JP3301219B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射型表示機能と透過
型表示機能とを有し、かつ液晶セルに、２端子の非線形
抵抗素子を能動素子とするアクティブマトリックス型液
晶セルを用いた液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置として、自然光や室内照明
光等の外光を利用し表面側から入射する光を反射させて
表示する反射型表示機能と、光源からの光を裏面側から
入射させて表示する透過型表示機能とを有するものがあ
る。

【０００３】上記反射型表示機能と透過型表示機能とを
有する液晶表示装置は、従来、図１７に示すような構成
となっている。この液晶表示装置は、液晶セル１をはさ
んでその表面側と裏面側とにそれぞれ偏光板５，６を配
置するとともに、液晶セル１の裏面側に設けた偏光板６
の裏面側に、入射光をある反射率と透過率で反射および
透過させるハーフミラー７を配置したものであり、光源
８は、前記ハーフミラー７の背後に設けられている。

【０００４】上記液晶セル１は、透明な電極を設けると
ともにその上に配向膜を形成した一対の透明基板２，３
をそれぞれの電極形成面を互いに対向させて枠状のシー
ル材４を介して接合し、この両基板２，３間に液晶を挟
持させたものであり、液晶の分子は、それぞれの基板
２，３上における配向方向を前記配向膜で規制されて所
定の配向状態に配向されている。

【０００５】また、上記光源８は、一般に、上記ハーフ
ミラー７の裏面ほぼ全体に対向する導光板９と、この導
光板９の一端面に向けて配置された光源ランプ１０とか
らなっている。前記導光板９は、アクリル樹脂等からな
る透明板の裏面全体にＡl （アルミニウム）等の蒸着膜
からなる反射膜９ａを形成したもので、光源ランプ１０
からの照明光は、導光板９にその一端面から入射して導
光板９内を導かれ、この導光板９の表面全体から液晶セ
ル１に向かって出射する。

【０００６】この液晶表示装置は、一般にＴＮ（ツイス
テッド・ネマティック）方式とされており、液晶セル１
の液晶の分子は両基板２，３間において９０°のツイス
ト角でツイスト配向され、表面側の偏光板５はその透過
軸を液晶セル１の表面側基板３上（基板内面）における
液晶分子の配向方向とほぼ平行またはほぼ直交させて配
置され、裏面側の偏光板６はその透過軸を液晶セル１の
裏面側基板２上における液晶分子の配向方向とほぼ平行
またはほぼ直交させて配置されている。

【０００７】上記液晶表示装置は、外光の光量が十分な
明るい場所では外光を利用する反射型表示を行なうもの
であり、このときは、図１７に実線矢印で示したよう
に、液晶表示装置にその表面側から入射する外光が、表
面側偏光板５の偏光作用により直線偏光となって液晶セ
ル１０に入射する。

【０００８】一方、液晶セル１の液晶分子は、両基板
２，３の電極間に電圧を印加していない状態では初期の
ツイスト配向状態にあり、電極間への電圧の印加によっ
て基板２，３面に対しほぼ垂直に立上がり配向するた
め、液晶セル１に入射した直線偏光のうち、オン電圧が
印加されていない領域に入射した光は、液晶層の複屈折
効果によりほぼ９０°旋光された直線偏光となって液晶
セル１を出射し、また電圧印加領域に入射した光は、液
晶層による複屈折効果をほとんど受けずに入射時と同じ
直線偏光のまま液晶セル１を出射する。

【０００９】そして、液晶セル１を出射した光は、裏面
側偏光板６に入射してこの偏光板６の検光作用により画
像光となってハーフミラー７に入射し、その光のうち、
ハーフミラー７で反射された光が、前記裏面側偏光板６
と、液晶セル１と、表面側偏光板５とを通って液晶表示
装置の表面側に出射する。

【００１０】また、上記液晶表示装置は、外光の光量が
少ない暗い場所でも、光源ランプ１０を点灯させること
によって表示を行なえるものであり、その場合は図１７
に破線矢印で示すように、光源８からの照明光がまずハ
ーフミラー７に入射し、このハーフミラー７を透過した
光が裏面側偏光板６の偏光作用により直線偏光となって
液晶セル１０に入射するとともに、この液晶セル１０を
通った光が、表面側偏光板５の検光作用により画像光と
なって液晶表示装置の表面側に出射する。

【００１１】ところで、上記液晶表示装置の液晶セル１
には、一般に、液晶層をはさんで対向する一対の透明基
板２，３のうち、一方の基板の内面（液晶層との対向
面）に複数の画素電極とこれら各画素電極にそれぞれ対
応する複数の能動素子とを配設し、他方の基板の内面に
前記各画素電極と対向する対向電極を設けたアクティブ
マトリックス型液晶セルが用いられている。

【００１２】このアクティブマトリックス型液晶セルと
しては、主に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を能動素子
とするものが用いられているが、最近では、液晶セルの
製造コストを低減して液晶表示装置の低価格化をはかる
ため、ＴＦＴに比べて構造が簡単な、ＭＩＭや薄膜ダイ
オード等の２端子の非線形抵抗素子を能動素子とするア
クティブマトリックス型液晶セルを用いることが考えら
れている。

【００１３】すなわち、ＭＩＭは、第１の電極と絶縁膜
と第２の電極とを積層したものであり、また薄膜ダイオ
ードは、第１の電極とｎ型半導体膜とｐ型半導体膜と第
２の電極とを積層したものであって、いずれも、ＴＦＴ
に比べて構造が簡単で容易に製造できるから、能動素子
の製造工程を簡略化し、液晶セルの製造コストを低減す
ることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示装置は、外光を利用する反射型表示の際の光のロ
スが大きく、そのため、反射型表示での表示が暗いとい
う問題をもっていた。これは、液晶表示装置にその表面
側から入射した光が、表面側偏光板５と液晶セル１と裏
面側偏光板６とを通ってハーフミラー７に入射し、この
ハーフミラー７で反射された光が、前記裏面側基板６と
液晶セル１と表面側偏光板５とを通って液晶表示装置の
表面側に出射するためであり、したがって、表面側から
入射した光が、再び表面側に出射するまでの間に、表裏
の偏光板５，６をそれぞれ２回ずつ計４回通るととも
に、液晶セル１の両方の基板２，３もそれぞれ２回ずつ
計４回通るから、偏光板５，６および液晶セル１の基板
２，３での光吸収による光量ロスが大きくて、表示が暗
くなってしまう。

【００１５】また、アクティブマトリックス型液晶セル
を用いる液晶表示装置にカラー画像を表示させる場合、
従来は、前記液晶セルの一方の基板に、複数の色、例え
ば赤、緑、青の三色のカラーフィルタを各画素電極に対
応させて設けているが、図１７に示した反射型表示機能
と透過型表示機能とを有する液晶表示装置では、液晶セ
ルにカラーフィルタを設けると、表示がさらに暗くなっ
てしまうため、カラー画像の表示を実現することがほと
んど不可能であった。

【００１６】これは、カラーフィルタでの光の吸収によ
るものであり、カラーフィルタは、その色に対応する波
長帯域以外の光を吸収するだけでなく、前記波長帯域の
光もかなり高い吸収率で吸収するため、カラーフィルタ
で着色された光が、カラーフィルタに入射する前の前記
波長帯域の光に比べて大幅に光量を減じた光になってし
まう。

【００１７】そして、透過型表示だけを行なう液晶表示
装置の場合は、カラーフィルタでの光の吸収を見込んで
大光量の光源を使用することによって表示を明るくする
ことができるが、図１７に示した液晶表示装置では、液
晶セルにカラーフィルタを設けると、透過型表示の場合
でも表示がかなり暗くなり、さらに反射型表示の場合
は、表示がほとんど視認できないほどに暗くなってしま
う。

【００１８】すなわち、図１７に示した液晶表示装置で
は、透過型表示の場合でも、光源８からの照明光のう
ち、ハーフミラー７を透過した光しか利用できないた
め、液晶セル１にカラーフィルタを設けたのでは、表示
がかなり暗くなってしまう。

【００１９】また、反射型表示の場合は、自然光や室内
照明光等の外光を利用するため、入射光量が限られるだ
けでなく、ハーフミラー７の反射率に対応した量の反射
光しか得られないし、さらに、カラーフィルタで着色さ
れた光が、前記ハーフミラー７で反射されて液晶表示装
置の表面側に出射する過程で再び前記カラーフィルタを
通るため、カラーフィルタでの光の吸収がさらに大きく
なって、表示がほとんど視認できない程度に暗くなって
しまう。

【００２０】本発明は、外光を利用する反射型表示機能
と光源からの光を利用する透過型表示機能とを有し、か
つ液晶セルに、２端子の非線形抵抗素子を能動素子とす
るアクティブマトリックス型液晶セルを用いた液晶表示
装置として、カラーフィルタを用いずに光を着色して明
るいカラー画像を表示することができ、しかも、外光を
利用する反射型表示の際の偏光板および液晶セルの基板
での光吸収による光量ロスを少なくして、反射型表示で
の表示を十分明るくすることができるものを提供するこ
とを目的としたものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、２端子の非線形抵抗素子を能動素子とするアクティ
ブマトリックス型液晶セルと、この液晶セルの表面側に
配置された第１の偏光板と、前記液晶セルの裏面側に配
置された第２の偏光板とからなり、かつ、前記液晶セル
の裏面側の基板の内面に、入射光を反射させる反射膜に
入射光を透過させる複数の開口が形成されてなる半透過
反射膜が設けられているとともに、前記第１の偏光板の
透過軸が、前記液晶セルの表面側の基板上における液晶
分子の配向方向に対して斜めにずれ、前記第２の偏光板
の透過軸が、前記液晶セルの裏面側の基板上における液
晶分子の配向方向に対して斜めにずれていることを特徴
とするものである。

【００２２】なお、本発明の液晶表示装置において、前
記半透過反射膜は、液晶セルの両基板の内面にそれぞれ
設けられている電極のうちの裏面側基板の内面に設けら
れている電極で兼用させてもよい。

【００２３】さらに、本発明の液晶表示装置において、
前記液晶セルとその表面側に配置した第１の偏光板との
間に位相差板を配置してもよく、その場合は、この位相
差板を、その遅相軸を前記第１の偏光板および第２の偏
光板の透過軸に対してそれぞれ斜めにずらして設ければ
よい。

【００２４】また、本発明の液晶表示装置においては、
液晶セルの裏面側基板の内面に設けた半透過反射膜の反
射面がほぼ鏡面であり、かつ、前記第１の偏光板の一
面、好ましくは表面が、光散乱面となっているのが望ま
しい。

【００２５】

【作用】本発明の液晶表示装置は、外光の光量が十分な
明るい場所では外光を利用する反射型表示を行なうもの
であり、このときは、液晶表示装置にその表面側から入
射する外光が、液晶セルの表面側に配置されている第１
の偏光板の偏光作用により直線偏光となって液晶セルに
入射するとともに、その液晶層を通った光が液晶セルの
裏面側基板の内面に設けられている半透過反射膜に入射
し、この半透過反射膜で反射された光が再び液晶層を通
って前記第１の偏光板に入射して、この偏光板を透過す
る光が画像光となって液晶表示装置の表面側に出射す
る。

【００２６】また、この液晶表示装置は、外光の光量が
少ない暗い場所でも、光源からの光を利用して表示を行
なえるものであり、そのときは、光源からの光が、液晶
セルの裏面側に配置されている第２の偏光板の偏光作用
により直線偏光となって液晶セルにその裏面側から入射
し、前記半透過反射膜を透過した光が液晶層通って上記
第１の偏光板に入射して、この偏光板を透過する光が画
像光となって液晶表示装置の表面側に出射する。

【００２７】そして、この液晶表示装置においては、前
記第１の偏光板の透過軸が、液晶セルの表面側の基板上
における液晶分子の配向方向に対して斜めにずれ、前記
第２の偏光板の透過軸が、前記液晶セルの裏面側の基板
上における液晶分子の配向方向に対して斜めにずれてい
るため、外光を利用する反射型表示の際は、前記第１の
偏光板を通って入射した直線偏光が、液晶セルの液晶層
を通る過程でその複屈折効果により波長ごとに偏光状態
が異なる楕円偏光となるとともに、その光のうち、前記
半透過反射膜で反射された光が、再び液晶層を透過する
過程でさらに偏光状態を変えられて前記第１の偏光板に
入射し、この第１の偏光板を透過する偏光成分の光が着
色光となる。

【００２８】また、光源からの光を利用する透過型表示
の際は、前記第２の偏光板を通って入射した直線偏光の
うち、前記半透過反射膜を透過した光が、液晶セルを通
る過程で液晶層の複屈折効果により波長ごとに偏光状態
が異なる楕円偏光となって前記第１の偏光板に入射し、
この第１の偏光板を透過する偏光成分の光が着色光とな
る。

【００２９】すなわち、この液晶表示装置は、反射型表
示の際には、液晶セルの液晶層の複屈折効果と第１の偏
光板の偏光および検光作用とを利用して光を着色し、透
過型表示の際には、前記液晶セルの液晶層の複屈折効果
と第２の偏光板の偏光作用および第１の偏光板の検光作
用とを利用して光を着色するものである。

【００３０】この液晶表示装置は、カラーフィルタを用
いずに光を着色するものであるから、カラーフィルタを
透過させる場合に比べて透過光量のロスを大幅に低減し
て高輝度の着色光を得ることができ、したがって、明る
いカラー画像を表示することができる。

【００３１】しかも、この液晶表示装置においては、液
晶セルの液晶層に印加する電圧の大きさに応じて液晶分
子の配向状態が変化し、それに応じて液晶層の複屈折効
果が変化するため、液晶セルへの印加電圧を制御するこ
とによって前記着色光の色を変化させ、１つの画素で複
数の色を表示することができる。

【００３２】また、この液晶表示装置は、液晶セルの裏
面側基板の内面に半透過反射膜を設けることにより、外
光を利用する反射型表示の際には、液晶セルの表面側に
配置した第１の偏光板に入射光を直線偏光とする偏光作
用と液晶セルの液晶層を通った光を画像光とする検光作
用との両方の作用をもたせて、液晶セルの裏面側に配置
した第２の偏光板は用いずに表示するものであるから、
反射型表示を、液晶セルの裏面側に配置した第２の偏光
板および前記液晶セルの裏面側基板によって出射光量を
ロスすることなく行なうことができ、したがって、外光
を利用する反射型表示の際の偏光板および液晶セルの基
板での光吸収による光量ロスを少なくし、反射型表示で
の表示を十分明るくすることができる。

【００３３】また、本発明の液晶表示装置において、前
記液晶セルの両基板の内面にそれぞれ設けられている電
極のうち、裏面側基板の内面に設けられている電極に前
記半透過反射膜を兼ねさせれば、この電極と半透過反射
膜とを同時に形成できるから、液晶セルの構造を簡素化
するとともにその製造を容易にすることができる。

【００３４】さらに、本発明の液晶表示装置において、
液晶セルとその表面側に配置した第１の偏光板との間に
位相差板を配置し、この位相差板の遅相軸を前記第１の
偏光板および第２の偏光板の透過軸に対してそれぞれ斜
めにずらしておけば、反射型表示の際も透過型表示の際
も、入射光が前記位相差板の複屈折効果と液晶セルの液
晶層の複屈折効果とを受けて偏光状態を大きく変えるた
め、波長ごとの偏光状態が大きく異なる楕円偏光を前記
第１の偏光板に入射させて鮮明な色の着色光を得ること
ができるし、また、液晶セルに液晶分子が基板面に対し
てほぼ垂直に立上がり配向する電圧を印加したとき、つ
まり液晶層の複屈折効果が見掛上ほとんどなくなったと
きでも、位相差板の複屈折効果によって入射光を楕円偏
光とし、この楕円偏光を前記第１の偏光板に入射させて
着色光を得ることができる。

【００３５】また、本発明の液晶表示装置においては、
液晶セルの裏面側基板の内面に半透過反射膜を設けてい
るため、この半透過反射膜を拡散反射膜とすることは難
しいが、液晶セルの表面側に配置した第１の偏光板の一
面が光散乱面となっていれば、前記半透過反射膜の反射
面がほぼ鏡面であっても、表示観察者の顔やその背景等
の外部像が前記反射面に写って見えることがない。

【００３６】そして、前記半透過反射膜の反射面がほぼ
鏡面であれば、反射型表示において液晶セルの液晶層に
より偏光状態を変えられた光を半透過反射膜によって散
乱させてしまうことはなく、また透過型表示において
も、第２の偏光板を通って液晶セルにその裏面側から入
射する光を半透過反射膜によって散乱させてしまうこと
はない。

【００３７】また、この場合、前記第１の偏光板の表面
が光散乱面であれば、反射型表示の際に液晶表示装置に
その表面側から入射する光が散乱されてから第１の偏光
板の偏光作用により直線偏光になるし、また反射型表示
においても透過型表示においても、液晶セルの液晶層を
通った光が前記第１の偏光板の検光作用により画像光と
なってから散乱されるため、入射光が前記第１の偏光板
を通って画像光となるまでは光が散乱されることはな
く、したがって、品質の良い画像を表示することができ
る。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１〜図１５
を参照して説明する。図１０は液晶表示装置の基本構成
図であり、この液晶表示装置は、液晶セル１０の表面側
（図において上側）に第１の偏光板（以下、表面側偏光
板という）３１を配置し、前記液晶セル１０の裏面側
（図において下側）に第２の偏光板（以下、裏面側偏光
板という）３２を配置するとともに、前記液晶セル１０
と前記表面側偏光板３１との間に位相差板４０を配置
し、さらに前記裏面側偏光板３２の背後に光源５０を配
置して構成されている。

【００３９】この液晶表示装置の具体的な構成を説明す
ると、図１は液晶表示装置の一部分の断面図、図２は液
晶セル１０の一部分の平面図である。まず、上記液晶セ
ル１０について説明すると、この液晶セル１０は、２端
子の非線形抵抗素子を能動素子とするアクティブマトリ
ックス液晶セルであり、この実施例では、ＭＩＭを能動
素子としたものを用いている。

【００４０】この液晶セル１０は、ガラス等からなる一
対の透明基板１１，１２間に液晶ＬＣを挟持させたもの
であり、一対の基板１１，１２のうち、裏面側の基板１
１の内面つまり液晶層との対向面には、複数の画素電極
１３とこれら各画素電極１３にそれぞれ対応する複数の
ＭＩＭ１４とが、行方向（図２において横方向）および
列方向（図２において縦方向）にマトリックス状に配設
されており、その上に透明な配向膜１９が設けられてい
る。

【００４１】上記ＭＩＭ１４は、上記裏面側基板１１の
上に形成された下部電極１５と、この下部電極１５を覆
う絶縁膜１６と、この絶縁膜１６の上に形成された上部
電極１７とからなっており、各行のＭＩＭ１４の下部電
極１５は、前記基板１１上に各画素電極行ごとに配線し
た駆動信号供給ライン１８につながり、また、各ＭＩＭ
１４の上部電極１７はそれぞれ、そのＭＩＭ１４が対応
する画素電極１３につながっている。

【００４２】なお、この実施例では、ＭＩＭ１４の下部
電極１５と前記信号供給ライン１８とを一体に形成し、
上部電極１７は前記画素電極１３と一体に形成してい
る。また、この実施例では、前記下部電極１５および信
号供給ライン１８をＡl またはＡl 系合金等の金属膜で
形成し、その表面を陽極酸化処理して前記絶縁膜１６を
形成しており、したがって、信号供給ライン１８の表面
も、その端子部（図示せず）を除いて絶縁膜（陽極酸化
膜）１６で覆われている。

【００４３】また、上記各画素電極１３は、半透過反射
膜Ｍを兼ねており、その反射面はほぼ鏡面となってい
る。この半透過反射膜Ｍは、市販のハーフミラーと同様
に、入射光をある反射率と透過率で反射および透過させ
るものであり、この実施例では、画素電極１３を、透過
率が５〜２０％の半透過反射膜Ｍとしている。なお、反
射率は約１４％以上であればよい。

【００４４】この半透過反射膜Ｍ（画素電極１３）は、
Ａl またはＡl 系合金等の金属膜で形成されるか、ある
いは、ＩＴＯ膜等の透明導電膜と金属膜との積層膜とさ
れている。

【００４５】図３および図４は半透過反射膜Ｍの第１の
例を示すその一部分の断面図および平面図であり、この
半透過反射膜Ｍは、スパッタ装置によって成膜した極く
薄い金属薄膜１３ａからなっている。

【００４６】すなわち、この半透過反射膜Ｍは、その下
地面（ここでは裏面側基板１１面）の上に、スパッタ装
置によって金属粒子を極く薄く堆積させて形成されたも
のであり、図に示した半透過反射膜Ｍは、金属粒子が堆
積していない孔欠陥や、金属粒子の堆積厚さが薄い凹入
欠陥等の微小な欠陥部ｋが点在する金属薄膜１３ａから
なっている。なお、前記欠陥部ｋは不規則な形状であ
り、またその大きさおよび分布状態は金属薄膜１３ａの
成膜厚さに応じて変化する。

【００４７】この半透過反射膜Ｍは、図３に実線矢印で
示した表面側からの入射光も、また破線矢印で示した裏
面側からの入射光も、ある反射率と透過率で反射および
透過させるものであり、上記金属薄膜１３ａの膜部分
（欠陥部ｋ以外の部分）に入射した光の一部は金属薄膜
１３ａの膜面で反射され、またある量の光は金属薄膜１
３ａを透過し、残りの光は金属薄膜１３ａに吸収され
る。

【００４８】一方、上記金属薄膜１３ａの欠陥部ｋのう
ち、金属粒子の堆積厚さが薄い凹入欠陥部分は、金属膜
厚が非常に薄いため、この凹入欠陥部分での反射および
吸収量は極く僅かであり、したがって、この凹入欠陥部
分に入射した光はその大部分が透過する。また、金属粒
子が堆積していない孔欠陥部分に入射した光はその全て
が透過光となる。

【００４９】ただし、上記金属薄膜１３ａの単位面積当
りの欠陥部ｋの総面積は、前記単位面積当りの膜部分の
面積に比べて極く僅かであり、したがって、半透過反射
膜Ｍの透過率は、金属薄膜１３ａの膜部分の透過率によ
ってほとんど支配される。

【００５０】そして、前記金属薄膜１３ａの膜部分の透
過率は、その材料である金属の光学定数と膜厚とによっ
て決まるため、この金属薄膜１３ａ成膜厚さを選べば、
上述した透過率が５〜２０％の半透過反射膜Ｍを得るこ
とができる。

【００５１】なお、図３および図４に示した半透過反射
膜Ｍは、孔欠陥や凹入欠陥等の微小な欠陥部ｋが点在す
る金属薄膜１３ａからなるものであるが、この半透過反
射膜Ｍは、前記孔欠陥や凹入欠陥等がほとんどない金属
薄膜であってもよく、その場合でも、前記金属薄膜の厚
さが約２０ｎｍ以下であれば、この金属薄膜を半透過反
射膜Ｍとして使用することができる。

【００５２】すなわち、スパッタ装置による金属薄膜の
成膜においては、その成膜厚さが約１０ｎｍ以下である
と、成膜された金属薄膜が孔欠陥や凹入欠陥のある膜と
なるが、成膜厚さを約１０ｎｍ以上に厚くしてゆくと、
それにともなって前記孔欠陥や凹入欠陥の大きさが小さ
くなるとともにその分布数も少なくなり、ある程度以上
の膜厚になると、孔欠陥や凹入欠陥がほとんど塞がっ
て、表面がほぼ平坦な膜となる。

【００５３】その例をあげると、前記金属薄膜をＡl ま
たはＡl −Ｔi （チタン）合金で形成する場合、例えば
８．５ｎｍの厚さに成膜した金属薄膜は、図３および図
４に示したような微小な欠陥部ｋのある膜であり、この
金属薄膜の透過率は約１０〜２０％、シート抵抗は５３
Ωである。

【００５４】また、前記Ａl またはＡl −Ｔi 合金を１
７．０ｎｍの厚さに成膜した金属薄膜は、上記孔欠陥や
凹入欠陥がほとんどない表面がほぼ平坦な膜であり、こ
の金属薄膜の透過率は約５％以下、シート抵抗は１４Ω
である。

【００５５】なお、上記半透過反射膜Ｍの透過率は、上
述した５〜２０％の範囲であればよいが、光源５０から
の光をより有効に利用するためには、前記透過率を６％
以上、さらに好ましくは７％以上にするのが望ましい。

【００５６】ただし、このように半透過反射膜Ｍの透過
率を高くするには、前記金属薄膜の膜厚をある程度薄く
しなければならないため、そのシート抵抗が高くなって
しまうが、前記半透過反射膜Ｍを、ＩＴＯ膜等の透明導
電膜と高反射率金属膜との積層膜とすれば、前記シート
抵抗を低くすることができる。

【００５７】すなわち、図５および図６はそれぞれ半透
過反射膜Ｍの第２および第３の例を示すその一部分の断
面図であり、図５に示した半透過反射膜Ｍは、その下地
面（裏面側基板１１面）の上にＩＴＯ膜１３ｂをスパッ
タ装置により成膜し、その上に、図３および図４に示し
た金属薄膜１３ａを成膜したものである。

【００５８】また、図６に示した半透過反射膜Ｍは、そ
の下地面（裏面側基板１１面）の上に図３および図４に
示した金属薄膜１３ａを成膜し、その上に、ＩＴＯ膜１
３ｂをスパッタ装置により成膜したものである。

【００５９】これら図５および図６に示した半透過反射
膜ＭのＩＴＯ膜１３ｂのシート抵抗は、このＩＴＯ膜１
３ｂの膜厚を５０ｎｍとした場合で４０Ωであり、した
がって、前記金属薄膜１３ａのシート抵抗がある程度高
くても、半透過反射膜Ｍの見掛上のシート抵抗を低くす
ることができる。

【００６０】なお、図５および図６に示した半透過反射
膜Ｍの金属薄膜１３ａは、孔欠陥や凹入欠陥等の微小な
欠陥部ｋが点在する金属薄膜であるが、この金属薄膜
は、前記欠陥部ｋがほとんどない表面がほぼ平坦な金属
薄膜であってもよい。

【００６１】さらに、図７および図８は、半透過反射膜
Ｍの第４の例を示すその一部分の断面図および平面図で
あり、この半透過反射膜Ｍは、微小な開口ｍを点在させ
て設けた光不透過金属膜１３ｃからなっている。

【００６２】すなわち、この半透過反射膜Ｍは、その下
地面（裏面側基板１１面）の上に、スパッタ装置によっ
て、Ａl またはＡl 系合金等からなる金属膜１３ｃを光
を透過させない厚さ（３００ｎｍ程度）に成膜し、この
金属膜１３ｃにフォトリソグラフィ法によって多数の微
小開口ｍを設けたものである。

【００６３】この半透過反射膜Ｍは、前記金属膜１３ｃ
の膜部分（開口ｍ以外の部分）に入射した光を金属面で
反射させ、開口ｍ部分に入射した光を透過させるもので
あり、図７に実線矢印で示した表面側からの入射光も、
また破線矢印で示した裏面側からの入射光も、ある反射
率と透過率で反射および透過される。

【００６４】この半透過反射膜Ｍは、光を透過させない
厚さに成膜した比較的厚い金属膜１３ｃからなっている
ため、シート抵抗が低いという利点をもっている。ま
た、この半透過反射膜Ｍの透過率は、上記金属膜１３ｃ
の単位面積内に分布する開口ｍの総面積によって決ま
る。

【００６５】ただし、この半透過反射膜Ｍにおいては、
１つ１つの開口ｍの面積が大きいと、表面側から光を入
射させてその反射光を観察したときに開口ｍ部分が黒点
となって見え、裏面側から光を入射させてその透過光を
観察したときに前記開口ｍ部分が輝点となって見えるた
め、このような黒点や輝点を目立たなくするには、１つ
１つの開口ｍの幅を約３μｍ以下にし、その数によって
所望の透過率を得るのが望ましい。

【００６６】そして、上記画素電極１３は、上述した第
１〜第４の例のいずれかの半透過反射膜Ｍを裏面側基板
１１の上に形成し、この半透過反射膜Ｍをフォトリソグ
ラフィ法によりパターニングして形成されている。な
お、図６および図７に示した半透過反射膜Ｍで画素電極
を形成する場合は、その金属膜１３ｃへの開口ｍの形成
と画素電極１３へのパターニングとを同時に行なうこと
ができる。

【００６７】また、図１および図２に示したように、液
晶セル１０の表面側基板１２の内面つまり液晶層との対
向面には、上記裏面側基板１１に配設した各列の画素電
極１３にぞれぞれ対向する複数本の透明な対向電極２０
が設けられ、その上に透明な配向膜２１が設けられてい
る。なお、前記対向電極２０は、ＩＴＯ等の透明導電膜
で形成されている。

【００６８】さらに、この表面側基板１２の内面には、
上記裏面側基板１１に配設した各画素電極１３間の間隙
に対応するブラックマスク２２が設けられており、この
ブラックマスク２２も前記配向膜２１で覆われている。

【００６９】このブラックマスク２２は、図２に示した
ように、裏面側基板１１に配設した各画素電極１３の行
間および列間に対応する格子状パターンに形成されてお
り、その縦横の各辺部は、その両側縁がそれぞれ、隣り
合う画素電極１３の縁部に僅かな重なり幅で対向する幅
に形成されている。

【００７０】なお、裏面側基板１１に配設したＭＩＭ１
４は、図２に示したように各画素電極１３の間の部分に
あり、したがって、前記ブラックマスク２２は、前記Ｍ
ＩＭ１４にもその全体を覆うように対向している。

【００７１】上記ブラックマスク２２は、黒色系樹脂か
らなる絶縁性マスクであり、このブラックマスク２２の
縦辺部（画素電極１３の列間に対応する辺部）は、各対
向電極２０の間の部分（基板１２の内面）に、その両側
縁をそれぞれ隣り合う対向電極２０の縁部に僅かな重な
り幅でラップさせて形成され、横辺部（画素電極１３の
行間に対応する辺部）は、対向電極２０の上にこの電極
２０を横切るように形成されている。

【００７２】なお、このブラックマスク２２は、例え
ば、対向電極２０を形成した表面側基板１２面に黒色系
の感光性樹脂を塗布して所定パターンの露光マスクを用
いて露光処理し、その後この感光性樹脂を現像処理して
焼成する方法で形成されたものである。

【００７３】そして、上記裏面側基板１１と表面側基板
１２とは、その外周縁部において枠状のシール材２５
（図１０参照）を介して接合されており、液晶ＬＣは両
基板１１，１２間の前記シール材２５で囲まれた領域に
充填されている。

【００７４】この液晶ＬＣは、誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶であり、この液晶ＬＣの分子は、両基板１
１，１２に設けた配向膜１９，２１によってそれぞれの
基板１１，１２上での配向方向を規制され、両基板１
１，１２間においてほぼ９０°のツイスト角でツイスト
配向されている。なお、上記配向膜１９，２１は、ポリ
イミド等からなる水平配向膜であり、その膜面にはラビ
ングによる配向処理が施されている。

【００７５】一方、上記表裏の偏光板３１，３２のう
ち、裏面側偏光板３２は通常の偏光板、表面側偏光板３
１は、その一面、例えば表面が光散乱面Ａとなっている
偏光板であり、この表面側偏光板３１の光散乱面Ａは、
図９にその一部分の断面を拡大して示したように、偏光
板３１の表面に微小な凹凸をもつ透明膜３３を形成して
構成されている。

【００７６】上記透明膜３３は、アクリル樹脂等の光透
過率の高い樹脂からなっており、この透明膜３３は、樹
脂材料を微小な凹凸をもつ印刷版を用いて偏光板３１面
に転写印刷して硬化させる方法、前記樹脂材料を偏光板
３１面に均一厚さに塗布して型押しにより凹凸を付けた
後に硬化させる方法、あるいは、前記樹脂材料にシリカ
等からなる透明な微粒子を混入したものを偏光板３１面
に塗布して硬化させる方法のいずれかによって形成され
ている。

【００７７】この透明膜３３の凹凸の平均高さ（凹面と
凸面との高さの差）ｈは１〜５μｍ、凹凸の平均ピッチ
ｐは５〜４０μｍであり、上記光散乱面Ａのヘイズ値
は、９〜１４％である。

【００７８】なお、上記ヘイズ値は、ＪＩＳ Ｋ ６７
１４に準ずる積分球式光線透過率測定装置（ヘイズメー
タ）による測定値である。このヘイズ値は次式により算
出される。

【００７９】全光線透過率；Ｔt(%)＝Ｔ2 ／Ｔ1 平行光線透過率；Ｔp(%)＝Ｔt −Ｔd 拡散透過率；Ｔd(%)＝［Ｔ4 −Ｔ3 ×（Ｔ2 ／Ｔ1 ）］
／Ｔ1 ヘイズ値；Ｈ(%) ＝（Ｔd ／Ｔt ）×１００ Ｔ1 ；入射光線量 Ｔ2 ；全光線透過光量 Ｔ3 ；測定装置の拡散光量 Ｔ4 ；試験片（透明膜３１）と測定装置による拡散光量 また、上記位相差板４０は、ポリカーボネート等の一軸
延伸フィルムからなっており、この位相差板４０は、上
記液晶セル１０の表面側に配置された表面側偏光板３１
と前記液晶セル１０との間に、位相差板４０の遅相軸
（延伸軸）と表面側偏光板３１の透過軸とを所定角度斜
めにずらした状態で配置されている。

【００８０】なお、前記位相差板４０は液晶セル１０の
表面（表面側基板１２の外面）に接着され、表面側偏光
板３１は前記位相差板４０の表面に接着されており、ま
た裏面側偏光板３２は液晶セル１０の裏面（裏面側基板
１１の外面）に接着されている。

【００８１】また、上記光源５０は、従来の液晶表示装
置に用いられている光源と同様なものであり、図１０の
ように、上記裏面側偏光板３２の裏面ほぼ全体に対向す
る導光板５１と、この導光板５１の一端面に向けて配置
された白色光を発する光源ランプ５２とからなってい
る。

【００８２】前記導光板５１は、図１に示したように、
アクリル樹脂等からなる透明板の裏面全体にＡl 等の蒸
着膜からなる反射膜５１ａを形成したもので、光源ラン
プ５２からの照明光は、導光板５１にその一端面から入
射して導光板５１内を導かれ、この導光板５１の表面全
体から液晶セル１０に向かって出射する。

【００８３】そして、この実施例の液晶表示装置では、
上記表面側偏光板３１を、その透過軸を液晶セル１０の
表面側基板１２上における液晶分子の配向方向（配向膜
２１のラビング方向）に対して所定角度斜めにずらして
配置するとともに、上記位相差板４０をその遅相軸（延
伸軸）を前記表面側偏光板３１の透過軸に対して所定角
度斜めにずらして配置し、さらに裏面側偏光板３２を、
その透過軸を液晶セル１０の裏面側基板１１上における
液晶分子の配向方向（配向膜１９のラビング方向）に対
して所定角度斜めにずらして配置している。

【００８４】なお、この実施例では、液晶セル１０の裏
面側基板１１上における液晶分子配向方向を方位角０°
の方向とし、この方向を基準として、液晶セル１０の表
面側基板１２上における液晶分子配向方向と偏光板３
１，３２の透過軸方向および位相差板４０の遅相軸方向
を設定している。

【００８５】すなわち、図１１は、上記液晶表示装置に
おける液晶セル１０の液晶分子配向方向と、位相差板４
０の遅相軸と、偏光板３１，３２の透過軸とを示す平面
図であり、図において１１ａは液晶セル１０の裏面側基
板１１上における液晶分子の配向方向、１２ａは液晶セ
ル１０の表面側基板１２上における液晶分子の配向方向
を示している。

【００８６】この図１１のように、液晶セル１０の表面
側基板１２上における液晶分子配向方向１２ａは、裏面
側基板１１上における液晶分子配向方向１１ａ、つまり
方位角０°の方向に対し、表面側から見て左回りにほぼ
９０°ずれており、液晶ＬＣの分子は両基板１１，１２
間においてほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向され
ている。

【００８７】また、図１１において、３１ａは表面側偏
光板３１の透過軸、４０ａは位相差板４０の遅相軸を示
しており、表面側偏光板３１の透過軸３１ａは上記方位
角０°の方向に対し表面側から見て左回りにほぼ１７０
°の方向、位相差板４０の遅相軸４０ａは方位角０°の
方向に対し表面側から見て左回りにほぼ１５０°の方向
にあり、したがって、位相差板４０の遅相軸４０ａは、
表面側偏光板３１の透過軸３１ａに対し、表面側から見
て右回りにほぼ２０°斜めにずれている。

【００８８】さらに、図１１において、３２ａは裏面側
偏光板３２の透過軸を示しており、この裏面側偏光板３
２の透過軸３２ａは上記方位角０°の方向に対し表面側
から見て左回りにほぼ１５０°の方向にある。

【００８９】この液晶表示装置は、外光（自然光または
室内照明光等）の光量が十分な明るい場所では前記外光
を利用する反射型表示を行なうものであり、このときは
図１および図１０に実線矢印で示すように、液晶表示装
置にその表面側から入射する外光が、表面側偏光板３１
の偏光作用により直線偏光となって液晶セル１０に入射
するとともに、その液晶層を通った光が液晶セル１０の
裏面側基板１１の内面に設けられている半透過反射膜Ｍ
（画素電極１３）に入射し、この半透過反射膜Ｍで反射
された光が再び液晶層を通って前記表面側偏光板３１に
入射して、この偏光板３１を透過する光が画像光となっ
て液晶表示装置の表面側に出射する。

【００９０】また、この液晶表示装置は、外光の光量が
少ない暗い場所でも、光源５０からの光を利用して表示
を行なえるものであり、そのときは図１および図１０に
破線矢印で示すように、光源５０からの光が裏面側偏光
板３２の偏光作用により直線偏光となって液晶セル１０
に入射し、その裏面側基板１１の内面に設けられている
半透過反射膜Ｍ（画素電極１３）を透過した光が液晶層
を通って上記表面側偏光板３１に入射して、この偏光板
３１を透過する光が画像光となって液晶表示装置の表面
側に出射する。

【００９１】すなわち、上記液晶表示装置は、液晶セル
１０の裏面側基板１１の内面に半透過反射膜Ｍを設ける
ことにより、外光を利用する反射型表示の際は、液晶セ
ル１０の表面側に配置した表面側偏光板３１に入射光を
直線偏光とする偏光作用と液晶セル１０の液晶層を通っ
た光を画像光とする検光作用との両方の作用をもたせ
て、液晶セル１０の裏面側に配置した裏面側偏光板３２
は用いずに表示し、光源５０からの光を利用する透過型
表示の際は、前記裏面側偏光板３２を偏光子とし、前記
表面側偏光板３１を検光子として表示するものである。

【００９２】上記液晶表示装置の表示動作を、まず外光
を利用する反射型表示について説明すると、この液晶表
示装置においては、前記表面側偏光板３１の透過軸３１
ａが液晶セル１０の表面側基板１２上における液晶分子
配向方向１２ａに対して斜めずれており、位相差板４０
の遅相軸４０ａが前記表面側偏光板３１の透過軸３１ａ
に対して位相差板４０の遅相軸４０ａが斜めにずれてい
るため、表面側偏光板３１を通って入射した直線偏光
が、位相差板４０を通る過程でその複屈折効果により波
長ごとに偏光状態が異なる楕円偏光となり、この楕円偏
光が、液晶セル１０の液晶層を通る過程でその複屈折効
果によりさらに偏光状態を変えられるとともに、その光
のうち、前記半透過反射膜で反射された光が、再び液晶
層および位相差板４０を通る過程でこれらの複屈折効果
によりさらに偏光状態を変えられて前記表面側偏光板３
１に入射する。

【００９３】そして、この表面側偏光板３１に入射する
反射光は、上記位相差板４０と液晶セル１０の液晶層の
複屈折効果により偏光状態を変えられた非直線偏光であ
るため、その光のうち、表面側偏光板３１を透過する偏
光成分の波長光だけがこの偏光板３１を透過して出射
し、その出射光中の各波長光の比率に対応した着色光と
なる。

【００９４】次に、光源５０からの光を利用するときの
表示について説明すると、このときは、光源５０からの
光が裏面側偏光板３２を通って直線偏光となり、この直
線偏光が液晶セル１０にその裏面側から入射して、その
光のうち液晶セル１０の裏面側基板１１の内面に設けら
れている半透過反射膜Ｍを透過した光が液晶層に入射す
るが、上記液晶表示装置においては、前記裏面側偏光板
３２の透過軸３２ａが液晶セル１０の裏面側基板１１上
における液晶分子の配向方向１１ａに対して斜めにずれ
ているため、液晶セル１０にその裏面側から入射した直
線偏光が、この液晶セル１０の液晶層を通る過程でその
複屈折効果により波長ごとに偏光状態が異なる楕円偏光
となり、この楕円偏光が、位相差板４０を通る過程でそ
の複屈折効果によりさらに偏光状態を変えられて表面側
偏光板３１に入射する。

【００９５】そして、このときも、表面側偏光板３１に
入射する光は、液晶セル１０の液晶層と位相差板４０の
複屈折効果により偏光状態を変えられた非直線偏光であ
るため、その光のうち、表面側偏光板３１を透過する偏
光成分の波長光だけがこの偏光板３１を透過して出射
し、その出射光中の各波長光の比率に対応した着色光と
なる。

【００９６】つまり、上記液晶表示装置は、反射型表示
の際には、位相差板４０と液晶セル１０の液晶層との複
屈折効果と表面側偏光板３１の偏光および検光作用とを
利用して光を着色し、透過型表示の際には、前記液晶セ
ル１０の液晶層と位相差板４０との複屈折効果と裏面側
偏光板３２の偏光作用および表面側偏光板３１の検光作
用とを利用して光を着色するものである。

【００９７】そして、この液晶表示装置は、カラーフィ
ルタを用いずに光を着色するものであるから、カラーフ
ィルタを透過させる場合に比べて透過光量のロスを大幅
に低減して高輝度の着色光を得ることができ、したがっ
て、明るいカラー画像を表示することができる。

【００９８】すなわち、カラーフィルタは、その色に対
応する波長域以外の波長光を吸収して光を着色するが、
このカラーフィルタは、その色に対応する波長域の光も
かなり高い吸収率で吸収するため、カラーフィルタによ
って光を着色する液晶表示装置では、表示装置に入射す
る光のうちの着色光となる波長帯域の光量に比べて、カ
ラーフィルタを通った着色光の光量がかなり減少する。

【００９９】この点、上記液晶表示装置は、カラーフィ
ルタを用いずに光を着色するものであるため、カラーフ
ィルタによる光吸収はなく、また位相差板４０と液晶セ
ル１０の液晶ＬＣも、透過光の偏光状態を変えるだけで
ほとんど光を吸収しない。

【０１００】このため、これらの複屈折効果により偏光
状態を変えられ、表面側偏光板３１を透過して出射する
着色光の光量は、反射型表示の際の表面側偏光板３１を
通って入射して上記半透過反射膜Ｍで反射された光のう
ちの前記着色光となる波長帯域の光の量、あるいは、反
射型表示の際の裏面側偏光板３２を通って入射して前記
半透過反射膜Ｍを透過した光のうちの前記着色光となる
波長帯域の光の量とほとんど変わらず、したがって、高
輝度の着色光が得られるから、明るいカラー画像を表示
することができる。

【０１０１】また、カラーフィルタによって光を着色す
る液晶表示装置では、その表示色がカラーフィルタの色
によって決まるため、１つの画素で複数の色を表示する
ことはできなかったが、この実施例の液晶表示装置によ
れば、液晶セル１０の液晶層に印加する電圧の大きさに
応じて液晶分子の配向状態が変化し、それに応じて液晶
層の複屈折効果が変化するため、液晶セル１０への印加
電圧を制御することによって前記着色光の色を変化さ
せ、１つの画素で複数の色を表示することができる。

【０１０２】すなわち、この液晶表示装置においては、
位相差板４０の複屈折効果は変化しないが、液晶セル１
０の液晶層の複屈折効果は、その両基板１１，１２の電
極１３，２０間に印加される電圧に応じて液晶分子の配
向状態が変化するのにともなって変化する。

【０１０３】なお、液晶セル１０に液晶分子が基板１
１，１２面に対してほぼ垂直に立上がり配向する電圧を
印加すると、液晶層の複屈折効果が見掛上ほとんどなく
なるが、そのときも、入射光は位相差板４０の複屈折効
果によって楕円偏光となる。

【０１０４】このため、液晶セル１０への印加電圧を制
御して、位相差板４０と液晶セル１０の液晶層とを通っ
た光の偏光状態を変化させてやれば、表面側偏光板３１
を透過して出射する着色光の色を変化させることがで
き、したがって、１つの画素で複数の色を表示すること
ができる。

【０１０５】なお、この液晶表示装置の表示駆動は、基
本的には、一般に知られているアクティブマトリックス
型液晶表示装置（ＴＦＴを能動素子とするもの）の表示
駆動と同様に、液晶セル１０の対向電極２０に同期信号
に同期した波形の基準信号を供給し、各ゲートラインに
前記同期信号に同期させて順次ゲート信号を供給すると
ともに、それに同期させて各データラインに画像データ
に応じた電位のデータ信号を供給することによって行な
えばよく、前記データ信号の電位を画像データに応じて
制御すれば、各行の画素の選択期間に前記画像データに
応じた電位のデータ信号がＴＦＴ１４を介して画素電極
１３に供給され、このデータ信号に応じた電圧が画素電
極１３と対向電極２０との間に印加される。

【０１０６】上記液晶表示装置の表示色について説明す
ると、例えば上述したように、液晶セル１０が液晶分子
を両基板１１，１２間においてほぼ９０°のツイスト角
でツイスト配向させたものであって、その両基板１１，
１２上における液晶分子の配向方向１１ａ，１２ａと、
偏光板３１，３２の透過軸３１ａ，３２ａと、位相差板
４０の遅相軸４０ａとがそれぞれ図１１に示した方向に
あり、かつ、液晶セル１０のΔｎ・ｄ（液晶ＬＣの屈折
率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積）の値が約９８０ｎｍ
（例えば、Δｎ＝０．２０４，ｄ＝４．８μｍ）、位相
差板４０のリタデーションの値が約３７０ｎｍである場
合、外光を利用する反射型表示では、各画素の表示色が
液晶セル１０への印加電圧に応じて赤、青、緑、黒、白
に変化し、また光源５０からの光を利用する透過型表示
では、各画素の表示色が液晶セル１０への印加電圧に応
じて赤，緑，青，白に変化する。

【０１０７】図１２および図１３は、上記液晶表示装置
の反射型表示における表示色の変化を示しており、図１
２は印加電圧に対する出射光の色変化を示すＣＩＥ色度
図、図１３は電圧−出射率特性図である。なお、ここで
は、液晶表示装置にその法線に対して３０°の方向（方
位は任意でよい）から白色光を入射させ、液晶表示装置
の法線方向から出射光を観察した結果を示している。

【０１０８】この反射型表示においては、液晶セル１０
の電極１３，２０間に印加する電圧値を大きくしてゆく
のにともなって、出射光の色が図１２に示すように矢印
方向に変化してゆき、その途中で出射光が、図１３に示
すように、光強度が高くかつ色純度もよい、赤、青、
緑、黒、白の色になる。なお、この場合の赤の出射光
は、紫色を帯びた赤色光である。

【０１０９】このように、上記液晶表示装置は、外光を
利用する反射型表示の場合で１つの画素で前記赤、青、
緑、黒、白の色を表示することができるし、また隣接す
る複数の画素に異なる色を表示させることにより、前記
赤、青、緑、黒、白のうちの複数の色による混色を表示
させることもできる。

【０１１０】また、図１４および図１５は、上記液晶表
示装置の透過型表示における表示色の変化を示してお
り、図１４は印加電圧に対する出射光の色変化を示すＣ
ＩＥ色度図、図１５は電圧−出射率特性図である。な
お、図１４および図１５も、液晶表示装置にその法線に
対して３０°の方向（方位は任意でよい）から白色光を
入射させ、液晶表示装置の法線方向から出射光を観察し
た結果を示している。

【０１１１】この反射型表示においては、液晶セル１０
の電極１３，２３間に印加する電圧値を大きくしてゆく
のにともなって、出射光の色が図１４に示すように矢印
方向に変化してゆき、その途中で出射光が、図１５に示
すように、光強度が高くかつ色純度もよい、赤、緑、
青、白の色になる。

【０１１２】このように、上記液晶表示装置は、光源５
０からの光を利用する反射型表示でも、１つの画素で前
記赤、緑、青、白の色を表示することができるし、また
隣接する複数の画素に異なる色を表示させることによ
り、前記赤、緑、青、白のうちの複数の色による混色を
表示させることもできる。

【０１１３】なお、この反射型表示における印加電圧に
対応した表示色および色数は上記透過型表示の場合とは
異なるため、反射型表示の際にも透過型表示の場合と同
様に液晶セル１０を駆動すると、透過型表示の場合とは
異なる色のカラー画像が表示されるが、反射型表示の際
に液晶セル１０の駆動条件（画像データに対応するデー
タ信号の電位等）を制御すれば、反射型表示において
も、透過型表示に近い色のカラー画像を表示することが
できる。

【０１１４】ただし、上記液晶表示装置は、ほとんどの
場合は外光を利用する反射型表示装置として使用され、
外光の光量が少ない暗い場所で一時的に表示情報を見た
いときに光源５０を点灯させて反射型表示装置として使
用されるため、反射型表示における表示画像の色の違い
はあまり問題にはならないから、液晶セル１０の駆動条
件を透過型表示を基準として設計し、反射型表示も透過
型表示と同じ駆動条件で液晶セル１０の駆動して行なっ
てもよい。

【０１１５】また、上記実施例の液晶表示装置は、反射
型表示において赤、青、緑、黒、白の色を表示し、透過
型表示において赤、緑、青、白の色を表示するものであ
るが、この液晶表示装置の表示色は、印加電圧と、液晶
セル１０の両基板１１，１２上における液晶分子の配向
方向１１ａ，１２ａおよび液晶分子のツイスト角と、偏
光板３１，３２の透過軸３１ａ，３２ａの方向および位
相差板４０の遅相軸４０ａの方向とによって決まるか
ら、これらの条件を選択すれば、前記表示色を任意に選
ぶことができる。

【０１１６】そして、上記液晶表示装置は、液晶セル１
０の裏面側基板１１の内面に半透過反射膜Ｍを設けるこ
とにより、外光を利用する反射型表示時には、表面側偏
光板３１に偏光作用と検光作用との両方の作用をもたせ
て、裏面側偏光板３２は用いずに表示するものであるた
め、反射型表示を、裏面側偏光板３２および液晶セル１
０の裏面側基板１１によって出射光量をロスすることな
く行なうことができ、したがって、外光を利用する反射
型表示の際の偏光板および液晶セルの基板での光吸収に
よる光量ロスを少なくし、反射型表示での表示を十分明
るくすることができる。

【０１１７】なお、上記液晶表示装置においては、光
が、位相差板４０と液晶セル１０の液晶層も通るが、こ
の位相差板４０と液晶層は前述したようにほとんど光を
吸収しないため、これらによる光量ロスはほとんどな
い。

【０１１８】また、上記液晶表示装置においては、液晶
セル１０の両基板１１，１２の内面にそれぞれ設けられ
ている画素電極１３と対向電極２０とのうち、裏面側基
板１１の内面に設けられている画素電極１３に前記半透
過反射膜Ｍを兼ねさせているため、この画素電極１３と
半透過反射膜Ｍとを同時に形成できるから、液晶セル１
０の構造を簡素化するとともにその製造を容易にするこ
とができる。

【０１１９】さらに、上記液晶表示装置においは、液晶
セル１０の裏面側基板１１の内面に半透過反射膜Ｍを設
けているため、この半透過反射膜Ｍを拡散反射膜とする
ことは難しいが、上述したように、液晶セル１０の表面
側に配置した表面側偏光板３１の一面が光散乱面Ａとな
っていれば、液晶表示装置への入射光および出射光を前
記光散乱面Ａで散乱させることができるため、前記半透
過反射膜Ｍの反射面がほぼ鏡面であっても、表示観察者
の顔やその背景等の外部像が前記反射面に写って見える
ことはない。

【０１２０】すなわち、上記液晶表示装置は、光の透過
率が非常に高いため、半透過反射膜Ｍの反射面が鏡面で
あると、表示観察者の顔やその背景等の外部像が半透過
反射膜Ｍの反射面に写り、その像が表示画像と重なって
見えるが、液晶表示装置の表面にある偏光板３１の一面
が光散乱面Ａであれば、外部像に対応する光も前記光散
乱面Ａで散乱されるから、前記外部像の写り込みは生じ
ない。

【０１２１】そして、上記半透過反射膜Ｍの反射面がほ
ぼ鏡面であれば、反射型表示に際して、液晶セル１０の
液晶層により偏光状態を変えられた光を半透過反射膜Ｍ
によって散乱させてしまうことはなく、また透過型表示
に際しても、裏面側偏光板３２を通って液晶セル１０に
その裏面側から入射する光を半透過反射膜Ｍによって散
乱させてしまうことはない。

【０１２２】また、この場合、前記表面側偏光板３１の
表面が光散乱面Ａであれば、反射型表示の際に液晶表示
装置にその表面側から入射する光が散乱されてから表面
側偏光板３１の偏光作用により直線偏光になるし、また
反射型表示においても透過型表示においても、液晶セル
１０の液晶層を通った光が前記表面側偏光板３１の検光
作用により画像光となってから散乱されるため、入射光
が前記表面側偏光板３１を通って画像光となるまでは光
が散乱されることはなく、したがって、品質の良い画像
を表示することができる。

【０１２３】なお、上記光散乱面Ａの散乱効果は、上述
したヘイズ値によって決まり、このヘイズ値が２５％以
上であると、表面側偏光板３１の検光作用によって画像
光となった光も大きく散乱されて表示画像が不鮮明にな
り、またヘイズ値が６％以下であると上記外部像の写り
込みを生じるが、光散乱面Ａのヘイズ値が９〜１４％の
範囲であれば、鮮明な表示画像を得るとともに外部像の
写り込みもなくすことができる。

【０１２４】さらに、上記液晶表示装置においては、液
晶セル１０の表面側基板１２の内面に、この液晶セル１
０の裏面側基板１１に配設した各画素電極１３間の間隙
に対応するブラックマスク２２を設けているため、各画
素間のコントラストを鮮明にして高品位の画像を表示す
ることができる。

【０１２５】なお、上述した第１の実施例では、液晶セ
ル１０として、その裏面側基板１１の内面に画素電極１
３とＭＩＭ１４とを配設し、表面側基板１２の内面に対
向電極２０を設けたものを用いたが、この液晶セル１０
は、表面側基板１２の内面に画素電極１３とＭＩＭ１４
とを配設し、裏面側基板１１の内面に対向電極２０を設
けたものであってもよい。

【０１２６】図１６は、本発明の第２の実施例を示す液
晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例は、液
晶セル１０を、その表面側基板１２の内面に画素電極１
３とＭＩＭ１４とを配設し、裏面側基板１１の内面に対
向電極２０を設けた構成とするとともに、裏面側基板１
１の内面に設けた前記対向電極２０に半透過反射膜Ｍを
兼ねさせたものである。

【０１２７】なお、この実施例の液晶表示装置は、上述
した第１の実施例において液晶セル１０の裏面側基板１
１に設けた画素電極１３とＭＩＭ１４および配向膜１９
を表面側基板１２に設けるとともに前記画素電極１３を
透明電極とし、第１の実施例において液晶セル１０の表
面側基板１２に設けた対向電極２０と配向膜２１とブラ
ックマスク２２とを裏面側基板１１に設けるとともに前
記対向電極２０に半透過反射膜Ｍを兼ねさせたものであ
って、その他の構成は前記第１の実施例と同じであるか
ら、構成の説明は図に同符号を付して省略する。

【０１２８】また、この実施例の液晶表示装置も、液晶
セル１０の裏面側基板１１の内面に半透過反射膜Ｍを設
けることにより、外光を利用する反射型表示の際には、
液晶セル１０の表面側に配置した表面側偏光板３１に偏
光作用と検光作用との両方の作用をもたせて、液晶セル
１０の裏面側に配置した裏面側偏光板３２は用いずに表
示するとともに、カラーフィルタを用いずに、位相差板
４０および液晶セル１０の液晶層の複屈折効果と偏光板
（反射型表示では表面側３１、透過型表示では裏面側偏
光板３２と表面側偏光板３１）の偏光および検光作用と
を利用して光を着色するものであって、得られる種々の
効果も第１の実施例と同じであるから、その説明も省略
する。

【０１２９】なお、上記第１および第２の実施例におい
ては、液晶セル１０の両基板１１，１２のうち対向電極
２０を設けた側の基板（第１の実施例では表面側基板１
２、第２の実施例では裏面側基板１１）にブラックマス
ク２２を設けているが、このブラックマスク２２は、画
素電極１３およびＭＩＭ１４を配設した基板の内面に設
けてもよい。ただし、このブラックマスク２２は必ずし
も必要ではない。

【０１３０】また、上記第１および第２の実施例の液晶
表示装置では、偏光板３０と液晶セル１０との間に位相
差板４０を配置しているが、この位相差板４０はなくて
もよく、その場合でも、前記表面側偏光板３１を、その
透過軸を液晶セル１０の表面側基板１２上における液晶
分子配向方向１２ａに対して斜めにずらして設け、裏面
側偏光板３２を、その透過軸を液晶セル１０の裏面側基
板１１上における液晶分子配向方向１１ａに対して斜め
にずらして設ければ、反射型表示の際も透過型表示の際
も、液晶セル１０の液晶層の複屈折効果と偏光板の偏光
および検光作用とを利用して光を着色することができ
る。

【０１３１】すなわち、反射型表示の場合、表面側偏光
板３１の透過軸が液晶セル１０の表面側基板１２上にお
ける液晶分子配向方向１２ａに対して斜めにずれていれ
ば、表面側偏光板３１を通って入射した直線偏光が、液
晶セル１０を通る過程で液晶層の複屈折効果により波長
ごとに偏光状態が異なる楕円偏光となるとともに、半透
過反射膜Ｍで反射された光が再び液晶層を通る過程でさ
らに偏光状態を変えられて前記表面側偏光板３１に入射
し、この偏光板３１を透過する偏光成分の光が着色光と
なって液晶表示装置の表面に出射する。

【０１３２】また、透過型表示の場合、裏面側偏光板３
２の透過軸が液晶セル１０の裏面側基板１１上における
液晶分子配向方向１１ａに対して斜めにずれていれば、
裏面側偏光板３２を通って液晶セル１０に入射した直線
偏光のうち、半透過反射膜Ｍを透過した光が、液晶層を
通る過程でその複屈折効果により波長ごとに偏光状態が
異なる楕円偏光となって表面側偏光板３１に入射し、こ
の偏光板３１を透過する偏光成分の光が着色光となって
液晶表示装置の表面に出射する。

【０１３３】そして、この液晶表示装置においても、カ
ラーフィルタを透過させる場合に比べて透過光量のロス
を大幅に低減できるから、高輝度の着色光を得ることが
できるし、また、液晶セル１０の液晶層に印加する電圧
の大きさに応じて液晶分子の配向状態が変化し、それに
応じて液晶層の複屈折効果が変化するため、液晶セル１
０への印加電圧を制御することによって前記着色光の色
を変化させ、１つの画素で複数の色を表示することがで
きる。

【０１３４】ただし、上述した第１および第２の実施例
のように液晶セル１０と表面側偏光板３１との間に位相
差板４０を配置すれば、反射型表示の際も透過型表示の
際も、入射光が位相差板４０の複屈折効果と液晶セル１
０の液晶層の複屈折効果とを受けて偏光状態を大きく変
えるため、波長ごとの偏光状態が大きく異なる楕円偏光
を表面側偏光板３１に入射させて鮮明な色の着色光を得
ることができるし、また、液晶セル１０に液晶分子が基
板面に対してほぼ垂直に立上がり配向する電圧を印加し
たとき、つまり液晶層の複屈折効果が見掛上ほとんどな
くなったときでも、位相差板４０の複屈折効果によって
入射光を楕円偏光とし、この楕円偏光を表面側偏光板３
１に入射させて着色光を得ることができるから、前記位
相差板４０を設けるのが望ましい。なお、この位相差板
は２枚以上重ねて設けてもよい。

【０１３５】また、上記実施例では、液晶セル１０とし
て、ＭＩＭ１４を能動素子とするアクティブマトリック
ス型セルを用いたが、この液晶セルは、薄膜ダイオード
等の２端子の非線形抵抗素子を能動素子とするアクティ
ブマトリックス型セルであってもよく、また液晶分子の
ツイスト角も９０°に限らず、例えば１８０〜２７０°
としてもよいし、さらにこの液晶セル１０は、液晶分子
をホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、ハイブリ
ッド配向等の配向状態に配向させたものでもよい。

【０１３６】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、反射型表示の
際には、液晶セルの液晶層の複屈折効果と第１の偏光板
の偏光および検光作用とを利用して光を着色し、透過型
表示の際には、前記液晶セルの液晶層の複屈折効果と第
２の偏光板の偏光作用および第１の偏光板の検光作用と
を利用して光を着色するものであり、この液晶表示装置
は、カラーフィルタを用いずに光を着色するものである
から、カラーフィルタを透過させる場合に比べて透過光
量のロスを大幅に低減して高輝度の着色光を得ることが
でき、したがって、明るいカラー画像を表示することが
できる。

【０１３７】しかも、この液晶表示装置においては、液
晶セルの液晶層に印加する電圧の大きさに応じて液晶分
子の配向状態が変化し、それに応じて液晶層の複屈折効
果が変化するため、液晶セルへの印加電圧を制御するこ
とによって前記着色光の色を変化させ、１つの画素で複
数の色を表示することができる。

【０１３８】また、この液晶表示装置は、液晶セルの裏
面側基板の内面に半透過反射膜を設けることにより、外
光を利用する反射型表示の際には、液晶セルの表面側に
配置した第１の偏光板に入射光を直線偏光とする偏光作
用と液晶セルの液晶層を通った光を画像光とする検光作
用との両方の作用をもたせて、液晶セルの裏面側に配置
した第２の偏光板は用いずに表示するものであるから、
反射型表示を、液晶セルの裏面側に配置した第２の偏光
板および前記液晶セルの裏面側基板によって出射光量を
ロスすることなく行なうことができ、したがって、外光
を利用する反射型表示の際の偏光板および液晶セルの基
板での光吸収による光量ロスを少なくし、反射型表示で
の表示を十分明るくすることができる。

【０１３９】また、本発明の液晶表示装置において、前
記液晶セルの両基板の内面にそれぞれ設けられている電
極のうち、裏面側基板の内面に設けられている電極に前
記半透過反射膜を兼ねさせれば、この電極と半透過反射
膜とを同時に形成できるから、液晶セルの構造を簡素化
するとともにその製造を容易にすることができる。

【０１４０】さらに、本発明の液晶表示装置において、
液晶セルとその表面側に配置した第１の偏光板との間に
位相差板を配置し、この位相差板の遅相軸を前記第１の
偏光板および第２の偏光板の透過軸に対してそれぞれ斜
めにずらしておけば、反射型表示の際も透過型表示の際
も、入射光が前記位相差板の複屈折効果と液晶セルの液
晶層の複屈折効果とを受けて偏光状態を大きく変えるた
め、波長ごとの偏光状態が大きく異なる楕円偏光を前記
第１の偏光板に入射させて鮮明な色の着色光を得ること
ができるし、また、液晶セルに液晶分子が基板面に対し
てほぼ垂直に立上がり配向する電圧を印加したとき、つ
まり液晶層の複屈折効果が見掛上ほとんどなくなったと
きでも、位相差板の複屈折効果によって入射光を楕円偏
光とし、この楕円偏光を前記第１の偏光板に入射させて
着色光を得ることができる。

【０１４１】また、本発明の液晶表示装置においは、液
晶セルの裏面側基板の内面に半透過反射膜を設けている
ため、この半透過反射膜を拡散反射膜とすることは難し
いが、液晶セルの表面側に配置した第１の偏光板の一面
が光散乱面となっていれば、前記半透過反射膜の反射面
がほぼ鏡面であっても、表示観察者の顔やその背景等の
外部像が前記反射面に写って見えることはない。

【０１４２】そして、前記半透過反射膜の反射面がほぼ
鏡面であれば、反射型表示において液晶セルの液晶層に
より偏光状態を変えられた光を半透過反射膜によって散
乱させてしまうことはなく、また透過型表示において
も、第２の偏光板を通って液晶セルにその裏面側から入
射する光を半透過反射膜によって散乱させてしまうこと
はない。

【０１４３】また、この場合、前記第１の偏光板の表面
が光散乱面であれば、反射型表示の際に液晶表示装置に
その表面側から入射する光が散乱されてから第１の偏光
板の偏光作用により直線偏光になるし、また反射型表示
においても透過型表示においても、液晶セルの液晶層を
通った光が前記第１の偏光板の検光作用により画像光と
なってから散乱されるため、入射光が前記第１の偏光板
を通って画像光となるまでは光が散乱されることはな
く、したがって、品質の良い画像を表示することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の一
部分の断面図。

【図２】液晶セルの一部分の平面図。

【図３】半透過反射膜の第１の例を示すその一部分の断
面図。

【図４】図３に示した半透過反射膜の平面図。

【図５】半透過反射膜の第２の例を示すその一部分の断
面図。

【図６】半透過反射膜の第３の例を示すその一部分の断
面図。

【図７】半透過反射膜の第４の例を示すその一部分の断
面図。

【図８】図７に示した半透過反射膜の平面図。

【図９】表面側偏光板の表面の拡大断面図。

【図１０】第１の実施例の液晶表示装置の基本構成図。

【図１１】液晶セルの液晶分子配向方向と、位相差板の
遅相軸と、偏光板の透過軸とを示す平面図。

【図１２】反射型表示の際の印加電圧に対する出射光の
色変化を示すＣＩＥ色度図。

【図１３】反射型表示の際の電圧−出射率特性図。

【図１４】透過型表示の際の印加電圧に対する出射光の
色変化を示すＣＩＥ色度図。

【図１５】透過型表示の際の電圧−出射率特性図。

【図１６】本発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の
一部分の断面図。

【図１７】従来の液晶表示装置の基本構成図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１…裏面側基板 １２…表面側基板 １３…画素電極 Ｍ…半透過反射膜 １４…ＭＩＭ（非線形抵抗素子） １９…配向膜 ２０…対向電極 ２１…配向膜 ２２…ブラックマスク ＬＣ…液晶 ３１…表面側偏光板（第１の偏光板） Ａ…光散乱面 ３２…裏面側偏光板（第２の偏光板） ４０…位相差板 ５０…光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−218923（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−134300（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−324358（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−318929（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−97121（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−51319（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335 510 G02F 1/1335 520 G02F 1/1365

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面側から外光を入射させてその光を反射
   させて表示する反射型表示機能と、光源からの光を裏面
   側から入射させて表示する透過型表示機能とを有し、か
   つ液晶セルに、２端子の非線形抵抗素子を能動素子とす
   るアクティブマトリックス型液晶セルを用いた液晶表示
   装置であって、 前記液晶セルと、この液晶セルの表面側に配置された第
   １の偏光板と、前記液晶セルの裏面側に配置された第２
   の偏光板とからなり、 かつ前記液晶セルの裏面側の基板の内面に、入射光を反
   射させる反射膜に入射光を透過させる複数の開口が形成
   されてなる半透過反射膜が設けられているとともに、 前記第１の偏光板の透過軸が、前記液晶セルの表面側の
   基板上における液晶分子の配向方向に対して斜めにず
   れ、前記第２の偏光板の透過軸が、前記液晶セルの裏面
   側の基板上における液晶分子の配向方向に対して斜めに
   ずれている ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】液晶セルの両基板の内面にそれぞれ設けら
   れている電極のうち、裏面側基板の内面に設けられてい
   る電極が半透過反射膜を兼ね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。
3. 【請求項３】液晶セルとその表面側に配置された第１の
   偏光板との間に位相差板が配置されており、この位相差
   板は、その遅相軸を前記第１の偏光板および第２の偏光
   板の透過軸に対してそれぞれ斜めにずらして設けられて
   いることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】半透過反射膜の反射面はほぼ鏡面であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】液晶セルの表面側に配置された第１の偏光
   板の一面が光散乱面となっていることを特徴とする請求
   項１または請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】偏光板の表面が光散乱面であることを特徴
   とする請求項５に記載の液晶表示装置。