうち、前記第２の反射偏光板２８Ａの反射軸２８ｓに沿った振動面を有する一方の偏光成分の光が、この第２の反射偏光板２８Ｂにより反射され、前記第２の反射偏光板２８Ｂの透過軸２８ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分の光が、この第２の反射偏光板２８Ｂを透過して、光吸収層３１により吸収される。
【０１６６】
そして、前記第２の反射偏光板２８Ｂにより反射された前記一方の偏光成分の光は、前記拡散層２９により拡散され、偏光状態を変えて前記第１の反射偏光板２８Ａにその後面から入射し、その光のうち、前記第１の反射偏光板２８Ａの透過軸２８ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分の光が、この第１の反射偏光板２８Ａを透過して前側に出射する。
【０１６７】
このように、前記後面部材２７は、前側から入射した光のうちの前記一方の偏光成分の光を前記第１の反射偏光板２８Ａにより反射するとともに、前記第１の反射偏光板２８Ａを透過した他方の偏光成分の光のうちのある程度の光を、前記第２の反射偏光板２８Ｂにより反射し、前記第１の反射偏光板２８Ａを透過させて前側に出射する。
【０１６８】
したがって、この実施例の液晶表示装置によれば、前記後面部材２７により反射される光量を多くし、より明るい表示を得ることができる。
【０１６９】
なお、上記第７の実施例の後面部材２７は、前記第２の反射偏光板２８Ｂの後側に、光吸収手段として、光吸収膜３０を設けたものであるが、前記光吸収手段は、図１４に示した第８の実施例のように、吸収偏光板３１としてもよく、その場合は、前記吸収偏光板３１を、その透過軸３１ａを前記第２の反射偏光板２８Ｂの透過軸２８ｐとほぼ直交させて配置すればよい。
【０１７０】
図１５は、この発明の第９の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、反射偏光板２５と、この反射偏光板２５の後側に設けられた吸収偏光板２６とからなる後面部材２４を配置し、さらに前記後面部材２４の後側にバックライト４０を配置したものである。
【０１７１】
前記バックライト４０は、例えば、後面全体に反射膜４２が設けられたアクリル樹脂板等の透明な導光板４１と、この導光板４１の端面に対向させて配置された光源４３とからなり、前記光源４３からの光を前記導光板４１により導いてその前面全体から出射するものであり、このバックライト４０は、十分な明るさの外光が得られない環境下で液晶表示装置を使用する際に点灯される。
【０１７２】
なお、この実施例において、前記後面部材２４は、図１２に示した第６の実施例と同じものであり、また、後面部材２４とバックライト４０以外は、図１１に示した第５の実施例の液晶表示装置と同じ構成であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１７３】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の後側に、反射偏光板２５と、その後側に設けられた吸収偏光板２６とからなる後面部材２４を配置し、さらに前記後面部材２４の後側にバックライト４０を配置したものであるため、十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、十分な明るさの外光が得られない環境下では前記バックライト４０からの照明光を利用する透過表示を行なうことができる。
【０１７４】
すなわち、この液晶表示装置は、十分な明るさの外光が得られる環境下では、前側からの入射光を前記後面部材２４の反射偏光板２５により反射させて表示し、十分な明るさの外光が得られないときに、前記バックライト４０を点灯させることにより、このバックライト４０からの照明光を利用して表示するものである。
【０１７５】
なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０と、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材２４の反射偏光板２５とを、それぞれの反射軸１０ｓ，２５ｓ同士および透過軸１０ｐ，２５ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したものであり、したがって、外光を利用する反射表示は、ノーマリーホワイトモードの表示であり、バックライト４０からの照明光を利用する透過表示は、ノーマリーブラックモードの表示である。
【０１７６】
この実施例の液晶表示装置は、前記後面部材２４の吸収偏光板２６を、その透過軸２６ａを前記反射偏光板２５の透過軸２５ｐとほぼ直交させて配置したものであるため、前記バックライト４０から出射し、前記吸収偏光板２６を透過して前記反射偏光板２５に入射する光は、この反射偏光板２５の反射軸２５ｓに沿った振動面を有する偏光成分の直線偏光光であるが、前記反射偏光板２５は、その反射軸２５ｓに沿った偏光成分の光もある程度透過させるため、その透過光を液晶素子１にその後側から入射させて前記透過表示を行なうことができる。
【０１７７】
この液晶表示装置は、前記透過表示のときのバックライト４０からの照明光の利用効率が低いが、前記バックライト４０から高輝度の照明光を出射させることにより、前記透過表示の明るさを確保することができる。
【０１７８】
図１６は、この発明の第１０の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、反射偏光板３３と、この反射偏光板３３の後側に光吸収手段として設けられた、所定の波長帯域の光を吸収する着色膜３４とからなる後面部材３２を配置し、さらに前記後面部材３２の後側にバックライト４０を配置したものである。なお、前記着色膜３４は、単一色のカラーフィルムからなっている。
【０１７９】
この実施例において、前記後面部材２４は、図１２に示した第６の実施例と同じもの、前記バックライト４０は、図１５に示した第９の実施例と同じものであり、また、後面部材２４とバックライト４０以外は、図１１に示した第５の実施例の液晶表示装置と同じ構成であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１８０】
ただし、この実施例では、液晶素子１として、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えないものを用いている。
【０１８１】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の後側に、反射偏光板３３と、そのに設けられた着色膜３４とからなる後面部材３２を配置し、さらに前記後面部材３２の後側にバックライト４０を配置したものであるため、十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、十分な明るさの外光が得られない環境下では前記バックライト４０からの照明光を利用する透過表示を行なうことができる。
【０１８２】
すなわち、この液晶表示装置は、十分な明るさの外光が得られる環境下では、前側からの入射光を前記後面部材２４の反射偏光板２５により反射させて表示し、十分な明るさの外光が得られないときに、前記バックライト４０を点灯させることにより、このバックライト４０からの照明光を利用して表示するものである。
【０１８３】
なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０と、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材３２の反射偏光板３３とを、それぞれの反射軸１０ｓ，３３ｓ同士および透過軸１０ｐ，３３ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したものであり、したがって、外光を利用する反射表示は、ノーマリーホワイトモードの表示であり、バックライト４０からの照明光を利用する透過表示は、ノーマリーブラックモードの表示である。
【０１８４】
すなわち、外光を利用する反射表示のときは、液晶素子１の液晶層９にＯＦＦ電界が印加されたとき（液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるとき）に、前側から入射した光が前記後面部材３２の反射偏光板３３により反射されてその領域の表示が、白の明表示となり、ＯＮ電界が印加されたとき（液晶分子が基板面に対して立ち上がり配向したとき）に、前側から入射した光が前記後面部材３２の反射偏光板３３を透過して着色膜３４により吸収され、その領域の表示が、ほぼ黒の暗表示になる。
【０１８５】
また、バックライト４０からの照明光を利用する透過表示のときは、前記バックライト４０からの照明光が、前記着色膜３４によりその吸収波長帯域の波長光を吸収され、この着色膜３４の色に着色した着色光となって後側から入射する。
【０１８６】
そして、この反射表示のときは、前記液晶素子１の液晶層９にＯＦＦ電界が印加されたときに、後側から入射した光が前側反射偏光板１０により反射され、その領域の表示が、ほぼ黒の暗表示になり、ＯＮ電界が印加されたときに、後側から入射した光が前側反射偏光板１０を透過して前側に出射し、その領域の表示が、前記着色膜３４の色の明表示になる。
【０１８７】
前記着色膜３４の色は任意に選べばよく、例えば、前記着色膜３４を赤色の着色膜とすることにより、前記透過表示を、白の背景中に赤色で表示情報を表示する着色表示とすることができる。
【０１８８】
また、上記第１０の実施例の後面部材３２は、反射偏光板３３の後側に設ける着色膜３４を、単一色のカラーフィルムにより形成しているが、前記着色膜３４は、図１７に示した第１１の実施例のように、複数の色（図では２色）のカラーフィルム３４ａ，３４ｂを所定のパターンで設けた復数色の着色膜としてもよく、このようにすることにより、白の背景中に、複数の色で表示情報を表示する着色表示を行なうことができる。
【０１８９】
なお、上述した各実施例の液晶表示装置は、アクティブマトリックス液晶素子１を用いたものであるが、前記液晶素子は、単純マトリックス液晶素子でもよい。
【０１９０】
図１８は、この発明の第１２の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例の液晶表示装置は、単純マトリックス液晶素子１′を用いたＴＮ型液晶表示装置である。
【０１９１】
なお、前記単純マトリックス液晶素子１′は、液晶層を挟んで対向する一対の基板のうち、一方の基板の内面に、行方向に沿う複数の走査電極を互いに平行に形成し、他方の基板の内面に、列行方向に沿う複数の信号電極を互いに平行に形成したものでも、前記一方の基板の内面に、表示パターンに対応する形状の複数のセグメント電極を形成し、他方の基板の内面に、前記複数のセグメント電極に対向する複数のコモン電極を形成したものでもよい。
【０１９２】
この実施例の液晶表示装置は、図１２に示した第６の実施例の液晶表示装置の液晶素子１を、単純マトリックス方式の液晶素子１′に置き換えたものであり、他の構成は、前記第６の実施例と同じである。
【０１９３】
そして、この実施例では、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶分子を、上述した第１〜第１１の実施例で用いたアクティブマトリックス液晶素子１の液晶分子のツイスト角（ほぼ９０°）よりも僅かに大きい約１００°のツイスト角でツイスト配向させている。
【０１９４】
すなわち、この実施例では、前記単純マトリックス液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子の配向方向２ａと、後側基板３の近傍における液晶分子の配向方向３ａとを、約１００°ずらし、前記液晶分子を、図１８に破線矢印で示したように、約１００°のツイスト角でツイスト配向している。
【０１９５】
なお、前記液晶素子１′の前側に配置された前側反射偏光板１０は、図１８のように、その透過軸１０ｐを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａとほぼ平行にするか、あるいはほぼ直交させて配置されており、後面部材２４の反射偏光板２５は、その反射軸２５ｓを前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓとほぼ直交させ、透過軸２５ｐを前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐとほぼ直交させて配置されている。
【０１９６】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１′が単純マトリックス液晶素子であるが、その液晶分子を約１００°のツイスト角でツイスト配向させているため、液晶分子をほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向させた単純マトリックス液晶素子に比べて、電界に対する液晶分子の応答性が良く、したがって良好なコントラストを得ることができる。
【０１９７】
この実施例において、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶分子のツイスト角（約１００°）は、１００°±５°の範囲が好ましく、また、前記液晶素子１′の液晶の複屈折性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値は、１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲が好ましい。
【０１９８】
図１９は、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶分子のツイスト角を１００°とした液晶表示装置（以下、１００°ツイスト液晶表示装置と言う）と、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶分子のツイスト角を９０°とした液晶表示装置（以下、９０°ツイスト液晶表示装置と言う）との、１／５デューティで時分割駆動したときの液晶素子１′のΔｎｄとコントラストの関係を示している。
【０１９９】
この図１９のように、９０°ツイスト液晶表示装置は、前記液晶素子１′のΔｎｄの値が１１５ｎｍのときに最も良いコントラストが得られるが、そのコントラスト値は５．３程度である。
【０２００】
一方、１００°ツイスト液晶表示装置は、前記液晶素子１′のΔｎｄに対するコントラスト値が、前記９０°ツイスト液晶表示装置に比べて高く、また、前記Δｎｄが約１６０ｎｍ以下であるときのコントラスト値が、前記９０°ツイスト液晶表示装置の最良コントラスト値（Δｎｄ＝１１５ｎｍのときのコントラスト値）よりも高い。
【０２０１】
しかも、この１００°ツイスト液晶表示装置は、前記Δｎｄが１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲であるときのコントラスト値が６．５以上と十分であり、特に、Δｎｄが１２６ｎｍのときのコントラスト値が約６．７と最も高い。
【０２０２】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１′が単純マトリックス液晶素子であるが、その液晶分子を約１００°のツイスト角でツイスト配向させているため、液晶分子をほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向させた単純マトリックス液晶素子に比べて、電界に対する液晶分子の応答性が良く、したがって良好なコントラストを得ることができる。
【０２０３】
したがって、この実施例の液晶表示装置においては、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶の複屈折性Δｎと液晶層厚ｄとを、前記Δｎｄの値が１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲、より望ましくは１２６ｎｍになるように選択するのが好ましく、このようにすることにより、良好なコントラストを得ることができる。
【０２０４】
なお、図１８に示した液晶表示装置は、図１２に示した第６の実施例の液晶表示装置の液晶素子１を、単純マトリックス方式の液晶素子１′に置き換えたものであるが、上述した第１〜第１１のいずれの実施例の液晶表示装置においても、その液晶素子１を単純マトリックス方式の液晶素子１′に置き換える場合は、その液晶分子のツイスト角を約１００°とし、前記単純マトリックス液晶素子１′のΔｎｄの値を１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲（より望ましくは１２６ｎｍ）にすればよい。
【０２０５】
また、上記第１〜第１２の実施例の液晶表示装置は、ＴＮ型のものであるが、この発明は、液晶素子の液晶分子を１８０°〜２７０°のツイスト角の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）型の液晶表示装置、液晶素子の液晶分子を一方向にホモジニアス配向させたホモジニアス配向型液晶表示装置、強誘電性または反強誘電性液晶表示装置、液晶素子の一対の基板のうちの一方の基板の内面に複数のセグメント電極とそれに対向する複数のコモン電極とを配列形成した横電界駆動方式の液晶表示装置などにも適用することができる。
【０２０６】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶素子の前側に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板を配置するとともに、この反射偏光板の前側に配置された位相板からなり、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板に入射し、前記反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光の少なくとも一部をその偏光状態を変えて前記反射偏光板に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子および前記反射偏光板を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子を配置し、前記液晶素子の後側に、前記液晶素子を透過してその後側に出射した光の少なくとも一部を反射する後面部材を配置したものであるため、前側から入射する外光を高い効率で利用して明表示を明るくするとともに、良好なコントラストを得ることができる。
【０２０７】
この発明の液晶表示装置において、前記反射偏光板の前側に配置される光学素子は、透過する光の常光と異常光との間に位相差を与え、透過光の偏光状態を変化させる位相板が望ましく、この位相板を用いることにより、前記反射偏光板により反射されて前記位相板にその後側から入射した前記一方の偏光成分の光のうち、前記位相板により内面反射された光を、前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分の光またはその偏光成分を含む偏光状態の光として前記反射偏光板に再び入射することができる。
【０２０８】
前記位相板は、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板が好ましく、このλ／４板を用いることにより、前記反射偏光板により反射されて前記位相板（λ／４板）にその後側から入射し、この位相板により内面反射されてその後側に出射する光を、前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分（前記反射偏光板を透過する偏光成分）が多い偏光状態の光とし、前記反射偏光板に再び入射した光のほとんどを、この反射偏光板を透過させて液晶素子に入射することができるため、前側から入射する外光の利用効率をさらに高くし、明表示をより明るくするとともに、前側への光漏れをほとんど無くし、さらに良好なコントラストを得ることができる。
【０２０９】
前記λ／４板からなる位相板は、その遅相軸を、前記液晶素子の前側に配置された前記反射偏光板の反射軸および透過軸に対してほぼ４５°の角度で交差させて配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記λ／４板からなる位相板を用いたことによる上記効果を、最も効果的に発揮させることができる。
【０２１０】
また、この液晶表示装置において、前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板は、その前面に、この反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光を、前記反射偏光板の前側に配置された前記光学素子（例えば位相板）に対し、この光学素子により内面反射される入射角で入射させるための表面処理が施されたものが好ましく、このような反射偏光板を用いることにより、前側から入射する外光をさらに高い効率で利用して明表示をより明るくするとともに、前側への光漏れをさらに少なくし、より良好なコントラストを得ることができる。
【０２１１】
さらに、前記反射偏光板は、その前面に、前記一方の偏光成分の光を拡散させて反射し、前記他方の偏光成分の光を拡散することなく透過させるための表面処理が施されたものが好ましく、このような反射偏光板を用いることにより、前記反射偏光板により反射される前記一方の偏光成分の光を拡散反射し、その光の多くを前記光学素子に対して、この光学素子により内面反射される入射角で入射させるとともに、前記反射偏光板を透過する前記他方の偏光成分の光を、拡散することなく高い透過率で透過させて液晶素子に入射することができる。
【０２１２】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板とこの反射偏光板の前側に配置された前記光学素子との間に、透過光を所定の広がり角度範囲に拡散させる拡散層を設けてもよく、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反射される前記一方の偏光成分の光を前記所定の広がり角度範囲に拡散反射し、その光の多くを、前記光学素子に対し、この光学素子により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０２１３】
前記拡散層は、前記液晶素子の前側に配置された前記反射偏光板の法線に対して傾いた方向に指向性を有する拡散手段により構成するのが好ましく、このようにすることにより、前記反射偏光板により反射される前記一方の偏光成分の光の大部分を、前記光学素子に対し、この光学素子により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０２１４】
さらに、この液晶表示装置においては、前記液晶素子とその前側に配置された前記反射偏光板との間に、透過光を拡散させる拡散手段を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前記後面部材により反射された光を前記拡散手段により拡散し、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０２１５】
また、この液晶表示装置において、前記液晶素子の後側に配置された前記後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収するものが好ましく、このようにすることにより、前記液晶素子にその前側から入射し、この液晶素子の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記後面部材により反射して明表示を得、他方の偏光成分の光を前記後面部材により吸収して暗表示を得ることができる。
【０２１６】
このような後面部材は、例えば、互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、この反射偏光板の後側に設けられた光吸収手段とにより構成すればよく、前記後面部材をこのような構成とすることにより、前記液晶素子の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記反射偏光板により反射して明表示を得、他方の偏光成分の光を前記光吸収層により吸収して暗表示を得ることができる。
【０２１７】
この後面部材は、前記液晶素子の後面に対向する第１の反射偏光板と、その後側に配置された第２の反射偏光板とを備え、前記第１の反射偏光板と第２の反射偏光板との間に透過光を拡散させる拡散層を設け、前記第２の反射偏光板の後側に光吸収手段を設けた構成のものがより好ましく、このようにすることにより、前記後面部材により反射される光量を多くし、より明るい表示を得ることができる。
【０２１８】
その場合、前記光吸収手段は、光吸収膜でも、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板でも、あるいは、所定の波長帯域の光を吸収する着色膜でもよく、例えば前記光吸収手段を前記吸収偏光板とするか、あるいは前記着色膜とすることにより、十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、十分な明るさの外光が得られないときに、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ことができる。
【０２１９】
また、前記後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板と、この吸収偏光板の後側に設けられた反射板とにより構成してもよく、後面部材をこのような構成とすることにより、前記液晶素子にその前側から入射し、この液晶素子の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記吸収偏光板により吸収して暗表示を得、他方の偏光成分の光を前記反射板により反射させて明表示を得ることができる。
【０２２０】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子と前記後面部材との間に、透過光を拡散させる拡散手段を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前記後面部材により反射された光を、通常の表示観察方向である正面方向（液晶表示装置の画面の法線に沿った方向の付近）に出射する光の強度が高い強度分布の光として前側に出射し、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０２２１】
前記液晶素子とその前側に配置された前記反射偏光板との間に設ける前記拡散手段と、前記液晶素子と前記後面部材との間に設ける前記拡散手段の一方または両方は、液晶素子の前側に配置された反射偏光板の法線に沿った方向に指向性を有しているのが好ましく、前記拡散手段にこのような指向性をもたせることにより、より正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０２２２】
前記拡散手段は、一方の面に微小なレンズが配列形成されたレンズフィルムが好ましく、このレンズフィルムを用いることにより、前側反射偏光板の法線に沿った方向に光を拡散する指向性を得ることができる。
【０２２３】
また、この液晶表示装置においては、前記後面部材として、拡散反射性を有するものを用いてもよく、このようにしても、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０２２４】
さらに、この液晶表示装置において、前記液晶素子が単純マトリックス液晶素子である場合、前記液晶素子の液晶分子のツイスト角は、約１００°にするのが望ましく、このようにすることにより、良好なコントラストを得ることができる。
【０２２５】
その場合、前記液晶素子のΔｎｄの値は、１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲が好ましく、このようにすることにより、より高いコントラストを得ることができる。
【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装置の分解斜視図。
【図２】前記液晶表示装置に用いた液晶素子の一部分の拡大断面図。
【図３】前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板の表面粗さの一例を示す図。
【図４】前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板の表面粗さの他の例を示す図。
【図５】前記液晶素子の後側に配置された後面部材を構成する反射偏光板の表面粗さを示す図。
【図６】前記液晶表示装置のＯＦＦ電界印加時とＯＮ電界印加時の光の透過経路を示す模式図。
【図７】前記液晶表示装置の前面の光学素子を省略した比較装置のＯＦＦ電界印加時とＯＮ電界印加時の光の透過経路を示す模式図。
【図８】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図９】この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１０】この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１１】この発明の第５の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１２】この発明の第６の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１３】この発明の第７の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１４】この発明の第８の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１５】この発明の第９の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１６】この発明の第１０の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１７】この発明の第１１の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１８】この発明の第１２の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１９】第１２の実施例の単純マトリックス液晶素子の液晶分子のツイスト角を１００°とした液晶表示装置と、前記単純マトリックス液晶素子の液晶分子のツイスト角を９０°とした液晶表示装置とのΔｎｄとコントラストの関係を示す図。
【符号の説明】
１，１′…液晶素子
２，３…基板
２ａ…前側基板の近傍における液晶分子配向方向
３ａ…後側基板の近傍における液晶分子配向方向
４，５…電極
６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…カラーフィルタ
７，８…配向膜
９…液晶層
１０…反射偏光板
１０ｓ…反射軸
１０ｐ…透過軸
１１…反射偏光板の前面の表面処理により形成された凹凸面
１２…位相板（光学素子）
１２ａ…遅相軸
１３…後面部材
１４…反射偏光板
１４ｓ…反射軸
１４ｐ…透過軸
１５…光吸収膜
１６，１７…接着層
１８…拡散手段
１９…拡散層
２０…後面部材
２１…吸収偏光板
２１ａ…透過軸
２２…反射板
２３…拡散手段
２４…後面部材
２５…反射偏光板
２５ｓ…反射軸
２５ｐ…透過軸
２６…吸収偏光板
２６ａ…透過軸
２７…後面部材
２８Ａ…第１の反射偏光板
２８Ｂ…第２の反射偏光板
２８ｓ…反射軸
２８ｐ…透過軸
２９…拡散層
３０…光吸収膜
３１…吸収偏光板
３１ａ…透過軸
３２…後面部材
３３…反射偏光板
３３ｓ…反射軸
３３ｐ…透過軸
３４…着色膜
３４ａ，３４ｂ…カラーフィルム
４０…バックライト
【発明の属する技術分野】
この発明は、外光を利用する反射表示を行なう液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、表示の観察側である前側の透明基板とこの前側基板に対向する後側の透明基板との間に、これらの基板の内面にそれぞれ設けられた電極間に印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶層が設けられてなる液晶素子と、この液晶素子をはさんでその前側と後側とに配置された前後一対の偏光板（一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板）とにより構成されている。
【０００３】
この種の液晶表示装置としては、ＴＮ（ツイステッド・ネマティック）型のものが広く利用されており、このＴＮ型液晶表示装置は、前記液晶素子の液晶層の液晶分子の無電界状態における配向状態をほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向とするとともに、前記一対の偏光板を、それぞれの透過軸を互いにほぼ平行にするか、あるいは互いにほぼ直交させて配置した構成となっている。
【０００４】
ところで、液晶表示装置には、バックライトからの照明光を利用して透過表示を行なう透過型のものと、液晶表示装置の使用環境の光である外光を利用して反射表示を行なう反射型のものとがあるが、透過型の液晶表示装置は、バックライトの点灯に大きく電力を消費するため、省電力の面では、外光を利用して反射表示を行なう反射型のものが有利である。
【０００５】
反射型の液晶表示装置は、従来、前記液晶素子の後側に配置された後側偏光板の後側に反射板（一般には拡散反射板）を配置した構成となっている。
【０００６】
この反射型液晶表示装置は、表示の観察側である前側から入射する外光を、前記液晶素子の前側に配置された前側偏光板の偏光作用により直線偏光光として液晶素子に入射し、液晶層により偏光状態を制御されて前記液晶素子の後側に出射した光のうち、後側偏光板を透過した光を前記反射板により反射させ、その反射光を前記後側偏光板と液晶素子と前側偏光板とを透過させて前側に出射する。
【０００７】
この光の出射は、前記液晶素子の液晶層に印加される電界（電極間に印加され電界）により制御され、例えばノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、電界ＯＦＦ時（電界が印加されずに液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるとき）に、前側から入射した光が前記後側偏光板により吸収されてその領域の表示が暗表示となり、電界ＯＮ時（電界が印加されて液晶分子が基板面に対して立ち上がり配向したとき）に、前側から入射した光が前記反射板により反射されて前側に出射し、その領域の表示が明表示になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の反射型液晶表示装置は、前側から入射した外光が、前側偏光板によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、この前側偏光板の透過軸に沿った偏光成分の光だけが液晶素子に入射するため、入射した外光のうちのほぼ半分の光が無駄になる。
【０００９】
そのため、従来の反射型液晶表示装置は、入射光の利用効率が悪く、したがって、反射板により反射されて前側に出射する光の強度が低くて、明表示が暗いという問題をもっている。
【００１０】
この発明は、前側から入射する外光を高い効率で利用して明表示を明るくするとともに、良好なコントラストを得ることができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、表示の観察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、印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶層が設けられてなる液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置され、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、前記反射偏光板の前側に配置された位相板からなり、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板に入射させ、前記反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光の少なくとも一部をその偏光状態を変えて前記反射偏光板に再び入射させるとともに、後側から前記液晶素子および前記反射偏光板を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子と、前記液晶素子の後側に配置され、前記液晶素子を透過してその後側に出射した光の少なくとも一部を反射する後面部材とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
この液晶表示装置は、外光を利用する反射表示を行なうものであり、この液晶表示装置においては、表示の観察側である前側から入射した外光が、前記光学素子を透過して前記反射偏光板に入射し、その入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光が、この反射偏光板により反射され、他方の偏光成分の光が、この反射偏光板を透過して、直線偏光光となって液晶素子に入射する。
【００１３】
前記反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光は、前記光学素子にその後側から入射するとともに、この光学素子により偏光状態を変えられて前記反射偏光板に再び入射し、その光のうち、前記他方の偏光成分に偏光状態を変えた光が、この反射偏光板を透過して、直線偏光光となって前記液晶素子に入射する。
【００１４】
そして、前記液晶素子に入射した光は、液晶層により偏光状態を制御されてこの液晶素子の後側に出射し、その光が前記後面部材に入射して、この後面部材により反射された光が、前記液晶素子に後側から再び入射し、この液晶素子と前記反射偏光板と光学素子とを透過して前側に出射する。
【００１５】
この光の出射は、前記液晶素子の液晶層に印加される電界により制御され、例えばノーマリーブラックモードの液晶表示装置では、電界ＯＦＦ時（電界が印加されずに液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるとき）に、その領域の表示が暗表示となり、電界ＯＮ時（電界が印加されて液晶分子が基板面に対して立ち上がり配向したとき）に、前側から入射した光が前記後面部材により反射されて前側に出射し、その領域の表示が明表示になる。
【００１６】
すなわち、この液晶表示装置は、液晶素子の前側に配置する偏光素子として反射偏光板を用いるとともに、この反射偏光板の前側に前記光学素子を配置することにより、前側から入射した外光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射偏光板を透過する偏光成分の光と、この反射偏光板により反射され、前記光学素子により偏光状態を変えられて再び前記反射偏光板に入射した光のうちのこの反射偏光板を透過する偏光成分の光との両方を、前記反射偏光板を透過させて液晶素子に入射させるようにしたものであり、したがって、前側から入射する外光を高い効率で利用して、明表示を明るくすることができる。
【００１７】
しかも、この液晶表示装置においては、前記反射偏光板が、前側から入射した外光の互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の光を反射するが、その反射光は、上述したように前記光学素子により偏光状態を変えられて再び前記反射偏光板に入射し、その光のうちの他方の偏光成分に偏光状態を変えた光が液晶素子に入射するため、前記反射偏光板により反射された光が前記光学素子を透過して前側に出射する光漏れは少なく、したがって、前記光漏れによる暗表示の暗さ浮き上がりを抑え、良好なコントラストを得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の液晶表示装置は、上記のように、液晶素子の前側に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板を配置するとともに、この反射偏光板の前側に配置された位相板からなり、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板に入射し、前記反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光の少なくとも一部をその偏光状態を変えて前記反射偏光板に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子および前記反射偏光板を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子を配置し、前記液晶素子の後側に、前記液晶素子を透過してその後側に出射した光の少なくとも一部を反射する後面部材を配置することにより、前側から入射する外光を高い効率で利用して明表示を明るくするとともに、良好なコントラストを得るようにしたものである。
【００１９】
この発明の液晶表示装置において、前記反射偏光板の前側に配置される光学素子は、透過する光の常光と異常光との間に位相差を与え、透過光の偏光状態を変化させる位相板が望ましく、さらに、この前記位相板は、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板が好ましい。
【００２０】
前記λ／４板からなる位相板は、その遅相軸を、液晶素子の前側に配置された反射偏光板の反射軸および透過軸に対してほぼ４５°の角度で交差させて配置するのが好ましい。
【００２１】
また、この液晶表示装置において、前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板は、その前面に、この反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光を、前記反射偏光板の前側に配置された前記位相板に対し、この位相板により内面反射される入射角で入射させるための表面処理が施されたものが好ましい。
【００２２】
さらに、前記反射偏光板は、その前面に、前記一方の偏光成分の光を拡散させて反射し、前記他方の偏光成分の光を拡散することなく透過させるための表面処理が施されたものが好ましい。
【００２３】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板とこの反射偏光板の前側に配置された前記位相板との間に、透過光を所定の広がり角度範囲に拡散させる拡散層を設けてもよい。その場合、前記拡散層は、前記液晶素子の前側に配置された前記反射偏光板の法線に対して傾いた方向に指向性を有しているのが好ましい。
【００２４】
さらに、この液晶表示装置においては、前記液晶素子とその前側に配置された前記反射偏光板との間に、透過光を拡散させる拡散手段を設けるのが望ましい。
【００２５】
また、この液晶表示装置において、前記液晶素子の後側に配置された前記後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収するものが好ましい。
【００２６】
このような後面部材は、例えば、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、この反射偏光板の後側に設けられた光吸収手段とにより構成すればよい。
【００２７】
この後面部材は、液晶素子の後面に対向する第１の反射偏光板と、その後側に配置された第２の反射偏光板とを備え、前記第１の反射偏光板と第２の反射偏光板との間に透過光を拡散させる拡散層を設け、前記第２の反射偏光板の後側に光吸収手段を設けた構成のものがより好ましい。
【００２８】
その場合、前記光吸収手段は、光吸収膜でも、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板でも、あるいは、所定の波長帯域の光を吸収する着色膜でもよい。
【００２９】
また、前記後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板と、この吸収偏光板の後側に設けられた反射板とにより構成してもよい。
【００３０】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子と前記後面部材との間に、透過光を拡散させる拡散手段を設けるのが望ましい。
【００３１】
さらに、前記液晶素子とその前側に配置された前記反射偏光板との間に設ける前記拡散手段と、前記液晶素子と前記後面部材との間に設ける前記拡散手段の一方または両方は、液晶素子の前側に配置された反射偏光板の法線に沿った方向に指向性を有しているのが好ましく、望ましくは、一方の面に微小なレンズが配列形成されたレンズフィルムが好ましい。
【００３２】
また、この液晶表示装置においては、前記後面部材として、拡散反射性を有するものを用いてもよい。
【００３３】
さらに、この液晶表示装置において、前記液晶素子が単純マトリックス液晶素子である場合、前記液晶素子の液晶分子のツイスト角は、約１００°にするのが望ましい。
【００３４】
その場合、前記液晶素子の液晶の複屈折性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値は、１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲が好ましい。
【００３５】
【実施例】
図１〜図６はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の分解斜視図である。
【００３６】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１と、この液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０と、前記反射偏光板１０の前側に配置された光学素子１２と、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材１３とを備えている。
【００３７】
図２は前記液晶素子１の一部分の拡大断面図であり、この液晶素子１は、表示の観察側である前側の透明基板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、これらの基板２，３の内面にそれぞれ設けられた透明電極４，５の間に印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶層９が設けられた構成のものである。
【００３８】
この液晶素子１は、例えばアクティブマトリックス液晶素子であり、前後一対の基板２，３のうちの後側基板３の内面に設けられた電極５は、行方向および列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極、前側基板２の内面に設けられた電極４は、前記複数の画素電極５に対向する一枚膜状の対向電極である。
【００３９】
なお、図２では省略しているが、前記後側基板３の内面には、前記複数の画素電極５にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、各行のＴＦＴにそれぞれゲート信号を供給するための複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにそれぞれデータ信号を供給するための複数のデータ配線とが設けられている。
【００４０】
さらに、この液晶素子１の前側基板２の内面には、前記複数の画素電極５と前記対向電極４とが互いに対向する複数の画素領域にそれぞれ対応させて、複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂが設けられており、前記対向電極４は、前記カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの上に形成されている。
【００４１】
そして、前記前側基板２と後側基板３は、その周縁部において図示しない枠状のシール材を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材により囲まれた領域に液晶層９が設けられている。
【００４２】
この液晶層９の液晶分子は、前記一対の基板２，３の内面に前記電極４，５を覆って設けられた配向膜７，８によりそれぞれの基板２，３の近傍における配向方向を規制され、一対の基板２，３間において所定の初期配向状態に配向している。
【００４３】
前記液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる特性を有している。
【００４４】
この反射偏光板１０は、ポリエチレン・ナフタレート共重合体等からなる等方性薄膜（光学的に等方性の薄膜）と異方性薄膜（光学的に異方性の薄膜）とを、多数層、全ての異方性薄膜の屈折率が最大となる方向を同じにして交互に積層した多層フィルムからなっている。
【００４５】
すなわち、この反射偏光板１０は、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と異なる方向に反射軸１０ｓをもち、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と同じである方向（反射軸１０ｓに対して直交する方向）に透過軸１０ｐをもっており、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射軸１０ｓに沿った振動面を有する偏光成分の光を、多数枚交互に積層された等方性薄膜と異方性薄膜とのそれぞれの界面で反射し、前記透過軸１０ｐに沿った振動面を有する偏光成分の光を、前記界面で反射することなく透過させる。
【００４６】
なお、この反射偏光板１０は、その前側からの入射光に対しても、後側からの入射光に対しても同じ特性を示し、入射光が含む互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分の光を反射し、前記透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分の光を透過させる。
【００４７】
また、前記反射偏光板１０の前側に配置された光学素子１２は、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板１０に入射し、前記反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分（反射軸１０ｓに沿った偏光成分）の光をその偏光状態を変えて前記反射偏光板１０に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子１および前記反射偏光板１０を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する特性を有している。
【００４８】
この光学素子１２は、例えば、透過する光の常光と異常光との間に位相差を与え、透過光の偏光状態を変化させる位相板であり（以下、光学素子１２を位相板と言う）、前記反射偏光板１０により反射されて前記位相板１２にその後側から入射した前記一方の偏光成分の光のうち、前記位相板１２の前面と外気である空気層との界面に対して全反射角で入射した光が、この位相板１２により内面反射され、前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分の光またはその偏光成分を含む偏光状態の光となって前記反射偏光板１０に再び入射する。
【００４９】
この実施例で用いた位相板１２は、前記反射偏光板の透過軸１０ｐと平行な方向の屈折率が、前記反射偏光板の透過軸１０ｐ方向の屈折率と実質的に等しいか、あるいは、前記反射偏光板の透過軸１０ｐ方向の屈折率の差が前記反射偏光板の異方性薄膜の屈折の異方性の値より小さく設定されており、その法線に沿った方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板であり、その後側から入射した直線偏光光（反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分の光）を、この位相板１２の前面に向かって透過する間に円偏光に変え、さらに、その前面と外気である空気層との界面で内面反射された光を、この位相板１２をその後面に向かって透過する間に、前記後側から入射した直線偏光光に対して振動面がほぼ９０°変化した偏光状態の直線偏光光に変えて後側に出射する。
【００５０】
すなわち、このλ／４板からなる位相板１２は、その後面から入射し、前面と外気である空気層との界面で内面反射されて再び後面に出射する光に対し、λ／２板と同じ光学作用を示す。
【００５１】
なお、前記位相板１２にその後側から入射する光は、前側から様々な入射角で入射し、前記位相板１２を透過して前記反射偏光板１０により反射された光であるが、その光のうち、前記位相板１２の前面と外気である空気層との界面に対して全反射角で入射した光が内面反射されて位相板１２の後側に出射するから、この位相板１２の後側に出射する光は、前記反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分の光である。
【００５２】
一方、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材１３は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収するものであり、この実施例で用いた後面部材１３は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板（以下、後側反射偏光板と言う）１４と、この後側反射偏光板１４の後側に配置された光吸収手段１５とにより構成されている。
【００５３】
前記後側反射偏光板１４は、前記液晶素子１の前側に配置された反射偏光板（以下、前側反射偏光板と言う）１０と同様な構成の多層フィルムからなっており、その異方性薄膜の屈折率が等方性薄膜の屈折率と異なる方向に反射軸１４ｓをもち、前記異方性薄膜の屈折率が前記等方性薄膜の屈折率と同じである方向（反射軸１４ｓに対して直交する方向）に透過軸１４ｐをもっており、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射軸１４ｓに沿った振動面を有する偏光成分の光を反射し、前記透過軸１４ｐに沿った振動面を有する偏光成分の光を透過させる。
【００５４】
また、前記光吸収手段１５は、可視光帯域のほとんどの波長光を吸収する黒色の光吸収層からなっており（以下、光吸収手段１５を光吸収層と言う）、この光吸収層１５は、前記後側反射偏光板１４の後面に対向させて配置されるか、あるいは、後側反射偏光板１４の後面に塗布されている。
【００５５】
この実施例の液晶表示装置は、ノーマリーブラックモードのＴＮ（ツイステッド・ネマティック）型液晶表示装置であり、前記液晶素子１の液晶層９は、カイラル剤を添加した誘電異方性が正のネマティック液晶からなっており、その液晶分子は、一対の基板２，３間においてほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向し、また、前記前側反射偏光板１０と前記後側反射偏光板１４は、それぞれの反射軸１０ｓ，１４ｓ同士および透過軸１０ｐ，１４ｐ同士を互いにほぼ直交させて配置されている。
【００５６】
すなわち、図１において、矢印２ａ，３ａは、前記液晶素子１の前側基板２および後側基板３の近傍における液晶分子の配向方向（配向膜７，８の配向処理方向）を示しており、この液晶素子１の液晶層９の液晶分子は、前側基板２の近傍と後側基板３の近傍において互いにほぼ９０°ずれた方向に配向し、これらの基板２，３間において、図に破線矢印で示したようにほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向している。
【００５７】
そして、前側反射偏光板１０は、図１のように、その透過軸１０ｐを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａとほぼ平行にするか、あるいはほぼ直交させて配置されており、また後側反射偏光板１４は、その反射軸１４ｓを前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓとほぼ直交させ、透過軸１４ｐを前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐとほぼ直交させて配置されている。
【００５８】
また、前記前側反射偏光板１０の前側に配置された前記位相板１２は、図１のように、その遅相軸１２ａを、前記前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓおよび透過軸１０ｐの両方に対してほぼ４５°の角度で交差させて配置されている。
【００５９】
一方、前記前側反射偏光板１０の前面には、図１および図６に示したように、前記前側反射偏光板１０により反射された光を、この反射偏光板１０の前側に配置された前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるための表面処理が施されている。なお、前記後面部材１３を構成する後側反射偏光板１４は、前記表面処理が施されていない通常の反射偏光板である。
【００６０】
図３および図４はそれぞれ前記表面処理が施された前側反射偏光板１０の表面粗さを示す図、図５は表面処理が施されていない後側反射偏光板１４の表面粗さを示す図であり、各図において、（ａ）は、反射軸に沿った断面の表面粗さを示し、（ｂ）は透過軸に沿った断面の表面粗さを示している。
【００６１】
なお、この図３〜図５は、いずれも、反射偏光板の前面の任意の領域を、探針により反射軸方向および透過軸方向にそれぞれ１秒／μｍの速度で走査し、その走査中の前記探針の上下方向への変位量を測定した結果を示しており、各図において、縦軸にとった表面粗さの正の値は、前記探針の初期高さに対する上方への変位量を示し、負の値は、前記探針の初期高さに対する下方への変位量を示している。
【００６２】
図３および図４に示したように、前記前側反射偏光板１０は、その前面が、微小な凹凸が反射軸方向および透過軸方向に繰り返し連続し、しかも、反射軸に沿った方向の凹凸の周期が、透過軸に沿った方向の凹凸の周期よりもはるかに大きい凹凸面となっている。
【００６３】
すなわち、前記前側反射偏光板１０の前面は、図１および図６のように、透過軸１０ｐに沿った溝が反射軸１０ｓ方向に周期的に形成され、これらの溝の間の凸部にそれぞれ、反射軸１０ｓに沿った筋状溝が、前記透過軸１０ｐに沿った溝のピッチよりも十分小さいピッチで透過軸１０ｐ方向（前記凸部の長さ方向）に周期的に形成された凹凸面１１となっている。図１では便宜上、前側反射偏光板１０の前面の凹凸面１１を網目状に示している。
【００６４】
なお、図３は、前面を凹凸の強い（凹凸面の高低差が大きい）凹凸面とする表面処理を施した前側反射偏光板１０の表面粗さを示し、図４は、前面を凹凸の弱い（凹凸面の高低差が小さい）凹凸面とする表面処理を施した前側反射偏光板１０の表面粗さを示しているが、いずれの表面処理を施した前側反射偏光板１０も、その反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分の光を、その前面の凹凸面により、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させる。
【００６５】
そして、前記前側反射偏光板１０の前面には、図６に示したように、前記位相板１２が、透明な接着層１６により接着されている。この接着層１６は、前記反射偏光板１０の透過軸１０ｐ方向の屈折率と実質的に等しいか、あるいは、前記反射偏光板１０の透過軸１０ｐ方向の屈折率の差が前記反射偏光板１０の異方性薄膜の屈折の異方性の値より小さい値の屈折率を有する光学的接着剤からなっている。
【００６６】
そのため、前記前側反射偏光板１０は、この反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分、つまり反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光を、その前面の凹凸面１１により、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるとともに、前記反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分の光を拡散させて反射し、透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分の光を拡散することなく透過させる。
【００６７】
前記前側反射偏光板１０は、図６のように、透明な接着層１７により前記液晶素子１の前面（前側基板２の外面）に接着されている。なお、この接着層１７は、前記反射偏光板１０と位相板１２とを接着している前記接着層１６と同様な屈折率を有する光学的接着剤により形成するのが好ましい。
【００６８】
一方、図５に示したように、表面処理を施さない通常の反射偏光板からなる後側反射偏光板１４は、その表面の凹凸が極く小さく、表面全体がほぼ平坦になっている。
【００６９】
この後側反射偏光板１４は、反射軸１４ｓに沿った一方の偏光成分の光を、あまり拡散させずに反射するとともに、透過軸１４ｐに沿った他方の偏光成分の光を、拡散することなく透過させる。
【００７０】
また、前記液晶素子１と前記後面部材１３との間（液晶素子１と後側反射偏光板１４との間）には、図１および図６に示したように、透過光を拡散させる拡散手段１８が設けられている。
【００７１】
この拡散手段１８は、光拡散粒子を混入した接着層からなっており、前記後側反射偏光板１４は、前記拡散手段１８を形成する粒子混入接着層により前記液晶素子１の後面（後側基板３の外面）に接着されている。
【００７２】
なお、この拡散手段１４は、ヘイズ値が約３０で、また、前記液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（より好ましくは、前記法線を中心としてほぼ３０°の角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を有しているのが望ましい。
【００７３】
この液晶表示装置は、外光を利用する反射表示を行なうものであり、表示の観察側である前側から入射した外光の反射光の出射を、前記液晶素子１の液晶層９に印加される電界（電極４，５間に印加される電界）により制御して表示する。
【００７４】
図６は、上記液晶表示装置の光の透過経路を示す模式図であり、（ａ）は電界ＯＦＦ時（電界が印加されずに液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるとき）の透過経路を示し、（ｂ）は電界ＯＮ時（電界が印加されて液晶分子が基板面に対して立ち上がり配向したとき）の透過経路を示している。
【００７５】
この液晶表示装置においては、表示の観察側である前側から入射した外光（非偏光光）Ｉが、図６の（ａ）および（ｂ）のように、位相板１２を透過して前側反射偏光板１０に入射し、その入射光Ｉの直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうち、前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓに沿った振動面を有する一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓが、この反射偏光板１０により反射され、前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分Ｐの光Ｉｐが、この反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射する。
【００７６】
また、前記前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓは、前記位相板１２にその後側から入射し、この位相板１２の前面と外気である空気層との界面により内面反射されるとともに、前記位相板１２の位相差により偏光状態を変えられて前記前側反射偏光板に再び入射し、その光のうち、前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分Ｐに偏光状態を変えた光Ｉｐ１が、この前側反射偏光板１０を透過して前記液晶素子１に入射する。
【００７７】
すなわち、この液晶表示装置では、前側から入射した外光Ｉの互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうち、前側反射偏光板１０を透過する偏光成分Ｐの光Ｉｐと、この前側反射偏光板１０により内面反射され、前記位相板１２により偏光状態を変えられて再び前記前側反射偏光板１０に入射した光のうちの、前記前側反射偏光板１０を透過する偏光成分Ｐの光Ｉｐ１との両方が、前記前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射する。
【００７８】
なお、前記位相板１２により偏光状態を変えられて前側反射偏光板１０に再び入射する光は、前記前側反射偏光板１０により反射されて位相板１２にその後側から入射した光のうち、この位相板１２の前面と外気である空気層との界面に対して全反射角で入射した光であり、前記位相板１２の前面に対して全反射角よりも小さい（垂直に近い）入射角で入射した光は、図６の（ａ）および（ｂ）のように位相板１２を透過して前側に出射し、漏れ光Ｒ１となる。
【００７９】
前記位相板１２の前面と外気である空気層との界面の全反射臨界角（位相板１２の法線に対する角度）は、全反射臨界角をｉ、前記位相板１２の屈折率をｎ、空気層の屈折率を１とすると、sinｉ＝１／ｎの式により求めることができ、例えば、前記位相板１２の屈折率が１．６である場合、前記界面の全反射臨界角は、ｉ＝３８．７°である。
【００８０】
この実施例では、前記前側反射偏光板１０の前面に、その表面を上述したような凹凸面１１とする表面処理を施し、この反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓを、前記位相板１０に対し、この位相板１０により内面反射される入射角で入射させるようにしているため、前記前側反射偏光板１０により反射された光Ｉｓをより多く、前記位相板１２に対して、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができ、したがって、前記位相板１２により偏光状態を変えられて前側反射偏光板１０に再び入射する光を多くし、前記漏れ光Ｒ１を少なくすることができる。
【００８１】
しかも、前記前側反射偏光板１０は、その前面を図３または図４に示した表面粗さの凹凸面となるように表面処理されており、その反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓを拡散させて反射し、透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分Ｐの光Ｉｐを拡散することなく透過させるため、この前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光Ｉｓを拡散反射し、その光の多くを前記位相板１２に対して、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができ、したがって、前記位相板１２により偏光状態を変えられて前側反射偏光板１０に再び入射する光をさらに多くすることができる。
【００８２】
また、この実施例では、前記位相板１２として、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板を用いているため、前記前側反射偏光板１０により反射されて前記位相板（λ／４板）１２にその後側から入射し、この位相板１２により内面反射されてその後側に出射する光を、前側反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分Ｓに対して直交する偏光成分（前側反射偏光板１０を透過する偏光成分）Ｐの偏光状態の光とし、前記前側反射偏光板１０に再び入射した光のほとんどを、この前側反射偏光板１０を透過させて液晶素子１に入射することができる。
【００８３】
このλ／４板からなる位相板１２を用いたことによる効果は、前記λ／４板からなる位相板１２を、その遅相軸１２ａを前記反射偏光板１０の反射軸１０ｓおよび透過軸１０ｐに対してほぼ４５°の角度で交差させて配置したときに最も効果的に発揮される。
【００８４】
そして、前記液晶素子１に入射した光は、液晶層９により偏光状態を制御されてこの液晶素子１の後側に出射し、その光が、前記液晶素子１と後面部材１３との間の拡散手段１８を透過して前記後面部材１３の後側反射偏光板１４に入射し、この後側反射偏光板１４により反射された光が、前記液晶素子１に後側から再び入射し、この液晶素子１と前側反射偏光板１０と位相板１２とを透過して前側に出射する。
【００８５】
この光の出射は、前記液晶素子１の液晶層９に印加される電界（電極４，５間に印加される電界）により制御される。
【００８６】
この実施例の液晶表示装置は、図１に示したように、前記前側反射偏光板１０と後側反射偏光板１４とを、それぞれの反射軸１０ｓ，１４ｓ同士および透過軸１０ｐ，１４ｐ同士を互いにほぼ直交させて配置したノーマリーブラックモードのものであるため、電界ＯＦＦ時（液晶素子１の液晶層９に電界が印加されないとき）に、前側から入射した光が後面部材１３の後側反射偏光板１４を透過して光吸収層１５により吸収され、その領域の表示が暗表示となり、電界ＯＮ時（液晶素子１の液晶層９に電界が印加されたとき）に、前側から入射した光が前記後側反射偏光板１４により反射されて前側に出射し、その領域の表示が明表示になる。
【００８７】
すなわち、電界ＯＮ時の液晶素子１の液晶分子の配向状態は、初期のツイスト配向であり、このときは、図６の（ａ）のように、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光（前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分Ｐの直線偏光光）Ｉｐが、液晶分子がツイスト配向している液晶層９の複屈折作用によりほぼ９０°旋光され、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光Ｉｐの偏光成分に対してほぼ直交する偏光成分の光（後側反射偏光板１４の透過軸１４ｐに沿った偏光成分の直線偏光光）となって液晶素子１の後側に出射する。
【００８８】
そのため、電界ＯＦＦ時は、前記液晶素子１の後側に出射して前記後面部材１３に入射した光が、後側反射偏光板１４を透過してその後側の光吸収層１５により吸収され、その領域の表示が暗表示になる。
【００８９】
なお、上述したように、この液晶表示装置にその前側から入射し、前側反射偏光板１０により反射されて位相板１２にその後側から入射した光（前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分の光）のうち、前記位相板１２の前面を外気である空気層との界面に対して全反射角よりも小さい（垂直に近い）入射角で入射した光は、前記界面を透過して位相板１２の前側に出射し、漏れ光Ｒ１となるが、このような液晶表示装置の正面方向から入射する光は弱いので、この入射光による漏れ光Ｒ１の量は少なく、また、その出射方向が、位相板１２の法線に対して傾いた、表示観察者の視野方向以外の方向である。
【００９０】
しかも、この実施例では、前記前側反射偏光板１０の前面に上記のような表面処理を施すことにより、前記漏れ光Ｒ１を少なくしているため、上記ＯＦＦ電界印加時の暗表示の暗さは充分である。
【００９１】
一方、電界ＯＮ時は、前記液晶素子１の液晶分子が、印加された電界に応じて基板２，３面に対して立ち上がり配向し、それに応じて液晶層９の複屈折性が変化する。
【００９２】
そして、液晶分子が基板２，３面に対してほぼ垂直に立ち上がり配向すると、液晶層９がほとんど複屈折性を示さなくなるため、このときは、図６の（ｂ）のように、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光（前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分Ｓの直線偏光光）Ｉｐが、液晶層９をその複屈折作用をほとんど受けずに透過する。すなわち、電界ＯＮ時に前記液晶素子１の後側に出射する光は、後側反射偏光板１４の反射軸１４ｓに沿った偏光成分の直線偏光光であり、したがって、ＯＮ電界印加時は、図６の（ｂ）のように、液晶素子１の後側に出射した光が前記後側反射偏光板１４により反射され、その反射光が、前記液晶素子１に後側から再び入射し、この液晶素子１と前側反射偏光板１０と位相板１２とを透過して前側に出射して、その領域の表示が明表示になる。
【００９３】
この液晶表示装置では、上述したように、前側から入射した外光Ｉの互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうち、前側反射偏光板１０を透過する偏光成分Ｐの光Ｉｐと、この前側反射偏光板１０により反射され、前記位相板１２により偏光状態を変えられて再び前記前側反射偏光板１０に入射した光のうちのこの前側反射偏光板１０を透過する偏光成分Ｐの光Ｉｐ１との両方が、前記前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射するとともに、その両方の入射光が前記液晶素子１を透過し、後側反射偏光板１４により反射されて前側に出射するため、前記明表示は、充分な明るさである。
【００９４】
すなわち、図６の（ｂ）に示したように、前記液晶素子１に入射する両方の入射光Ｉｐ，Ｉｐ１のうち、前側反射偏光板１０により反射されることなくこの前側反射偏光板１０を透過した光（以下、直接入射光と言う）Ｉｐは、液晶素子１の法線に対する角度が比較的小さい入射角で入射する。
【００９５】
そして、液晶素子１を透過した前記直接入射光Ｉｐは、前記液晶素子１と後側反射偏光板１４との間に設けられた拡散手段１８により拡散されて前記後側反射偏光板１４に入射し、この後側反射偏光板１４により反射された光が、前記拡散手段１８により再び拡散され、液晶素子１と前側反射偏光板１０と位相板１２とを透過して、正面方向（液晶表示装置の画面の法線に沿った方向の付近）に出射する光の強度が高い強度分布の光Ｒ２となって前側に出射する。
【００９６】
一方、前側反射偏光板１０により反射されて前記位相板１２により偏光状態を変え、再び前記前側反射偏光板１０に入射してこの前側反射偏光板１０を透過した光（以下、間接入射光と言う）Ｉｐ１は、前記液晶素子１の法線に対する角度が大きい入射角で入射する。
【００９７】
そして、液晶素子１を透過した前記間接入射光Ｉｐ１は、前記拡散手段１８により拡散されて前記後側反射偏光板１４に入射し、この後側反射偏光板１４により反射された光が、前記拡散手段１８により再び拡散され、液晶素子１と前側反射偏光板１０と位相板１２とを透過して、正面方向（液晶表示装置の画面の法線に沿った方向の付近）に出射する光の強度が高い強度分布の光Ｒｒ１となって前側に出射する。
【００９８】
したがって、前記直接入射光Ｉｐの反射光Ｒ２と、前記間接入射光Ｉｐ１の反射光Ｒｒ１とにより表示される明表示は、これらの反射光Ｒ２，Ｒｒ１が重畳した、充分な明るさで、しかも正面輝度の高い表示である。
【００９９】
この明表示の明るさは、前記液晶素子１の液晶分子の立ち上がり配向状態に応じた液晶層９の複屈折性の変化に対応して変化するため、前記液晶層９に印加するＯＮ電界を段階的に制御することにより、複数の階調の明表示を得ることができる。
【０１００】
なお、この実施例の液晶表示装置は、前記液晶素子１が、その複数の画素領域にそれぞれ対応させて赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えているため、これらの画素領域から出射する反射光Ｒ２，Ｒｒ１により表示される明表示は、赤、緑、青のいずれかの色に着色した光であり、その赤、緑、青の表示画素の組み合わせにより、フルカラー画像等の多色カラー画像が表示される。
【０１０１】
上述したように、この液晶表示装置は、液晶素子の前側に配置する偏光素子として、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板１０を用いるとともに、この反射偏光板１０の前側に、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板１０に入射し、前記反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光をその偏光状態を変えて前記反射偏光板１０に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子１および前記反射偏光板１０を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子（この実施例では位相板）１２を配置することにより、前側から入射した外光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記反射偏光板１０を透過する前記他方の偏光成分の光と、前記反射偏光板１０により反射され、前記光学素子１２により偏光状態を変えられて再び前記反射偏光板１０に入射した光のうちの前記他方の偏光成分に偏光状態を変えた光との両方を前記液晶素子１に入射させるようにしたものであり、したがって、前側から入射する外光を高い効率で利用して、明表示を明るくすることができる。
【０１０２】
しかも、この液晶表示装置においては、前記反射偏光板１０が、前側から入射した外光の互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の光を反射するが、その反射光は、上述したように前記光学素子１２により偏光状態を変えられて再び前記反射偏光板１０に入射し、その光のうちの他方の偏光成分に偏光状態を変えた光が液晶素子１に入射するため、前記反射偏光板１０により反射された光が前記光学素子１２を透過して前側に出射する光漏れは少なく、したがって、前記光漏れによる暗表示の暗さ浮き上がりを抑え、良好なコントラストを得ることができる。
【０１０３】
このような効果は、液晶素子１の前側に配置する偏光素子１２として前記反射偏光板を用い、さらに前記反射偏光板１０の前側に前記位相板１２を配置したことによって得られる。
【０１０４】
すなわち、図７は、上記実施例の液晶表示装置から前記光学素子１２を省略した比較装置の光の透過経路を示す模式図であり、（ａ）はＯＦＦ電界印加時の透過経路を示し、（ｂ）はＯＮ電界印加時の透過経路を示している。
【０１０５】
なお、この比較装置は、前側反射偏光板１０の前側に光学素子１２が無く、また前側反射偏光板１０として、前面に表面処理を施さない通常の反射偏光板を用いたものであるが、他の構成は上記実施例の液晶表示装置と同じであるから、その構成の説明は、図に同符合を付して省略する。
【０１０６】
この比較装置においては、図７の（ａ）および（ｂ）のように、表示の観察側である前側から入射した外光（非偏光光）Ｉが、直接前側反射偏光板１０に入射し、その入射光Ｉが含む互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうち、前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓが、この反射偏光板１０により反射され、前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分Ｐの光Ｉｐが、この反射偏光板１０を透過して、直線偏光光となって液晶素子１に入射する。
【０１０７】
そして、記液晶素子１の液晶分子が初期のツイスト配向状態にある電界ＯＦＦ電界時は、図７の（ａ）のように、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光Ｉｐが、液晶層９の複屈折作用により、ほぼ直交する偏光成分Ｓの光、つまり後側反射偏光板１４の透過軸１４ｐに沿った偏光成分の光となって液晶素子１の後側に出射し、その光が、後側反射偏光板１４を透過して光吸収層１５により吸収され、その領域の表示が暗表示になる。
【０１０８】
しかし、この比較装置では、上述したように、前側から入射した外光Ｉが直接前側反射偏光板１０に入射し、その入射光Ｉの互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうちの前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓに沿った一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓがこの反射偏光板１０により反射されて直接前側に出射するため、その表面反射光Ｒ１′の輝度が高く、したがって、充分な暗さの暗表示が得られない。
【０１０９】
また、前記液晶素子１の液晶層９に、液晶分子がほぼ垂直に立ち上がり配向する強さのＯＮ電圧が印加されたときは、図７の（ｂ）のように、前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射した光Ｉｐが、液晶層９をその複屈折作用をほとんど受けずに液晶素子１を透過して後側反射偏光板１４により反射され、その反射光が前側に出射して、その領域の表示が明表示になる。
【０１１０】
しかし、この比較装置では、上述したように、前側から入射した外光Ｉが直接前側反射偏光板１０に入射し、その入射光Ｉの互いに直交する２つの偏光成分Ｓ，Ｐのうちの前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐに沿った他方の偏光成分Ｐの光Ｉｐだけが前側反射偏光板１０を透過して液晶素子１に入射するため、前記液晶素子１を透過し、後側反射偏光板１４により反射されて前側に出射する光Ｒ２′は、上記実施例の液晶表示装置における直線入射光および間接入射光の反射光Ｒ２，Ｒｒ１が重畳した光に比べて、輝度の低い光である。
【０１１１】
なお、この比較装置の明表示の明るさは、前記前側反射偏光板１０により反射されて直接前側に出射する表面反射光Ｒ１′によって底上げされるが、この表面反射光Ｒ１′は、前記暗表示も明るくするため、良好なコントラストが得られない。
【０１１２】
しかも、表面反射光Ｒ１′は、液晶素子１を通らない光であり、したがって、この表面反射光Ｒ１′の輝度は常に外光Ｉの強度に応じた輝度であるため、この比較装置では、液晶素子１の液晶層９に印加するＯＮ電界を段階的に制御することにより表示される複数の階調の明表示の明るさに前記表面反射光Ｒ１′が影響し、良好な階調表示が行なえない。
【０１１３】
このような比較装置に対し、上記実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置した前側反射偏光板１０の前側に、前側から入射した光を透過させて前記前側反射偏光板１０に入射し、この前側反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分Ｓの光Ｉｓをその偏光状態を変えて前記前側反射偏光板１０に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子１および前側反射偏光板１０を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子１２を配置しているため、前側から入射する外光を高い効率で利用して明表示を明るくするとともに、良好なコントラストを得ることができ、しかも良好な階調表示を行なうことができる。
【０１１４】
また、上記実施例の液晶表示装置においては、前記前側反射偏光板１０の前側に配置される光学素子１２として、透過する光の常光と異常光との間に位相差を与え、透過光の偏光状態を変化させる位相板を用いているため、前記前側反射偏光板１０により反射されて前記位相板１２にその後側から入射した一方の偏光成分の光のうち、前記位相板１２の前面と外気である空気層との界面に対して全反射角で入射した光を、この位相板１２により内面反射させ、前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分の光またはその偏光成分を含む偏光状態の光として前記前側反射偏光板１０に再び入射することができる。
【０１１５】
しかも、上記実施例では、前記位相板１２として、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板を用いているため、上述したように、前側反射偏光板１０により反射され、前記位相板（λ／４板）１２により内面反射されて前記前側反射偏光板１０に再び入射した光のほとんどを、この反射偏光板１０を透過させて液晶素子１に入射することができ、したがって、前側から入射する外光の利用効率をさらに高くし、明表示をより明るくするとともに、前側への光漏れをほとんど無くし、さらに良好なコントラストを得ることができる。
【０１１６】
この実施例では、前記λ／４板からなる位相板１２を、その遅相軸１２ａを前記反射偏光板１０の反射軸１０ｓおよび透過軸１０ｐに対してほぼ４５°の角度で交差させて配置しているため、前記λ／４板からなる位相板１２を用いたことによる上記効果を、最も効果的に発揮させることができる。
【０１１７】
さらに、上記実施例では、前記前側反射偏光板１０の前面に、この反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるための表面処理を施しているため、前側から入射する外光をさらに高い効率で利用して明表示をより明るくするとともに、前側への光漏れをさらに少なくし、より良好なコントラストを得ることができる。
【０１１８】
しかも、上記実施例で用いた前側反射偏光板１０は、その前面に、前記一方の偏光成分の光を拡散させて反射し、前記他方の偏光成分の光を拡散することなく透過させるための表面処理が施されたものであるため、この前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を拡散反射し、その光の多くを前記位相板１２に対して、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるとともに、この前側反射偏光板１０を透過する前記他方の偏光成分の光を、拡散することなく高い透過率で透過させて液晶素子１に入射することができる。
【０１１９】
また、上記液晶表示装置は、液晶素子１の後側に配置された後面部材１３に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収する特性をもたせているため、前記液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記後面部材１３により反射して明表示を得、他方の偏光成分の光を前記後面部材１３により吸収して暗表示を得ることができる。
【０１２０】
すなわち、上記実施例では、前記後面部材１３を、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板１４と、この反射偏光板１４の後側に設けられた光吸収層１５とにより構成しているため、前記液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記反射偏光板１４により反射して明表示を得、他方の偏光成分の光を前記反射偏光板１４を透過させて前記光吸収層１５により吸収し、暗表示を得ることができる。
【０１２１】
さらに、上記実施例では、前記液晶素子１と前記後面部材１３との間に、透過光を拡散させる拡散手段１８を設けているため、前記後面部材２０により反射された光を、通常の表示観察方向である正面方向（液晶表示装置の画面の法線に沿った方向の付近）に出射する光の強度が高い強度分布の光として前側に出射し、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１２２】
前記拡散手段１８は、上述したように、ヘイズ値が約３０で、また、前記液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（より好ましくは、前記法線を中心としてほぼ３０°の角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を有しているのが望ましく、このようにすることにより、より正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１２３】
なお、上記実施例では、液晶素子１と後面部材１３との間に、透過光を拡散させる拡散手段１８を設けているが、前記拡散手段１８を設ける代わりに、前記後面部材１３に拡散反射性をもたせてもよく、このようにしても、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１２４】
このように、前記後面部材１３に拡散反射性をもたせるには、例えば、前記後面部材１３の後側反射偏光板１４の前面を表面処理し、この後側反射偏光板１４の前面を拡散反射面とすればよく、その場合、前記後側反射偏光板１４の前面の表面処理は、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０の前面に施した表面処理と同様な表面処理でよい。
【０１２５】
ただし、前記後面部材１３に拡散反射性をもたせる場合も、液晶素子１と前記後面部材１３との間に拡散手段１８を設けるのが望ましく、このようにすることにより、さらに正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１２６】
また、上記実施例では、液晶素子１と後面部材１３との間の拡散手段１８を、光拡散粒子を混入した接着層により形成しているが、この拡散手段１８は、他の拡散膜により形成してもよい。
【０１２７】
その場合、前記拡散膜は、表面を粗面化した透明樹脂フィルム等でもよいが、好ましい拡散膜は、一方の面に微小なレンズが配列形成されたレンズフィルムであり、このレンズフィルムを用いることにより、約３０のヘイズ値と、前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（より好ましくは、前記法線を中心としてほぼ３０°の角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を得ることができる。
【０１２８】
さらに、上記実施例では、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０の前面に、この前側反射偏光板１０により反射された一方の偏光成分の光を、前記前側反射偏光板１０の前側に配置された位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させるための表面処理を施しているが、前記前側反射偏光板１０は、表面処理を施さない通常の反射偏光板でもよく、その場合も、前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を反射させ、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０１２９】
すなわち、前記前側反射偏光板１０が表面処理を施さない通常の反射偏光板であっても、その表面は、図５に示したように、光の波長に比べれば、かなりの凹凸をもっているため、反射軸１４ｓに沿った一方の偏光成分の光を、ある程度拡散させて反射する。
【０１３０】
また、前側反射偏光板１０とその前側に配置された位相板１２とを接着する接着層１６の屈折率は、前記前側反射偏光板１０および位相板１２の屈折率と一致させることが難しく僅かではあっても異なるため、これらの界面に光学的な不連続面が生じ、その面で、透過光が少なからず拡散される。
【０１３１】
そのため、前側反射偏光板１０が表面処理を施さない通常の反射偏光板であっても、この前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を拡散させ、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０１３２】
ただし、前記前側反射偏光板１０を表面処理を施さない通常の反射偏光板とする場合は、この前側反射偏光板１０と前記位相板１２との間に拡散層を設けるのが望ましい。
【０１３３】
図８は、この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、前側反射偏光板１０を表面処理を施さない通常の反射偏光板とし、この前側反射偏光板１０と、その前側に配置された位相板１２との間に、拡散層１９を設けたものである。
【０１３４】
前記拡散層１９は、透過光を所定の広がり角度範囲に拡散させる特性を有するものであり、例えば、光拡散粒子を混入した接着層、または、表面を粗面化した透明樹脂フィルム等からなっている。
【０１３５】
なお、この実施例の液晶表示装置は、前側反射偏光板１０を表面処理を施さない通常の反射偏光板とし、この前側反射偏光板１０と位相板１２との間に拡散層１９を設けたものであるが、他の構成は上述した第１の実施例の液晶表示装置と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１３６】
この実施例の液晶表示装置は、前側反射偏光板１０を表面処理を施さない通常の反射偏光板としているが、この前側反射偏光板１０と位相板１２との間に、透過光を所定の広がり角度範囲に拡散させる拡散層１９を設けているため、前記前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光を前記拡散層１９により所定の広がり角度範囲に拡散反射し、その光の多くを、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０１３７】
なお、前記拡散層１９は、前記前側反射偏光板１０の法線に対して傾いた方向に指向性を有しているのが好ましく、このようにすることにより、前記前側反射偏光板１０により反射された前記一方の偏光成分の光の大部分を、前記位相板１２に対し、この位相板１２により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０１３８】
また、上記第１および第２の実施例では、前記液晶素子１の後側に配置する後面部材１３を、反射偏光板１４と、その後側に配置された光吸収手段（上記実施例では光吸収層）１５とにより構成しているが、液晶素子１の後側に配置する後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収するものであれば、上記実施例の構成に限らない。
【０１３９】
図９は、この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板２１と、この吸収偏光板２１の後側に配置された反射板２２とからなる後面部材２０を配置したものである。
【０１４０】
なお、この実施例の液晶表示装置は、後面部材２０が異なるが、他の構成は図１に示した第１の実施例の液晶表示装置と同じであるため、重複する説明は図に同符合を付して省略する。
【０１４１】
この実施例の後面部材２０を構成する吸収偏光板２１は、透過軸２１ａと、前記透過軸２１ａに対してほぼ直交する吸収軸（図示せず）とをもっており、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記透過軸２１ａに沿った振動面を有する一方の偏光成分の光を透過させ、図示しない吸収軸に沿った振動面を有する他方の偏光成分の光を吸収する。
【０１４２】
すなわち、この実施例の後面部材２０は、液晶素子１を透過して入射した光のうち、前記吸収偏光板２１を透過した一方の偏光成分（透過軸２１ａに沿った偏光成分）の光を反射板２２により反射し、前記吸収偏光板２１の吸収軸に沿った他方の偏光成分の光を、この吸収偏光板２１により吸収する。
【０１４３】
なお、この液晶表示装置は、ノーマリーブラックモードのものであり、前記吸収偏光板２１は、その透過軸２１ａを、液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０の透過軸１０ｐとほぼ平行にして配置されている。
【０１４４】
この実施例の液晶表示装置においても、前記後面部材２０にその前側から入射する光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、前記吸収偏光板２１の透過軸２１ａに沿った一方の偏光成分の光が、この吸収偏光板２１を透過して前記反射板２２により反射され、前記吸収偏光板２１の吸収軸に沿った他方の偏光成分の光がこの吸収偏光板２１により吸収されるため、液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記吸収偏光板２１により吸収して暗表示を得、他方の偏光成分の光を前記反射板２２により反射させて明表示を得ることができる。
【０１４５】
なお、この実施例において、前記後面部材２０は、拡散反射性を有するものとしてよく、その場合は、前記吸収偏光板２１の後側に配置された反射板２２を拡散反射板とするか、前記吸収偏光板２１と反射板２２との間に拡散層を設けるか、あるいは前記吸収偏光板２１の前面に透過光を拡散させるための表面処理を施せばよい。
【０１４６】
このように、前記後面部材２０に拡散反射性をもたせる場合も、液晶素子１と前記後面部材２０との間に拡散手段１８を設けるのが望ましく、このようにすることにより、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１４７】
図１０は、この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、反射偏光板１４とその後側に設けられた光吸収層１４とからなる後面部材１３を備えた上記第１の実施例の液晶表示装置の液晶素子１と前側反射偏光板１０との間に、透過光を拡散させる拡散手段２３を設けたものである。
【０１４８】
この実施例の液晶表示装置によれば、後面部材１３により反射された光を、液晶素子１と後面部材１３との間に設けられた拡散手段１８により拡散し、その光を、前記液晶素子１と前側反射偏光板１０との間に設けられた拡散手段２３によりさらに拡散することができるため、上記第１の実施例よりもさらに正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０１４９】
この実施例において、前記液晶素子１と前側反射偏光板１０との間に設けられた拡散手段２３は、ヘイズ値が約３０で、また、前記前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（より好ましくは、前記法線を中心としてほぼ３０°の角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を有しているのが望ましい。
【０１５０】
この拡散手段２３は、光拡散粒子を混入した接着層、または、表面を粗面化した透明樹脂フィルム等でもよいが、好ましくは、一方の面に微小なレンズが配列形成されたレンズフィルムであり、このレンズフィルムを用いることにより、約３０のヘイズ値と、前側反射偏光板１０の法線に沿った方向（よりこのましくは、望ましくは前記法線を中心としてほぼ３０°角度範囲の方向）に光を拡散する指向性を得ることができる。
【０１５１】
なお、この実施例のように、液晶素子１と前側反射偏光板１０との間に拡散手段２３を設ける場合は、前記液晶素子１と後面部材１３との間の拡散手段１８を省略してもよく、その場合でも、十分な正面輝度の表示を得ることができる。
【０１５２】
図１１は、この発明の第５の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、上記第４の実施例の液晶表示装置を、ノーマリーホワイトモードに変更したものである。
【０１５３】
すなわち、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０と、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材１３の後側反射偏光板１４とを、それぞれの反射軸１０ｓ，１４ｓ同士および透過軸１０ｐ，１４ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したものであり、他の構成は上記第４の実施例の液晶表示装置と同じである。
【０１５４】
なお、この実施例では、前記前側反射偏光板１０を、上記第４の実施例の配置状態に対してほぼ１８０°回転させて配置し、この前側反射偏光板１０の反射軸１４ｓおよび透過軸１４ｐを、前記後側反射偏光板１４の反射軸１０ｓおよび透過軸１０ｐとほぼ平行にしている。
【０１５５】
この実施例の液晶表示装置は、前側反射偏光板１０と後側反射偏光板１４とを、それぞれの反射軸１０ｓ，１４ｓ同士および透過軸１０ｐ，１４ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したノーマリーホワイトモードのものであるため、前記液晶素子１の液晶層９にＯＦＦ電界が印加されたときに、前側から入射した光が後面部材１３の後側反射偏光板１４により反射されて前側に出射し、その領域の表示が明表示になり、ＯＮ電界が印加されたときに、前側から入射した光が後面部材１３の後側反射偏光板１４を透過して光吸収層１５により吸収され、その領域の表示が明表示になる。
【０１５６】
図１２は、この発明の第６の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、反射偏光板２５と、この反射偏光板２５の後側に設けられた吸収偏光板２６とからなる後面部材２４を配置したものである。
【０１５７】
すなわち、この実施例の後面部材２４は、反射偏光板２５の後側に、光吸収手段として、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板２６を設けたものであり、前記吸収偏光板２６は、その透過軸２６ａを前記反射偏光板２５の透過軸２５ｐとほぼ直交させて配置されている。
【０１５８】
なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０と、前記後面部材２４の反射偏光板２５とを、それぞれの反射軸１０ｓ，２５ｓ同士および透過軸１０ｐ，２５ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したノーマリーホワイトモードのものであり、前記後面部材２４以外は、図１１に示した第５の実施例の液晶表示装置と同じ構成となっている。
【０１５９】
この実施例の液晶表示装置は、後面部材２４を、反射偏光板２５と、この反射偏光板２５の後側に設けられた吸収偏光板２６とにより構成しているため、液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光のうち、前記反射偏光板２５の反射軸２５ｓに沿った振動面を有する一方の偏光成分の光を前記反射偏光板２５により反射して明表示を得、前記反射偏光板２５の透過軸２５ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分の光を前記反射偏光板１４を透過させて前記吸収偏光板２６により吸収し、暗表示を得ることができる。
【０１６０】
図１３は、この発明の第７の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、２枚の反射偏光板２８Ａ，２８Ｂを備えた後面部材２７を配置したものである。
【０１６１】
すなわち、この実施例の後面部材２７は、液晶素子１の後面に対向する第１の反射偏光板２８Ａと、その後側に配置された第２の反射偏光板２８Ｂとを備え、前記第１の反射偏光板２８Ａと第２の反射偏光板２８Ｂとの間に、透過光を拡散させる拡散層２９を設けるとともに、前記第２の反射偏光板２８Ｂの後側に、光吸収手段として、光吸収膜（黒色膜）３０を設けたものであり、前記第１の反射偏光板２８Ａと第２の反射偏光板２８Ｂとは、それぞれの反射軸２８ｓ同士および透過軸２８ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置されている。
【０１６２】
なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された反射偏光板１０と、前記後面部材２７の第１の反射偏光板２８Ａとを、それぞれの反射軸１０ｓ，２８ｓ同士および透過軸１０ｐ，２８ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したノーマリーホワイトモードのものであり、前記後面部材２７以外は、上述した第５の実施例の液晶表示装置と同じである。
【０１６３】
この実施例の液晶表示装置は、後面部材２７を、液晶素子１の後面に対向する第１の反射偏光板２８Ａと、その後側に配置された第２の反射偏光板２８Ｂとを、それぞれの反射軸２８ｓ同士および透過軸２８ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置し、これらの反射偏光板２８Ａ，２８Ｂとの間に拡散層２９を設けるとともに、前記第２の反射偏光板２８Ｂの後側に光吸収膜３０を設けた構成としているため、前記後面部材２７により反射される光量を多くし、より明るい表示を得ることができる。
【０１６４】
すなわち、この液晶表示装置では、液晶素子１にその前側から入射し、液晶層９により偏光状態を制御されて液晶素子１の後側に出射した光が、まず前記後面部材２７の第１の反射偏光板２８Ａに入射し、その光のうち、前記第１の反射偏光板２８Ａの反射軸２８ｓに沿った振動面を有する一方の偏光成分の光が、この第１の反射偏光板２８Ａにより反射され、前記第１の反射偏光板２８Ａの透過軸２８ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分の光が、この第１の反射偏光板２８Ａを透過する。
【０１６５】
前記第１の反射偏光板２８Ａを透過した光は、拡散層２９により拡散され、偏光状態を変えて第２の反射偏光板２８Ｂに入射し、その光のうち、前記第２の反射偏光板２８Ａの反射軸２８ｓに沿った振動面を有する一方の偏光成分の光が、この第２の反射偏光板２８Ｂにより反射され、前記第２の反射偏光板２８Ｂの透過軸２８ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分の光が、この第２の反射偏光板２８Ｂを透過して、光吸収層３１により吸収される。
【０１６６】
そして、前記第２の反射偏光板２８Ｂにより反射された前記一方の偏光成分の光は、前記拡散層２９により拡散され、偏光状態を変えて前記第１の反射偏光板２８Ａにその後面から入射し、その光のうち、前記第１の反射偏光板２８Ａの透過軸２８ｐに沿った振動面を有する他方の偏光成分の光が、この第１の反射偏光板２８Ａを透過して前側に出射する。
【０１６７】
このように、前記後面部材２７は、前側から入射した光のうちの前記一方の偏光成分の光を前記第１の反射偏光板２８Ａにより反射するとともに、前記第１の反射偏光板２８Ａを透過した他方の偏光成分の光のうちのある程度の光を、前記第２の反射偏光板２８Ｂにより反射し、前記第１の反射偏光板２８Ａを透過させて前側に出射する。
【０１６８】
したがって、この実施例の液晶表示装置によれば、前記後面部材２７により反射される光量を多くし、より明るい表示を得ることができる。
【０１６９】
なお、上記第７の実施例の後面部材２７は、前記第２の反射偏光板２８Ｂの後側に、光吸収手段として、光吸収膜３０を設けたものであるが、前記光吸収手段は、図１４に示した第８の実施例のように、吸収偏光板３１としてもよく、その場合は、前記吸収偏光板３１を、その透過軸３１ａを前記第２の反射偏光板２８Ｂの透過軸２８ｐとほぼ直交させて配置すればよい。
【０１７０】
図１５は、この発明の第９の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、反射偏光板２５と、この反射偏光板２５の後側に設けられた吸収偏光板２６とからなる後面部材２４を配置し、さらに前記後面部材２４の後側にバックライト４０を配置したものである。
【０１７１】
前記バックライト４０は、例えば、後面全体に反射膜４２が設けられたアクリル樹脂板等の透明な導光板４１と、この導光板４１の端面に対向させて配置された光源４３とからなり、前記光源４３からの光を前記導光板４１により導いてその前面全体から出射するものであり、このバックライト４０は、十分な明るさの外光が得られない環境下で液晶表示装置を使用する際に点灯される。
【０１７２】
なお、この実施例において、前記後面部材２４は、図１２に示した第６の実施例と同じものであり、また、後面部材２４とバックライト４０以外は、図１１に示した第５の実施例の液晶表示装置と同じ構成であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１７３】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の後側に、反射偏光板２５と、その後側に設けられた吸収偏光板２６とからなる後面部材２４を配置し、さらに前記後面部材２４の後側にバックライト４０を配置したものであるため、十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、十分な明るさの外光が得られない環境下では前記バックライト４０からの照明光を利用する透過表示を行なうことができる。
【０１７４】
すなわち、この液晶表示装置は、十分な明るさの外光が得られる環境下では、前側からの入射光を前記後面部材２４の反射偏光板２５により反射させて表示し、十分な明るさの外光が得られないときに、前記バックライト４０を点灯させることにより、このバックライト４０からの照明光を利用して表示するものである。
【０１７５】
なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０と、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材２４の反射偏光板２５とを、それぞれの反射軸１０ｓ，２５ｓ同士および透過軸１０ｐ，２５ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したものであり、したがって、外光を利用する反射表示は、ノーマリーホワイトモードの表示であり、バックライト４０からの照明光を利用する透過表示は、ノーマリーブラックモードの表示である。
【０１７６】
この実施例の液晶表示装置は、前記後面部材２４の吸収偏光板２６を、その透過軸２６ａを前記反射偏光板２５の透過軸２５ｐとほぼ直交させて配置したものであるため、前記バックライト４０から出射し、前記吸収偏光板２６を透過して前記反射偏光板２５に入射する光は、この反射偏光板２５の反射軸２５ｓに沿った振動面を有する偏光成分の直線偏光光であるが、前記反射偏光板２５は、その反射軸２５ｓに沿った偏光成分の光もある程度透過させるため、その透過光を液晶素子１にその後側から入射させて前記透過表示を行なうことができる。
【０１７７】
この液晶表示装置は、前記透過表示のときのバックライト４０からの照明光の利用効率が低いが、前記バックライト４０から高輝度の照明光を出射させることにより、前記透過表示の明るさを確保することができる。
【０１７８】
図１６は、この発明の第１０の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例は、液晶素子１の後側に、反射偏光板３３と、この反射偏光板３３の後側に光吸収手段として設けられた、所定の波長帯域の光を吸収する着色膜３４とからなる後面部材３２を配置し、さらに前記後面部材３２の後側にバックライト４０を配置したものである。なお、前記着色膜３４は、単一色のカラーフィルムからなっている。
【０１７９】
この実施例において、前記後面部材２４は、図１２に示した第６の実施例と同じもの、前記バックライト４０は、図１５に示した第９の実施例と同じものであり、また、後面部材２４とバックライト４０以外は、図１１に示した第５の実施例の液晶表示装置と同じ構成であるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１８０】
ただし、この実施例では、液晶素子１として、カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えないものを用いている。
【０１８１】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の後側に、反射偏光板３３と、そのに設けられた着色膜３４とからなる後面部材３２を配置し、さらに前記後面部材３２の後側にバックライト４０を配置したものであるため、十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、十分な明るさの外光が得られない環境下では前記バックライト４０からの照明光を利用する透過表示を行なうことができる。
【０１８２】
すなわち、この液晶表示装置は、十分な明るさの外光が得られる環境下では、前側からの入射光を前記後面部材２４の反射偏光板２５により反射させて表示し、十分な明るさの外光が得られないときに、前記バックライト４０を点灯させることにより、このバックライト４０からの照明光を利用して表示するものである。
【０１８３】
なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の前側に配置された前側反射偏光板１０と、前記液晶素子１の後側に配置された後面部材３２の反射偏光板３３とを、それぞれの反射軸１０ｓ，３３ｓ同士および透過軸１０ｐ，３３ｐ同士を互いにほぼ平行にして配置したものであり、したがって、外光を利用する反射表示は、ノーマリーホワイトモードの表示であり、バックライト４０からの照明光を利用する透過表示は、ノーマリーブラックモードの表示である。
【０１８４】
すなわち、外光を利用する反射表示のときは、液晶素子１の液晶層９にＯＦＦ電界が印加されたとき（液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるとき）に、前側から入射した光が前記後面部材３２の反射偏光板３３により反射されてその領域の表示が、白の明表示となり、ＯＮ電界が印加されたとき（液晶分子が基板面に対して立ち上がり配向したとき）に、前側から入射した光が前記後面部材３２の反射偏光板３３を透過して着色膜３４により吸収され、その領域の表示が、ほぼ黒の暗表示になる。
【０１８５】
また、バックライト４０からの照明光を利用する透過表示のときは、前記バックライト４０からの照明光が、前記着色膜３４によりその吸収波長帯域の波長光を吸収され、この着色膜３４の色に着色した着色光となって後側から入射する。
【０１８６】
そして、この反射表示のときは、前記液晶素子１の液晶層９にＯＦＦ電界が印加されたときに、後側から入射した光が前側反射偏光板１０により反射され、その領域の表示が、ほぼ黒の暗表示になり、ＯＮ電界が印加されたときに、後側から入射した光が前側反射偏光板１０を透過して前側に出射し、その領域の表示が、前記着色膜３４の色の明表示になる。
【０１８７】
前記着色膜３４の色は任意に選べばよく、例えば、前記着色膜３４を赤色の着色膜とすることにより、前記透過表示を、白の背景中に赤色で表示情報を表示する着色表示とすることができる。
【０１８８】
また、上記第１０の実施例の後面部材３２は、反射偏光板３３の後側に設ける着色膜３４を、単一色のカラーフィルムにより形成しているが、前記着色膜３４は、図１７に示した第１１の実施例のように、複数の色（図では２色）のカラーフィルム３４ａ，３４ｂを所定のパターンで設けた復数色の着色膜としてもよく、このようにすることにより、白の背景中に、複数の色で表示情報を表示する着色表示を行なうことができる。
【０１８９】
なお、上述した各実施例の液晶表示装置は、アクティブマトリックス液晶素子１を用いたものであるが、前記液晶素子は、単純マトリックス液晶素子でもよい。
【０１９０】
図１８は、この発明の第１２の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図であり、この実施例の液晶表示装置は、単純マトリックス液晶素子１′を用いたＴＮ型液晶表示装置である。
【０１９１】
なお、前記単純マトリックス液晶素子１′は、液晶層を挟んで対向する一対の基板のうち、一方の基板の内面に、行方向に沿う複数の走査電極を互いに平行に形成し、他方の基板の内面に、列行方向に沿う複数の信号電極を互いに平行に形成したものでも、前記一方の基板の内面に、表示パターンに対応する形状の複数のセグメント電極を形成し、他方の基板の内面に、前記複数のセグメント電極に対向する複数のコモン電極を形成したものでもよい。
【０１９２】
この実施例の液晶表示装置は、図１２に示した第６の実施例の液晶表示装置の液晶素子１を、単純マトリックス方式の液晶素子１′に置き換えたものであり、他の構成は、前記第６の実施例と同じである。
【０１９３】
そして、この実施例では、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶分子を、上述した第１〜第１１の実施例で用いたアクティブマトリックス液晶素子１の液晶分子のツイスト角（ほぼ９０°）よりも僅かに大きい約１００°のツイスト角でツイスト配向させている。
【０１９４】
すなわち、この実施例では、前記単純マトリックス液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子の配向方向２ａと、後側基板３の近傍における液晶分子の配向方向３ａとを、約１００°ずらし、前記液晶分子を、図１８に破線矢印で示したように、約１００°のツイスト角でツイスト配向している。
【０１９５】
なお、前記液晶素子１′の前側に配置された前側反射偏光板１０は、図１８のように、その透過軸１０ｐを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａとほぼ平行にするか、あるいはほぼ直交させて配置されており、後面部材２４の反射偏光板２５は、その反射軸２５ｓを前側反射偏光板１０の反射軸１０ｓとほぼ直交させ、透過軸２５ｐを前側反射偏光板１０の透過軸１０ｐとほぼ直交させて配置されている。
【０１９６】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１′が単純マトリックス液晶素子であるが、その液晶分子を約１００°のツイスト角でツイスト配向させているため、液晶分子をほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向させた単純マトリックス液晶素子に比べて、電界に対する液晶分子の応答性が良く、したがって良好なコントラストを得ることができる。
【０１９７】
この実施例において、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶分子のツイスト角（約１００°）は、１００°±５°の範囲が好ましく、また、前記液晶素子１′の液晶の複屈折性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値は、１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲が好ましい。
【０１９８】
図１９は、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶分子のツイスト角を１００°とした液晶表示装置（以下、１００°ツイスト液晶表示装置と言う）と、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶分子のツイスト角を９０°とした液晶表示装置（以下、９０°ツイスト液晶表示装置と言う）との、１／５デューティで時分割駆動したときの液晶素子１′のΔｎｄとコントラストの関係を示している。
【０１９９】
この図１９のように、９０°ツイスト液晶表示装置は、前記液晶素子１′のΔｎｄの値が１１５ｎｍのときに最も良いコントラストが得られるが、そのコントラスト値は５．３程度である。
【０２００】
一方、１００°ツイスト液晶表示装置は、前記液晶素子１′のΔｎｄに対するコントラスト値が、前記９０°ツイスト液晶表示装置に比べて高く、また、前記Δｎｄが約１６０ｎｍ以下であるときのコントラスト値が、前記９０°ツイスト液晶表示装置の最良コントラスト値（Δｎｄ＝１１５ｎｍのときのコントラスト値）よりも高い。
【０２０１】
しかも、この１００°ツイスト液晶表示装置は、前記Δｎｄが１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲であるときのコントラスト値が６．５以上と十分であり、特に、Δｎｄが１２６ｎｍのときのコントラスト値が約６．７と最も高い。
【０２０２】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１′が単純マトリックス液晶素子であるが、その液晶分子を約１００°のツイスト角でツイスト配向させているため、液晶分子をほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向させた単純マトリックス液晶素子に比べて、電界に対する液晶分子の応答性が良く、したがって良好なコントラストを得ることができる。
【０２０３】
したがって、この実施例の液晶表示装置においては、前記単純マトリックス液晶素子１′の液晶の複屈折性Δｎと液晶層厚ｄとを、前記Δｎｄの値が１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲、より望ましくは１２６ｎｍになるように選択するのが好ましく、このようにすることにより、良好なコントラストを得ることができる。
【０２０４】
なお、図１８に示した液晶表示装置は、図１２に示した第６の実施例の液晶表示装置の液晶素子１を、単純マトリックス方式の液晶素子１′に置き換えたものであるが、上述した第１〜第１１のいずれの実施例の液晶表示装置においても、その液晶素子１を単純マトリックス方式の液晶素子１′に置き換える場合は、その液晶分子のツイスト角を約１００°とし、前記単純マトリックス液晶素子１′のΔｎｄの値を１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲（より望ましくは１２６ｎｍ）にすればよい。
【０２０５】
また、上記第１〜第１２の実施例の液晶表示装置は、ＴＮ型のものであるが、この発明は、液晶素子の液晶分子を１８０°〜２７０°のツイスト角の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）型の液晶表示装置、液晶素子の液晶分子を一方向にホモジニアス配向させたホモジニアス配向型液晶表示装置、強誘電性または反強誘電性液晶表示装置、液晶素子の一対の基板のうちの一方の基板の内面に複数のセグメント電極とそれに対向する複数のコモン電極とを配列形成した横電界駆動方式の液晶表示装置などにも適用することができる。
【０２０６】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶素子の前側に、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうちの一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板を配置するとともに、この反射偏光板の前側に配置された位相板からなり、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板に入射し、前記反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光の少なくとも一部をその偏光状態を変えて前記反射偏光板に再び入射するとともに、後側から前記液晶素子および前記反射偏光板を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子を配置し、前記液晶素子の後側に、前記液晶素子を透過してその後側に出射した光の少なくとも一部を反射する後面部材を配置したものであるため、前側から入射する外光を高い効率で利用して明表示を明るくするとともに、良好なコントラストを得ることができる。
【０２０７】
この発明の液晶表示装置において、前記反射偏光板の前側に配置される光学素子は、透過する光の常光と異常光との間に位相差を与え、透過光の偏光状態を変化させる位相板が望ましく、この位相板を用いることにより、前記反射偏光板により反射されて前記位相板にその後側から入射した前記一方の偏光成分の光のうち、前記位相板により内面反射された光を、前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分の光またはその偏光成分を含む偏光状態の光として前記反射偏光板に再び入射することができる。
【０２０８】
前記位相板は、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板が好ましく、このλ／４板を用いることにより、前記反射偏光板により反射されて前記位相板（λ／４板）にその後側から入射し、この位相板により内面反射されてその後側に出射する光を、前記一方の偏光成分に対して直交する偏光成分（前記反射偏光板を透過する偏光成分）が多い偏光状態の光とし、前記反射偏光板に再び入射した光のほとんどを、この反射偏光板を透過させて液晶素子に入射することができるため、前側から入射する外光の利用効率をさらに高くし、明表示をより明るくするとともに、前側への光漏れをほとんど無くし、さらに良好なコントラストを得ることができる。
【０２０９】
前記λ／４板からなる位相板は、その遅相軸を、前記液晶素子の前側に配置された前記反射偏光板の反射軸および透過軸に対してほぼ４５°の角度で交差させて配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記λ／４板からなる位相板を用いたことによる上記効果を、最も効果的に発揮させることができる。
【０２１０】
また、この液晶表示装置において、前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板は、その前面に、この反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光を、前記反射偏光板の前側に配置された前記光学素子（例えば位相板）に対し、この光学素子により内面反射される入射角で入射させるための表面処理が施されたものが好ましく、このような反射偏光板を用いることにより、前側から入射する外光をさらに高い効率で利用して明表示をより明るくするとともに、前側への光漏れをさらに少なくし、より良好なコントラストを得ることができる。
【０２１１】
さらに、前記反射偏光板は、その前面に、前記一方の偏光成分の光を拡散させて反射し、前記他方の偏光成分の光を拡散することなく透過させるための表面処理が施されたものが好ましく、このような反射偏光板を用いることにより、前記反射偏光板により反射される前記一方の偏光成分の光を拡散反射し、その光の多くを前記光学素子に対して、この光学素子により内面反射される入射角で入射させるとともに、前記反射偏光板を透過する前記他方の偏光成分の光を、拡散することなく高い透過率で透過させて液晶素子に入射することができる。
【０２１２】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板とこの反射偏光板の前側に配置された前記光学素子との間に、透過光を所定の広がり角度範囲に拡散させる拡散層を設けてもよく、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反射される前記一方の偏光成分の光を前記所定の広がり角度範囲に拡散反射し、その光の多くを、前記光学素子に対し、この光学素子により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０２１３】
前記拡散層は、前記液晶素子の前側に配置された前記反射偏光板の法線に対して傾いた方向に指向性を有する拡散手段により構成するのが好ましく、このようにすることにより、前記反射偏光板により反射される前記一方の偏光成分の光の大部分を、前記光学素子に対し、この光学素子により内面反射される入射角で入射させることができる。
【０２１４】
さらに、この液晶表示装置においては、前記液晶素子とその前側に配置された前記反射偏光板との間に、透過光を拡散させる拡散手段を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前記後面部材により反射された光を前記拡散手段により拡散し、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０２１５】
また、この液晶表示装置において、前記液晶素子の後側に配置された前記後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収するものが好ましく、このようにすることにより、前記液晶素子にその前側から入射し、この液晶素子の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記後面部材により反射して明表示を得、他方の偏光成分の光を前記後面部材により吸収して暗表示を得ることができる。
【０２１６】
このような後面部材は、例えば、互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、この反射偏光板の後側に設けられた光吸収手段とにより構成すればよく、前記後面部材をこのような構成とすることにより、前記液晶素子の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記反射偏光板により反射して明表示を得、他方の偏光成分の光を前記光吸収層により吸収して暗表示を得ることができる。
【０２１７】
この後面部材は、前記液晶素子の後面に対向する第１の反射偏光板と、その後側に配置された第２の反射偏光板とを備え、前記第１の反射偏光板と第２の反射偏光板との間に透過光を拡散させる拡散層を設け、前記第２の反射偏光板の後側に光吸収手段を設けた構成のものがより好ましく、このようにすることにより、前記後面部材により反射される光量を多くし、より明るい表示を得ることができる。
【０２１８】
その場合、前記光吸収手段は、光吸収膜でも、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板でも、あるいは、所定の波長帯域の光を吸収する着色膜でもよく、例えば前記光吸収手段を前記吸収偏光板とするか、あるいは前記着色膜とすることにより、十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、十分な明るさの外光が得られないときに、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ことができる。
【０２１９】
また、前記後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板と、この吸収偏光板の後側に設けられた反射板とにより構成してもよく、後面部材をこのような構成とすることにより、前記液晶素子にその前側から入射し、この液晶素子の後側に出射した光のうち、前記一方の偏光成分の光を前記吸収偏光板により吸収して暗表示を得、他方の偏光成分の光を前記反射板により反射させて明表示を得ることができる。
【０２２０】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子と前記後面部材との間に、透過光を拡散させる拡散手段を設けるのが望ましく、このようにすることにより、前記後面部材により反射された光を、通常の表示観察方向である正面方向（液晶表示装置の画面の法線に沿った方向の付近）に出射する光の強度が高い強度分布の光として前側に出射し、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０２２１】
前記液晶素子とその前側に配置された前記反射偏光板との間に設ける前記拡散手段と、前記液晶素子と前記後面部材との間に設ける前記拡散手段の一方または両方は、液晶素子の前側に配置された反射偏光板の法線に沿った方向に指向性を有しているのが好ましく、前記拡散手段にこのような指向性をもたせることにより、より正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０２２２】
前記拡散手段は、一方の面に微小なレンズが配列形成されたレンズフィルムが好ましく、このレンズフィルムを用いることにより、前側反射偏光板の法線に沿った方向に光を拡散する指向性を得ることができる。
【０２２３】
また、この液晶表示装置においては、前記後面部材として、拡散反射性を有するものを用いてもよく、このようにしても、正面輝度の高い表示を得ることができる。
【０２２４】
さらに、この液晶表示装置において、前記液晶素子が単純マトリックス液晶素子である場合、前記液晶素子の液晶分子のツイスト角は、約１００°にするのが望ましく、このようにすることにより、良好なコントラストを得ることができる。
【０２２５】
その場合、前記液晶素子のΔｎｄの値は、１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲が好ましく、このようにすることにより、より高いコントラストを得ることができる。
【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装置の分解斜視図。
【図２】前記液晶表示装置に用いた液晶素子の一部分の拡大断面図。
【図３】前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板の表面粗さの一例を示す図。
【図４】前記液晶素子の前側に配置された反射偏光板の表面粗さの他の例を示す図。
【図５】前記液晶素子の後側に配置された後面部材を構成する反射偏光板の表面粗さを示す図。
【図６】前記液晶表示装置のＯＦＦ電界印加時とＯＮ電界印加時の光の透過経路を示す模式図。
【図７】前記液晶表示装置の前面の光学素子を省略した比較装置のＯＦＦ電界印加時とＯＮ電界印加時の光の透過経路を示す模式図。
【図８】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図９】この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１０】この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１１】この発明の第５の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１２】この発明の第６の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１３】この発明の第７の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１４】この発明の第８の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１５】この発明の第９の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１６】この発明の第１０の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１７】この発明の第１１の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１８】この発明の第１２の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図１９】第１２の実施例の単純マトリックス液晶素子の液晶分子のツイスト角を１００°とした液晶表示装置と、前記単純マトリックス液晶素子の液晶分子のツイスト角を９０°とした液晶表示装置とのΔｎｄとコントラストの関係を示す図。
【符号の説明】
１，１′…液晶素子
２，３…基板
２ａ…前側基板の近傍における液晶分子配向方向
３ａ…後側基板の近傍における液晶分子配向方向
４，５…電極
６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…カラーフィルタ
７，８…配向膜
９…液晶層
１０…反射偏光板
１０ｓ…反射軸
１０ｐ…透過軸
１１…反射偏光板の前面の表面処理により形成された凹凸面
１２…位相板（光学素子）
１２ａ…遅相軸
１３…後面部材
１４…反射偏光板
１４ｓ…反射軸
１４ｐ…透過軸
１５…光吸収膜
１６，１７…接着層
１８…拡散手段
１９…拡散層
２０…後面部材
２１…吸収偏光板
２１ａ…透過軸
２２…反射板
２３…拡散手段
２４…後面部材
２５…反射偏光板
２５ｓ…反射軸
２５ｐ…透過軸
２６…吸収偏光板
２６ａ…透過軸
２７…後面部材
２８Ａ…第１の反射偏光板
２８Ｂ…第２の反射偏光板
２８ｓ…反射軸
２８ｐ…透過軸
２９…拡散層
３０…光吸収膜
３１…吸収偏光板
３１ａ…透過軸
３２…後面部材
３３…反射偏光板
３３ｓ…反射軸
３３ｐ…透過軸
３４…着色膜
３４ａ，３４ｂ…カラーフィルム
４０…バックライト
Claims (21)
- 表示の観察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、印加される電界に応じて透過光の偏光状態を制御する液晶層が設けられてなる液晶素子と、
前記液晶素子の前側に配置され、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、
前記反射偏光板の前側に配置された位相板からなり、前側から入射した光を透過させて前記反射偏光板に入射させ、前記反射偏光板により反射された前記一方の偏光成分の光の少なくとも一部をその偏光状態を変えて前記反射偏光板に再び入射させるとともに、後側から前記液晶素子および前記反射偏光板を透過してその前側に出射した光を透過させて前側に出射する光学素子と、
前記液晶素子の後側に配置され、前記液晶素子を透過してその後側に出射した光の少なくとも一部を反射する後面部材と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 位相板は、透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４板であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 位相板は、その遅相軸を、液晶素子の前側に配置された反射偏光板の反射軸および透過軸に対してほぼ４５°の角度で交差させて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
- 液晶素子の前側に配置された反射偏光板の前面に、この反射偏光板により反射された一方の偏光成分の光を、前記反射偏光板の前側に配置された光学素子に対し、この光学素子により内面反射される入射角で入射させるための表面処理が施され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。
- 液晶素子の前側に配置された反射偏光板の前面に、一方の偏光成分の光を拡散させて反射し、他方の偏光成分の光を拡散することなく透過させるための表面処理が施され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。
- 液晶素子の前側に配置された反射偏光板とこの反射偏光板の前側に配置された光学素子との間に、透過光を所定の広がり角度範囲に拡散させる拡散層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 拡散層は、液晶素子の前側に配置された反射偏光板の法線に対して傾いた方向に指向性を有していることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
- 液晶素子とその前側に配置された反射偏光板との間に、透過光を拡散させる拡散手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 液晶素子の後側に配置された後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を吸収することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を反射し、他方の偏光成分の光を透過させる反射偏光板と、この反射偏光板の後側に設けられた光吸収手段とからなっていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
- 後面部材は、液晶素子の後面に対向する第１の反射偏光板と、その後側に配置された第２の反射偏光板とを備えており、前記第１の反射偏光板と第２の反射偏光板との間に、透過光を拡散させる拡散層が設けられ、前記第２の反射偏光板の後側に、光吸収手段が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
- 光吸収手段は、光吸収膜からなっていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の液晶表示装置。
- 光吸収手段は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板からなっていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の液晶表示装置。
- 光吸収手段は、所定の波長帯域の光を吸収する着色膜からなっていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の液晶表示装置。
- 後面部材は、入射光の互いに直交する２つの偏光成分のうち、一方の偏光成分の光を透過させ、他方の偏光成分の光を吸収する吸収偏光板と、この吸収偏光板の後側に設けられた反射板とからなっていることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
- 液晶素子と後面部材との間に、透過光を拡散させる拡散手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 拡散手段は、液晶素子の前側に配置された反射偏光板の法線に沿った方向に指向性を有していることを特徴とする請求項８または１６に記載の液晶表示装置。
- 拡散手段は、一方の面に微小なレンズが配列形成されたレンズフィルムからなっていることを特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。
- 後面部材が拡散反射性を有し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。
- 液晶素子は、単純マトリックス液晶素子であり、その液晶分子のツイスト角が約１００°であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
- 液晶素子の液晶の複屈折性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値が、１１５ｎｍ〜１３０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項２０に記載の液晶表示装置。
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