JP3707420B2 - 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関し、特に、コレステリック液晶層を反射層または半透過反射層として用いた液晶表示装置において、広い視角で明るい表示が得られる視認性に優れた液晶表示装置およびこれを備えた電子機器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、反射型と透過型と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また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。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（開口部）を形成した反射膜を下基板の内面（以下、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いうこともある）に備え、この反射膜を半透過反射層として機能させる液晶表示装置が提案されている。
【０００４】
図１１は、この種の半透過反射層を備えた従来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は、一対の透明基板１０１，１０２間に液晶１０３が挟持された液晶セルを有しており、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下側電極１０８が形成され、下側電極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、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色素層を有するカラーフィルタ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上側電極１１２が形成されており、この上側電極１１２を覆うように配向膜１１３が形成されている。
【０００５】
反射膜１０４は、アルミニウムなどの光反射率の高い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は半透過反射層として機能する（よって、以下、この膜のことを「半透過反射層」と呼ぶ。）。また、上基板１０２の外面側には、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が配置され、下基板１０１の外面側には、１／４波長板１１５、下偏光板１１６がこの順に設けられている。また、バックライト１１７（照明装置）が下基板１０１の下面側、下偏光板１１６のさらに下方に配置されている。
【０００６】
図１１に示す液晶表示装置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の上方から入射する太陽光、照明光などの外光が、液晶１０３を透過して下基板１０１上の半透過反射層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。また、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の部分で半透過反射層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。
【０００７】
ところで、このような半透過反射型の液晶表示装置や反射型の液晶表示装置においては、例えばアルミニウムや銀などの光反射率の高い金属膜が従来から反射層または半透過反射層として用いられていた。これに対して、近年、反射型の液晶表示装置においては、反射層として、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を用いることが提案されている。これらの反射板は、構成材料の特徴を生かしてただ単に光を反射する反射層としてだけではなく、他の機能も有している。
【０００８】
中でもコレステリック液晶は、ある温度（液晶転移温度）以上で液晶相を呈し、液晶相において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、例えば液晶硬化時の紫外線強度や温度によりらせんのピッチを制御できることから、局所的に反射光の色を変えることができ、反射型カラーフィルターとしても用いられる。また、異なる色の色光を選択的に反射させるコレステリック液晶層を複数積層すれば、結果的には白色光を反射させる反射板として機能させることもできる。
【０００９】
コレステリック液晶を用いた反射板は、上記のような特有の機能を有しており、従来多用されてきた金属膜と比べた場合に、高輝度、高色純度の表示を実現することができることから、反射型や半透過反射型の液晶表示装置の表示品質を向上させ得る技術として注目されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反射型液晶表示装置の表示品質を向上させるために、反射層としてコレステリック反射板を用いる場合、従来の金属膜を用いる場合と比べて視角が狭くなることが問題となっている。すなわち、コレステリック反射板は、反射光の指向性が強いという特性を有しているため、液晶表示装置の画面をある限られた狭い角度範囲から見た場合には、従来と比べて非常に明るい表示が得られるが、見る位置を変えるとすぐに暗くなってしまうという問題を抱えている。
【００１１】
また、図１１に示すような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、反射モード時に比べて透過モード時の表示の明るさがはるかに劣るという問題があった。これは、透過モード時の表示が、バックライトから出射した光のうちの半分のみを表示に利用している点、半透過反射層のスリットを通過した光のみを利用している点、下基板の外面側に１／４波長板および下偏光板が設けられている点、等に起因する問題である。
【００１２】
従来の半透過反射型液晶表示装置では、反射時と透過時とで表示モードが異なっており、特に透過時はバックライトから出射した光のうちの略半分が上偏光板で吸収され、残りの略半分のみを表示に利用している。すなわち、反射モードでは、上基板側から入射させた直線偏光をそのまま明表示に利用しているのに対して、透過モードでは、反射モード時と同様に表示を行うために液晶層の下面から上基板側へ向かう光がほぼ円偏光である必要がある。ところが、この円偏光のうちの半分は上基板から出射する際に上偏光板で吸収されてしまうので、結果的には液晶層に入射した光のうちの略半分しか表示に寄与していないことになる。このように、表示原理からして透過モードでの表示が暗くなる要因を持っていた。
【００１３】
また、透過モード時には、スリットを透過した光を利用して表示を行うので、半透過反射層全体の面積に対するスリットの面積の割合（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半透過反射層の非開口部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。したがって、反射モードの明るさを確保するためには、スリットの開口率はある程度以上に大きくすることはできず、透過モードの明るさを向上させるには限界がある。
【００１４】
次に、半透過反射型液晶表示装置では、その表示原理から下基板の外面側に１／４波長板が必要であるが、そのために透過モード時の明るさが不足する理由を説明する。ただし、以下の説明では非選択電圧印加状態で暗表示、選択電圧印加状態で明表示を行う構成について説明する。
【００１５】
まず、図１１に示す半透過反射型の液晶表示装置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を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、液晶１０３を透過する間に液晶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上の半透過反射層１０４の表面で反射すると逆回りの円偏光となり、再び液晶１０３を透過すると、紙面に垂直な偏光軸を有する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から、半透過反射層１０４で反射した光は、上偏光板１１４に吸収されて液晶表示装置１００の外部（観察者側）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。
【００１６】
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の配向方向が変わるため、上基板１０２の外側から入射した外光は、液晶１０３を透過すると直線偏光となり、半透過反射層１０４でそのまま反射され、紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光のまま上基板１０２の上偏光板１１４を透過して外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置１００が明表示される。
【００１７】
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の外側から液晶セルに入射し、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、上述したように、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。したがって、バックライト１１７から出射されてスリット１１０を通過する光が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。１／４波長板とは、ある波長において直線偏光をほぼ円偏光に変換することができるものである。
【００１８】
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の透過軸を紙面に垂直とした場合、下偏光板１１６を透過した時点で紙面に垂直な直線偏光となった後、１／４波長板１１５を透過することでほぼ円偏光となって半透過反射層１０４に到達する。さらに半透過反射層１０４の下面で反射されると、逆回りの円偏光となり、再び１／４波長板１１５を透過すると紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光になる。そして、この直線偏光が紙面に垂直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半透過反射層１０４の下面で反射した後、下基板１０１の下偏光板１１６によってほぼ全てが吸収されてしまう。
【００１９】
このように、半透過反射型の液晶表示装置１００においては、透過モード時にスリット１１０を通過せずに半透過反射層１０４で反射された光は、ほぼ全て下基板１０１の下偏光板１１６に吸収されるため、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なかった。つまり、仮に下偏光板１１６に吸収されることなく下偏光板１１６を透過し、バックライト１１７まで戻ってくれば、もともとバックライト１１７から出射される光とこの戻り光とでバックライト１１７の輝度が実効的に向上することになり、透過モードの明るさを向上させることができる。言い換えると、スリット１１０を通過せずに半透過反射層１０４で反射した光を表示に再利用することができれば、透過モードの明るさを向上させることができる。しかしながら、従来の構成ではそれを実現することができなかった。
【００２０】
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、コレステリック液晶層を反射層として用いた反射型または半透過反射型の液晶表示装置において、広い視角で明るい表示が得られる視認性に優れた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、優れた視認性を有する上記の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。
【００２１】
【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上基板と下基板と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、複数の凹凸部を有し、所定の回転方向を持つ円偏光または楕円偏光のうちの少なくとも一部を反射させるコレステリック液晶層を用いた反射層が前記下基板の内面側に備えられ、前記液晶層に対して前記上基板側から円偏光または楕円偏光を入射させる上基板側楕円偏光入射手段が設けられているとともに、前記液晶層は入射された前記円偏光または前記楕円偏光の回転方向を反転させることが可能であり、前記反射層が、前記液晶セルの表面で正反射される光の方向とは異なる方向の特定の角度範囲に反射光を集中させる凹凸部を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の液晶表示装置は、反射光の指向性が強いコレステリック液晶層を用いた反射層が設けられたものであるが、コレステリック液晶層が複数の凹凸部を有するものであるため、所定の回転方向を持つ楕円偏光は、反射層に反射される際に散乱されて出射される。すなわち、コレステリック液晶層が複数の凹凸部を有するものである場合、コレステリック液晶層を構成する液晶分子のらせん構造が、広い角度範囲で傾いた状態となる。したがって、反射層に入射した入射光は、コレステリック液晶層に反射されることにより散乱され、広い角度範囲を有する光となって出射される。
このことにより、本発明の液晶表示装置においては、コレステリック液晶層が凹凸部を有していない従来の液晶表示装置よりも、反射光の強度分布がなだらかなものとなる。その結果、広い視角にわたって明るい表示が得られる視認性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
【００２３】
また、上記の液晶表示装置においては、前記反射層は、反射光を特定の角度範囲に集中させるものであることが望ましい。
一般に、観察者が表示面を観察する方向（観察者の正面方向）は、基板面の略法線方向である。上記の液晶表示装置においては、反射層は、反射光を特定の角度範囲に集中させるものであるので、反射層によって反射光を基板面の略法線方向に集中させることにより、観察者が表示面を観察する方向以外の方向に反射される光量を少なくすることができ、反射光を観察者が表示面を観察する際の明るさに寄与する光として有効利用することができる。したがって、より一層明るい表示面が得られる。
【００２４】
また、通常、反射層によって反射される反射光の方向が、液晶表示装置の表面で正反射される光の方向と同じ方向であると、液晶表示装置からの出射光と液晶表示装置の表面で反射された外光の反射光とが重なって、表示が非常に認識しにくい状態となる。上記の液晶表示装置においては、反射層によって反射光を液晶表示装置の表面での正反射方向と異なる方向となるようにすることができるので、認識しやすい表示が得られる液晶表示装置とすることができる。
【００２５】
また、上記の液晶表示装置においては、前記コレステリック液晶層を構成する前記凹凸部は、曲面からなることが望ましい。
このような液晶表示装置とすることで、光を反射層に反射させる際により一層効果的に散乱させることができるものとなり、反射光の強度分布が非常になだらかなものとなる。その結果、より一層広い視角にわたって明るい表示が得られる視認性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
【００２６】
また、上記の液晶表示装置においては、前記コレステリック液晶層よりも前記下基板側に、複数の凹凸部を有する下地層が備えられていることが望ましい。
このような液晶表示装置とすることで、容易に複数の凹凸部を有するコレステリック液晶層を形成することができるものとなり、容易に広い視角にわたって明るい表示が得られる視認性に優れた液晶表示装置を実現することができる。
【００２７】
また、上記の液晶表示装置においては、前記下地層は、樹脂によって形成されたものであることが望ましい。
このような液晶表示装置とすることで、下地層を構成する凹凸部の形状を容易に制御することができるものとなり、任意の形状を有する凹凸部を容易に得ることができる。したがって、コレステリック液晶層を構成する複数の凹凸部を、任意の形状で容易に形成することができ、広い視角を得るために最適な形状の凹凸部が設けられたより一層優れた視認性を有する液晶表示装置を実現することができる。
【００２８】
また、上記の液晶表示装置においては、前記反射層よりも上基板側に、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が設けられていてもよい。
このような液晶表示装置とすることで、カラー表示が得られる液晶表示装置とすることができる。
【００２９】
また、上記の液晶表示装置においては、前記液晶セルに対して前記下基板側から光を入射させる照明装置が備えられているとともに、前記液晶層に対して前記下基板側から楕円偏光を入射させる下基板側楕円偏光入射手段が設けられているものであってもよい。
本発明の液晶表示装置において、半透過反射型の液晶表示装置を実現し、透過表示モードを反射表示モードと同じにするためには、何らかの手段によって、液晶セルに対して下基板側から光を入射させるとともに、液晶層に対して下基板側から楕円偏光を入射させる必要がある。そのために如何なる手段を採ってもよいが、例えば、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して、いわゆるバックライトとを備えることにより、下基板側から光を入射させる構成を容易に実現することができる。
【００３０】
このような液晶表示装置によれば、反射モード時には、複数の凹凸部を有する下地層によって、上述したように、広い視角にわたって明るい表示が得られ、透過モード時にも、後述する理由により、明るい表示が得られるものとなり、従来の半透過反射型の液晶表示装置と比較して、反射モード時にも透過モード時にも同様に視認性に優れた表示が得られる半透過反射型の液晶表示装置を実現することが可能となる。
【００３１】
すなわち、コレステリック液晶は、波長が液晶分子のらせんピッチと等しく、かつ、らせんの巻き方向と同じ回転方向の円偏光を選択的に反射する、いわゆる選択反射性を有している。逆に言えば、液晶分子のらせんピッチと等しくない波長の光、および波長が液晶分子のらせんピッチと等しくても、らせんの巻き方向と逆の回転方向を持つ円偏光はコレステリック液晶を透過する。さらに、ここで用いるコレステリック液晶層は、波長が液晶分子のらせんピッチと等しく、らせんの巻き方向と同じ回転方向の円偏光を１００％透過するのではなく、一部を反射させ、一部を透過させる機能を有している。このことによって、コレステリック液晶層を半透過反射層として機能させることができる。
【００３２】
本発明者は、反射型液晶表示装置において近年提案されているコレステリック液晶からなる反射層を用いた場合、液晶セルに入射させる光の偏光状態を楕円偏光とし、液晶層への選択電界印加時、非選択電界印加時のいずれかに楕円偏光状態の極性を反転させるように液晶モードを設定すれば、反射時と透過時で表示モードを同じにすることができ、表示原理的に透過モードが暗くならないようにできることを見い出した。また、コレステリック液晶の選択反射により下基板側に反射した光は、下基板の外面側の構成を従来と同じにしたままで再利用できることを見い出した。これらの点に着目し、本発明の構成を提案するに到った。
以下、本発明の液晶表示装置の表示原理と半透過反射層で反射した光を再利用できる理由を図３を用いて説明する。
【００３３】
図３は本発明の液晶表示装置の表示原理を説明するための図である。
一対の透光性基板からなる上基板１と下基板２との間に液晶層３が挟持されることにより液晶セル４が構成されている。下基板２の内面側には、コレステリック液晶層８からなる半透過反射層７と、顔料を含む色素層５（図３では例えば赤色（Ｒ）の色素層として説明する）を有するカラーフィルター層６（以下、顔料カラーフィルター層ともいう）とが下基板２側からこの順に設けられている。コレステリック液晶層８は、所定の波長帯域（色）、所定の回転方向を持つ円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるものであり、本説明では例えば赤色の右回りの円偏光（以下、右円偏光という）のうち、８０％を反射させ、２０％を透過させるものである。
【００３４】
また、本発明の液晶表示装置は、液晶層３に対して上基板１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が設けられており、図３では、一方向の直線偏光を透過する上偏光板９とこの上偏光板９を透過した直線偏光を円偏光に変換する上１／４波長板１０とが上基板側楕円偏光入射手段を構成している。さらに、図３では液晶層３に対して下基板２側から楕円偏光を入射させる下基板側楕円偏光入射手段も設けられており、上基板１側と同様、下偏光板１１と下１／４波長板１２とが下基板側楕円偏光入射手段を構成している。ここでは、上基板側、下基板側ともに、偏光板９，１１の透過軸を図３の紙面に平行な方向とし、この方向の直線偏光が１／４波長板１０，１２に入射された場合に右円偏光が出射されるものとする。
【００３５】
液晶層３は、電界印加の有無により入射した円偏光の極性（回転方向）を反転させるものであり、例えば非選択電圧印加時（液晶ＯＦＦ時）に液晶分子１３が寝た状態でλ／２（λ：入射光の波長）の位相差を有するものとなり、したがって、入射した右円偏光は液晶層３透過後、左円偏光に変化し、左円偏光は右円偏光に変化する。一方、選択電圧印加時（液晶ＯＮ時）に液晶分子１３が立った状態では位相差がなくなり、円偏光の極性（回転方向）は変化しない。
【００３６】
図３に示す液晶表示装置において、反射モードの明表示を行う場合（図３の左端）には、上基板１の外側から入射した光は、上基板１上の上偏光板９を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、上１／４波長板１０を透過することにより右円偏光となる。この時、液晶をＯＮ状態としておくと、上述のように円偏光の回転方向は変化しないので、液晶層３に右円偏光が入射された場合、この光が液晶層３を透過して半透過反射層７に到達しても右円偏光のままである。
【００３７】
ここで、金属膜等を用いた従来の半透過反射層とコレステリック液晶を用いた本発明の半透過反射層との大きな違いは、金属膜からなる半透過反射層の場合は反射時に円偏光の回転方向が逆になる、すなわち右円偏光が反射すると左円偏光に変わるのに対して、コレステリック液晶を用いた半透過反射層の場合は反射時に円偏光の回転方向が変わらない、すなわち右円偏光が反射しても右円偏光のままであるという点である。したがって、赤色の右円偏光の８０％が下基板２上の半透過反射層７で反射した後、再び上基板１に向けて液晶層３を透過することになる。この時も液晶がＯＮ状態であるため、偏光状態は右円偏光のままで変わらないが、その後、上１／４波長板１０を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板９を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明（赤色）表示される。
【００３８】
逆に、反射モードの暗表示を行う場合（図３の右から２番目）には、液晶をＯＦＦ状態とすると、液晶層３がλ／２の位相差を持つため、上基板１側から入射した右円偏光は液晶層３を透過すると左円偏光となる。図３においては、半透過反射層７を構成するコレステリック液晶層８はあくまでも右円偏光の一部を反射するものであるため、左円偏光は半透過反射層７を透過する。その後、下１／４波長板１２を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板１１で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００３９】
一方、透過モードでの表示を行う場合、例えばバックライト等から出射された光が下基板２の外側から液晶セル４に入射し、この光が表示に寄与する光となる。ここで、透過モードの暗表示を行う場合（図３の右端）には、反射モード時とほぼ同様の作用が下基板２側から上基板１側に向けて生じることになる。すなわち、図３においては下基板２側にも上基板１側と同様の下偏光板１１と下１／４波長板１２が備えられているので、液晶層３に下基板２側から右円偏光が入射され、その２０％が半透過反射層７を透過する。ここで、液晶がＯＦＦ状態であれば、上基板１側に到達した時点で左円偏光となり、上１／４波長板１０を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板９で吸収されるので、外部（観察者側）へは出射せず、液晶表示装置が暗表示される。
【００４０】
透過モードの明表示を行う場合（図３の左から２番目）には、下基板２側から入射する光は、下偏光板１１を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、下１／４波長板１２を透過することにより右円偏光となって出射される。この出射光のうちの２０％がコレステリック液晶からなる半透過反射層７を透過することができ、顔料カラーフィルター層６の色素層５を透過し、赤色の右円偏光となって出射され、液晶がＯＮ状態であれば、２０％の右円偏光がその偏光状態を維持したまま上基板１側に到達する。その後、右円偏光が上１／４波長板１０を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板９を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明（赤色）表示される。
【００４１】
一方、透過モードの明表示では、下１／４波長板１２を透過することにより右円偏光となって出射された出射光のうち、８０％がコレステリック液晶からなる半透過反射層７で下側に向けて反射することになる。この際、上述したように、コレステリック液晶は反射円偏光の回転方向を変えないという性質を持っているので、反射光は右円偏光である。このため、その後、右円偏光が下１／４波長板１２を透過すると紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光になり、この直線偏光が紙面に平行な透過軸を有する下偏光板１１を透過することができる。このようにして、下偏光板１１の透過軸と同じ偏光軸を有する直線偏光が下基板２側から出射されると、この光を例えばバックライトに備えられた反射板などで反射させることにより液晶セル４側に再度導入し、表示に再利用することができる。
【００４２】
なお、上では説明を省略したが、透過モードの暗表示の際にも、下１／４波長板１２を透過することにより右円偏光となって出射された出射光のうち、８０％がコレステリック液晶からなる半透過反射層７で反射し、下基板２側から一旦液晶セル４の外部に出射された後、再度液晶セル４に導入されるが、この光はいずれにしろ上偏光板９で吸収されてしまうので、暗表示にとって特に支障はない。また、反射モードの明表示の際には、上から入射した右円偏光の２０％が半透過反射層７を透過するので、下基板２側から一旦液晶セル４の外部に出射された後、再度液晶セル４に導入される。この光は表示に寄与するので、反射モードの表示も明るく維持することができる。
【００４３】
このように、本発明の液晶表示装置においては、反射時と透過時で同じ表示モードを用いることができ、特に透過モードの明表示に着目した場合、従来の半透過反射型液晶表示装置のように下基板側から入射した光の一部が上偏光板で吸収されることがなく、コレステリック液晶からなる半透過反射層を透過した光の多くが表示に寄与する。一方、コレステリック液晶からなる半透過反射層で反射した光は、表示に再利用することができる。勿論、上の説明で用いたコレステリック液晶での反射：８０％、透過：２０％という割合はほんの一例であって、反射と透過の比率はいかようにも変えることができる。しかしながら、どのような比率であっても、コレステリック液晶からなる半透過反射層を透過した円偏光を最大限に利用できることと、半透過反射層で反射した円偏光を表示に再利用できることの効果が相俟って、反射表示の明るさを維持しながら透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【００４４】
なお、上の説明では、理想的な形態として上基板側、下基板側から導入する光をともに「（右）円偏光」としたが、上述した本発明の液晶表示装置の動作を実現するためには必ずしも完全な円偏光である必要はなく、広い意味で「楕円偏光」であればよい。
【００４５】
また、上記の液晶表示装置においては、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カラーフィルターとして機能するものであってもよい。
【００４６】
前記コレステリック液晶層は、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を変え、所定の領域毎にらせんピッチに応じた波長の光を選択的に反射させるようにすることにより、反射型のカラーフィルターとして機能させることもできる。例えば、表示領域内の各ドット毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光がそれぞれ反射する反射型のカラーフィルターとして機能させることで、表示領域内の各ドット毎に異なる色のカラー表示が可能な液晶表示装置とすることができる。
【００４７】
また、コレステリック液晶層がカラーフィルターとして機能するものである場合、前記反射層における前記液晶セルの表示領域内を分割した所定の領域の周縁部に対応する位置に、前記コレステリック液晶層を構成する前記凹凸部の最頂部の高さよりも高くなるように設けられ、前記コレステリック液晶層を液晶分子のらせんピッチ毎に分離する仕切り壁が備えられていることが望ましい。
【００４８】
例えば、コレステリック液晶層が表示領域内の各ドット毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光がそれぞれ反射する反射型のカラーフィルターとして機能するものである場合、各ドットの周縁部に対応する位置に、前記コレステリック液晶層を構成する前記凹凸部の最頂部の高さよりも高くなるように設けられ、前記コレステリック液晶層を液晶分子のらせんピッチ毎に分離する仕切り壁が備えられていたものとなるので、反射層における仕切り壁によって仕切られた区域内に、異なる光を反射させるコレステリック液晶層が形成されることになり、隣り合う区域との間を確実に分離することができ、色再現性に優れたカラー表示が可能な液晶表示装置を実現することができる。
【００４９】
また、上記の液晶表示装置においては、前記反射層が、液晶分子のらせんピッチが異なる複数のコレステリック液晶層を有するものであってもよい。
このような液晶表示装置とすることで、反射層を、種々の波長帯域を含む円偏光を反射させる反射層、いわゆる白色反射板として機能させることができる。
【００５０】
また、上記の目的を達成するために、本発明の電子機器は、上記の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
このような電子機器によれば、優れた視認性を有する液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１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断面構造を示す図である。本実施の形態は、半透過反射型カラー液晶表示装置の例であり、コレステリック液晶層がカラーフィルターとして機能する場合の例である。なお、図１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。
【００５２】
本実施の形態の液晶表示装置２０は、図１に示すように、液晶セル２１と、液晶セル２１の後面側（下基板２３の外面側）に配置されたバックライト２２（照明装置）とを備えたものである。
液晶セル２１は、下基板２３と上基板２４とが対向配置され、これら上基板２４と下基板２３との間に、位相差を例えばλ／２に設定したＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶などからなる液晶層２６が挟持されたものである。また、バックライト２２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源２７、導光板２８、反射板２９などを備えたものである。
【００５３】
図１に示すように、ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板２３の内面側には、曲面からなる複数の凹凸部３６ａを有し、樹脂からなる下地層３６が形成され、下地層３６の上には、仕切り壁３６ｂと、仕切り壁３６ｂによって仕切られた区域内に形成されたコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂとを備えた半透過反射層３５が形成されている。
【００５４】
仕切り壁３６ｂは、図１および図２に示すように、表示領域内の各ドットの周縁部に対応する位置に格子状に設けられている。また、仕切り壁３６ｂは、断面視凸状で、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂを構成する凹凸部３４ａの最頂部の高さよりも高くなるように設けられ、下地層３６と同時に形成されることにより、下地層３６と一体化されている。
【００５５】
コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂは、各色光において所定の回転方向を持つ円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるものであり、具体的には、例えば右円偏光のうちの８０％を反射させ、２０％を透過させるものである。反射と透過の比率は、反射：透過＝８：２〜１：９程度の範囲で設定することができ、この設定はコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂの厚さを制御することで可能である。
また、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂは、図１に示すように、曲面からなる複数の凹凸部３４ａを有するものであり、半透過反射層３５による反射光が基板面の略法線方向（観察者の正面方向）に集中するように形成されている。
【００５６】
また、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂは、表示領域内の各ドット毎に液晶分子のらせんのピッチに一致した波長の光を選択反射させるものであり、仕切り壁３６ｂによって液晶分子のらせんピッチ毎に分離されている。コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂは、例えばコレステリック液晶を硬化させる際の紫外線強度や温度を変えることで局所的にらせんピッチを制御することができ、らせんピッチを４５０ｎｍ程度に制御すれば青色光を選択反射させるもの、５５０ｎｍ程度に制御すれば緑色光を選択反射させるもの、６５０ｎｍ程度に制御すれば赤色光を選択反射させるものが得られ、全体がカラーフィルターとして機能する。
なお、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂの各色毎の平面的なパターン形状は、例えばストライプ状、モザイク状、デルタ状として知られる従来のカラーフィルターと同様のものを採用することができる。
【００５７】
また、図１に示すように、半透過反射層３５の上には、オーバーコート層３３が形成され、表面が平坦化されている。オーバーコート層３３上には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる下部電極３７が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜３８が形成されている。また、上基板２４の内面側には、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる上部電極３９が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜４０が形成されている。
これら下部電極３７、上部電極３９からなる電極構成には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式のいずれも採用することができる。
【００５８】
上基板２４の外面側には、上位相差板４２と上偏光板４３（双方で上基板側楕円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。一方、下基板２３の外面側には、下位相差板４４と下偏光板４５（双方で下基板側楕円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。これら位相差板４２，４４と偏光板４３，４５は、液晶層２６に対して所定の回転方向を持つ円偏光を入射させるためのものであり、本発明の液晶表示装置の表示原理からして上基板２４側から入射する円偏光と下基板２３側から入射する円偏光の回転方向は略一致していなければならない。そのため、上偏光板４３と下偏光板４５の透過軸の方向は、ともに図１における紙面と平行な方向というように略一致している必要がある。ただし、特に上基板２４側に設ける位相差板に色補償の機能も持たせたい場合には必ずしも１／４波長板を用いることはなく、任意の位相差を持つ位相差板を選択すればよい。
【００５９】
次に、図１に示した本実施の形態の液晶表示装置２０を製造する工程の一部である下基板２３の内面側に下地層３６と半透過反射層３５とを形成する方法の一例を説明する。
「方法１」
まず、下基板２３の内面側に、例えばスピンコーターを用いてポジ型の感光性レジストＯＦＰＲ−８００（商品名、東京応化製）を塗布する。その後、９０℃の温度で１０分間仮焼成を行う。
【００６０】
次に、例えば、グレイマスクを用いて露光することにより、感光性レジストの露光量を過渡的に変化させて露光した後、現像液ＮＭＤ−Ｗ（商品名、東京応化製）を用いて現像し、２５０℃の温度で本焼成を行い、感光性レジストを完全に硬化させることにより、下地層３６および仕切り壁３６ｂが同時に形成される。
この方法では、グレイマスクのパターン形状と光透過率とによって、下地層３６を構成する曲面からなる複数の凹凸部３６ａおよび仕切り壁３６ｂの形成位置と形状とが３次元的に制御される。
【００６１】
なお、ここでの感光性レジストの露光量を過渡的に変化させる手段としては、グレイマスクを用いる方法の他、電子線露光装置を用いて電子ビームの照射量を制御する方法などを採用することができる。
【００６２】
そして、下地層３６および仕切り壁３６ｂを形成した後、仕切り壁３６ｂによって仕切られた区域内に、コレステリック液晶を塗布し、紫外線を照射してコレステリック液晶を硬化させることにより、下地層３６を構成する凹凸部３６ａの形状に対応する曲面からなる複数の凹凸部３４ａを有するコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂが形成され、半透過反射層３５が得られる。
【００６３】
上記構成の液晶表示装置２０の表示原理については［課題を解決するための手段］の項で詳細に説明したので、ここでは省略する。上述したように、本実施の形態の液晶表示装置２０によれば、反射時と透過時で同じ表示モードを用いることができ、特に透過モードの明表示に着目した場合、従来の半透過反射型液晶表示装置のように下基板側から入射した光の一部が上偏光板で吸収されることがなく、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂからなる半透過反射層３５を透過した光の大部分が表示に寄与する。一方、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂからなる半透過反射層３５で反射し、液晶層２６に導入されなかった光は透過表示に再利用することができる。このように、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂからなる半透過反射層３５を透過した円偏光を最大限に利用できることと、半透過反射層３５で反射した円偏光を表示に再利用できることの効果が相俟って、反射表示の明るさを維持しながら透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【００６４】
また、本実施形態の液晶表示装置２０は、反射光の指向性が強いコレステリック液晶層を用いた反射層が設けられたものであるが、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂが複数の凹凸部３４ａを有するものであるため、所定の回転方向を持つ楕円偏光は、半透過反射層３５に反射される際に散乱されて出射される。したがって、コレステリック液晶層が凹凸部を有していない従来の液晶表示装置よりも、反射光の強度分布がなだらかなものとなる。その結果、広い視角にわたって明るい表示が得られる視認性に優れた液晶表示装置２０を実現することができる。
【００６５】
さらに、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂを構成する凹凸部３４ａは、曲面からなるものであるので、光を半透過反射層３５に反射させる際により一層効果的に散乱させることができるものとなり、反射光の強度分布が非常になだらかなものとなる。その結果、より一層広い視角にわたって明るい表示が得られる。
しかも、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂを構成する凹凸部３４ａは、反射光を特定の角度範囲に集中させるものであるので、半透過反射層３５は、反射光を非常に効率よく基板面の略法線方向（観察者の正面方向）に集中させることができるので、より一層明るく視認性に優れた表示が得られる液晶表示装置２０とすることができる。
【００６６】
ここで、本実施形態の液晶表示装置２０の液晶セルの表面における光の状態を図面を参照して説明する。
図４は、本実施形態の液晶表示装置２０を構成する液晶セル２１の表面における光の状態を説明するための図であり、図５は、本実施形態の液晶表示装置２０を構成するコレステリック液晶層の凹凸部が反射光を特定の角度範囲に集中させるものでない場合の液晶セル２１の表面における光の状態を説明するための図であり、図１０は、従来の液晶表示装置を構成する液晶セル２１０の表面における光の状態を説明するための図である。
図４および図５、図１０において、符号Ｌ１は、液晶セル２１、２１０に入射する外光を示し、符号Ｌ２、Ｌ３、Ｌ１１は、液晶セル２１、２１０からの出射光を示し、符号Ｌ１０は、液晶セル２１、２１０の表面で反射された外光の反射光を示している。
【００６７】
図１０に示すように、従来の液晶表示装置においては、反射層によって反射された反射光である液晶セル２１０からの出射光Ｌ１１の方向が、外光の反射光Ｌ１０の方向と同じ方向となっている。このため、液晶セル２１０からの出射光Ｌ１１と外光の反射光Ｌ１０とが重なって、表示が非常に認識しにくい状態となっている。
【００６８】
これに対し、本実施形態の液晶表示装置２０においては、図４に示すように、半透過反射層３５によって反射された反射光である液晶セル２１からの出射光Ｌ２の方向が、外光の反射光Ｌ１０の方向と異なる方向となるとともに、複数の方向に散乱しているので、広い視角にわたって明るく認識しやすい表示が得られる。
しかも、本実施形態の液晶表示装置２０は、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂを構成する凹凸部３４ａが反射光を略法線方向（観察者の正面方向）に集中させるものであるため、図５に示すように、凹凸部３４ａが反射光を特定の角度範囲に集中させるものでない場合と比較して、液晶セル２１からの出射光Ｌ２の方向が、基板面の略法線方向に集中するので、観察者が表示面を観察する方向以外の方向に反射される光量の割合が少なくなり、より一層明るく視認性に優れた表示が得られる。
【００６９】
また、本実施形態の液晶表示装置２０においては、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂよりも下基板２３側に、複数の凹凸部３６ａを有する下地層３６が備えられているので、容易に複数の凹凸部３４ａを有するコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂを形成することができるものとなり、容易に広い視角にわたって明るい表示が得られる視認性に優れた液晶表示装置２０を実現することができる。
【００７０】
また、下地層３６が樹脂によって形成されているので、下地層３６を構成する凹凸部３６ａの形状を容易に制御することができるものとなり、任意の形状を有する凹凸部３６ａを容易に得ることができる。したがって、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂを構成する複数の凹凸部３４ａを、任意の形状で容易に形成することができ、広い視角を得るために最適な形状の凹凸部３４ａを容易に形成することができる。
【００７１】
なお、下地層３６が樹脂からなるものである場合、上述した「方法１」に代えて、以下に示す方法などにより下地層３６を形成してもよい。
「方法２」
まず、下基板２３の内面側に、方法１と同様の感光性レジストを方法１と同様にして塗布し、９０℃の温度で１０分間仮焼成を行うことにより、感光性レジスト層を形成する。
【００７２】
次に、マスクを用いて１回目の露光を行う。その後、現像液ＮＭＤ−Ｗ（商品名、東京応化製）を用いて感光性レジスト層を現像する。これにより感光した感光性レジスト層が除去され、感光性レジストからなる凹凸部が形成される。
次に、１回目の露光で用いたものとは異なるマスクを用いて２回目の露光を行う。ここで用いるマスクの遮光領域は、１回目の露光で用いたマスクの遮光領域よりも小さいものが使用される。
【００７３】
次に、現像液ＮＭＤ−Ｗ（商品名、東京応化製）を用いて、感光性レジストからなる凹凸部を現像する。これにより感光したレジストの部分が除去され、下基板２３上に２段の段差を有する感光性レジストからなる凹凸部が形成される。なお、ここでは１回の露光毎に現像を行う例を示したが、２回の露光を行った後に１回現像を行ってもかまわない。
【００７４】
次に、１４０℃の温度で３０分の熱処理を行うことにより感光性レジストからなる凹凸部をリフローさせ、凹凸部の段差をだれさせて表面がなだらかな曲面となった凹凸部とする。その後、２５０℃の温度で本焼成を行い、感光性レジストを完全に硬化させることにより、表面が曲面からなる凹凸部３６ａを有する下地層３６が形成される。
【００７５】
「方法３」
まず、下基板２３の内面側に、方法１と同様の感光性レジストを方法１と同様にして塗布し、所定の形状にパターニングすることにより、柱状の凸凹を形成する。
その後、凸凹が形成された下基板２３上に、光重合性のアクリル樹脂からなる液状材料を塗布して硬化させることにより、柱状の凸凹が覆われて表面が滑らかな曲面からなる凹凸部３６ａを有する下地層３６が形成される。
【００７６】
「方法４」
まず、下基板２３の上に、樹脂からなる第１膜を形成し、第１膜上に、感光性レジストを塗布して所定の形状にパターニングし、第１膜をエッチングすることにより、下基板２３上に柱状の凸凹を形成する。
その後、感光性レジストを剥離し、凸凹が形成された下基板２３上に、光重合性のアクリル樹脂からなる液状材料を塗布して硬化させることにより、柱状の凸凹が覆われて表面が滑らかな曲面からなる凹凸部３６ａを有する下地層３６が形成される。
【００７７】
さらに、樹脂からなる場合、下地層３６の形状をエンボス加工によって形成してもよいし、下地層３６の形状が転写された型を使用する方法により形成してもよい。
【００７８】
また、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂが表示領域内の各ドット毎に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光がそれぞれ反射する反射型のカラーフィルターとして機能するものであり、仕切り壁３６ｂが、各ドットの周縁部に対応する位置に、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂを構成する凹凸部３４ａの最頂部の高さよりも高くなるように設けられ、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂ層を液晶分子のらせんピッチ毎に分離しているので、半透過反射層３５における仕切り壁３６ｂによって仕切られた区域内に、異なる光を反射させるコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂが形成されることになり、隣り合う区域との間を確実に分離することができ、色再現性に優れたカラー表示が可能な液晶表示装置２０となる。
【００７９】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図９を参照して説明する。
図９は、本実施の形態の液晶表示装置の断面構造を示す図である。本実施の形態は、第１の実施の形態と同様に半透過反射型カラー液晶表示装置の例であるが、第１の実施の形態と異なり、コレステリック液晶層が白色反射板として機能する場合の例である。なお、図９においても、図１と同様に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。
また、本実施の形態の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、第１の実施の形態と異なる部分のみを図面を参照して詳しく説明する。
【００８０】
本実施の形態の液晶表示装置が、図１に示した第１の実施の形態と異なるところは、下地層が下基板の一部からなるところと、コレステリック液晶層が白色反射板として機能するものであるところと、顔料カラーフィルター層が設けられているところである。
本実施の形態の液晶表示装置５０においては、図９に示すように、ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板２３の内面側には、曲面からなる複数の凹凸部を有し、下基板２３の一部からなる下地層５６が形成され、下地層５６の上には、反射光を基板面の略法線方向に集中させるものであり、曲面からなる複数の凹凸部を有し、液晶分子のらせんピッチが異なる複数のコレステリック液晶層からなる半透過反射層５５が形成され、半透過反射層５５の上には、Ｒ、Ｇ、Ｂの異なる色の顔料を含む色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂを有する顔料カラーフィルター層３２が形成されている。
【００８１】
次に、図９に示した本実施の形態の液晶表示装置５０を製造する工程の一部である下基板２３の内面側に下地層５６と半透過反射層５５とを形成する方法の一例を説明する。
まず、下基板２３上に感光性レジストを塗布して仮焼成を行う。次に、例えば、マスクを用いて露光した後、現像液を用いて現像し、本焼成を行って感光性レジストを完全に硬化させることにより、凹凸部の形成位置に対応した開口部を有するレジストパターンを形成する。
その後、下基板２３のレジストパターンを形成した側の面と反対側の面に保護用のラミネートフィルムを貼り、下基板２３の組成元素を過剰に含む過飽和溶液中に浸潤し、凹凸部の形成位置に微小突起を形成する。
ついで、レジストパターンを剥離して、フッ化水素を主成分とする溶液で本格的にエッチングすることにより、レジストパターンによって覆われていた部分に平滑面が形成されるとともに、レジストパターンによって覆われていない部分に凹凸部が形成され、複数の凹凸部を有する下地層５６が形成される。
【００８２】
そして、下地層５６上に、コレステリック液晶を塗布し、紫外線を照射してコレステリック液晶を硬化させることにより、下地層５６を構成する凹凸部の形状に対応する曲面からなる複数の凹凸部を有するコレステリック液晶層が形成され、半透過反射層５５が得られる。
【００８３】
なお、下地層５６が下基板の一部からなるものである場合、上述した方法に代えて、サンドブラストを用いる方法などによって複数の凹凸部を有する下地層５６を形成してもよい。
【００８４】
上記構成の液晶表示装置５０の表示原理についても［課題を解決するための手段］の項で詳細に説明したので、ここでは省略する。上述したように、本実施の形態の液晶表示装置５０においても、コレステリック液晶層からなる半透過反射層５５を透過した円偏光を最大限に利用できることと、半透過反射層５５で反射した円偏光を表示に再利用できることの効果が相俟って、反射表示の明るさを維持しながら透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【００８５】
また、本実施形態の液晶表示装置５０も、反射光の指向性が強いコレステリック液晶層を用いた反射層が設けられたものであるが、コレステリック液晶層が複数の凹凸部を有するものであるため、所定の回転方向を持つ楕円偏光は、半透過反射層３５に反射される際に散乱されて出射される。したがって、コレステリック液晶層が凹凸部を有していない従来の液晶表示装置よりも、反射光の強度分布がなだらかなものとなる。その結果、広い視角にわたって明るい表示が得られる視認性に優れた液晶表示装置５０を実現することができる。
【００８６】
さらに、本実施形態の液晶表示装置５０も、コレステリック液晶層を構成する凹凸部は、曲面からなるものであるので、光を半透過反射層５５に反射させる際により一層効果的に散乱させることができ、より一層広い視角にわたって明るい表示が得られる。
また、半透過反射層５５が、反射光を基板面の略法線方向（観察者の正面方向）に集中させるものであるので、観察者が表示面を観察する方向以外の方向に反射される光量の割合が少なくなり、より一層明るく視認性に優れた表示が得られる。
【００８７】
また、本実施形態の液晶表示装置５０においても、コレステリック液晶層よりも下基板２３側に、複数の凹凸部を有する下地層５６が備えられているので、容易に複数の凹凸部を有するコレステリック液晶層を形成することができる。
【００８８】
また、本実施形態の液晶表示装置５０においては、半透過反射層５５よりも上に、異なる色の顔料を含む複数の色素層を有する顔料カラーフィルター層３２が設けられているので、カラー表示が得られる。
【００８９】
［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６は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図６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。
【００９０】
図７は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図７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。
【００９１】
図８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８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。
【００９２】
図６〜図８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、明るい表示が得られ、視認性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００９３】
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、楕円偏光入射手段として偏光板と１／４波長板とを用いたが、液晶層に対して楕円偏光を入射できるものであれば、その他の光学部材を用いてもよい。
【００９４】
また、本発明においては、液晶層に円偏光を入射させて表示に利用するのが理想的であるが、必ずしも完全な円偏光に限ることはなく、光の利用効率が多少低下するのを許容すれば、楕円偏光を用いることもできる。
【００９５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の液晶表示装置では、コレステリック液晶層が複数の凹凸部を有するものであるため、所定の回転方向を持つ楕円偏光は、反射層に反射される際に散乱されて出射される。したがって、本発明の液晶表示装置においては、コレステリック液晶層が凹凸部を有していない従来の液晶表示装置よりも、反射光の強度分布がなだらかなものとなる。その結果、広い視角にわたって明るい表示が得られる視認性に優れた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の実施の形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図２】 凹凸部と仕切り壁とを示した概略斜視図である。
【図３】 上記第１の実施の形態に相当する液晶表示装置の表示原理を説明するための模式図である。
【図４】 本実施形態の液晶表示装置を構成する液晶セルの表面における光の状態を説明するための図である。
【図５】 本実施形態の液晶表示装置を構成するコレステリック液晶層の凹凸部が反射光を特定の角度範囲に集中させるものでない場合の液晶セルの表面における光の状態を説明するための図である。
【図６】 本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
【図７】 本発明に係る電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図８】 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９】 本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す
【図１０】 従来の液晶表示装置を構成する液晶セルの表面における光の状態を説明するための図である。
【図１１】 従来の液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２４ 上基板
２，２３ 下基板
３，２６ 液晶層
４，２１ 液晶セル
５，３１ｒ，３１ｇ，３１ｂ 色素層
６，３２ 顔料カラーフィルター層
７，３５、５５ 半透過反射層
８，３４ｒ，３４ｇ，３４ｂ コレステリック液晶層
９，４３ 上偏光板（上基板側楕円偏光入射手段）
１０，４２ 上位相差板（上基板側楕円偏光入射手段）
１１，４５ 下偏光板（下基板側楕円偏光入射手段）
１２，４４ 下位相差板（下基板側楕円偏光入射手段）
２０，５０ 液晶表示装置
２２ バックライト（照明装置）
３６ ５６ 下地層
３６ｂ 仕切り壁

Claims (10)

1. 互いに対向配置された上基板と下基板と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、
   複数の凹凸部を有し、所定の回転方向を持つ円偏光または楕円偏光のうちの少なくとも一部を反射させるコレステリック液晶層を用いた反射層が前記下基板の内面側に備えられ、
   前記液晶層に対して前記上基板側から円偏光または楕円偏光を入射させる上基板側楕円偏光入射手段が設けられているとともに、前記液晶層は入射された前記円偏光または前記楕円偏光の回転方向を反転させることが可能であり、
   前記反射層が、前記液晶セルの表面で正反射される光の方向とは異なる方向の特定の角度範囲に反射光を集中させる凹凸部を有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記コレステリック液晶層を構成する前記凹凸部は、曲面からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記コレステリック液晶層よりも前記下基板側に、複数の凹凸部を有する下地層が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記下地層は、樹脂によって形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 前記反射層よりも上基板側に、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が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶セルに対して前記下基板側から光を入射させる照明装置が備えられているとともに、
   前記液晶層に対して前記下基板側から楕円偏光を入射させる下基板側楕円偏光入射手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. 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カラーフィルターとして機能するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
8. 前記反射層における前記液晶セルの表示領域内を分割した所定の領域の周縁部に対応する位置に、
   前記コレステリック液晶層を構成する前記凹凸部の最頂部の高さよりも高くなるように設けられ、
   前記コレステリック液晶層を液晶分子のらせんピッチ毎に分離する仕切り壁が備えられていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 前記反射層が、液晶分子のらせんピッチが異なる複数のコレステリック液晶層を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか一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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