JP3598987B2 - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に係り、特に透過モード時にも十分な明るさの表示が可能な半透過反射型液晶表示装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置はバックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種々の携帯電子機器や装置の付属的な表示部等に多用されている。ところが、自然光や照明光などの外光を利用して表示するため、暗い場所では表示を視認することが難しいという問題があった。そこで、明るい場所では通常の反射型液晶表示装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形態の液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モード、透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示が行えるようにしたものである。以下、本明細書ではこの種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。
【０００３】
半透過反射型液晶表示装置の形態として、アルミニウム等の金属膜に光透過用のスリットを形成した反射膜を下基板内面に備えた液晶表示装置が提案されている。これは、金属膜を下基板内面に設けることにより、下基板の厚みによるパララックスの影響を防ぎ、特にカラーフィルタを用いた構造では混色を防いでいる。図１２はパッシブマトリクス方式の半透過反射型液晶表示装置の一例を示している。この液晶表示装置１００では、一対の透明基板１０１，１０２間に液晶１０３が挟持されており、下基板１０１上に反射膜１０４、絶縁膜１０６が積層され、その上にインジウム錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ， 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなるストライプ状の走査電極１０８が形成され、走査電極１０８を覆うように配向膜１０７が形成されている。一方、上基板１０２上には、カラーフィルタ１０９が形成され、その上に平坦化膜１１１が積層され、この平坦化膜１１１上にＩＴＯ等の透明導電膜からなる信号電極１１２が走査電極１０８と直交する方向にストライプ状に形成されており、この信号電極１１２を覆うように配向膜１１３が形成されている。反射膜１０４はアルミニウムなどの金属膜で形成されており、この反射膜１０４には各画素毎に光透過用のスリット１１０が形成されている。このスリット１１０により、反射膜１０４は半透過反射膜として機能する。また、上基板１０２の外側には上基板１０２側から順に前方散乱板１１８、位相差板１１９、上偏光板１１４を配置し、下基板１０１の外側には１／４波長板１１５と下偏光板１１６が設けられている。また、バックライト１１７が下基板１０１の下面側に配置されている。
【０００４】
上記構成の液晶表示装置１００を明るい場所で反射モードで使用する際には上基板１０２の上方から入射した外光が液晶１０３を透過して反射膜１０４の表面で反射した後、再度液晶１０３を透過し、上基板１０２側に出射される。暗い場所で透過モードで使用する際には下基板１０１の下方に設置したバックライト１１７から出射される光がスリット１１０の部分で反射膜１０４を透過し、その後、液晶１０３を透過して上基板１０２側に出射される。これらの光が各モードでの表示に寄与する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記液晶表示装置１００によれば、外光の有無に関わらず表示の視認が可能であるものの、反射モード時に比べて透過モード時の明るさが不足するという問題があった。これは、透過モード時の表示が、反射膜１０４に設けたスリット１１０を通過した光を利用することと、下基板１０１の外面側に１／４波長板１１５および下偏光板１１６が設けられていることによるものである。
【０００６】
まず、液晶表示装置１００は透過モード時にはスリット１１０を透過した光を利用して表示を行うので、反射膜１０４に対するスリット１１０の面積（すなわち開口率）が、表示の明るさを左右する。この開口率を大きくすれば透過モード時の表示を明るくすることができるが、開口率を大きくすると反射膜１０４の面積が減少するので反射モードの表示が暗くなってしまう。従って反射モードの明るさを確保するために、スリット１１０の開口率はある程度以上に大きくすることはできない。
【０００７】
次に、下基板１０１の外面側に１／４波長板１１５が必要であり、そのために透過モード時の明るさが不足する理由を以下に説明する。ただし、以下の説明では電圧無印加状態で暗表示、電圧印加状態で明表示を行う構成について説明する。
まず、図１２に示す液晶表示装置１００において反射モードの暗表示を行う場合には、上基板１０２の外側から入射した光は、上偏光板１１４の透過軸を紙面に平行とした場合、上基板１０２上の上偏光板１１４を通過することにより紙面に平行な直線偏光となり、液晶１０３を通過する間に液晶１０３の複屈折効果によりほぼ円偏光となる。そして、下基板１０１の内面側に設けられた反射膜１０４の表面で反射されると、逆回りの円偏光となり、再び液晶１０３を通過すると、紙面に垂直な直線偏光となって上基板１０２へ到達する。ここで上基板１０２の上偏光板１１４は紙面に平行な透過軸を有する偏光板であるので、反射膜１０４で反射された光は上偏光板１１４に吸収されて液晶表示装置１００の外部へは戻らず、液晶表示装置１００が暗表示されるようになっている。
逆に、反射モードの明表示を行う場合には、液晶１０３に電圧が印加されると、液晶１０３は配向方向が変わるために、上基板１０２の外側から入射した光は、液晶１０３を通過すると直線偏光となり、反射膜１０４でそのまま反射され、紙面に平行な直線偏光のまま上基板１０２の上偏光板１１４を透過して外部へ戻り、液晶表示装置１００が明表示される。
【０００８】
一方、上記液晶表示装置１００において、透過モードでの表示を行う場合には、バックライト１１７から出射された光が、下基板１０１の外側から液晶表示ユニットに入射し、この光のうちスリット１１０を通過した光が表示に寄与する光となる。ここで、液晶表示装置１００において暗表示を行うためには、上記反射モード時と同様にスリット１１０から上基板１０２へ向かう光がほぼ円偏光である必要がある。従って、バックライト１１７から出射されてスリット１１０を通過した光もほぼ円偏光となっている必要があるので、下偏光板１１６を透過した後の直線偏光をほぼ円偏光に変換するための１／４波長板１１５が必要となる。
【０００９】
ここで、バックライト１１７から出射された光のうち、スリット１１０を通過しない光に着目すると、バックライト１１７から出射され、下偏光板１１６を通過して紙面に平行な直線偏光となった後、１／４波長板１１５を通過してほぼ円偏光となって反射膜１０４に到達する。さらに反射膜１０４の下基板１０４側の面で反射されると、逆回りの円偏光となり、再び１／４波長板１１５を通過すると紙面に垂直な直線偏光になる。そして、紙面に平行な透過軸を有する下偏光板１１６によって吸収される。つまり、バックライト１１７から出射された光のうち、スリット１１０を通過しなかった光は下基板１０１の下偏光板１１６によってそのほぼ全てが吸収されてしまう。
【００１０】
さらに、図１２に示す液晶表示装置によって透過モードの明表示を行う場合に着目すると、スリット１１０を通過して液晶１０３に入射した光は、液晶１０３による作用を受けずに上基板１０２の上偏光板１１４を通過して液晶表示装置の上方に出射されるが、スリット１１０から上基板１０２へ向かう光は１／４波長板１１５によってほぼ円偏光となっている。従って、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１１４を通過する光量は、スリット１１０を通過した光量の半分以下となってしまう。
【００１１】
このように、液晶表示装置１００においては、透過モード時にスリット１１０を通過せずに反射膜１０４に反射された光はほぼ全て下基板１０１の下偏光板１１６に吸収されるために、バックライト１１７から出射される光の一部のみしか表示に利用することができず、さらに上基板１０２の上偏光板１１４を通過して液晶表示装置１００の上方へ出射される光は、スリット１１０を通過した光量の半分以下でしかなかった。
【００１２】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、反射モード、透過モードを備える半透過反射型の液晶表示装置において、透過モード時の表示の明るさを向上させた、視認性に優れる半透過反射型の液晶表示装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は上記の優れた視認性を有する半透過反射型の液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを第２の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題に示すように、半透過反射型液晶表示において透過モード時の明るさが不足するのは、下記２つの要因がある。１つの要因は、透過モードにおいて、明表示の時上偏光板１１４に入射する光はほぼ円偏光であり、ほぼ半分の光が上偏光板１１４で吸収されてしまうことに因る。すなわち、反射モードでは反射膜１０４で反射する光は、暗表示でほぼ円偏光であり、明表示ではほぼ直線偏光である。それゆえに、透過モードで暗表示にするためには、反射膜１１４のスリット１１０を通過する光はほぼ円偏光である必要があり、結果当然に明表示でも反射膜１１４のスリット１１０を通過する光はほぼ円偏光であるから、上偏光板１１４に入射する光はほぼ円偏光となる。よって、ほぼ半分の光が上偏光板１１４で吸収され、効率良く光が利用できない。
もう１つの要因は、反射膜１０４の下面で反射された光が有効に明るさに利用することができないことに因る。すなわち、上述により、１／４波長板１１５が必要となるが、この１／４波長板１１５の存在により、反射膜１０４の下面で反射された光が下基板１０１の下偏光板１１６に吸収されるために、バックライトの光を有効に表示に利用することができない。
本発明者は、このように透過モード時の表示の明るさを低下させる原因となっていた１／４波長板１１５および下偏光板１１６に着目し、これらの１／４波長板１１５や下偏光板１１６を用いなくとも表示を可能とする半透過反射型液晶表示装置の構成について鋭意検討を重ね、本発明に到達した。
【００１４】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、互いに対向する第１基板と第２基板との間に液晶が挟持され、該液晶を挟んで第１偏光層および第２偏光層が設けられ、前記第２基板の外面側に照明装置が設けられ、透過モードと反射モードの切替により表示を行う半透過反射型の液晶表示装置であって、前記第２基板の内面側に、半透過反射膜と前記第２偏光層と透明電極とがこの順に積層されて設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の液晶表示装置によれば、下基板の内面側に半透過反射膜が設けられており、この半透過反射膜上に偏光層が設けられている構成とされたことにより、従来透過モードの表示を行うために必要であった１／４波長板および下基板の外側の偏光板を省略することが可能である。従って、これらに起因する光量の低下を防ぐことができるので、透過モード時に明るい表示が可能である。
【００１６】
本発明の構成によって、１／４波長板および下基板外側の偏光板を用いなくとも透過モード、反射モードいずれの表示も可能であり、かつ透過モード時の明るさを向上させることができる理由について、図６および図７を参照して以下に詳細に説明する。
【００１７】
まず、本発明の液晶表示装置を透過モードで動作させる場合について図６を参照して説明する。図６は、本発明に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図であり、図６（ａ）は透過モードの明表示、図６（ｂ）は透過モードの暗表示の状態を示している。すなわち、図６（ａ）は電圧無印加の状態、図６（ｂ）は電圧印加状態を示している。尚、図６（ａ）、（ｂ）ともに図面を見やすくするために配向膜や電極などは省略した。
【００１８】
図６（ａ）、（ｂ）に示す液晶表示装置は、互いに対向して配置された下基板（第２基板）１２１と上基板（第１基板）１２２との間に、液晶１２３を挟持して構成された液晶パネル１２０の下面側（下基板１２１の外面側）にバックライト１２８を配設して構成されており、液晶パネルの下基板１２１の内面側に半透過反射膜１２４および偏光層（第２偏光層）１２５が順次積層して形成されている。また、上基板１２２の外面側に、上偏光板（第１偏光層）１２６が設けられている。そして半透過反射膜１２４には、透過表示を行うためのスリット（開口部）１２７が複数設けられている。また、バックライト１２８の下面側（液晶パネル１２０と反対側）には反射板１２９が設けられている。
【００１９】
図６（ａ）に示す明表示状態において、バックライト１２８から液晶パネル１２０へ向けて出射された光のうち、半透過反射膜１２４のスリット１２７を通過した光は、偏光層１２５の透過軸が紙面に垂直である場合、偏光層１２５により紙面に垂直な直線偏光に変換されて液晶１２３へ入射する。そして、液晶１２３で旋光し紙面に平行な直線偏光に変換されて上偏光板１２６へ入射し上偏光板１２６外部へ出射される。すなわち、上偏光板１２６による光の損失はほとんどない。
【００２０】
次に、バックライト１２８から出射された光のうち、スリット１２７へ入射せず、半透過反射膜１２４の裏面側（下基板１２１側）で反射された光に着目すると、この半透過反射膜１２４の裏面側で反射された光は下基板１２１およびバックライト１２８を通過して反射板１２９へ入射する。そしてこの反射板１２９で反射されて再び液晶パネル１２０へ向かう光となる。従って、スリット１２７に入射しなかった光は半透過反射膜１２４の裏面側と反射板１２９とによる反射を繰り返すうちにスリット１２７へ入射し、上記スリット１２７へ入射した光と同様に表示に利用される。すなわち、反射膜１２９に当たった光も有効に利用することができる。
【００２１】
一方、図６（ｂ）に示す暗表示状態においては、バックライト１２８から半透過反射膜１２４のスリット１２７を通過して偏光層１２５により紙面に垂直な直線偏光に変換され、液晶１２３へ入射する。暗表示状態においては、液晶１２３は電圧印加されて上下基板１２２，１２１にほぼ垂直方向に配向しているので、入射した光は液晶１２３からほとんど作用を受けず、上偏光板１２６へ到達する。そして、上偏光板１２６は紙面に平行な透過軸を有するので、上偏光板１２６に入射した光は上偏光板１２６に吸収されて液晶パネル１２０外へは出射されない。
【００２２】
このように、本発明の液晶表示装置においては、偏光層１２５が半透過反射膜１２４上に設けられていることにより、上偏光板１２６による光の損失はほとんどなく、更に半透過反射膜１２４の裏面側で反射されてバックライト１２８に戻る光を、透過モードの表示に再度利用することが可能である。従って、スリット１２７を通過して液晶１２３へ入射する光量を大幅に増加させることができるので、透過モード時の表示の明るさを格段に向上させることができるとともに、明表示の輝度の向上によってコントラストを向上させる効果も得られる。さらに、本発明の液晶表示装置においては、１／４波長板および下基板１２１外側に配される偏光板が不要であるため、部品点数の削減による製造コストの低減を図ることができる。
【００２３】
次に、本発明の液晶表示装置を反射モードで動作させる場合について図７を参照して説明する。図７は、本発明に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図であり、図７（ａ）は反射モードの明表示、図７（ｂ）は反射モードの暗表示の状態を示している。すなわち、図７（ａ）は電圧無印加の状態、図７（ｂ）は電圧印加状態を示している。尚、図７（ａ）、（ｂ）ともに図面を見やすくするために配向膜や電極などは省略した。
【００２４】
図７（ａ）、（ｂ）に示す液晶表示装置は、図６に示す液晶表示装置と同一の液晶表示装置であるので、図６に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付してその構成要素の説明は省略する。尚、以下の反射モード時には動作させないバックライトや反射板は図面を見やすくするために図７では省略した。
図７（ａ）に示す液晶表示装置の上方から入射した光は、上偏光板１２６の透過軸が紙面に平行な場合、この上偏光板１２６により紙面に平行な光に変換され、次に液晶１２３によって旋光され紙面に垂直な直線偏光へと変換される。そして、半透過反射膜１２４上に設けられた偏光層１２５をそのまま通過した後、半透過反射膜１２４で反射され、再び液晶１２３に戻る。次いで、液晶１２３で旋光され紙面に平行な直線偏光に変換されてほぼ円偏光へと変換されて上偏光板１２６の下面側（上基板１２２側）へと到達する。そして上偏光板１２６を透過して液晶表示装置の上方へ戻る。このようにして図７（ａ）に示す液晶表示装置は反射モードの明表示状態とされている。
【００２５】
一方、図７（ｂ）に示す暗表示状態の場合には、液晶表示装置の上方から入射した光は、上偏光板１２６により紙面に平行な直線偏光に変換されて液晶１２３へ入射する。図７（ｂ）に示す状態において液晶１２３には電圧が印加されているので、液晶１２３は上下基板１２２，１２１にほぼ垂直な方向に配向した状態となっており、入射した光に対してほとんど作用しない。従って、入射した光は紙面に平行な直線偏光のまま偏光層１２５へ到達する。この偏光層１２５は、紙面に垂直な透過軸を有するので、紙面に平行な直線偏光である入射光は偏光層１２５へ吸収される。このようにして、図７（ｂ）に示す液晶表示装置は反射モードの暗表示状態とされている。
このように本発明の半透過反射型の液晶表示装置は、反射モードでの表示も可能である。
【００２６】
以上詳細に説明したように、上記構成の本発明の液晶表示装置１２０は、半透過反射膜１２４上に偏光層１２５を設ける構成としたことにより、１／４波長板を設けなくとも透過モードの表示が可能であり、かつ半透過反射膜１２４の裏面で反射された光を表示に利用することにより透過モードの表示を格段に明るくすることが可能である。
【００２７】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記上基板側に設置する上偏光層についても上基板の内面側に備えることもできる。
このような構成とすることにより、上基板の外側に偏光板を設ける必要が無くなるので、工数及び部品点数の削減による製造コストの低減を実現することができる。また、上基板の内面側に設けた上偏光層が、カラーフィルタや電極による凹凸を平坦化するための平坦化膜の機能を兼ね備える構成とすることができるので、別途平坦化膜を上基板の内面側に設ける必要がない。
【００２８】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記半透過反射膜より上側または表面に、該半透過反射膜により反射された光を散乱させるための散乱層が設けられた構成とすることもできる。
このような構成とすることにより、前記半透過反射膜によって反射された光を散乱させることができるので、特定の方向に光が反射して液晶表示装置の視認性が低下するのを防ぐことができるとともに、上基板の外面側に液晶表示装置から出射される光を散乱させるための前方散乱板を設ける必要が無くなるので、部品点数の削減によるコスト低減効果を得ることができる。
本発明においては、前記散乱層は、前記半透過反射膜上に積層しても良く、前記半透過反射膜に光を拡散させ得る形状を与えるために前記半透過反射膜の下側に積層しても良い。
【００２９】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記半透過反射膜に、光を透過させるための開口部が形成されている構成とすることもできる。
このような構成とすることにより、上記開口部を通じて前記照明装置から出射された光を直接液晶に入射させることができるので、透過モードで表示を行う際に明るい表示を得ることができるとともに、この開口部の大きさ（すなわち開口率）を調整することにより、容易に反射モードと透過モードの輝度を調整することができる。
尚、本発明に係る液晶表示装置においては、上記のように開口部を設けた半透過反射膜のほか、その膜厚を極めて薄くすることにより光を透過させることができるようにした半透過反射膜も適用することができる。
【００３０】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記第２偏光層は前記第２基板の内面側に形成された半透過反射膜上に配置され、前記第２基板の外面側には偏光板が配置されてなり、該偏光板の透過軸と前記第２偏光層の透過軸とがほぼ平行となるように配置されている構成とすることもできる。このような構成とすることにより、下基板の内面側に設けられた偏光層のみにより入射光を偏光変換した場合と比較して、より偏光度を高めることが可能である。従って、上基板に設けられた偏光層または偏光板によって入射光が吸収される場合（すなわち液晶表示装置が暗表示状態である場合）に、上基板の上偏光層または偏光板に効率良く光が吸収され、上基板を通過する光量を減少させることができる。これにより、暗表示をより暗くすることができるので液晶表示装置のコントラストを高めることが可能である。
【００３１】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記下基板の外面側の偏光板上に、前記偏光板の透過軸とほぼ平行な透過軸を有する反射偏光板を備えた構成とすることもできる。
ここで、反射偏光板とは、反射軸と透過軸を持つ偏光板を言う。このような構成とすることにより、前記反射偏光板により下基板の偏光板を通過することができない光を照明装置側に戻し、偏光板を通過することができる光のみを液晶パネル内に導入することができる。また、反射偏光板によって反射されて照明装置に戻された光は、照明装置と反射偏光板との間を反射する間に、その偏光状態が変化して反射偏光板を通過できる光となるので、この光も表示に利用することができるようになる。従って、前記照明装置から出射された光のほぼ全てを表示に利用することができるので、透過モードにおいてより明るい表示を得ることができる。
【００３２】
上記の作用について図８を参照して以下に詳細に説明する。図８は、本発明に係る液晶表示装置の部分断面構造を示す模式図である。図８に示す液晶表示装置において透過モードの明表示を行う場合、バックライト１４０から出射された光は、反射偏光板１３９の透過軸が紙面に垂直な方向である場合、反射偏光板１３９により紙面に垂直な直線偏光となって偏光板１３９を透過し、紙面に平行な成分は反射されてバックライト１４０側へ戻る。そして、前記反射偏光板１３９を透過した光は、反射偏光板１３９の透過軸とほぼ平行な透過軸を有する偏光板１３８を透過し、その光の一部がスリット１３７を通過し、その他の光は反射膜１３４で反射する。反射した光は再び偏光板１３８、反射偏光板１３９を通ってバックライト１４０側へ戻る。スリット１３７を通過した光は、偏光板１３８の透過軸と平行な透過軸を有する偏光層１３４を透過した後、液晶１３３に入射する。液晶１３３に入射した光は、液晶１３３によって旋光され紙面に平行な直線偏光へと変換されて偏光板１３６へ入射する。偏光板１３６は紙面に平行な透過軸を有するので、偏光板１３６に入射した光のうち、紙面に平行な成分が偏光板１３６を透過して液晶パネル１３０の上方へ出射される。
【００３３】
ここで、バックライト１４０を出射した光のうち、反射偏光板１３９で反射された光に着目すると、この光は反射偏光板１３９で反射された後、バックライト１４０側へ戻り、バックライト１４０の後面側の反射板１４１で再度反射されて再び反射偏光板１３９に入射し、反射偏光板１３９により再び反射される。このように、反射偏光板１３９で反射された光は、反射板１４１との間で反射を繰り返すようになる。そして、このような反射を繰り返すうちに光の偏光状態が変化し、反射偏光板１３９へ入射した際に反射偏光板１３９を透過できる成分を含む光となり、この反射偏光板１３９を透過する成分が表示に利用される。
また、バックライト１４０を出射した光のうち、反射偏光板１３９を透過後、反射膜１３４で反射された光に着目すると、この光は反射膜１３４で反射された後、バックライト１４０側へ戻り、バックライト１４０の後面側の反射板１４１で再度反射されて再び反射膜１３４に入射し、一部はスリット１３７を通過する。このように、反射膜１３４で反射された光は、反射膜１３４と反射板１４１の間で反射を繰り返すうちにスリット１３７を透過し、有効に利用される。
【００３４】
このように、本発明の液晶表示装置によれば、バックライト１４０から出射された光のうち、反射偏光板１３９や偏光板１３８の透過軸に平行な成分のみならず、反射偏光板１３９や反射膜１３４で反射された光も表示に利用することができる。従って、バックライト１４０から出射された光のほぼ全てを表示に利用することが可能であるので、同じ光量のバックライト１４０を用いた場合でも、従来より明るい表示が可能である。
【００３５】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記上基板または下基板の内面側にカラーフィルタを備えた構成とすることもできる。
このような構成とすることにより、カラー表示が可能であるのは勿論のこと、上下基板の内面側にカラーフィルタが配置されているので、特に反射モードにおける視差を低減することができる。
【００３６】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記カラーフィルタ上に前記下偏光層が設けられた構成とすることもできる。
このような構成とすることにより、カラーフィルタによって形成された凹凸を平坦化するための平坦化膜を別途設ける必要が無くなるので、工数の削減による製造コストの低減を図ることができる。
【００３７】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記第２偏光層は、前記第２基板において前記半透過反射膜上に応力をかけながら塗布した染料を硬化させたものであり、塗布時の応力の方向が偏光軸とされている構成とすることができる。
本発明が適用できる液晶表示装置の形態としては、パッシブマトリクス方式の液晶表示装置が挙げられるが、本発明は前記形態に何ら限定されるものではなく、その他、薄膜ダイオード（Thin Film Diode, ＴＦＤ）や、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, ＴＦＴ）等をスイッチング素子に用いたアクティブマトリクス方式の液晶表示装置にも適用が可能である。
【００３８】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、透過モード時に明るい表示が得られる優れた表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態：液晶表示装置）
以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施形態の液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。本実施形態は、パッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。尚、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００４０】
本実施形態の液晶表示装置１は、図１に示すように、下基板（第２基板）２と上基板（第１基板）３とが対向配置されてこの上下基板２，３に挟まれた空間にＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶などからなる液晶４が挟持されて概略構成された液晶パネル１と、この液晶パネル１の後面側（下基板２の外面側）に配設されたバックライト（照明装置）５とを備えて概略構成されている。ガラスや樹脂などからなる下基板２の内面側には、アルミニウム等の反射率の高い金属膜からなる半透過反射膜６と、偏光層（第２偏光層）７とが順次積層形成されており、この偏光層７上にＩＴＯ等の透明導電膜からなるストライプ状の走査電極８が図示横方向に延在し、この走査電極８を覆うようにポリイミド等からなる配向膜９が積層されている。また、前記半透過反射膜６には、バックライト５から出射された光を透過させるためのスリット（開口部）１０が各画素毎に設けられている。
一方、ガラスや樹脂などからなる上基板３の内面側には、前記下基板２の走査電極８と直交するように赤、緑および青のカラーフィルタ１１が紙面垂直方向に延在してこの順番に繰り返し配列しており、その上にはこのカラーフィルタ１１によって形成された凹凸を平坦化するための平坦化膜１２が積層されている。そして平坦化膜１２上に、ＩＴＯ等の透明導電膜からなるストライプ状の信号電極１４が紙面垂直方向に延在しており、この走査電極１４上にポリイミド等からなる配向膜１５が積層形成されている。また、上基板３の外面側には、前方散乱板１６と、位相差板１７と、偏光板（第１偏光層）１３がこの順に上基板３上に積層されて設けられている。バックライト５の下面側（液晶パネル１と反対側）には、反射板１８が設けられている。
【００４１】
前記偏光層７は、例えば染料のリオトロピック液晶を下基板２に応力をかけながら前記半透過反射膜６上に塗布した後、硬化させることにより形成することができる。この場合、偏光層７の偏光軸は、塗布時の応力の方向によって任意の方向に設定することが可能である。偏光層７を形成するための材料としては、ＬＣ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ（商品名：米オプティバ社製）などを好適なものとして挙げることができる。このＬＣ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒについては、Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｐａｔｅｎｔ ６，０４９，４２８に記載されている。
【００４２】
上記基本構成を有する本実施形態の液晶表示装置は、半透過反射膜６上に偏光層７を積層して構成されており、従来下基板２の外面側に設けられていた１／４波長板と偏光板が省略されている。このような構成としたことにより本実施形態の液晶表示装置は、反射モード、透過モードいずれにおいても視認性に優れる表示が可能である。特に、透過モードにおいては、下基板２の外面側に偏光板及び１／４波長板が設けられていないので、バックライト５から出射された光のうち半透過反射膜６の裏面側で反射された光を反射板１８で反射させて再び液晶パネル１側に戻すことができる。従って、バックライト５の光を有効に表示に利用することができるので、その表示の明るさを従来よりも格段に向上させることができる。
また、本実施形態の液晶表示装置の構成によれば、上述のように１／４波長板と下基板側の偏光板を省略することができるので、部品点数の削減による製造コストの低減を実現することができる。
【００４３】
（第２の実施形態：液晶表示装置）
本実施の形態において、液晶表示装置の全体構成は図１に示した第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態の液晶表示装置が、第１の実施形態の液晶表示装置と異なる点は、下基板２の外面側に、偏光板２０と反射偏光板２１と順に積層されて設けられている点であり、この部分のみについて図２を用いて説明する。図２は本実施形態の液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。なお、図２において図１と共通の構成要素には同一の符号を付している。
【００４４】
図２に示す下基板２の外面側の偏光板２０と、反射偏光板２１は、いずれも下基板２の内面側の偏光層７の偏光軸と平行な偏光軸を備えるものである。偏光層７とともに偏光板２０が備えられていることにより、偏光度を向上させることができるので、例えば暗表示を行う場合に、液晶４を通過して上基板３に到達する光はほぼ直線偏光のみとすることができる。これにより、上基板３の偏光板１７に吸収されずに通過する光量を減少させことができるので、暗表示をより暗くすることができ、液晶表示装置のコントラストが向上する。
【００４５】
次に、反射偏光板２１が設けられていることにより、バックライト５から出射された光を予め偏光板２０を通過することができる直線偏光にすることができるので、偏光板２０にバックライト５の光が吸収されるのを防いで、バックライト５の光の損失を抑えることができる。そして、バックライト５から出射した光のうち、反射偏光板２１を通過せずに反射された光は、バックライト５の反射板１８と反射偏光板２１との間に閉じこめられ、両者の間で反射を繰り返すうち、その偏光方向が変化して反射偏光板２１を通過するようになり、表示に利用することができるようになるので、本実施形態の構成によればバックライト５から出射された光のほぼ全てを表示に利用することができ、透過モード時により明るい表示が可能である。
【００４６】
（第３の実施形態：液晶表示装置）
図３は、本発明の第３の実施形態である液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。この図に示す本実施形態の液晶表示装置が、図２に示す第２の実施形態の液晶表示装置と異なる点は、半透過反射膜６上にカラーフィルタ１１が積層されて形成され、このカラーフィルタ１１上に偏光層７が設けられていることと、下基板２のストライプ状の電極８が紙面垂直方向に延在しており、上基板３のストライプ状の電極１４が紙面水平方向に延在していることである。この部分について図３を参照して以下に説明する。なお、図３において図２と共通の構成要素には同一の符号を付している。
【００４７】
図３に示す本実施形態の液晶表示装置においては、半透過反射膜６上にカラーフィルタ１１が設けられていることにより、反射モード時の色ずれや視差を低減することができる。これは、カラーフィルタ１１が半透過反射膜６の直上に設けられていることにより、１つの色素層（例えばＲ画素）を透過した後、半透過反射膜６により反射され、再び同じ色素層を透過するためである。
また、このカラーフィルタ１１を覆うように偏光層７が設けられていることにより、この偏光層７が、カラーフィルタ１１による凹凸を平坦化するための平坦化膜を兼ねている。従って、本実施形態の構成によれば、別途平坦化膜を設けなくとも均一なセルギャップを形成することができる。
【００４８】
（第４の実施形態：液晶表示装置）
以下、本発明の第４の実施の形態を図４を参照して説明する。
本実施形態において、液晶表示装置の全体構成は図２に示した第２の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態の液晶表示装置が、第２の実施形態の液晶表示装置と異なる点は、半透過反射膜６と下基板２との間に、半透過反射膜６に反射光を拡散させ得る形状を与えるための散乱層１９が設けられている点と前方散乱板１６が省かれている点であり、この部分のみについて図４を用いて説明する。図４は本実施形態の液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。なお、図４において図２と共通の構成要素には同一の符号を付している。
【００４９】
図４に示すように、本実施形態の液晶表示装置においては、半透過反射膜６と下基板２との間に散乱層１９が設けられていることにより、液晶表層値の上面側から入射した光が、半透過反射膜６によって反射されるとともに散乱されるので、半透過反射膜６によって光が特定の方向に反射されてコントラストが低下するのを防止することができる。これにより、前方散乱板１６が省くことが出来る。
【００５０】
上記散乱層１９は、その上面が凹凸の形状をなすように形成された樹脂膜であり、この凹凸の形状としては周知のものを用いることができる。この散乱層１９を設けることにより半透過反射膜６が光を散乱できるのは、凹凸形状を有する散乱層１９上に半透過反射膜６が成膜されると、半透過反射膜６の形状も前記凹凸形状に沿った形状となるためである。
【００５１】
また、本実施形態の液晶表示装置においては、前記半透過反射膜６上に形成された偏光層７が、散乱層１９および半透過反射膜６による凹凸を平坦化するための平坦化膜を兼ねているので、別途平坦化膜を形成する必要が無い。さらに、本実施形態の構成によれば、従来反射膜によって特定の方向に反射された光を散乱させるために上基板の外面側に設けられていた前方散乱板を設ける必要が無くなり、部品点数を減らすことによる製造コストの低減が可能である。
【００５２】
（第５の実施形態：液晶表示装置）
本実施の形態において、液晶表示装置の全体構成は図１に示した第１の実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施形態の液晶表示装置が、第１の実施形態の液晶表示装置と異なる点は、図１に示す半透過反射膜６に代えて、アルミニウムなどの薄膜からなる半透過反射膜２３が設けられている点であり、この部分のみについて図５を用いて説明する。図５は本実施形態の液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。なお、図５において図１と共通の構成要素には同一の符号を付している。
【００５３】
図５に示す半透過反射膜２３は、下基板２の内面に一様に成膜されたアルミニウムなどの反射率の高い材料からなる金属薄膜であり、図１に示す半透過反射膜６のように光を透過させるためのスリット１０は設けられていない。この半透過反射膜２３は、透過モード時にバックライト５から出射された光を透過させることができるように極めて薄く成膜されており、その膜厚は、半透過反射膜２３を構成する材料と、透過モード、反射モードにおいて必要とされる明るさのバランスにより最適な膜厚に設定される。これは、この半透過反射膜２３の反射率と透過率はトレードオフの関係にあり、膜厚を厚くすれば反射率は高くなるものの透過率が低下し、膜厚を薄くすれば透過率は高くなるが反射率は低下するためである。
【００５４】
（電子機器）
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
【００５５】
図９は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図９において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５６】
図１０は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５７】
図１１は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１１において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶
表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００５８】
図９〜図１１に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、透過モードで明るい表示が得られる表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００５９】
【実施例】
以下、実施例により本発明の効果を明らかにするが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６０】
実施例１、２として、図１および図２に示す構成の液晶表示装置を作製した。いずれの液晶表示装置もドット数１６０ドット×１２０ドット、ドットピッチ０．２４ｍｍのパッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置とした。
実施例１，２の液晶表示装置において、半透過反射膜６は、アルミニウム薄膜で構成し、各画素毎に０．０６８ｍｍ×０．０２２ｍｍの開口部を２個、画素の対角に並べて形成した。偏光層７は、米オプティバ社製ＬＣ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒを塗布した後、硬化させて形成した。
【００６１】
次に、比較例として、図１２に示す従来の構成の液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置も、上記実施例１，２の液晶表示装置と同様にドット数１６０ドット×１２０ドット、ドットピッチ０．２４ｍｍのパッシブマトリクス方式の半透過反射型カラー液晶表示装置とした。
【００６２】
上記実施例１，２および比較例の液晶表示装置について、透過モード、反射モードそれぞれの表示の明るさに対応する透過率および反射率を測定した。また、透過モード、反射モードそれぞれのコントラストも測定した。これらの測定結果を表１に示す。
表１に示すように、比較例の液晶表示装置に比して、本発明の構成である実施例１，２の液晶表示装置は、透過率が３倍以上に向上していることが確認された。また、透過時のコントラストも大幅に向上していることが確認された。これは、実施例１，２の液晶表示装置がバックライト５の光を効率的に表示に利用することができるためであると考えられる。
一方、実施例１，２の液晶表示装置の反射率はいずれも２８％と比較例の液晶表示装置に対してやや劣るものであったが、反射モードのコントラストは大幅な向上が確認された。このコントラストの向上は、明表示の明るさはやや低下したものの、暗表示がより暗くなったためであると考えられる。
【００６３】
【表１】

【００６４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、半透過反射膜上に偏光層を積層した構成を採用したことにより、従来半透過反射型の液晶表示装置で必要とされていた１／４波長板および下基板の外側の偏光板を省略できるようにしたので、これら１／４波長板および偏光板に起因する光量の低下が起こらなくなり、透過モード時の表示の明るさを格段に向上させた、視認性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
また本発明によれば、上記の明るい表示が可能な液晶表示装置を表示部に備えたことにより、視認性に優れた表示部を有する電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るパッシブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態に係るパッシブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施形態に係るパッシブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第４の実施形態に係るパッシブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第５の実施形態に係るパッシブマトリクス方式の液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。
【図６】図６は、本発明に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図であり、図６（ａ）は明表示、図６（ｂ）は暗表示の状態を示している。
【図７】図７は、本発明に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図であり、図７（ａ）は明表示、図７（ｂ）は暗表示の状態を示している。
【図８】図８は、本発明に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図である。
【図９】図９は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、従来の構成の液晶表示装置の一例を示す部分断面構造図である。
【符号の説明】
１ 液晶パネル
２ 下基板
３ 上基板
４ 液晶
６ 半透過反射膜
７ 偏光層

Claims (6)

1. 互いに対向する第１基板と第２基板との間に液晶が挟持され、該液晶を挟んで第１偏光層および第２偏光層が設けられ、前記第２基板の外面側に照明装置が設けられ、透過モードと反射モードの切替により表示を行う半透過反射型の液晶表示装置であって、
   前記第２基板の内面側に、半透過反射膜と前記第２偏光層と透明電極とがこの順に積層されて設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 互いに対向する第１基板と第２基板との間に液晶が挟持され、該液晶を挟んで第１偏光層および第２偏光層が設けられ、前記第２基板の外面側には照明装置が設けられ、透過モードと反射モードの切替により表示を行う半透過反射型の液晶表示装置であって、
   前記第２偏光層は前記第２基板の内面側に形成された半透過反射膜上に配置され、
   前記第２基板の外面側には偏光板が配置されてなり、該偏光板の透過軸と前記第２偏光層の透過軸とがほぼ平行となるように配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 前記偏光板と前記照明装置との間には、前記偏光板の透過軸とほぼ平行な透過軸を有する反射偏光板を更に備え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。
4. 前記半透過反射膜上にカラーフィルタが積層され、当該カラーフィルタ上に前記第２偏光層が設けられ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。
5. 前記第２偏光層は、前記第２基板において前記半透過反射膜上に応力をかけながら塗布した染料を硬化させたものであり、塗布時の応力の方向が偏光軸とされ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。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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