液晶显示装置及电子装置 [发明的详细说明]
[发明所属的技术领域]
本发明涉及液晶显示装置及电子装置，特别是涉及在将胆甾型液晶层作为反射层或半透射反射层用的液晶显示装置中，备有能以宽视角获得明亮的显示的可视性好的液晶显示装置及备有它的电子装置。
[现有的技术]
反射型的液晶显示装置由于不具有背光等光源，所以功耗小，迄今多用于各种便携式电子装置等中。可是，反射型的液晶显示装置由于利用自然光或照明光等外部光进行显示，所以存在在暗处难以看到显示的问题。因此，提出了这样一种液晶显示装置：在亮处与通常的反射型液晶显示装置同样地利用外部光，在暗处利用内部的光源可看到显示。就是说，该液晶显示装置采用兼备反射型和透射型地显示方式，根据周围的亮度，切换成反射模式或透射模式中的某一种模式，从而降低功耗，并且即使在周围暗的情况下，也能进行明亮的显示。以下，在本说明书中，将这种液晶显示装置称为“半透射反射型液晶显示装置”。
作为半透射反射型液晶显示装置的形态，提出了这样一种液晶显示装置：在下基板的内表面(以下，在本说明书中也往往将基板的液晶一侧的面称为内表面，将与之相反一侧的面称为外表面)上备有在铝等金属膜上形成了光透过用的狭缝(开口部)，使该反射膜具有作为半透射反射层的功能。
图11表示备有这种半透射反射层的现有的半透射反射型液晶显示装置的一例。
该液晶显示装置100有液晶103被夹持在一对透明基板101、102之间的液晶盒，反射膜104、绝缘膜106被层叠在下基板101上，在它上面形成由氧化铟锡(以下简称ITO)等透明导电膜构成的下侧电极108，并形成取向膜107使之覆盖下侧电极108。另一方面，在上基板102上形成有R(红)、G(绿)、B(蓝)各色素层的滤色片109，在它上面层叠平坦化膜111，在该平坦化膜111上形成由ITO等透明导电膜构成的上侧电极112，并形成取向膜113使之覆盖该上侧电极112。
用铝等光反射率高的金属膜形成反射膜104，在该反射膜104上形成对每个像素透光用的狭缝110。反射膜104利用该狭缝110而具有作为半透射反射层的功能(因此，以下将该膜称为“半透射反射层”)。另外，在上基板102的外表面一侧，从上基板102一侧开始依次配置前散射片118、延迟片119、上偏振片114，在下基板101的外表面一侧依次设置1/4波长片115、下偏振片116。另外，背光117(照明装置)配置在下基板101的下表面一侧、下偏振片116的下方。
在亮处按照反射模式使用图11所示的液晶显示装置100时，从上基板102的上方入射的太阳光、照明光等外部光透过液晶103，在下基板101上的半透射反射层104的表面上反射后，再次透过液晶103，出射到上基板102一侧。另外，在暗处按照透射模式使用时，从设置在下基板101的下方的背光117出射的光在狭缝110部分透过半透射反射层104，然后，透过液晶103，出射到上基板102一侧。这些光对各模式下的显示有贡献。
可是，在这样的半透射反射型的液晶显示装置或反射型的液晶显示装置中，例如铝或银等光反射率高的金属膜迄今被作为反射层或半透射反射层用。与此不同，近年来，提出了在反射型的液晶显示装置中，作为反射层使用交互层叠了有不同的折射率的电介质薄膜的电介质反射镜或使用了胆甾型液晶的胆甾型反射片、或使用了全息元件的全息反射片等。这些反射片不仅作为只反射具有构成材料的特征的光的反射层，而且还有其他功能。
其中胆甾型液晶在某一温度(液晶转变温度)以上时呈液晶相，在液晶相中，液晶分子采取以一定的间距呈周期性的螺旋结构。利用该结构而具有有选择地反射其波长与螺距一致的光、而使除此以外的光透过的性质。因此，例如利用液晶固化时的紫外线强度或温度，能控制螺距，所以能局部地改变反射光的颜色，能作为反射型滤色片使用。
另外，如果层叠多层有选择地反射不同颜色的色光的胆甾型液晶层，其结果是也能具有作为反射白色光的反射片的功能。
采用胆甾型液晶的反射片具有上述的特有功能，与以往多半使用的金属膜相比时，能实现亮度高、色纯度高的显示，所以作为能提供反射型或半透射反射型的液晶显示装置的显示品质的技术引人注目。
[发明要解决的课题]
可是，为了提高反射型液晶显示装置的显示品质，在使用胆甾型反射片作为反射层的情况下，与使用现有的金属膜的情况相比，存在视角窄的问题。即，胆甾型反射片由于有反射光的方向性强的特性，所以在从某一有限的狭窄角度范围内看液晶显示装置的画面时，与以往相比虽然能获得非常亮的显示，但存在一旦改变观察位置就立刻变暗的问题。
另外，在图11所示的现有的半透射反射型液晶显示装置中，与外部光的有无无关地能看到显示的装置存在透射模式时的显示亮度比反射模式时差很多的问题。这是由于透射模式时的显示只将从背光出射的光中的一半用于显示、只利用通过了半透射反射层的狭缝的光、1/4波长片及下偏振片被设置在下基板的外表面一侧等引起的问题。
在现有的半透射反射型液晶显示装置中，反射时及透射时显示模式不同，特别是透射时从背光出射的光中大约一半被上偏振片吸收，只将其余的大约一半用于显示。即，在反射模式中，将从上基板一侧入射的线偏振光直接用于亮显示，与此不同，在透射模式中，为了与反射模式时同样地进行显示，从液晶层的下表面朝向上基板一侧的光有必要大致是圆偏振光。可是，由于该圆偏振光中的一半从上偏振片出射时被上偏振片吸收了，其结果只是入射到液晶层中的光中的大约一半对显示有贡献。这样，根据显示原理，透射模式时的显示具有变暗的原因。
另外，透射模式时，由于利用透过狭缝的光进行显示，所以狭缝的面积相对于半透射反射层的全部面积的比例(即数值孔径)控制着显示亮度。如果增大该数值孔径，则能使透射模式时的显示明亮，但如果增大数值孔径，则由于半透射反射层的非开口部的面积减少，所以反射模式时的显示变暗。因此，为了确保反射模式时的亮度，狭缝的数值孔径不能超过某一程度以上，提高透射模式的亮度是有界限的。
其次，在半透射反射型液晶显示装置中，根据其显示原理，在下基板的外表面一侧需要有1/4波长片，但因此而导致透射模式时的亮度不足，现说明其理由。但是，在以下的说明中，说明在非选择电压施加状态时进行暗显示、在选择电压施加状态时进行亮显示的结构。
首先，在图11所示的半透射反射型的液晶显示装置100中，进行反射模式的暗显示时，在使上偏振片114的透射轴平行于纸面的情况下，从上基板102的外侧入射的光由于透过上基板102上的上偏振片114而变成有平行于纸面的偏振轴的线偏振光，透过液晶103时利用液晶103的双折射效应，大致成为圆偏振光。然后，如果在下基板101上的半透射反射层104的表面上反射，就成为反向旋转的圆偏振光，如果再透过液晶103，就成为有垂直于纸面的偏振轴的线偏振光，到达上基板102。这里，上基板102上的上偏振片114由于是有平行于纸面的透射轴的偏振片，所以在半透射反射层104上反射的光被上偏振片114吸收，不返回到液晶显示装置100的外部(观察者一侧)，液晶显示装置100呈暗显示。
反之，在进行反射模式的亮显示的情况下，如果电压被施加在液晶103上，则液晶103改变取向，所以从上基板102的外侧入射的外部光透过液晶103而成为线偏振光，在半透射反射层104上直接反射，有平行于纸面的偏振轴的线偏振光直接透过上基板102上的上偏振片114后返回到外部(观察者一侧)，液晶显示装置100呈亮显示。
另一方面，在上述液晶显示装置100中，进行透射模式的显示时，从背光117出射的光从下基板101的外侧入射到液晶盒中，该光中通过了狭缝110的光成为对显示有贡献的光。
这里，在液晶显示装置100中为了进行暗显示，如上所述，与反射模式时一样，从狭缝110朝向上基板102的光有必要大致呈圆偏振光。因此，从背光117出射、通过狭缝的光有必要大致成为圆偏振光，所以将透过下偏振片116后的线偏振光大致变换成圆偏振光用的1/4波长片115成为必要。所谓1/4波长片，是指在某一波长下能将线偏振光大致变换成圆偏振光的波长片。
这里，从背光17出射的光中，如果着眼于不通过狭缝110的光，则在从背光117出射、使下偏振片116的透射轴垂直于纸面的情况下，在透过了下偏振片116的时刻变成了垂直于纸面的线偏振光后，透过1/4波长片115，大致变成圆偏振光，到达半透射反射层104。另外，如果在半透射反射层104的下表面上反射，则变成反向旋转的圆偏振光，如果再透过1/4波长片115，则变成有平行于纸面的偏振轴的线偏振光。然后，该线偏振光被有垂直于纸面的透射轴的下偏振片116吸收。就是说，从背光117出射的光中，不通过狭缝110的光在半透射反射层104的下表面上反射后，大致被下基板101上的下偏振片116全部吸收。
这样，在半透射反射型的液晶显示装置100中，透射模式时不通过狭缝110而在半透射反射层104上反射的光大致被下基板101上的下偏振片116完全吸收，所以只是从背光117出射的光的一部分能被用于显示。就是说，假设不被下偏振片116吸收而透过下偏振片116，返回到背光117，则利用本来从背光117出射的光和该返回光有效地提高背光117的亮度，能提高透射模式的亮度。换句话说，如果能将不通过狭缝110而在半透射反射层104上反射的光再次用于显示，能提高透射模式的亮度。可是，用现有的结构不能实现这一点。
本发明就是为了解决上述课题而完成的，目的在于在将胆甾型液晶层作为反射层用的反射型或半透射反射型的液晶显示装置中，提供一种能以宽视角获得明亮显示的可视性好的液晶显示装置。
另外，本发明的目的在于提供一种备有可视性好的上述的液晶显示装置的电子装置。
[解决课题用的方法]
为了达到上述目的，本发明的液晶显示装置是一种有液晶层被夹持在互相相向配置的上基板与下基板之间的液晶盒的液晶显示装置，其特征在于：在上述下基板的内表面一侧备有具有多个凹凸部、使用能反射具有规定的旋转方向的椭圆偏振光中的至少一部分的胆甾型液晶层的反射层，设有使椭圆偏振光从上述上基板一侧入射到上述液晶层中的上基板一侧的椭圆偏振光入射装置，同时上述液晶层在选择电场施加状态、非选择电场施加状态中的某一种状态下，使入射的椭圆偏振光的极性反转，在另一状态下使极性不变。
本发明的液晶显示装置虽然设置了采用反射光的方向性强的胆甾型液晶层的反射层，但由于胆甾型液晶层有多个凹凸部，所以具有规定的旋转方向的椭圆偏振光被反射层反射时受到散射后出射。即，在胆甾型液晶层有多个凹凸部的情况下，构成胆甾型液晶层的液晶分子的螺旋结构在宽角度范围内呈倾斜状态。因此，入射到反射层上的入射光由于被胆甾型液晶层反射而受到散射，变成有宽角度范围的光而出射。
因此，在本发明的液晶显示装置中，与胆甾型液晶层没有凹凸部的现有的液晶显示装置相比，反射光强度的分布变得平缓。其结果是，能实现在宽视角范围内获得明亮的显示的可视性好的液晶显示装置。
另外，在上述的液晶显示装置中，上述反射层最好是将反射光集中在特定的角度范围内的层。
一般说来，观察者观察显示面的方向(观察者的正面方向)大致为基板的法线方向。在上述的液晶显示装置中，反射层是将反射光集中在特定的角度范围内的层，所以通过利用反射层将反射光大致集中在基板面的法线方向，能减少沿观察者观察显示面的方向以外的方向反射的光量，能将反射光作为对观察者观察显示面时的亮度有贡献的光有效地利用。因此，能获得更明亮的显示面。
另外，通常，如果被反射层反射的反射光的方向与在液晶显示装置的表面上被正反射的光的方向为同一方向，则来自液晶显示装置的出射光和在液晶显示装置的表面上被反射的外部光的反射光重叠，显示呈非常难以看到的状态。在上述的液晶显示装置中，由于反射层的作用，能使反射光的方向与液晶显示装置的表面上的正反射方向呈不同的方向，所以能作成能获得容易看到的显示的液晶显示装置。
另外，在上述的液晶显示装置中，构成上述胆甾型液晶层的上述凹凸部最好由曲面构成。
由于作成这样的液晶显示装置，所以光线被反射层反射时，更能有效地被散射，反射光强度的分布变得非常平缓。其结果是，能实现在更宽的视角范围内获得明亮的显示的可视性好的液晶显示装置。
另外，在上述的液晶显示装置中，靠上述胆甾型液晶层的上述下基板一侧最好备有具有多个凹凸部的基底层。
由于作成这样的液晶显示装置，所以能容易地形成有多个凹凸部的胆甾型液晶层，能容易地实现在宽视角范围内获得明亮的显示的可视性好的液晶显示装置。
另外，在上述的液晶显示装置中，上述基底层最好由树脂形成。
通过作成这样的液晶显示装置，能容易地控制构成基底层的凹凸部的形状，能容易地获得有任意形状的凹凸部。因此，能用任意的形状容易地形成构成胆甾型液晶层的多个凹凸部，能实现为了获得宽视角而设置了最佳形状的凹凸部的具有更好的可视性的液晶显示装置。
另外，在上述的液晶显示装置中，也可以在靠上述反射层的上基板一侧设置滤色层，该滤色层有包含不同色的颜料的多个色素层。
通过作成这样的液晶显示装置，能作成获得彩色显示的液晶显示装置。
另外，在上述的液晶显示装置中，也可以备有使光从上述下基板一侧入射到上述液晶盒中的照明装置，同时设置使椭圆偏振光从上述下基板一侧入射到上述液晶层的下基板一侧的椭圆偏振光入射装置。
在本发明的液晶显示装置中，为了实现半透射反射型的液晶显示装置，使透射显示模式与反射显示模式相同，有必要利用某种方法，使光线从下基板一侧入射到液晶盒中，同时使椭圆偏振光从下基板侧入射到液晶层中。为此，虽说采取何种方法都可以，但例如作为使光线从下基板一侧入射到液晶盒的照明装置，通过备有所谓的背光，能容易地实现使光线从下基板一侧入射的结构。
如果采用这样的液晶显示装置，则反射模式时，利用有多个凹凸部的基底层，如上所述，能在宽视角范围内获得明亮的显示，在透射模式时，也由于后面所述的理由，能获得明亮的显示，与现有的半透射反射型的液晶显示装置相比，能实现在反射模式时、透射模式时都能获得可视性同样好的显示的半透射反射型的液晶显示装置。
即，胆甾型液晶有波长与液晶分子的螺距相等、而且能有选择地反射其旋转方向与螺旋的卷曲方向相同的圆偏振光的所谓的选择反射性。反过来说，波长与液晶分子的螺距不相等的光、以及即使波长与液晶分子的螺距相等、但具有旋转方向与螺旋的卷曲方向相反的圆偏振光也能透过胆甾型液晶。另外，这里用的胆甾型液晶层不是100％地透射波长与液晶分子的螺距相等、旋转方向与螺旋的卷曲方向相同的圆偏振光，而是具有使一部分反射、使一部分透射的功能。因此，具有能将胆甾型液晶层作为半透射反射层的功能。
本发明人在反射型液晶显示装置中使用近年来提出的由胆甾型液晶构成的反射层的情况下，如果设定液晶模式，以使入射到液晶盒中的光的偏振状态成为椭圆偏振光，不管是对液晶层进行的选择电场施加时、还是非选择电场施加时，都能使椭圆偏振状态的极性反转，反射时和透射时能使显示模式相同，在显示原理上发现了透射模式能不至变暗。另外，发现了使下基板的外表面一侧的结构仍与以往相同，能再利用通过胆甾型液晶的选择反射而在下基板一侧反射的光。从这些方面着眼，得以提出本发明的结构。
以下，用图3说明本发明的液晶显示装置的显示原理和能再利用在半透射反射层上反射的光的理由。
图3是说明本发明的液晶显示装置的显示原理用的图。
液晶层3被夹持在由一对透光性基板构成的上基板1与下基板2之间、构成液晶盒4。在下基板2的内表面一侧，从下基板2一侧开始依次设置：由胆甾型液晶层8构成的半透射反射层7；以及有包含颜料的色素层5(在图3中例如作为红色(R)的色素层说明)的滤色层6(以下，也称为颜料滤色层)。胆甾型液晶层8是能使规定的波段(色)、具有规定的旋转方向的圆偏振光中的一部分反射，使一部分透过的液晶层，在本说明中例如在红色的右旋的圆偏振光(以下称右旋圆偏振光)中，使80％反射，使20％透射。
另外，本发明的液晶显示装置设有使椭圆偏振光从上基板1一侧入射到液晶层3中的上基板一侧的椭圆偏振光入射装置，在图3中，使一个方向的线偏振光透过的上偏振片9和将透过了该上偏振片9的线偏振光变换成圆偏振光的1/4波长片10构成上基板一侧的椭圆偏振光入射装置。另外，在图3中还设有使椭圆偏振光从下基板2一侧入射到液晶层3中的下基板一侧的椭圆偏振光入射装置，与上基板1一侧一样，下偏振片11和下1/4波长片构成下基板一侧的椭圆偏振光入射装置。这里，上基板一侧、下基板一侧都使偏振片9、11的透射轴的方向平行于纸面，该方向的线偏振光入射到1/4波长片10、12上时，出射右旋圆偏振光。
液晶层3是根据电场施加的有无，使入射的圆偏振光的极性(旋转方向)反转的层，例如非选择电压施加时(液晶关断时)液晶分子13呈卧倒状态，有λ/2(λ：入射光的波长)的相位差，因此，入射的右旋圆偏振光透过液晶层3后，变成左旋圆偏振光，左旋圆偏振光变成右旋圆偏振光。另一方面，选择电压施加时(液晶导通时)液晶分子13呈竖立状态，没有相位差，圆偏振光的极性(旋转方向)不变化。
在图3所示的液晶显示装置中，进行反射模式的亮显示时(图3的左端)，从上基板1的外侧入射的光借助于透过上基板1上的上偏振片9，成为有平行于纸面的偏振轴的线偏振光，接着，借助于透过上1/4波长片10，成为右旋圆偏振光。这时，如果使液晶呈导通状态，则如上所述，圆偏振光的旋转方向不变化，所以在右旋圆偏振光入射到液晶层3的情况下，该光即使透过液晶层3到达半透射反射层7，也仍然是右旋圆偏振光。
这里，使用金属膜等的现有的半透射反射层和使用胆甾型液晶的本发明的半透射反射层的很大的不同点在于：在由金属膜构成的半透射反射层的情况下，反射时圆偏振光的旋转方向变成相反的方向，即右旋圆偏振光反射后变成左旋圆偏振光，与此不同，在使用胆甾型液晶的半透射反射层的情况下，反射时圆偏振光的旋转方向不变，即右旋圆偏振光即使反射，也仍然是右旋圆偏振光。因此，红色的右旋圆偏振光的80％在下基板2上的半透射反射层7上反射后，再次朝向上基板1透过液晶层3。这时由于液晶还是呈导通状态，所以偏振状态不变，仍为右旋圆偏振光，但此后，由于透过上1/4波长片10，所以变成有平行于纸面的偏振轴的线偏振光，该线偏振光能透过上偏振片9，所以返回到外部(观察者一侧)，液晶显示装置进行亮(红色)显示。
反之，进行反射模式的暗显示时(从图3的右侧算起的第二个模式)，如果使液晶呈关断状态，则由于液晶层3具有λ/2的相位差，所以从上基板1一侧入射的右旋圆偏振光透过液晶层3后变成左旋圆偏振光。在图3中，构成半透射反射层7的胆甾型液晶层8说到底是反射右旋圆偏振光的一部分的层，所以左旋圆偏振光透过半透射反射层7。此后，借助于透过下1/4波长片12，变成有垂直于纸面的偏振轴的线偏振光，该线偏振光在下偏振片11上被吸收，不返回到外部(观察者一侧)，液晶显示装置进行暗显示。
另一方面，进行在透射模式下的显示时，例如从背光等出射的光从下基板2的外侧入射到液晶盒4中，该光成为对显示有贡献的光。这里，进行透射模式的暗显示时(图3的右端)，从下基板2一侧朝向上基板1一侧产生与反射模式时大致同样的作用。即，在图3中由于在下基板2一侧也备有与上基板1一侧同样的下偏振片11和下1/4波长片12，所以右旋圆偏振光从下基板2一侧入射到液晶层3中，其20％透过半透射反射层7。这里，如果液晶呈关断状态，则在到达上基板1一侧的时刻，变成左旋圆偏振光，借助于透过上1/4波长片10，变成有垂直于纸面的偏振轴的线偏振光，该线偏振光在上偏振片9上被吸收，所以不出射到外部(观察者一侧)，液晶显示装置进行暗显示。
进行透射模式的亮显示时(从图3的左侧算起的第二个模式)，从下基板2一侧入射的光由于透过下偏振片11而变成有平行于纸面的偏振轴的线偏振光，接着，由于透过下1/4波长片12而变成右旋圆偏振光后出射。该出射光中的20％能透过由胆甾型液晶构成的半透射反射层7，透过颜料滤色层6的色素层5，变成红色的右旋圆偏振光后出射，液晶如果呈导通状态，则20％的右旋圆偏振光仍维持该偏振状态而到达上基板1一侧。此后，右旋圆偏振光由于透过1/4波长片10而变成有平行于纸面的偏振轴的线偏振光，该线偏振光由于能透过上偏振片9，所以返回到外部(观察者一侧)，液晶显示装置进行亮(红色)显示。
另一方面，在透射模式的亮显示中，由于透过下1/4波长片12而变成右旋圆偏振光出射的出射光中，80％在由胆甾型液晶构成的半透射反射层7上朝向下侧反射。这时，如上所述，由于胆甾型液晶具有不改变反射圆偏振光的旋转方向的性质，所以反射光是右旋圆偏振光。因此，此后右旋圆偏振光如果透过下1/4波长片12，则变成有平行于纸面的偏振轴的线偏振光，该线偏振光能透过有平行于纸面的透射轴的下偏振片11。这样一来，如果具有与下偏振片11的透射轴相同的偏振轴的的线偏振光从下基板2一侧出射，则借助于该光例如在备有背光的反射片等上反射，再次被导入液晶盒4一侧，能再次用于显示。
另外，上面虽然省略了说明，但在透射模式的暗显示时，也是透过下1/4波长片12而变成右旋圆偏振光后出射的出射光中，80％在由胆甾型液晶构成的半透射反射层7上反射，一度从下基板2一侧出射到液晶盒4的外部后，再次被导入液晶盒4中，但该光总之在上偏振片9上被吸收，所以对暗显示来说没有特别障碍。
另外，在反射模式的亮显示时，由于从上面入射的右旋圆偏振光的20％透过半透射反射层7，所以一度从下基板2一侧出射到液晶盒4的外部后，再次被导入液晶盒4中。该光对显示有贡献，所以也能维持反射模式的显示亮度。
这样，在本发明的液晶显示装置中，反射时和透射时能使用同样的显示模式，特别是在着眼于透射模式的亮显示的情况下，不像现有的半透射反射型液晶显示装置那样从下基板一侧入射的光的一部分在上偏振片上被吸收，而是透过由胆甾型液晶构成的半透射反射层的光中的大部分对显示有贡献。另一方面，在由胆甾型液晶构成的半透射反射层上反射的光能再次用于显示。当然，上面说明中用的在胆甾型液晶上的反射：80％、透射：20％这样的比率只是一个基本的例子，反射和透射的比例能随意改变。可是，不管是怎样的比率，能最大限度地利用透过由胆甾型液晶构成的半透射反射层的圆偏振光、以及能将在半透射反射层上反射的圆偏振光再次用于显示的效果相结合，能维持反射显示的亮度，还能使透射显示的亮度比以往高，能实现可视性好的半透射反射型的液晶显示装置。
另外，在上面的说明中，作为理想的形态虽然使从上基板一侧、下基板一侧导入的光都为“(右旋)圆偏振光”，但为了实现上述本发明的液晶显示装置的工作，不一定必须是完全的圆偏振光，广义地说也可以是“椭圆偏振光”。
另外，在上述的液晶显示装置中，上述胆甾型液晶层也可以具有作为在每个分割了上述液晶盒的显示区域内的规定的区域中，有选择地反射对应于液晶分子的螺距的波长不同的色光的滤色片的功能。
上述胆甾型液晶层通过在每个分割了上述液晶盒的显示区域内的规定的区域中，改变液晶分子的螺距，在每个规定的区域中有选择地反射对应于螺距的波长的光，能具有作为反射型的滤色片的功能。例如，在显示区域内的每个点，具有作为分别反射红(R)、绿(G)、蓝(B)色的光的反射型的滤色片的功能，能作成在显示区域的每个点能进行不同颜色的彩色显示的液晶显示装置。
另外，在胆甾型液晶层具有作为滤色片的功能的情况下，在分割了上述反射层中的上述液晶盒的显示区域内的与规定的区域的周边部对应的位置，最好备有将上述胆甾型液晶层分离成液晶分子的每一螺距的间壁，该间壁被设置成比构成上述胆甾型液晶层的上述凹凸部的最顶部的高度还高。
例如，胆甾型液晶层在显示区域内的每个点具有作为分别反射红(R)、绿(G)、蓝(B)色的光的反射型的滤色片的功能的情况下，在与各点的周边部对应的位置备有将上述胆甾型液晶层分离成液晶分子的每一螺距的间壁，该间壁被设置成比构成上述胆甾型液晶层的上述凹凸部的最顶部的高度还高，所以在利用反射层的间壁隔离的区域内，通过形成反射不同光的胆甾型液晶层，能可靠地将相邻的区域之间分离开，能实现色再现性好的能进行彩色显示的液晶显示装置。
另外，在上述的液晶显示装置中，上述反射层也可以是有液晶分子的螺距不同的多个胆甾型液晶层的层。
通过作成这样的液晶显示装置，能使反射层具有作为反射包括各种波段的圆偏振光的反射层的所谓白色反射片的功能。
另外，为了达到上述的目的，本发明的电子装置的特征在于备有上述的液晶显示装置。
如果采用这样的电子装置，则能提供一种备有具有良好的可视性的液晶显示部的电子装置。
[附图的简单说明]
图1是表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的剖面结构的图。
图2是表示凹凸部和间壁的概略斜视图。
图3是说明相当于上述第一实施例的液晶显示装置的显示原理用的模式图。
图4是说明构成本实施例的液晶显示装置的液晶盒的表面上的光的状态用的图。
图5是说明构成本实施例的液晶显示装置的胆甾型液晶层的凹凸部不使反射光集中在特定的角度范围内时的液晶盒的表面上的光的状态用的图。
图6是表示本发明的电子装置的一例的斜视图。
图7是表示本发明的电子装置的另一例的斜视图。
图8是表示本发明的电子装置的又一例的斜视图。
图9是表示本发明的第二实施例的液晶显示装置的剖面结构的图。
图10是说明构成现有的液晶显示装置的液晶盒的表面上的光的状态用的图。
图11是表示现有的液晶显示装置的一例的剖面图。
[发明的实施例」
[第一实施例]
以下，参照图1说明本发明的第一实施例。
图1是表示本实施例的液晶显示装置的剖面结构的图。本实施例是半透射反射型彩色液晶显示装置的例子，是胆甾型液晶层具有作为滤色片功能的情况的例子。另外，在图1中，为了容易看图，要使各结构要素的膜厚和尺寸的比率等适当地不同。
如图1所示，本实施例的液晶显示装置20备有液晶盒21、以及配置在液晶盒21的后面一侧(下基板23的外表面一侧)上的背光22(照明装置)。
液晶盒21这样地配置：下基板23与上基板24相向配置，由将相位差设定为例如λ/2的STN(超扭曲向列)液晶等构成的液晶层26被夹持在这些上基板24与下基板23之间。另外，背光22备有由LED(发光二极管)等构成的光源27、导光片28、反射片29等。
如图1所示，在由玻璃或塑料等透光性材料构成的下基板23的内表面一侧有由曲面构成的多个凹凸部36a，形成由树脂构成的基底层36，在基底层36上形成半透射反射层35，该半透射反射层35备有间壁36b、以及在由间壁36分隔的区域内形成的胆甾型液晶层34r、34g、34b。
如图1及图2所示，间壁36b呈网格状设置在与显示区域内的各点的周边部对应的位置上。另外，间壁36b的剖面呈凸状，设置成比构成胆甾型液晶层34r、34g、34b的凹凸部34a的最顶部的高度还高，通过与基底层36同时形成，能与基底层36一体化。
胆甾型液晶层34r、34g、34b是反射各色光中具有规定的旋转方向的圆偏振光中的一部分，透射一部分的层，具体地说，例如反射右旋圆偏振光中的80％，透射20％。反射和透射的比例能设定在反射∶透射＝8∶2～1∶9左右的范围内，该设定能控制胆甾型液晶层34r、34g、34b的厚度。
另外，如图1所示，胆甾型液晶层34r、34g、34b是有由曲面构成的多个凹凸部34a的层，形成为能使由半透射反射层35产生的反射光集中在基板面的大约法线方向(观察者的正面方向)上。
另外，胆甾型液晶层34r、34g、34b是在显示区域的每个点上有选择地反射其波长与液晶分子的螺距一致的光的层，利用间壁36b对每个液晶分子的螺距进行分离。胆甾型液晶层34r、34g、34b例如通过改变使胆甾型液晶固化时的紫外线强度或温度，能局部地控制螺距，如果将螺距控制在450nm左右，则能有选择地反射蓝色光，如果控制在550nm左右，则能有选择地反射绿色光，如果控制在650nm左右，则能有选择地反射红色光，总体具有作为滤色片的功能。
另外，胆甾型液晶层34r、34g、34b的每一种颜色的平面图形的形状例如呈条形、镶嵌形、三角形，能采用与已知的现有的滤色片同样的形状。
另外，如图1所示，在半透射反射层35上形成外覆盖层33，进行表面平坦化。在外覆盖层33上形成由ITO等透明导电膜构成的下部电极37，在其上形成由聚酰亚胺等树脂构成的取向膜38。另外，在上基板24的内表面一侧，形成由ITO等透明导电膜构成的上部电极39，在其上形成由聚酰亚胺等树脂构成的取向膜40。
在由这些下部电极37、上部电极39构成的电极结构中，能采用利用薄膜晶体管(TFT)、薄膜二极管(TFD)等开关元件的有源矩阵方式、无源矩阵方式中的任意一种方式。
在上基板24的外表面一侧从基板一侧开始依次设有上延迟片42和上偏振片43(两者构成上基板一侧的椭圆偏振光入射装置)。另一方面，在下基板23的外表面一侧从基板侧开始依次设有下延迟片44和下偏振片45(两者构成下基板一侧的椭圆偏振光入射装置)。这些延迟片42、44和偏振片43、45用来使具有规定的旋转方向的圆偏振光入射到液晶层26中，根据本发明的液晶显示装置的显示原理，从上基板24一侧入射的圆偏振光和从下基板23一侧入射的圆偏振光的旋转方向必须大体一致。因此，上偏振片43和下偏振片45的透射轴的方向有必要大体一致，都呈与图1的纸面平行的方向。其中，特别是在欲使上基板24一侧设置的延迟片具有色补偿功能的情况下，不一定采用1/4波长片，也可以选择具有任意的相位差的延迟片。
其次，作为制造图1所示的本实施例的液晶显示装置20的工序的一部分，说明在下基板23的内表面一侧形成基底层36和半透射反射层35的方法的一例。
“方法1”
首先，例如用旋转涂敷机将正型的光致抗蚀剂OFPR-800(商品名，东京应化制)涂敷在下基板23的内表面一侧。然后，在90℃的温度下进行10分钟的预烘烤。
其次，例如用灰色掩模进行曝光，使光致抗蚀剂的曝光量进行过渡性的变化而曝光后，用显影液NMD-W(商品名，东京应化制)进行显影，在250℃的温度下进行主烘烤，使光致抗蚀剂完全固化，同时形成基底层36及间壁36b。
在该方法中，根据灰色掩模的图形形状和光透射率，三维地控制由构成基底层36的曲面构成的多个凹凸部36a及间壁36b的形成位置和形状。
另外，这里作为使光致抗蚀剂的曝光量过渡性地变化的方法，除了使用灰色掩模的方法以外，还能采用利用电子束曝光装置控制电子束的照射量的方法等。
然后，在形成了基底层36及间壁36b之后，在由间壁36b分隔的区域内涂敷胆甾型液晶，照射紫外线，使胆甾型液晶固化，从而形成有多个凹凸部34a的胆甾型液晶层34r、34g、34b，上述多个凹凸部34a由对应于构成基底层36的凹凸部36a的形状的曲面构成，获得半透射反射层35。
关于上述结构的液晶显示装置20的显示原理，因为在[解决课题用的方法]项中详细地说明过，所以这里从略。如上所述，如果采用本实施例的液晶显示装置20，则在反射时和透射时能采用同样的显示模式，特别是在着眼于透射模式的亮显示的情况下，不会像现有的半透射反射层液晶显示装置那样从下基板一侧入射的光的一部分在上偏振片上被吸收，透过了由胆甾型液晶层34r、34g、34b构成的半透射反射层35的光的大部分对显示有贡献。另一方面，在由胆甾型液晶层34r、34g、34b构成的半透射反射层35上反射、而未被导入液晶层26中的光能再次用于透射显示。这样，能最大限度地利用透过了由胆甾型液晶层34r、34g、34b构成的半透射反射层35的圆偏振光，以及再将在半透射反射层35上反射的圆偏振光用于显示的效果相结合，能维持反射显示的亮度，同时能使透射显示的亮度比以往高，能实现可视性好的半透射反射型的液晶显示装置。
另外，本实施例的液晶显示装置20虽然设置了采用反射光的方向性强的胆甾型液晶层的反射层，但由于胆甾型液晶层34r、34g、34b有多个凹凸部34a，所以具有规定的旋转方向的椭圆偏振光被半透射反射层35反射时受到散射后出射。因此，与胆甾型液晶层没有凹凸部的现有的液晶显示装置相比，反射光强度的分布变得平缓。其结果是，能实现在宽视角范围内获得明亮的显示的可视性好的液晶显示装置。
另外，构成胆甾型液晶层34r、34g、34b的凹凸部34a由于由曲面构成，所以光线被半透射反射层35反射时，能使之更有效地散射，反射光的强度分布变得非常平缓。其结果是，能在更宽的视角范围内获得明亮的显示。
而且，构成胆甾型液晶层34r、34g、34b的凹凸部34a由于将反射光集中在特定的角度范围内，所以半透射反射层35能非常有效地将反射光集中在基板面的大致法线方向(观察者的正面方向)上，能作成获得更明亮、可视性更好的显示的液晶显示装置20。
这里，参照附图说明本实施例的液晶显示装置20的液晶盒的表面上的光的状态。
图4是说明构成本实施例的液晶显示装置20的液晶盒21的表面上的光的状态用的图，图5是说明构成本实施例的液晶显示装置20的胆甾型液晶层的凹凸部不使反射光集中在特定的角度范围内时的液晶盒21的表面上的光的状态用的图。图10是说明构成现有的液晶显示装置的液晶盒210的表面上的光的状态用的图。
在图4、图5及图10中，符号L1表示入射到液晶盒21、210中的外部光，符号L2、L3、L11表示来自液晶盒21、210的出射光，符号L10表示在液晶盒21、210的表面上反射的外部光的反射光。
如图10所示，在现有的液晶显示装置中，作为被反射层反射的反射光的来自液晶盒210的出射光L11的方向与外部光的反射光L10的方向成同一方向。因此，来自液晶盒210的出射光L11与外部光的反射光L10重叠，显示呈非常难以看到的状态。
与此不同，在本实施例的液晶显示装置20中，如图4所示，作为被半透射反射层35反射的反射光的来自液晶盒21的出射光L2的方向与外部光的反射光L10的方向成不同方向，同时沿多个方向散射，所以能在宽视角范围内获得明亮、容易看到的显示。
而且，本实施例的液晶显示装置20由于构成胆甾型液晶层34r、34g、34b的凹凸部34a将反射光集中在大致法线方向(观察者的正面方向)上，所以如图5所示，与凹凸部34a不将反射光集中在特定的角度范围内的情况相比，来自液晶盒21的出射光L2的方向集中在基板面的大致法线方向上，所以在观察者观察显示面的方向以外的方向上反射的光量的比例少，能获得更明亮、可视性更好的显示。
另外，在本实施例的液晶显示装置20中，靠胆甾型液晶层34r、34g、34b的下基板23一侧备有具有多个凹凸部36a的基底层36，所以能容易地形成有多个凹凸部34a的胆甾型液晶层34r、34g、34b，能在宽视角范围内容易地实现能获得明亮的显示的可视性好的液晶显示装置20。
另外，由于用树脂形成基底层36，所以能容易地控制构成基底层36的凹凸部36a的形状，能容易地获得有任意的形状的凹凸部36a。因此，能以任意的形状容易地形成构成胆甾型液晶层34r、34g、34b的多个凹凸部34a，为了获得宽视角，能容易地形成最佳形状的凹凸部34a。
另外，在基底层36由树脂构成的情况下，也可以用以下所示的方法代替上述的“方法1”，形成基底层36。
“方法2”
首先，与方法1同样地将与方法1同样的光致抗蚀剂涂敷在下基板23的内表面一侧，在90℃的温度下进行10分钟的预烘烤，形成光致抗蚀剂层。
其次，用掩模进行第一次曝光。然后，用显影液NMD-W(商品名，东京应化制)使光致抗蚀剂层显影。从而感光后的光致抗蚀剂层被除去，形成由光致抗蚀剂构成的凹凸部。
其次，用与第一次曝光用的不同的掩模，进行第二次曝光。这里使用了所使用的掩模的遮光区域比第一次曝光时使用的掩模的曝光区域小的掩模。
其次，用显影液NMD-W(商品名，东京应化制)，使由光致抗蚀剂构成的凹凸部显影。从而感光后的光致抗蚀剂部分被除去，在下基板23上形成有两级台阶的由光致抗蚀剂构成的凹凸部。另外，这里虽然示出了每一次曝光时进行显影的例子，但进行了两次曝光后进行一次显影也没有关系。
其次，通过在140℃的温度下进行30分钟的热处理，使由光致抗蚀剂构成的凹凸部回流，使凹凸部的台阶变圆，作成表面呈平缓的曲面的凹凸部。然后，在250℃的温度下进行主烘烤，使光致抗蚀剂完全固化，形成表面有由曲面构成的凹凸部36a的基底层36。
“方法3”
首先，与方法1同样地将与方法1同样的光致抗蚀剂涂敷在下基板23的内表面一侧，按照规定的形状进行构图，从而形成柱状的凹凸。
然后，在形成了凹凸的下基板23上涂敷由光聚合性丙烯酸树脂构成的液态材料，使其固化，从而覆盖柱状的凹凸，形成表面有由光滑的曲面构成的凹凸部36a的基底层36。
“方法4”
首先，在下基板23上形成由树脂构成的第一膜，在第一膜上涂敷光致抗蚀剂并按照规定的形状构图，通过刻蚀第一膜，在下基板23上形成柱状的凹凸。
然后，将光致抗蚀剂剥离，在形成了凹凸的下基板23上涂敷由光聚合性丙烯酸树脂构成的液态材料，使其固化，从而覆盖柱状的凹凸，形成表面有由光滑的曲面构成的凹凸部36a的基底层36。
另外，在由树脂构成的情况下，也可以通过压花加工形成基底层36的形状，也可以采用使用复制基底层36的形状的模具的方法形成。
另外，胆甾型液晶层34r、34g、34b是具有作为在显示区域的每个点上分别反射红(R)、绿(G)、蓝(B)色的光的反射型的滤色片的功能的层，间壁36b在对应于各点的周边部的位置上被设置成比构成胆甾型液晶层34r、34g、34b的凹凸部34a的最顶部的高度还高，由于按照每个液晶分子的螺距分离胆甾型液晶层34r、34g、34b，所以通过在由半透射反射层35中的间壁36b分隔的区域内形成反射不同的光的胆甾型液晶层34r、34g、34b，能可靠地分离与相邻的区域之间，构成色再现性好的能进行彩色显示的液晶显示装置20。
[第二实施例]
以下，参照图9说明本发明的第二实施例。
图9是表示本实施例的液晶显示装置的剖面结构的图。本实施例虽然与第一实施例同样是半透射反射层液晶显示装置的例子，但与第一实施例不同，是胆甾型液晶层具有作为白色反射片的功能时的例子。另外，在图9中，与图1一样，为了容易看图，要使各结构要素的膜厚和尺寸的比例等适当地不同。
另外，本实施例的液晶显示装置的总体结构与图1所示的第一实施例相同，所以参照附图详细说明只与第一实施例不同的部分。
本实施例的液晶显示装置与图1所示的第一实施例不同之处在于：基底层由下基板的一部分构成、胆甾型液晶层具有作为白色反射片的功能、以及设有颜料滤色层。
在本实施例的液晶显示装置50中，如图9所示，在由玻璃或塑料等透光性材料构成的下基板23的内表面一侧有由曲面构成的多个凹凸部，形成由下基板23的一部分构成的基底层56，在基底层56上形成半透射反射层55，该半透射反射层55用来将反射光集中在基板面的大致法线方向上，有由曲面构成的多个凹凸部，且由液晶分子中螺距不同的多个胆甾型液晶层构成，在半透射反射层55上形成有包括R、G、B不同颜色的颜料的色素层31r、31g、31b的颜料滤色层32。
其次，说明作为制造图9所示的本实施例的液晶显示装置50的工序的一部分的在下基板23的内表面一侧形成基底层56和半透射反射层55的方法的一例。
首先，将光致抗蚀剂涂敷在下基板23上后进行预烘烤。其次，例如用掩模进行曝光后，用显影液进行显影，进行主烘烤，使光致抗蚀剂完全固化，从而形成有对应于凹凸部的形成位置的开口部的抗蚀剂图形。
然后，将保护用的叠层膜粘贴在下基板23上形成了抗蚀剂图形的一侧的面和与之相反一侧的面上，浸渍在过剩地包含下基板23的组成元素的过饱和溶液中，在凹凸部的形成位置形成微小突起。
其次，剥离抗蚀剂图形，用以氢氟酸为主成分的溶液正式地进行刻蚀，从而在被抗蚀剂图形覆盖的部分形成平滑面，同时在未被抗蚀剂图形覆盖的部分形成凹凸部，形成有多个凹凸部的基底层56。
然后，将胆甾型液晶涂敷在基底层56上，通过照射紫外线使胆甾型液晶固化，形成有多个凹凸部的胆甾型液晶层，该多个凹凸部由对应于构成基底层56的凹凸部的形状的曲面构成，获得半透射反射层55。
另外，在基底层56由下基板的一部分构成的情况下，也可以不用上述的方法，而采用喷砂法等方法形成有多个凹凸部的基底层56。
关于上述结构的液晶显示装置50的显示原理，因为在[解决课题用的方法]的项中详细地说明过，所以这里从略。如上所述，在本实施例的液晶显示装置50中，也能最大限度地利用透过由胆甾型液晶构成的半透射反射层55的圆偏振光、以及能将在半透射反射层55上反射的圆偏振光再次用于显示的效果相结合，能维持反射显示的亮度，同时能使透射显示的亮度比以往高，能实现可视性好的半透射反射型的液晶显示装置。
另外，本实施例的液晶显示装置50虽然设置了采用反射光的方向性强的胆甾型液晶层的反射层，但由于胆甾型液晶层有多个凹凸部，所以具有规定的旋转方向的椭圆偏振光被半透射反射层35反射时受到散射后出射。因此，与胆甾型液晶层没有凹凸部的现有的液晶显示装置相比，反射光强度的分布变得平缓。其结果是，能实现在宽视角范围内获得明亮的显示的可视性好的液晶显示装置50。
另外，本实施例的液晶显示装置50也由于构成胆甾型液晶层的凹凸部由曲面构成，所以在半透射反射层55上使光反射时，能更有效地使之散射，能在更大的视角范围内获得更明亮的显示。
另外，半透射反射层55是将反射光集中在基板面的大致法线方向(观察者的正面方向)上的层，所以在观察者观察显示面的方向以外的方向上反射的光量的比例减少，能获得更明亮、可视性更好的显示。
另外，在本实施例的液晶显示装置50中，也在靠胆甾型液晶层的下基板23一侧备有具有多个凹凸部的基底层58，所以能容易地形成有多个凹凸部的胆甾型液晶层。
另外，在本实施例的液晶显示装置50中，由于在靠半透射反射层55的上方设置具有包括不同色的颜料的多个色素层的颜料滤色层32，所以能获得彩色显示。
[电子装置]
说明备有上述实施例的液晶显示装置的电子装置的例子。
图6是表示移动电话的一例的斜视图。在图6中，符号1000表示移动电话本体，符号1001表示使用上述的液晶显示装置的液晶显示部。
图7是表示手表型电子装置的一例的斜视图。在图7中，符号1100表示手表本体，符号1101表示使用上述的液晶显示装置的液晶显示部。
图8是表示文字处理器、个人计算机等便携型信息处理装置的一例的斜视图。在图8中，符号1200表示信息处理装置，符号1202表示键盘等输入部，符号1204表示信息处理装置本体，符号1206表示使用上述的液晶显示装置的液晶显示部。
图6～图8所示的电子装置由于备有使用上述实施例的液晶显示装置的液晶显示部，所以能获得明亮的显示，能实现备有可视性好的液晶显示部的电子装置。
另外，本发明的技术范围不限定在上述实施例中，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能加以种种变更。例如在上述实施例中，作为椭圆偏振光入射装置虽然使用了偏振片和1/4波长片，但如果能使椭圆偏振光入射到液晶层中，则使用其他光学构件也可以。
另外，在本发明中，虽然使圆偏振光入射到液晶层中用来显示是理想的，但不一定限于完全的圆偏振光，如果容许光的利用效率有若干下降，则也能使用椭圆偏振光。
[发明的效果]
以上，已详细说明过，在本发明的液晶显示装置中，由于胆甾型液晶层是有多个凹凸部的层，所以具有规定的旋转方向的椭圆偏振光在反射层上反射时受到散射后出射。因此，在本发明的液晶显示装置中，与胆甾型液晶层没有凹凸部的现有的液晶显示装置相比，反射光强度的分布变得平缓。其结果是，能实现在宽视角范围内获得明亮的显示的可视性好的液晶显示装置。