JP3956668B2

JP3956668B2 - 液晶表示装置及び電子機器

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Publication number: JP3956668B2
Application number: JP2001326520A
Authority: JP
Inventors: 強前田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: JP2003131213A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関し、特に反射モード及び透過モードを備えた半透過反射型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】
反射型の液晶表示装置は、バックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種々の携帯電子機器などに多用されている。ところが、反射型の液晶表示装置は、自然光や照明光などの外光を利用して表示するため、暗い場所では表示を視認するのが難しいという問題があった。そこで、明るい場所では通常の反射型液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした半透過反射型の液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は、反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モード又は透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができるものである。
【０００３】
このような半透過反射型液晶表示装置の形態として、アルミニウム等の金属膜に光透過用のスリット（開口部）を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射膜として機能させる液晶表示装置が提案されている。これに対して、近年、異なる屈折率を有する誘電体薄膜を交互に積層した誘電体ミラーや、コレステリック液晶を用いたコレステリック反射板、あるいはホログラム素子を用いたホログラム反射板などが提案されている。中でもコレステリック液晶は液晶分子が一定のピッチで周期的ならせん構造を採るものである。この構造により、らせんのピッチに一致した波長の光を選択的に反射させ、それ以外の光を透過するという性質を有している。したがって、このようなコレステリック液晶を用いることにより、特定の波長の光を選択的に反射する一方、それ以外の光を透過するという半透過反射型の液晶表示装置を提供することが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半透過反射型液晶表示装置においては、外光の有無に関わらず表示の視認が可能であるものの、反射モードに比重が高いものとされている。すなわち、コレステリック液晶に入射された光（所定回転方向の楕円偏光）の殆どが反射され、残りの一部が透過される構成とされていた。このように反射重視の表示装置では、反射表示自体が透過表示に比してコントラストが劣っているため表示性能が低下するとともに、携帯用途の半透過反射型表示装置を考えた場合、圧倒的に透過モードで表示装置を観察する機会が多いのが現状であるため必ずしもユーザーニーズに適った装置ではない。すなわち、携帯用途においては室内等の比較的暗所で表示装置を観察する場合が多いので、透過モード重視の表示装置の方がユーザーニーズに適している。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、半透過反射型液晶表示装置において、特に透過モードを主体とする液晶表示装置を提供することを目的とする。また、本発明は、透過モードを主体とする上記液晶表示装置を備えた電子機器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、互いに対向配置された透光性基板の間に液晶層（位相変調用液晶層とも言う）が挟持された液晶セルを有する液晶表示装置であって、下基板（一方の透光性基板）の内面側に、所定の回転方向を持つ楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層を有する半透過反射層が設けられ、位相変調用液晶層に対して上基板（他方の透光性基板）側から楕円偏光を入射させる上基板側楕円偏光入射手段（第１楕円偏光入射手段）と、下基板側から上基板側からの楕円偏光と同一回転方向の楕円偏光を入射させる下基板側楕円偏光入射手段（第２楕円偏光入射手段）と、液晶セルに対して下基板側から光を入射させる照明装置とが設けられるとともに、位相変調用液晶層は選択電界印加状態、非選択電界印加状態のいずれか一方の状態において入射した楕円偏光の極性を反転させ、他方の状態において極性を反転させないものであって、半透過反射層が、楕円偏光のうち特定回転方向の楕円偏光の５０％以上を透過させ、５０％以下を反射させる構成とされていることを特徴とする。
【０００７】
このような表示装置によると、半透過反射層に対して入射された所定回転方向の楕円偏光の透過率が５０％以上、反射率が５０％以下とされているため、例えば上基板側から入射される外光の反射光に基づく反射表示に比して、下基板側から入射される照明光（照明装置が発する光）の透過光に基づく透過表示が主体となり得る。具体的には、上基板側から上基板側楕円偏光入射手段により楕円偏光状態で入射される外光は、位相変調用液晶層で左右いずれかの回転方向の楕円偏光に変調され、そのうち特定の回転方向（例えば右）の楕円偏光がコレステリック液晶層で反射されて表示に供される。一方、下基板側から入射される照明光は下基板側楕円偏光入射手段により楕円偏光状態で入射され、そのうち特定の回転方向（例えば左（上記反射される回転方向と異なる回転方向））の楕円偏光はコレステリック液晶層で透過されて表示に供される。そこで、本発明によると、コレステリック液晶層が所定回転方向の楕円偏光のうち５０％以上を透過し、５０％以下を反射させる構成としたため、反射表示に比して相対的にコントラストの高い透過表示を主体とした表示を行うことが可能となる。したがって、携帯用途等における比較的暗所での使用に適するとともに、直射日光下等の非常に明るい場所でも反射表示により使用することが可能な、様々な環境下で明るく高コントラストの表示装置を提供することが可能となる。なお、本明細書では、このような透過及び反射に基づく表示を行う液晶表示装置のことを「半透過反射型」の液晶表示装置と言う場合があり、また、特に断り書きのない限り、本明細書では基板の液晶側の面を内面、それと反対側の面を外面と言う。
【０００８】
上記半透過反射層には、可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）における反射波長帯域の異なる少なくとも２層のコレステリック液晶層が積層され、各コレステリック液晶層の反射波長帯域が可視光領域における透過波長帯域よりも狭くされているものとすることができる。この場合、コレステリック液晶層に対して入射される光のうち、反射される光量よりも透過される光量の方が相対的に多くなるため、透過表示と反射表示で透過表示の割合が多くなる。また、このように反射波長帯域を相対的に狭くすることで、反射表示において色純度を高くして鮮やかな表示を行うことが可能となる。
【０００９】
上記反射波長帯域は具体的には半値幅が５０ｎｍ以下のものとすることができる。この場合、透過光量を相対的に高くしつつ反射表示における色純度を高くすることが可能となる。また、コレステリック液晶における反射光の波長λは、らせんピッチｐと、らせん軸に直交する平面内の平均屈折率ｎとの積で表されるため、反射波長帯域（λ１−λ２）は、屈折率異方性（ｎ１−ｎ２）とらせんピッチｐとの積で表される。したがって、コレステリック液晶を構成する高分子液晶の屈折率異方性を小さくすることで反射波長帯域を小さくすることが可能となる。なお、一般的に液晶の屈折率異方性の値は０．０５〜０．５であって、本発明の高分子液晶においては、例えば０．１〜０．１５程度の値にするのが好ましく、この場合、上記反射波長帯域を十分に狭くすることが可能となる。
【００１０】
なお、コレステリック液晶層に対して入射する楕円偏光のうち、片方の回転方向のものについて、透過率を５０％以上、反射率を５０％以下としたが、具体的には、コレステリック液晶のらせんピッチが、光の三原色である赤（約６５０ｎｍ）、緑（５５０ｎｍ）、青（４５０ｎｍ）のそれぞれに対応する液晶分子について透過を５０％以上、反射を５０％以下とすることができる。そして、それぞれの液晶分子についてらせん軸の向く方向を、入射光を反射可能な方向（入射方向と略平行）や入射光を透過させる方向（入射方向と略直角）に種々設定することで、透過率５０％以上、反射率５０％以下を実現することが可能となる。例えば、透過率５５％、反射率４５％の場合には、液晶分子について、らせん軸の向く方向を入射方向と略平行な方向に４５％、入射方向と略直角な方向に５５％配向させるものとすることができる。
【００１１】
次に、上記照明装置の発光波長帯域とコレステリック液晶層の透過波長帯域とが略一致しているものとすることができる。この場合、照明装置からの照明光の殆どがコレステリック液晶層を透過可能となり、十分な透過光量を確保することが可能となる。また、上基板側からの外光については、透過波長帯域と相反する反射波長帯域の光が反射されるため、反射光量も確保可能である。なお、この場合、照明装置としては例えば白色発光ダイオードや冷陰極管等を用いることができる。
【００１２】
上記上基板側楕円偏光入射手段及び下基板側楕円偏光入射手段が、一方向の直線偏光を透過する偏光板と、偏光板を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する位相差板とを有するものとすることができる。この場合、偏光板により直線偏光が得られ、その直線偏光が位相差板を通過することで楕円偏光が得られ、上基板側と下基板側とにおいて偏光板の偏光軸方向と位相差板の位相差を同じものとすることで、上基板側と下基板側とで同じ回転方向の楕円偏光を得ることが可能である。
【００１３】
上記下基板の内面側に、上記半透過反射層と、各々異なる色の顔料を含む複数の色素層を有するカラーフィルター層とが下基板側からこの順に設けられ、コレステリック液晶層が、１ドット内に液晶分子のらせんピッチが異なる複数のピッチ別領域を含み、そのピッチ別領域毎に各々らせんピッチに応じた波長の色光が反射されるものとすることができる。この場合、１ドット内に複数のピッチ別領域を含み、ピッチ別領域毎に異なる波長の色光が反射されるため、ドット毎に少なくとも白色に近い光を反射可能となり得る。すなわち、入射された外光のうち、５０％以下の光量がドット毎に白色光（若しくは白色光に近い色）として反射されるものとされている。言い換えると、ピッチ別領域毎に反射波長の補色に相当する色を透過可能なため、同様に白色に近い光を透過可能となる。すなわち、照明装置から入射される照明光のうち５０％以上の光量がドット毎に白色光（若しくは白色光に近い色）として透過されるものとされている。したがって、ドット毎に明暗表示が可能となり、半透過反射層の上層側に設けられたカラーフィルター層を介して明暗表示することでカラー表示が可能となる。
【００１４】
また、上記ピッチ別領域が、光の三原色の波長のいずれかを反射するらせんピッチの液晶分子を含み、１ドット内において三原色のそれぞれに対応するピッチ別領域が少なくも形成されているものとすることができる。この場合、ドット内に三原色に対応する波長のピッチ別領域が平面的に形成されるため、赤、緑、青の各色光を反射可能となり一層明確にドット毎に白色光を反射ないし透過可能となる。また、この場合、各ピッチ別領域が平面的に形成されているため、各らせんピッチの液晶分子層を積層した場合に比して透過効率が良く（具体的には光の約２／３を透過可能）、本発明のような透過を主体とする液晶表示装置において特に有効である。
【００１５】
なお、上記のようにドット毎にらせんピッチの異なる液晶分子を複数形成する方法としては例えば以下のような方法がある。すなわち、コレステリック液晶層を所定の基板面に対し均一に塗布し、これに紫外線を照射する。ここで、ドット内で紫外線強度が異なるように強度分布をもって露光するものとし、その強度に応じて液晶分子のらせんピッチが異なるものとなり（光異性化反応）、液晶分子のピッチ毎に区画されるピッチ別領域を含むコレステリック液晶層が形成される。なお、紫外線強度の代わりに、紫外線波長、熱などをドット毎に分布をもたせ、液晶分子のらせんピッチを変化させることも可能である。
【００１６】
一方、上記下基板の内面側に、各々異なる色の顔料を含む複数の色素層を有するカラーフィルター層と、上記半透過反射層とが下基板側からこの順に設けられ、コレステリック液晶層が、液晶セルの表示領域内を分割した所定の領域（分割領域とも言う）毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させる反射型カラーフィルターとして機能しているものとすることができる。この場合、コレステリック液晶層は、分割所定領域毎に波長の異なる色光を選択的に反射可能なため、コレステリック液晶層から反射した光によりカラー表示を行うことが可能となる。すなわち、入射された外光のうち、５０％以下の光量が分割領域毎に異なる色光で反射される。照明装置から入射される照明光は顔料色素層でそれぞれのドットに対応した色光になり、その５０％以上がコレステリック液晶層を透過する。
【００１７】
なお、上記分割領域毎にコレステリック液晶層の反射波長帯域とカラーフィルター層の各色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なっているものとすることができる。具体的には、分割領域毎にコレステリック液晶層からの反射光の色とカラーフィルター層の各色素層の透過光の色が一致しているものとすることができる。この場合、分割領域毎に各重なった波長帯域の色光を効率良く反射及び透過可能で、一層鮮明なカラー表示が可能となる。
【００１８】
次に、本発明の電子機器は上記構成の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、透過表示（透過モード）を主体とした携帯用途に適した電子機器となる一方、直射日光下等の明るい場所でも反射表示（反射モード）にて表示を行うことが可能な電子機器を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態：液晶表示装置］
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態の液晶表示装置の部分断面構造を示す図で、この場合、パッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。なお、以下の全ての図面においては、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。
【００２０】
本実施の形態の液晶表示装置１０は、図１に示すように、液晶セル１１とバックライト１２（照明装置）とを備えたものである。液晶セル１１は、下基板１３と上基板１４とがシール材（図示略）を介して対向配置され、これら上基板１４、下基板１３、シール材に囲まれた空間にＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶からなる液晶層１６が封入されており、液晶セル１１の後面側（下基板１３の外面側）にバックライト１２が配置されている。
【００２１】
下基板１３及び上基板１４は、ガラスやプラスチックなどの透光性材料を主体として構成されており、下基板１３の外面側（液晶１６が形成されているのとは反対側）には、位相差板（１／４波長板）２７、下偏光板２８が下基板１３からこの順に設けられている。一方、上基板１４の外面側（液晶１６が形成されているのとは反対側）にも、位相差板（１／４波長板）３５、上偏光板３６が上基板１４からこの順に設けられている。
【００２２】
下基板１３の内面側（液晶１６側）には、コレステリック液晶層を有する半透過反射層１８が設けられ、さらに半透過反射層１８の上層にはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色素層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが基板面方向に繰り返し形成されたカラーフィルタ層３０が設けられ、その上にはこのカラーフィルタ層３０（色素層）によってできた段差を平坦化するための平坦化膜（オーバーコート）３１が積層されている。そして、平坦化膜３１上に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなるストライプ状の信号電極２５が紙面に垂直な方向に延在している。一方、上基板１４の内面側（液晶１６側）には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなるストライプ状の走査電極３２が図示横方向に延在している。
【００２３】
また、バックライト１２は、光源３７と反射板３８と導光板３９を有しており、導光板３９の下面側（液晶セル１１と反対側）には、導光板３９中を透過する光を液晶セル１１側に向けて出射させるための反射板４０が設けられている。
【００２４】
上記上偏光板３６は一方向（本実施形態では図示横方向）の直線偏光のみを透過させ、位相差板３５は、上偏光板３６を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する。したがって、上偏光板３６及び位相差板３５は上基板側楕円偏光入射手段として機能している。また、下偏光板２８は一方向（本実施形態では図示横方向）の直線偏光のみを透過させ、位相差板２７は、下偏光板２８を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する。したがって、下偏光板２８及び位相差板２７は下基板側楕円偏光入射手段として機能している。
【００２５】
液晶層１６は、走査電極２５及び信号電極３２との間に電圧が印加された状態（電圧印加時）では、紙面縦方向（垂直方向）に配向し、電圧が印加されない状態（電圧無印加時）では、紙面横方向（水平方向）に配向するものとされている。なお、「電圧無印加時」、「電圧印加時」は、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧未満であるとき」、「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧以上であるとき」を意味している。このような液晶層１６においては、電圧印加に応じて入射光の位相を変調することが可能である。すなわち、本実施形態においては、電圧印加時には入射した楕円偏光を、その位相を変調することなく入射時と同回転の楕円偏光で通過させ、電圧無印加時には入射した楕円偏光を、その位相を変調し入射時とは逆回転の楕円偏光に変換して通過させることが可能とされている。
【００２６】
次に、コレステリック液晶層を有する半透過反射層１８は、特定の回転方向の楕円偏光のうち５０％以上の光量を透過させ、５０％以下の光量を反射させる構成とされている。本実施形態では、右回転の楕円偏光の７０％を透過させ、３０％を反射させる構成で、左回転の楕円偏光は１００％透過させるものとされている。
【００２７】
本実施の形態の液晶表示装置１０においては、外光から入射された光は上偏光板３６及び位相差板３５を通過して右回りの楕円偏光となり、その右回り楕円偏光が液晶層１６に入射される。ここで、走査電極２５と信号電極３２との間に電圧が印加されている場合（電圧印加時）、液晶層１６はＯＮ状態となって右回り楕円偏光をそのまま右回り楕円偏光として通過させるものとされている。また、走査電極２５と信号電極３２との間に電圧が印加されていない場合（電圧無印加時）、液晶層１６はＯＦＦ状態となって右回り楕円偏光を左回り楕円偏光に変換して通過させるものとされている。
【００２８】
液晶層１６を出た右回り楕円偏光は、カラーフィルター層３０にて所定の波長が吸収される。例えば、Ｒ（赤）に対応する色素層３０Ｒでは、Ｒ（赤）に対応する波長（約６５０ｎｍ）の補色となる色光の波長が吸収され、Ｇ（緑）に対応する色素層３０Ｇでは、Ｇ（緑）に対応する波長（約５５０ｎｍ）の補色となる色光の波長が吸収され、Ｂ（青）に対応する色素層３０Ｂでは、Ｂ（青）に対応する波長（約４５０ｎｍ）の補色となる色光の波長が吸収される。したがって、例えばＲ（赤）に対応する色素層３０Ｒを透過した右回り楕円偏光の波長は約６５０ｎｍとなる。
【００２９】
カラーフィルター層３０を通過して特定波長域の色光となった右回り楕円偏光は半透過反射層１８に入射し、半透過反射層１８に入射した右回り楕円偏光のうち、７０％の光量が透過され、３０％の光量が反射される。反射された３０％の右回り楕円偏光は、再びカラーフィルター層３０、液晶層１６、上基板１４、位相差板３５、上偏光板３６を経て表示に供される。なお、液晶層１６が電圧無印加時の場合、左回り楕円偏光が半透過反射層１８に入射されることとなり、半透過反射層１８においては左回りの楕円偏光は反射されず表示に供されないものとされている。
【００３０】
一方、照明装置１２から液晶セル１１に入射される照明光は、下偏光板２８及び位相差板２７を経て右回りの楕円偏光となり、半透過反射層１８に下側から入射される。ここでも外光の場合と同様に、入射した右回り楕円偏光のうち３０％の光量が反射され、７０％の光量が透過される。この場合、透過された７０％の右回り楕円偏光が、カラーフィルター層３０、液晶層１６、上基板１４、位相差板３５、上偏光板３６を経て表示に供される。
【００３１】
以上のように、本実施形態の液晶表示装置１０では、半透過反射層１８が入射される楕円偏光のうち特定回転方向のものについて、３０％の光量を反射し７０％の光量を透過するものとされており、液晶表示装置１０は透過表示が主体の表示装置となる。この場合の半透過反射層１８には、図２に示すように可視光領域における反射波長帯域の異なる複数（本実施例では３層）のコレステリック液晶層１８ａ，１８ｂ，１８ｃが積層され、各コレステリック液晶層の反射波長帯域が透過波長帯域よりも狭くされている。例えば、図３に示すように、第１コレステリック液晶層１８ａでは、４００〜５００ｎｍ付近の右円偏光（右楕円偏光）を反射するものとされているが、その反射波長帯域が４００〜７００ｎｍにおける透過波長帯域よりも狭くされている。また、第２コレステリック液晶層１８ｂについては５００〜６００ｎｍ付近の右円偏光（右楕円偏光）を反射し、第３コレステリック液晶層１８ｃでは、６００〜７００ｎｍ付近の右円偏光（右楕円偏光）を反射するものとされており、その反射波長帯域が４００〜７００ｎｍにおける透過波長帯域よりも狭くされている。具体的には、各コレステリック液晶層１８ａ〜１８ｃの半値幅が５０ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ以下とされている。
【００３２】
なお、このような反射波長帯域を狭くするために、本実施形態ではコレステリック液晶の分子について、その屈折率異方性が０．１〜０．１５程度の比較的小さいものを採用した。これは、コレステリック液晶における反射光の波長λが、らせんピッチｐと、らせん軸に直交する平面内の平均屈折率ｎとの積で表されることに基づくものである。すなわち、反射波長帯域は、屈折率異方性とらせんピッチとの積で表され、コレステリック液晶を構成する高分子液晶の屈折率異方性を小さくすることで反射波長帯域を小さくすることが可能となるのである。なお、本実施形態ではドット間にコレステリック液晶層が形成されていないが、ドット間に形成しても良く、この場合はブラックマスクなどでドット間の領域を隠すのが好ましい。
【００３３】
このような本実施形態の表示装置１０について表示性能を確認するために、図４に示すように、半透過反射層１８の入射楕円偏光に対する反射と透過の割合を種々に変更し、様々な環境下で視認性の評価を行ったところ、反射５０％以下、透過５０％以上の表示装置（本実施形態では透過７０％、反射３０％）においては、暗室（０ｌｘ）から直射日光下（１０００００ｌｘ）までの環境下で優れた視認性を有していた。しかしながら、反射が５０％を超え、透過が５０％未満となると、特に暗室での視認性が低下しており、本実施例のようにコレステリック液晶層の反射波長帯域を狭くすることで、反射５０％以下、透過５０％以上（好ましくは反射３０％以下、透過７０％以上）の半透過反射層１８を実現することにより優れた視認性の表示装置を提供可能となった。なお、図面中◎は明るさとコントラストが共に十分に満たされた状態で非常に視認性が良いものを、○は明るさとコントラストが共に満たされた状態で視認性が良いものを、△は明るさとコントラストのいずれかが満たされていない状態で視認性が悪いものを示している。
【００３４】
以下、半透過反射層１８の変形例について幾つかの例を示す。
半透過反射層１８の第一の変形例として、照明装置１２の発光波長帯域と当該半透過反射層１８の透過波長帯域とを略一致させたものを用いることができる。例えば、照明装置１２として白色ＬＥＤを用いた場合、その分光特性は図５に示すものとなり、この発光波長帯域と略一致する図６に示す分光特性を備える半透過反射層１８を用いることで、照明装置１２からの照明光をそのまま透過させることが可能となり、透過重視の表示装置を実現することが可能となる。また、この場合、外光からの入射光のうち、半透過反射層１８の透過ピーク波長付近以外の光を反射することが可能であり、透過も反射も共に満足した液晶表示装置となる。
【００３５】
次に、半透過反射層１８の第２変形例として、図７に示すように半透過反射層１８の一画素１８０について少なくとも３つのドット１８１，１８２，１８３が形成されているもので、コレステリック液晶層が、各ドット内に液晶分子のらせんピッチが異なる複数のピッチ別領域Ａ，Ｂ，Ｃを含むものを用いることができる。この場合、各ピッチ別領域Ａ，Ｂ，Ｃ毎に各々らせんピッチに応じた波長の色光が反射されるため、１ドットにつき３種類の色光を反射可能である。具体的には、領域ＡではＲ（赤）を反射すべくらせんピッチが約６５０ｎｍのコレステリック液晶が含まれ、領域ＢではＧ（緑）を反射すべくらせんピッチが約５５０ｎｍのコレステリック液晶が含まれ、領域ＣではＢ（青）を反射すべくらせんピッチが約４５０ｎｍのコレステリック液晶が含まれている。したがって、各ドット内において三原色のそれぞれに対応するピッチ別領域が少なくも形成されていることとなり、各ドットが反射光として白色光を発することが可能となる。
【００３６】
このようにドット内にらせんピッチの異なるコレステリック液晶層を平面状に形成したため、図２に示すように上下方向に積層した構成に比して透過効率が良く、具体的には入射光の約２／３を透過可能となる。したがって、このようなコレステリック液晶層を有する半透過反射層を、照明光の透過による表示を主体とする本発明の表示装置に適用することが可能である。
【００３７】
なお、このような構成の半透過反射層１８は、例えばコレステリック液晶を所定の基板面に対し均一に塗布し、これに紫外線を照射する。ここで、ドット内で紫外線強度が異なるように強度分布をもって露光するものとし、その強度に応じて所定領域毎に液晶分子のらせんピッチを異なるものとすることができ、この所定領域が上記ピッチ別領域として構成される。なお、紫外線強度の代わりに、紫外線波長、熱などをドット毎に分布をもたせ、液晶分子のらせんピッチを所定領域毎に変化させることも可能である。
【００３８】
［第２の実施の形態：液晶表示装置］
以下、本発明の第２の実施の形態を図８を参照して説明する。なお、図１に示した第１の実施形態と同様の符号については、特に断り書きのない限り同様の構成を有するものとして説明を省略する。第２実施形態の液晶表示装置５０においては、下基板１３の内面側に、カラーフィルター層３０と、半透過反射層１８とが下基板１３側からこの順に設けられている。この場合、半透過反射層１８は上記第１の実施形態と同様、入射光のうち７０％を透過し、３０％を反射するものとされているが、この半透過反射層１８にて反射された光は、カラーフィルター層３０を通過しない構成とされている。
【００３９】
したがって、例えば半透過反射層１８において特定の波長の光を吸収しない限りカラー化できないものとされている。そこで、この第２実施形態では、上記カラーフィルター層３０の各色素層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに対応して、これら各色素層３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの上層に、それぞれＲ，Ｇ，Ｂに対応する波長を透過可能な半透過反射カラーフィルター層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂを積層した。すなわち、色素層が透過する光の色と、その色素層の上層に積層された半透過反射カラーフィルター層から反射される光の色とが略一致するものとされている。
【００４０】
この半透過反射カラーフィルター層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、液晶セル１１の表示領域を隔壁部（ＢＭ）にて分割した所定領域毎に分けて形成されており、各領域は液晶分子のらせんピッチ（例えば４５０，５５０，６５０ｎｍ等）毎に区画されている。分割された所定領域は、それぞれ液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を選択的に反射可能とされている。なお、この場合、液晶１６はユニフォーム配向され、ツイスト角は０°とされている。
【００４１】
このような第２実施形態の表示装置においても、各半透過反射カラーフィルター層１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、それぞれの波長帯域において入射光の３０％を反射し、７０％を透過する構成とされており、透過表示を主体としつつ、反射表示も可能な液晶表示装置とされている。
【００４２】
［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９は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図９において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００４３】
図１０は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００４４】
図１１は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１１において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００４５】
図９〜図１１に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、様々な環境下で明るく高コントラストの表示部を有する電子機器を実現することができる。また、半透過反射型の液晶表示部でありながら透過表示を主体とする構成としたために、当該電子機器を比較的暗所にて用いることが多い携帯用途に用いる場合には、特に視認性に優れた表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００４６】
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パッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置に限ることなく、アクティブマトリクス方式、白黒表示の液晶表示装置に適用することも可能である。また、上記実施の形態ではカラーフィルター層が下基板の内面側に設けられているが、上基板側の内面に設けることも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、コレステリック液晶層を含む半透過反射層を用いた液晶表示装置において、反射の割合と透過の割合を最適化して、様々な環境下で明るく高いコントラストの液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図。
【図２】図１の液晶表示装置の半透過反射層を拡大して示す部分拡大断面図。
【図３】図１の液晶表示装置の半透過反射層についての反射波長帯域を示す図。
【図４】図１の液晶表示装置の視認性について評価した結果を示す図。
【図５】照明装置の分光特性について一例を示す図。
【図６】図５の分光特性を有する照明装置を用いた液晶表示装置に適用可能な半透過反射層の分光特性について一例を示す図。
【図７】半透過反射層の一変形例について説明するための平面模式図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図。
【図９】本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図。
【図１０】本発明に係る電子機器の他の例を示す斜視図。
【図１１】本発明に係る電子機器のさらに他の例を示す斜視図。
【符号の説明】
１０、５０液晶表示装置
１１液晶セル
１２バックライト（照明装置）
１３下基板
１４上基板
１６液晶層
１８半透過反射層
２７位相差板
２８下偏光板
３０カラーフィルター
３５位相差板
３６上偏光板

Claims

互いに対向配置された透光性基板の間に液晶層が挟持された液晶セルを有する液晶表示装置であって、
対向配置された前記透光性基板のうち一方の透光性基板の前記液晶層側に設けられると共に、所定の回転方向を持つ楕円偏光のうちの５０％以上を透過させ且つ５０％以下を反射させるコレステリック液晶層を有する半透過反射層と、
前記液晶層に対して楕円偏光を入射させる第１及び第２楕円偏光入射手段と、
前記液晶セルに対して光を入射させる照明装置と、
前記半透過反射層に対して前記照明装置側に設けられ、複数の色素層を有するカラーフィルター層と、を備え、
前記コレステリック液晶層が、前記液晶セルの表示領域内を分割した所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させる反射型カラーフィルターとして機能していることを特徴とする液晶表示装置。
前記半透過反射層には、可視光領域における反射波長帯域の異なる少なくとも２層のコレステリック液晶層が積層され、各コレステリック液晶層の反射波長帯域が可視光領域における透過波長帯域よりも狭く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。
前記照明装置の発光波長帯域と前記半透過反射層の透過波長帯域とが略一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
前記第１楕円偏光入射手段及び前記第２楕円偏光入射手段が、一方向の直線偏光を透過する偏光板と、該偏光板を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する位相差板とを有することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域と前記カラーフィルター層の各色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層からの反射光の色と前記カラーフィルター層の各色素層の透過光の色が一致していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。