JP3675397B2 - 反射板、液晶表示装置、電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射板、液晶表示装置及び電子機器に関し、特にコレステリック液晶層を備えた反射板、及びその反射板を備えた液晶表示装置、並びにその液晶表示装置を備えた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コレステリック液晶を用いたコレステリック反射板が提案されている。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、この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具備する反射板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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなコレステリック液晶を用いた反射板においては、ピッチの異なるコレステリック液晶層を積層し、可視光域で着色の少ない白色に近い反射表示が可能なコレステリック反射板を得ている。したがって、コレステリック液晶層の層厚が１０μｍ程度と厚くなり、例えばこの反射板を上述のように液晶表示装置の半透過反射表示素子として装置内面に形成すると、液晶層の厚み（５μｍ程度）を均一に制御するのが困難となる場合があった。このように液晶層の厚みが不均一となると、コントラストが低下する等の表示不良が生じる場合がある。
【０００４】
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、薄膜化を実現するための構成を備えたコレステリック液晶を具備する反射板を提供することを目的とし、さらにはその反射板を備える半透過反射型の液晶表示装置、並びにこ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。
【０００５】
【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、本発明の反射板は、コレステリック液晶層を含み、コレステリック液晶のらせんピッチに応じた波長の色光を反射可能な反射板であって、コレステリック液晶層は、その液晶分子のらせんピッチがそれぞれ異なる複数のピッチ別領域を平面内に含み、その複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光が反射されることを特徴とする。
【０００６】
この場合、複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光が反射されるものとされているため、らせんピッチに応じて光の三原色に対応した各Ｒ，Ｇ，Ｂの色光を反射し、その補色を透過する構成とすることが可能となり、本発明の反射板により着色の少ない白色に近い半透過反射表示を実現することが可能となる。また、コレステリック液晶層において、複数のピッチ別領域が平面内に形成されているため、ピッチ別領域を積層することなく１層のコレステリック液晶層にて反射板を提供可能となる。したがって、本発明の反射板によると、半透過反射表示用の反射板を薄膜にて提供することが可能となり、小型化が望まれる電気光学装置に適用するのに好適となる。また、例えば液晶表示装置に上記構成の反射板を半透過反射表示素子として適用した場合には、電気光学素子としての液晶層の厚みを均一化することが可能となる。なお、本発明において、例えばコレステリック液晶層を平面方向の位置毎に反射スペクトルを測定した際に、反射が極小値となる位置、若しくは反射の変化の割合が不連続となる位置をピッチ別領域の境界とすることができる。
【０００７】
なお、コレステリック液晶層は、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とすることができる。すなわち、コレステリック液晶層は、そのらせんピッチに対応した波長の色光を反射するものであって、その補色を透過するものであるため、本発明の反射板は半透過反射板として機能するものとなる。
【０００８】
上記複数のピッチ別領域が、光の三原色のいずれかを反射させることが可能な原色反射ピッチ別領域を、各色についてそれぞれ含むものとすることができる。すなわち、複数のピッチ別領域が、赤色を反射することが可能な赤色反射ピッチ別領域と、緑色を反射することが可能な緑色反射ピッチ別領域と、青色を反射することが可能な青色反射ピッチ別領域とを含んで構成されているものとすることができる。このような構成により薄膜の反射板で着色の少ない白色に近い半透過反射表示が実現される。なお、赤色反射ピッチ別領域においてはらせんピッチが約６００〜６５０ｎｍ（この波長付近に反射極大波長を備える。以下、同様。）とされ、緑色反射ピッチ別領域においてはらせんピッチが約５５０ｎｍ、青色反射ピッチ別領域においてはらせんピッチが約４００〜５００ｎｍとされている。ここで、このような反射板を表示装置用のカラーフィルタとして用いると、１画素内は少なくとも３ドットから形成され、各ドットがそれぞれ赤色反射ピッチ別領域、緑色反射ピッチ別領域、青色反射ピッチ別領域（それぞれ原色反射ピッチ別領域をなす）から構成されたカラーフィルタを実現することができる。
【０００９】
一方、上記複数のピッチ別領域が、光の三原色の中から選択されるいずれかの色を反射することが可能な選択色反射ピッチ別領域と、その選択された色の補色となる色を反射することが可能な補色反射ピッチ別領域とを含むものとすることができる。すなわち、複数のピッチ別領域が、赤色、緑色、青色の中から選択される１色を反射することが可能な選択色反射ピッチ別領域と、その選択された色の補色となる色を反射することが可能な補色反射ピッチ別領域とを含むものとすることができる。この場合も、薄膜の反射板で着色の少ない白色に近い半透過反射表示が実現される。なお、補色反射ピッチ別領域を形成する態様としては、その補色の波長に対応したらせんピッチのコレステリック液晶層により形成する態様の他、上記選択色と異なる２種の原色に対応した２種のらせんピッチのコレステリック液晶層をそれぞれ積層して形成する態様を例示することができる。
【００１０】
次に、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からなる上基板と下基板との間に液晶層（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、液晶層に対して上基板側から円偏光を入射させる上基板側円偏光入射手段と、下基板側から上基板側からの円偏光と同一回転方向の円偏光を入射させる下基板側円偏光入射手段と、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、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、下基板の内面側に、上記構成の反射板を有する半透過反射層が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
このような表示装置によると、上基板側から上基板側円偏光入射手段により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円偏光に変調され、そのうち特定の回転方向（例えば右）の円偏光が半透過反射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円偏光入射手段により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））の円偏光は半透過反射層で透過されて表示に供される。そして、本発明では、この半透過反射層として上記構成の反射板を採用しているため、当該半透過反射層は着色の少ない白色に近い表示を実現することが可能であって、上述の通りコレステリック液晶層を積層することなく薄膜にて構成しているため、装置全体を薄型化することが可能となるとともに、特に半透過反射層を積層した場合に比して上記位相変調用液晶層の厚みを一層均一化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。
【００１２】
具体的には、上記半透過反射層が、１ドット内にその液晶分子のらせんピッチ毎に区画された複数のピッチ別領域を平面内に含み、その複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光を反射可能とされているものとすることができる。この場合、半透過反射層において、複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光が反射されるものとされているため、らせんピッチに応じて光の三原色に対応した各Ｒ，Ｇ，Ｂの色光を反射する構成とすることが可能となり、一層白色に近い半透過反射表示を実現可能となる。さらに具体的な構成として、上記１ドット内において、光の三原色のいずれかを反射させることが可能な原色反射ピッチ別領域を、各色についてそれぞれ含むものとすることができる。この場合、半透過反射層において１画素内は少なくとも３ドットから形成され、各ドットが赤色反射ピッチ別領域、緑色反射ピッチ別領域、青色反射ピッチ別領域（それぞれ原色反射ピッチ別領域をなす）から構成される。
【００１３】
また、上記各原色反射ピッチ別領域は、それぞれの領域面積が略同一に形成されているものとすることができる。この場合、１ドット内において、三原色のそれぞれについて領域面積の等しい各原色反射ピッチ別領域を備えるため、ドット毎に一層白色に近い表示が可能となるとともに、各原色反射ピッチ別領域においては、対応する原色以外は透過する構成とされているため、各領域において反射表示と透過表示との表示割合が概ね１：２となり、各領域において面積が等しいため、当該液晶表示装置において（反射表示：透過表示）が概ね（１：２）の表示を実現することが可能となる。なお、この場合において、反射と透過の表示割合が概ね１：２とは、半透過反射層に入射される光量のうち、約１／３が反射され、約２／３が透過されることを意味している。
【００１４】
また、各原色反射ピッチ別領域のうち、緑色に対応する緑色反射ピッチ別領域の面積を最大とすることができる。この場合、緑色の反射率が相対的に大きくなり、緑色は最も視感度が高いため、当該液晶表示装置における反射率が相対的に大きくなる。したがって、反射表示に重点をおいた表示装置を提供可能となる。一方、各原色反射ピッチ別領域のうち、緑色に対応する緑色反射ピッチ別領域の面積を最小とした場合、透過表示に重点をおいた表示装置を提供可能となる。
【００１５】
さらに、上記１ドット内において、光の三原色の中から選択されるいずれかの色を反射することが可能な選択色反射領域と、該選択された色の補色となる色を反射することが可能な補色反射領域とが形成されているものとすることができる。この場合も、選択色とその補色とにより、一層白色に近い半透過反射表示が可能となる。なお、選択反射領域と補色反射領域とは、それぞれの領域面積が略同一に形成されているものとすることができる。この場合、選択反射領域においては（反射表示：透過表示）が概ね（１：２）となる一方、補色反射領域においては選択色以外の色光を反射するため（反射表示：透過表示）が概ね（２：１）となり、各領域において面積が等しいものとすると、当該液晶表示装置において（反射表示：透過表示）が概ね（１：１）の表示を実現することが可能となる。以上のように、本発明の液晶表示装置においては、半透過反射層におけるピッチ別領域の各面積に基づいて透過と反射の表示割合を任意に設定することが可能となっている。
【００１６】
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、すなわちピッチ別領域を形成する方法としては例えば以下のような方法がある。まず、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れば、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。ここで、上記複数のピッチ別領域は、それぞれ矩形状に形成されているものとすることができ、この場合、上記露光の際に効率が良くなるとともに、各領域の面積を設定し易くなり、すなわち透過と反射の表示割合を任意に設定し易いものとなる。
【００１７】
一方、上記半透過反射層の内面側に、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層が形成されているものとすることができる。この場合、半透過反射層にて反射ないし透過された白色に近い光がカラーフィルタ層を透過するため、当該液晶表示装置はカラー表示を行うことが可能となる。
【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、薄型の電子機器を提供可能となる一方、透過と反射の表示割合を任意に設定し易い電子機器を提供可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［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（位相変調用液晶層）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（液晶層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（液晶層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（液晶層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、その上にはこれら半透過反射層１８ないしカラーフィルタ層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（液晶層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（選択電界印加時）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（選択電界無印加時）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、「選択電界無印加時」、「選択電界印加時」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、選択電界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、選択電界印加時には入射した円偏光を、その位相を変調することなく入射時と同回転の円偏光で通過させ、選択電界無印加時には入射した円偏光を、その位相を変調し入射時とは逆回転の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、特定の回転方向の円偏光のうち所定の光量を透過させ、残余の光量を反射させる構成とされている。本実施形態では、右回転の円偏光の約６７％を透過させ、約３３％を反射させる構成（透過と反射の比率が概ね２：１）で、左回転の円偏光は１００％透過させるものとされている。これは、コレステリック液晶がそのらせんピッチに応じた波長の色光を反射することに基づくもので、コレステリック液晶層は、図２に示すようにその液晶分子のらせんピッチ毎に複数に区画されている。
【００２７】
図２は、図１の半透過反射層１８を９０°回転させた方向から見たもので、赤色反射ピッチ別領域１８Ｒと、緑色反射ピッチ別領域１８Ｇと、青色反射ピッチ別領域１８Ｂとを平面内に含み、該複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光が反射される反射板として構成されている。具体的には、赤色反射ピッチ別領域１８Ｒではらせんピッチが約６００ｎｍに反射極大をもつコレステリック液晶を、緑色反射ピッチ別領域１８Ｇでは約５５０ｎｍ、青色反射ピッチ別領域１８Ｂでは約４５０ｎｍに反射極大をもつコレステリック液晶にて構成され、その波長の色光が各領域で反射されるものとされている。
【００２８】
さらに、図３はカラーフィルタ層３０と半透過反射層１８とを平面視した図であり、紙面手前側がカラーフィルタ層３０、紙面後方側が半透過反射層１８である。なお、カラーフィルタ層３０においては、各色の境界にブラックマトリクスＢＭが形成されている。このように、半透過反射層１８において各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、１ドットの平面内に形成され、各ドット毎に各色のカラーフィルタ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが形成されて１画素を構成している。この場合、半透過反射層１８においては、１ドット内で各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの反射光の混色により白色に近い光を反射可能であって、その反射光に基づいて画素毎にカラーフィルタ層３０によってカラー表示が可能とされている。また、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂにおいて補色となる色光を透光可能とされ、その混色によっても１ドット内で白色に近い光を透過可能であって、その透過光に基づいて画素毎にカラーフィルタ層３０によってカラー表示が可能とされている。
【００２９】
また、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂにおいては、そのピッチに対応した光を反射する一方、その補色を透過するため、透過と反射の比率が概ね２：１とされている。そして、図３に示すように、本実施形態では１ドット内において各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、それぞれの領域面積が略等しく形成されているため、各画素毎に透過と反射の比率が概ね２：１となるものとされている。
【００３０】
次に、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円偏光となり、その右回り円偏光が液晶層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（選択電界印加時）、液晶層１６はＯＮ状態となって右回り円偏光をそのまま右回り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（選択電界無印加時）、液晶層１６はＯＦＦ状態となって右回り円偏光を左回り円偏光に変換して通過させるものとされている。
【００３１】
液晶層１６を出た右回り円偏光は、カラーフィルタ層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を透過した右回り円偏光の波長は約６００〜６５０ｎｍとなる。
【００３２】
カラーフィルタ層３０を通過して特定波長域の色光となった右回り円偏光は半透過反射層１８に入射し、半透過反射層１８に入射した右回り円偏光のうち、約６７％の光量が透過され、約３３％の光量が反射される。反射された約３３％の右回り円偏光は、再びカラーフィルタ層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が選択電界無印加時の場合、左回り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。
【００３３】
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、入射した右回り円偏光のうち約３３％の光量が反射され、約６７％の光量が透過される。この場合、透過された約６７％の右回り円偏光が、カラーフィルタ層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。
【００３４】
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が平面内に、光の三原色にそれぞれ対応したらせんピッチを有するコレステリック液晶層毎に区画されたピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂをそれぞれ含むため、各ピッチ別領域の積層により混色を得る場合に比して、当該半透過反射層１８を薄く形成することが可能となり、ひいては液晶表示装置１０の小型化を図ることが可能となるとともに、液晶層１６の膜厚を相対的に均一にすることが可能となる。なお、本実施形態においては、半透過反射層１８は約１〜２μｍ程度の層厚とされている。
【００３５】
なお、本実施形態に示した半透過反射層１８は以下の方法により形成することができる。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。なお、図３に示すように各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ、１８Ｂは、それぞれ平面視矩形状に形成されているため、上記露光の際に効率が良くなるとともに、各領域の面積比率を設計し易くなる。
【００３６】
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。
（第１変形例）
図４は、図３と同様、カラーフィルタ層３０と半透過反射層１８とを平面視した図であり、紙面手前側がカラーフィルタ層３０、紙面後方側が半透過反射層１８である。本変形例では、１ドット内において、光の三原色のうち赤色を反射することが可能な赤色反射ピッチ別領域（選択色反射領域）１８Ｒと、赤色の補色となるシアンを反射することが可能なシアン反射ピッチ別領域（補色反射領域）１８Ｃとが形成されている。この場合も、赤色（選択色）とシアン（補色）とにより、白色に近い半透過反射表示が可能とされている。
【００３７】
また、赤色反射ピッチ別領域１８Ｒにおいては反射と透過の比率が概ね１：２となる一方、シアン反射ピッチ別領域１８Ｃにおいては赤色以外の色光を反射するため反射と透過の比率が概ね２：１となる。そして、図示したように赤色反射ピッチ別領域１８Ｒとシアン反射ピッチ別領域１８Ｃとは、それぞれの領域面積が略同一に形成されており、各画素毎に反射と透過の比率が概ね１：１となる。
【００３８】
なお、このような赤色反射ピッチ別領域１８Ｒ及びシアン反射ピッチ別領域１８Ｃは、図５に示すように、各色に対応した波長のピッチを有するコレステリック液晶層にて各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｃを平面内に形成して得ることが可能である。
【００３９】
また、図６に示すように、緑色、青色に対応した緑色反射ピッチ別領域１８Ｇ、青色反射ピッチ別領域１８Ｂをそれぞれ積層してシアン反射ピッチ別領域１８Ｃを得ることも可能である。この場合、緑色反射ピッチ別領域１８Ｇ、青色反射ピッチ別領域１８Ｂの積層により半透過反射層１８の層厚が図５に比して大きくなるが、従来のように三原色に対応する各色ピッチ別領域を積層して白色光を得る場合は、例えば３層好ましくは６層の積層が必要なため、そのような場合に比べて図６の例では薄層にて半透過反射層１８を形成することができる。
【００４０】
さらに、図４の例では、１ドット内において、選択色反射領域として赤色反射ピッチ別領域１８Ｒと、補色反射領域としてシアン反射ピッチ別領域１８Ｃとが平面内に形成されているが、選択色反射領域としての緑色反射ピッチ別領域と、補色反射領域としてのマゼンダ反射ピッチ別領域との組合せ、あるいは選択色反射領域としての青色反射ピッチ別領域と、補色反射領域としてのイエロー反射ピッチ別領域との組合せを採用することも可能である。
【００４１】
（第２変形例）
次に、図７も、図３と同様、カラーフィルタ層３０と半透過反射層１８とを平面視した図であり、紙面手前側がカラーフィルタ層３０、紙面後方側が半透過反射層１８である。本変形例では、１ドット内において、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂのうち、緑色に対応する緑色反射ピッチ別領域１８Ｇの面積を最大としている。この場合、緑色の反射率が相対的に大きくなり、緑色は最も視感度が高いため、当該液晶表示装置における反射率が相対的に大きくなものとなる。したがって、反射表示に重点をおいた表示装置を提供可能することが可能となる。具体的には、１ドット内において、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの面積比が、この順に概ね１：２：１とされている。
【００４２】
（第３変形例）
図８も、図３と同様、カラーフィルタ層３０と半透過反射層１８とを平面視した図であり、紙面手前側がカラーフィルタ層３０、紙面後方側が半透過反射層１８である。この場合、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂのうち、緑色に対応する緑色反射ピッチ別領域１８Ｇの面積を最小としている。したがって、透過表示に重点をおいた表示装置を提供可能となり、本変形例においては、１ドット内において、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの面積比が、この順に概ね２：１：２とされている。
【００４３】
［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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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ているので、表示部が薄型に形成されている。また、液晶層において比較的膜厚が均一なものであるため、高コントラストで表示不良の少ない電子機器を実現することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
【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らせんピッチ毎に区画したピッチ別領域を平面内に含む反射板にて、液晶表示装置の半透過反射層を構成したため、層厚が１〜２μｍ程度の薄いコレステリック半透過反射層を形成することができ、さらには液晶層の厚みが均一な液晶表示装置を実現することができる。また、本発明の液晶表示装置においては、半透過反射層におけるピッチ別領域の各面積に基づいて透過と反射の表示比率を任意に設定することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態としての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の液晶表示装置のカラーフィルタ層と半透過反射層とを平面視した模式図。
【図４】 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５】 図４の半透過反射層を拡大して示す部分拡大断面図。
【図６】 図５の一変形例を示す部分拡大断面図。
【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】 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 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
１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ ピッチ別領域
３０ カラーフィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射板、液晶表示装置及び電子機器に関し、特にコレステリック液晶層を備えた反射板、及びその反射板を備えた液晶表示装置、並びにその液晶表示装置を備えた電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コレステリック液晶を用いたコレステリック反射板が提案されている。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、この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具備する反射板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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなコレステリック液晶を用いた反射板においては、ピッチの異なるコレステリック液晶層を積層し、可視光域で着色の少ない白色に近い反射表示が可能なコレステリック反射板を得ている。したがって、コレステリック液晶層の層厚が１０μｍ程度と厚くなり、例えばこの反射板を上述のように液晶表示装置の半透過反射表示素子として装置内面に形成すると、液晶層の厚み（５μｍ程度）を均一に制御するのが困難となる場合があった。このように液晶層の厚みが不均一となると、コントラストが低下する等の表示不良が生じる場合がある。
【０００４】
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、薄膜化を実現するための構成を備えたコレステリック液晶を具備する反射板を提供することを目的とし、さらにはその反射板を備える半透過反射型の液晶表示装置、並びにこ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。
【０００５】
【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、本発明の反射板は、コレステリック液晶層を含み、コレステリック液晶のらせんピッチに応じた波長の色光を反射可能な反射板であって、コレステリック液晶層は、その液晶分子のらせんピッチがそれぞれ異なる複数のピッチ別領域を平面内に含み、その複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光が反射されることを特徴とする。
【０００６】
この場合、複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光が反射されるものとされているため、らせんピッチに応じて光の三原色に対応した各Ｒ，Ｇ，Ｂの色光を反射し、その補色を透過する構成とすることが可能となり、本発明の反射板により着色の少ない白色に近い半透過反射表示を実現することが可能となる。また、コレステリック液晶層において、複数のピッチ別領域が平面内に形成されているため、ピッチ別領域を積層することなく１層のコレステリック液晶層にて反射板を提供可能となる。したがって、本発明の反射板によると、半透過反射表示用の反射板を薄膜にて提供することが可能となり、小型化が望まれる電気光学装置に適用するのに好適となる。また、例えば液晶表示装置に上記構成の反射板を半透過反射表示素子として適用した場合には、電気光学素子としての液晶層の厚みを均一化することが可能となる。なお、本発明において、例えばコレステリック液晶層を平面方向の位置毎に反射スペクトルを測定した際に、反射が極小値となる位置、若しくは反射の変化の割合が不連続となる位置をピッチ別領域の境界とすることができる。
【０００７】
なお、コレステリック液晶層は、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とすることができる。すなわち、コレステリック液晶層は、そのらせんピッチに対応した波長の色光を反射するものであって、その補色を透過するものであるため、本発明の反射板は半透過反射板として機能するものとなる。
【０００８】
上記複数のピッチ別領域が、光の三原色のいずれかを反射させることが可能な原色反射ピッチ別領域を、各色についてそれぞれ含むものとすることができる。すなわち、複数のピッチ別領域が、赤色を反射することが可能な赤色反射ピッチ別領域と、緑色を反射することが可能な緑色反射ピッチ別領域と、青色を反射することが可能な青色反射ピッチ別領域とを含んで構成されているものとすることができる。このような構成により薄膜の反射板で着色の少ない白色に近い半透過反射表示が実現される。なお、赤色反射ピッチ別領域においてはらせんピッチが約６００〜６５０ｎｍ（この波長付近に反射極大波長を備える。以下、同様。）とされ、緑色反射ピッチ別領域においてはらせんピッチが約５５０ｎｍ、青色反射ピッチ別領域においてはらせんピッチが約４００〜５００ｎｍとされている。ここで、このような反射板を表示装置用のカラーフィルタとして用いると、１画素内は少なくとも３ドットから形成され、各ドットがそれぞれ赤色反射ピッチ別領域、緑色反射ピッチ別領域、青色反射ピッチ別領域（それぞれ原色反射ピッチ別領域をなす）から構成されたカラーフィルタを実現することができる。
【０００９】
一方、上記複数のピッチ別領域が、光の三原色の中から選択されるいずれかの色を反射することが可能な選択色反射ピッチ別領域と、その選択された色の補色となる色を反射することが可能な補色反射ピッチ別領域とを含むものとすることができる。すなわち、複数のピッチ別領域が、赤色、緑色、青色の中から選択される１色を反射することが可能な選択色反射ピッチ別領域と、その選択された色の補色となる色を反射することが可能な補色反射ピッチ別領域とを含むものとすることができる。この場合も、薄膜の反射板で着色の少ない白色に近い半透過反射表示が実現される。なお、補色反射ピッチ別領域を形成する態様としては、その補色の波長に対応したらせんピッチのコレステリック液晶層により形成する態様の他、上記選択色と異なる２種の原色に対応した２種のらせんピッチのコレステリック液晶層をそれぞれ積層して形成する態様を例示することができる。
【００１０】
次に、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からなる上基板と下基板との間に液晶層（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、液晶層に対して上基板側から円偏光を入射させる上基板側円偏光入射手段と、下基板側から上基板側からの円偏光と同一回転方向の円偏光を入射させる下基板側円偏光入射手段と、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、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、下基板の内面側に、上記構成の反射板を有する半透過反射層が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
このような表示装置によると、上基板側から上基板側円偏光入射手段により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円偏光に変調され、そのうち特定の回転方向（例えば右）の円偏光が半透過反射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円偏光入射手段により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））の円偏光は半透過反射層で透過されて表示に供される。そして、本発明では、この半透過反射層として上記構成の反射板を採用しているため、当該半透過反射層は着色の少ない白色に近い表示を実現することが可能であって、上述の通りコレステリック液晶層を積層することなく薄膜にて構成しているため、装置全体を薄型化することが可能となるとともに、特に半透過反射層を積層した場合に比して上記位相変調用液晶層の厚みを一層均一化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。
【００１２】
具体的には、上記半透過反射層が、１ドット内にその液晶分子のらせんピッチ毎に区画された複数のピッチ別領域を平面内に含み、その複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光を反射可能とされているものとすることができる。この場合、半透過反射層において、複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光が反射されるものとされているため、らせんピッチに応じて光の三原色に対応した各Ｒ，Ｇ，Ｂの色光を反射する構成とすることが可能となり、一層白色に近い半透過反射表示を実現可能となる。さらに具体的な構成として、上記１ドット内において、光の三原色のいずれかを反射させることが可能な原色反射ピッチ別領域を、各色についてそれぞれ含むものとすることができる。この場合、半透過反射層において１画素内は少なくとも３ドットから形成され、各ドットが赤色反射ピッチ別領域、緑色反射ピッチ別領域、青色反射ピッチ別領域（それぞれ原色反射ピッチ別領域をなす）から構成される。
【００１３】
また、上記各原色反射ピッチ別領域は、それぞれの領域面積が略同一に形成されているものとすることができる。この場合、１ドット内において、三原色のそれぞれについて領域面積の等しい各原色反射ピッチ別領域を備えるため、ドット毎に一層白色に近い表示が可能となるとともに、各原色反射ピッチ別領域においては、対応する原色以外は透過する構成とされているため、各領域において反射表示と透過表示との表示割合が概ね１：２となり、各領域において面積が等しいため、当該液晶表示装置において（反射表示：透過表示）が概ね（１：２）の表示を実現することが可能となる。なお、この場合において、反射と透過の表示割合が概ね１：２とは、半透過反射層に入射される光量のうち、約１／３が反射され、約２／３が透過されることを意味している。
【００１４】
また、各原色反射ピッチ別領域のうち、緑色に対応する緑色反射ピッチ別領域の面積を最大とすることができる。この場合、緑色の反射率が相対的に大きくなり、緑色は最も視感度が高いため、当該液晶表示装置における反射率が相対的に大きくなる。したがって、反射表示に重点をおいた表示装置を提供可能となる。一方、各原色反射ピッチ別領域のうち、緑色に対応する緑色反射ピッチ別領域の面積を最小とした場合、透過表示に重点をおいた表示装置を提供可能となる。
【００１５】
さらに、上記１ドット内において、光の三原色の中から選択されるいずれかの色を反射することが可能な選択色反射領域と、該選択された色の補色となる色を反射することが可能な補色反射領域とが形成されているものとすることができる。この場合も、選択色とその補色とにより、一層白色に近い半透過反射表示が可能となる。なお、選択反射領域と補色反射領域とは、それぞれの領域面積が略同一に形成されているものとすることができる。この場合、選択反射領域においては（反射表示：透過表示）が概ね（１：２）となる一方、補色反射領域においては選択色以外の色光を反射するため（反射表示：透過表示）が概ね（２：１）となり、各領域において面積が等しいものとすると、当該液晶表示装置において（反射表示：透過表示）が概ね（１：１）の表示を実現することが可能となる。以上のように、本発明の液晶表示装置においては、半透過反射層におけるピッチ別領域の各面積に基づいて透過と反射の表示割合を任意に設定することが可能となっている。
【００１６】
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、すなわちピッチ別領域を形成する方法としては例えば以下のような方法がある。まず、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れば、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。ここで、上記複数のピッチ別領域は、それぞれ矩形状に形成されているものとすることができ、この場合、上記露光の際に効率が良くなるとともに、各領域の面積を設定し易くなり、すなわち透過と反射の表示割合を任意に設定し易いものとなる。
【００１７】
一方、上記半透過反射層の内面側に、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層が形成されているものとすることができる。この場合、半透過反射層にて反射ないし透過された白色に近い光がカラーフィルタ層を透過するため、当該液晶表示装置はカラー表示を行うことが可能となる。
【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、薄型の電子機器を提供可能となる一方、透過と反射の表示割合を任意に設定し易い電子機器を提供可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［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（位相変調用液晶層）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（液晶層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（液晶層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（液晶層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、その上にはこれら半透過反射層１８ないしカラーフィルタ層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（液晶層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（選択電界印加時）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（選択電界無印加時）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、「選択電界無印加時」、「選択電界印加時」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、選択電界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、選択電界印加時には入射した円偏光を、その位相を変調することなく入射時と同回転の円偏光で通過させ、選択電界無印加時には入射した円偏光を、その位相を変調し入射時とは逆回転の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、特定の回転方向の円偏光のうち所定の光量を透過させ、残余の光量を反射させる構成とされている。本実施形態では、右回転の円偏光の約６７％を透過させ、約３３％を反射させる構成（透過と反射の比率が概ね２：１）で、左回転の円偏光は１００％透過させるものとされている。これは、コレステリック液晶がそのらせんピッチに応じた波長の色光を反射することに基づくもので、コレステリック液晶層は、図２に示すようにその液晶分子のらせんピッチ毎に複数に区画されている。
【００２７】
図２は、図１の半透過反射層１８を９０°回転させた方向から見たもので、赤色反射ピッチ別領域１８Ｒと、緑色反射ピッチ別領域１８Ｇと、青色反射ピッチ別領域１８Ｂとを平面内に含み、該複数のピッチ別領域が、各領域毎に各々らせんピッチに応じた異なる波長の色光が反射される反射板として構成されている。具体的には、赤色反射ピッチ別領域１８Ｒではらせんピッチが約６００ｎｍに反射極大をもつコレステリック液晶を、緑色反射ピッチ別領域１８Ｇでは約５５０ｎｍ、青色反射ピッチ別領域１８Ｂでは約４５０ｎｍに反射極大をもつコレステリック液晶にて構成され、その波長の色光が各領域で反射されるものとされている。
【００２８】
さらに、図３はカラーフィルタ層３０と半透過反射層１８とを平面視した図であり、紙面手前側がカラーフィルタ層３０、紙面後方側が半透過反射層１８である。なお、カラーフィルタ層３０においては、各色の境界にブラックマトリクスＢＭが形成されている。このように、半透過反射層１８において各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、１ドットの平面内に形成され、各ドット毎に各色のカラーフィルタ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが形成されて１画素を構成している。この場合、半透過反射層１８においては、１ドット内で各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの反射光の混色により白色に近い光を反射可能であって、その反射光に基づいて画素毎にカラーフィルタ層３０によってカラー表示が可能とされている。また、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂにおいて補色となる色光を透光可能とされ、その混色によっても１ドット内で白色に近い光を透過可能であって、その透過光に基づいて画素毎にカラーフィルタ層３０によってカラー表示が可能とされている。
【００２９】
また、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂにおいては、そのピッチに対応した光を反射する一方、その補色を透過するため、透過と反射の比率が概ね２：１とされている。そして、図３に示すように、本実施形態では１ドット内において各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂは、それぞれの領域面積が略等しく形成されているため、各画素毎に透過と反射の比率が概ね２：１となるものとされている。
【００３０】
次に、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円偏光となり、その右回り円偏光が液晶層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（選択電界印加時）、液晶層１６はＯＮ状態となって右回り円偏光をそのまま右回り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（選択電界無印加時）、液晶層１６はＯＦＦ状態となって右回り円偏光を左回り円偏光に変換して通過させるものとされている。
【００３１】
液晶層１６を出た右回り円偏光は、カラーフィルタ層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を透過した右回り円偏光の波長は約６００〜６５０ｎｍとなる。
【００３２】
カラーフィルタ層３０を通過して特定波長域の色光となった右回り円偏光は半透過反射層１８に入射し、半透過反射層１８に入射した右回り円偏光のうち、約６７％の光量が透過され、約３３％の光量が反射される。反射された約３３％の右回り円偏光は、再びカラーフィルタ層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が選択電界無印加時の場合、左回り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。
【００３３】
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、入射した右回り円偏光のうち約３３％の光量が反射され、約６７％の光量が透過される。この場合、透過された約６７％の右回り円偏光が、カラーフィルタ層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。
【００３４】
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が平面内に、光の三原色にそれぞれ対応したらせんピッチを有するコレステリック液晶層毎に区画されたピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂをそれぞれ含むため、各ピッチ別領域の積層により混色を得る場合に比して、当該半透過反射層１８を薄く形成することが可能となり、ひいては液晶表示装置１０の小型化を図ることが可能となるとともに、液晶層１６の膜厚を相対的に均一にすることが可能となる。なお、本実施形態においては、半透過反射層１８は約１〜２μｍ程度の層厚とされている。
【００３５】
なお、本実施形態に示した半透過反射層１８は以下の方法により形成することができる。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。なお、図３に示すように各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ、１８Ｂは、それぞれ平面視矩形状に形成されているため、上記露光の際に効率が良くなるとともに、各領域の面積比率を設計し易くなる。
【００３６】
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。
（第１変形例）
図４は、図３と同様、カラーフィルタ層３０と半透過反射層１８とを平面視した図であり、紙面手前側がカラーフィルタ層３０、紙面後方側が半透過反射層１８である。本変形例では、１ドット内において、光の三原色のうち赤色を反射することが可能な赤色反射ピッチ別領域（選択色反射領域）１８Ｒと、赤色の補色となるシアンを反射することが可能なシアン反射ピッチ別領域（補色反射領域）１８Ｃとが形成されている。この場合も、赤色（選択色）とシアン（補色）とにより、白色に近い半透過反射表示が可能とされている。
【００３７】
また、赤色反射ピッチ別領域１８Ｒにおいては反射と透過の比率が概ね１：２となる一方、シアン反射ピッチ別領域１８Ｃにおいては赤色以外の色光を反射するため反射と透過の比率が概ね２：１となる。そして、図示したように赤色反射ピッチ別領域１８Ｒとシアン反射ピッチ別領域１８Ｃとは、それぞれの領域面積が略同一に形成されており、各画素毎に反射と透過の比率が概ね１：１となる。
【００３８】
なお、このような赤色反射ピッチ別領域１８Ｒ及びシアン反射ピッチ別領域１８Ｃは、図５に示すように、各色に対応した波長のピッチを有するコレステリック液晶層にて各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｃを平面内に形成して得ることが可能である。
【００３９】
また、図６に示すように、緑色、青色に対応した緑色反射ピッチ別領域１８Ｇ、青色反射ピッチ別領域１８Ｂをそれぞれ積層してシアン反射ピッチ別領域１８Ｃを得ることも可能である。この場合、緑色反射ピッチ別領域１８Ｇ、青色反射ピッチ別領域１８Ｂの積層により半透過反射層１８の層厚が図５に比して大きくなるが、従来のように三原色に対応する各色ピッチ別領域を積層して白色光を得る場合は、例えば３層好ましくは６層の積層が必要なため、そのような場合に比べて図６の例では薄層にて半透過反射層１８を形成することができる。
【００４０】
さらに、図４の例では、１ドット内において、選択色反射領域として赤色反射ピッチ別領域１８Ｒと、補色反射領域としてシアン反射ピッチ別領域１８Ｃとが平面内に形成されているが、選択色反射領域としての緑色反射ピッチ別領域と、補色反射領域としてのマゼンダ反射ピッチ別領域との組合せ、あるいは選択色反射領域としての青色反射ピッチ別領域と、補色反射領域としてのイエロー反射ピッチ別領域との組合せを採用することも可能である。
【００４１】
（第２変形例）
次に、図７も、図３と同様、カラーフィルタ層３０と半透過反射層１８とを平面視した図であり、紙面手前側がカラーフィルタ層３０、紙面後方側が半透過反射層１８である。本変形例では、１ドット内において、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂのうち、緑色に対応する緑色反射ピッチ別領域１８Ｇの面積を最大としている。この場合、緑色の反射率が相対的に大きくなり、緑色は最も視感度が高いため、当該液晶表示装置における反射率が相対的に大きくなものとなる。したがって、反射表示に重点をおいた表示装置を提供可能することが可能となる。具体的には、１ドット内において、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの面積比が、この順に概ね１：２：１とされている。
【００４２】
（第３変形例）
図８も、図３と同様、カラーフィルタ層３０と半透過反射層１８とを平面視した図であり、紙面手前側がカラーフィルタ層３０、紙面後方側が半透過反射層１８である。この場合、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂのうち、緑色に対応する緑色反射ピッチ別領域１８Ｇの面積を最小としている。したがって、透過表示に重点をおいた表示装置を提供可能となり、本変形例においては、１ドット内において、各ピッチ別領域１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂの面積比が、この順に概ね２：１：２とされている。
【００４３】
［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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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ているので、表示部が薄型に形成されている。また、液晶層において比較的膜厚が均一なものであるため、高コントラストで表示不良の少ない電子機器を実現することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
【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らせんピッチ毎に区画したピッチ別領域を平面内に含む反射板にて、液晶表示装置の半透過反射層を構成したため、層厚が１〜２μｍ程度の薄いコレステリック半透過反射層を形成することができ、さらには液晶層の厚みが均一な液晶表示装置を実現することができる。また、本発明の液晶表示装置においては、半透過反射層におけるピッチ別領域の各面積に基づいて透過と反射の表示比率を任意に設定することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態としての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の液晶表示装置のカラーフィルタ層と半透過反射層とを平面視した模式図。
【図４】 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５】 図４の半透過反射層を拡大して示す部分拡大断面図。
【図６】 図５の一変形例を示す部分拡大断面図。
【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】 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 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
１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ ピッチ別領域
３０ カラーフィルタ
Claims (19)
- コレステリック液晶層を含み、該コレステリック液晶のらせんピッチに応じた特定の波長の色光を選択的に反射可能な反射板であって、
前記コレステリック液晶層は、領域毎にそれぞれ異なる波長の色光を選択的に反射する複数の選択色反射領域を備え、当該複数の選択色反射領域は、光の三原色の中から選択されるいずれかの色を選択的に反射させる原色反射領域と、前記光の三原色の中から選択された色の補色となる色を選択的に反射させる補色反射領域とを含んでいることを特徴とする反射板。 - 前記補色反射領域は、前記光の三原色の中から選択された色以外の二つの原色をそれぞれ選択的に反射させる原色反射領域を積層したものであることを特徴とする請求項１に記載の反射板。
- 前記コレステリック液晶層の上層には、色の異なる複数の色素層を有するカラーフィルタが設けられ、前記カラーフィルタの所定色の前記色素層は、当該所定色とは異なる特定波長の色光を選択的に反射する前記選択色反射領域の上層に延在して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射板。
- 前記カラーフィルタの所定色の前記色素層は、複数の前記選択色反射領域の上層に跨って延在して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の反射板。
- 前記カラーフィルタの複数の前記色素層の境界にブラックマトリクスが形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の反射板。
- 前記コレステリック液晶層は、所定の回転方向を持つ円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させることが可能とされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の反射板。
- 請求項１乃至６のいずれかに記載の反射板を用いた液晶表示装置。
- 領域毎にそれぞれ異なる特定波長の色光を選択的に反射する複数の選択色反射領域を有するコレステリック液晶層と、該コレステリック液晶層より上方に設けられた色の異なる複数の色素層を有するカラーフィルタとを備えた液晶表示装置であって、
前記カラーフィルタの所定色の前記色素層は、当該所定色とは異なる特定波長の色光を選択的に反射する前記選択色反射領域の上方に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記カラーフィルタの所定色の前記色素層は、複数の前記選択色反射領域に跨って延在して設けられていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
- 前記カラーフィルタの複数の前記色素層の境界にブラックマトリクスが形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の液晶表示装置。
- 前記コレステリック液晶層は、所定の回転方向を持つ円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させることが可能とされていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 互いに対向配置された透光性基板からなる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、
前記液晶層に対して前記上基板側から円偏光を入射させる上基板側円偏光入射手段と、前記下基板側から前記上基板側からの円偏光と同一回転方向の円偏光を入射させる下基板側円偏光入射手段と、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とが設けられるとともに、前記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、前記下基板の内面側に半透過反射層を備え、
前記半透過反射層が、コレステリック液晶層を含み、該コレステリック液晶のらせんピッチに応じた波長の色光を反射可能とされ、前記コレステリック液晶層は、１ドット内にその液晶分子のらせんピッチ毎に区画された複数のピッチ別領域を平面内に含み、該１ドット内の複数のピッチ別領域は、光の三原色に対応する色光をそれぞれ選択的に反射させることが可能な原色反射ピッチ別領域を含んでいることを特徴とする液晶表示装置。 - 互いに対向配置された透光性基板からなる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、
前記液晶層に対して前記上基板側から円偏光を入射させる上基板側円偏光入射手段と、前記下基板側から前記上基板側からの円偏光と同一回転方向の円偏光を入射させる下基板側円偏光入射手段と、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とが設けられるとともに、前記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、前記下基板の内面側に半透過反射層を備え、
前記半透過反射層が、コレステリック液晶層を含み、該コレステリック液晶のらせんピッチに応じた波長の色光を反射可能とされ、前記コレステリック液晶層は、その液晶分子のらせんピッチ毎に区画された複数のピッチ別領域を平面内に含み、該複数のピッチ別領域は、光の三原色に対応する色光をそれぞれ選択的に反射させることが可能な原色反射ピッチ別領域を含み、各原色反射ピッチ別領域は、それぞれの領域面積が略同一に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 互いに対向配置された透光性基板からなる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、
前記液晶層に対して前記上基板側から円偏光を入射させる上基板側円偏光入射手段と、前記下基板側から前記上基板側からの円偏光と同一回転方向の円偏光を入射させる下基板側円偏光入射手段と、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とが設けられるとともに、前記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、前記下基板の内面側に半透過反射層を備え、
前記半透過反射層が、コレステリック液晶層を含み、該コレステリック液晶のらせんピッチに応じた波長の色光を反射可能とされ、前記コレステリック液晶層は、その液晶分子のらせんピッチ毎に区画された複数のピッチ別領域を平面内に含み、該複数のピッチ別領域は、光の三原色に対応する色光をそれぞれ選択的に反射させることが可能な原色反射ピッチ別領域を含み、前記光の三原色のそれぞれに対応する各原色反射ピッチ別領域のうち、緑色に対応する緑色反射ピッチ別領域の面積が最大とされていることを特徴とする液晶表示装置。 - 互いに対向配置された透光性基板からなる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、
前記液晶層に対して前記上基板側から円偏光を入射させる上基板側円偏光入射手段と、前記下基板側から前記上基板側からの円偏光と同一回転方向の円偏光を入射させる下基板側円偏光入射手段と、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とが設けられるとともに、前記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、前記下基板の内面側に半透過反射層を備え、
前記半透過反射層が、コレステリック液晶層を含み、該コレステリック液晶のらせんピッチに応じた波長の色光を反射可能とされ、前記コレステリック液晶層は、その液晶分子のらせんピッチ毎に区画された複数のピッチ別領域を平面内に含み、該複数のピッチ別領域は、光の三原色に対応する色光をそれぞれ選択的に反射させることが可能な原色反射ピッチ別領域を含み、前記光の三原色のそれぞれに対応する各原色反射ピッチ別領域のうち、緑色に対応する緑色反射領域の面積が最小とされていることを特徴とする液晶表示装置。 - 互いに対向配置された透光性基板からなる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、
前記液晶層に対して前記上基板側から円偏光を入射させる上基板側円偏光入射手段と、前記下基板側から前記上基板側からの円偏光と同一回転方向の円偏光を入射させる下基板側円偏光入射手段と、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とが設けられるとともに、前記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、前記下基板の内面側に半透過反射層を備え、
前記半透過反射層が、コレステリック液晶層を含み、該コレステリック液晶のらせんピッチに応じた波長の色光を反射可能とされ、前記コレステリック液晶層は、１ドット内にその液晶分子のらせんピッチ毎に区画された複数のピッチ別領域を平面内に含み、該１ドット内の複数のピッチ別領域は、光の三原色の中から選択されるいずれかの色を反射することが可能な選択色反射領域と、該選択された色の補色となる色を反射することが可能な補色反射領域とを含んでいることを特徴とする液晶表示装置。 - 互いに対向配置された透光性基板からなる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、
前記液晶層に対して前記上基板側から円偏光を入射させる上基板側円偏光入射手段と、前記下基板側から前記上基板側からの円偏光と同一回転方向の円偏光を入射させる下基板側円偏光入射手段と、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とが設けられるとともに、前記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、前記下基板の内面側に半透過反射層を備え、
前記半透過反射層が、コレステリック液晶層を含み、該コレステリック液晶のらせんピッチに応じた波長の色光を反射可能とされ、前記コレステリック液晶層は、その液晶分子のらせんピッチ毎に区画された複数のピッチ別領域を平面内に含み、該複数のピッチ別領域は、光の三原色の中から選択されるいずれかの色を反射することが可能な選択色反射領域と、該選択された色の補色となる色を反射することが可能な補色反射領域とを含み、前記選択色反射領域と前記補色反射領域とは、それぞれの領域面積が略同一に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記複数のピッチ別領域は、それぞれ矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
- 請求項１２ないし１８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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