WO1999053369A1 - Afficheur a cristaux liquides et dispositif electronique - Google Patents

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WO1999053369A1
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Tsuyoshi Maeda
Osamu Okumura
Eiji Okamoto
Takumi Seki
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Seiko Epson Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a technical field of a liquid crystal device, and more particularly to a structure of a liquid crystal device capable of switching and displaying a reflective display and a transmissive display, and a technical field of an electronic device using the liquid crystal device. Background technique
  • reflection type liquid crystal devices are often used for portable devices and auxiliary display parts of the device due to low power consumption.
  • the display since the display is made visible using external light, the display can be displayed in a dark place. There is a problem that cannot read.
  • a liquid crystal device that uses external light in a bright place in the same way as a normal reflective liquid crystal device, but in a dark place, the display can be viewed by an internal light source.
  • a polarizing plate, a transflective plate, and a backlight are sequentially arranged on the outer surface of the liquid crystal panel opposite to the observation side. It has a configuration.
  • this liquid crystal device when the surroundings are bright, external light is taken in, and reflective display is performed using the light reflected by the semi-transmissive reflector.
  • a transmissive display that allows the display to be viewed by light transmitted through the reflector is performed.
  • liquid crystal device there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-2292413 in which the brightness of a reflective display is improved.
  • This liquid crystal device has a configuration in which a transflective plate, a polarizing plate, and a backlight are sequentially arranged on the outer surface of the liquid crystal panel opposite to the observation side.
  • a transflective plate, a polarizing plate, and a backlight are sequentially arranged on the outer surface of the liquid crystal panel opposite to the observation side.
  • reflective display is performed using the light reflected by the semi-transmissive reflector, and when the surroundings are dark, the backlight is turned on and transmitted through the polarizing plate and the semi-transmissive reflector.
  • a transmissive display is used in which the display can be viewed with the light thus emitted. With such a configuration, a polarizing plate is provided between the liquid crystal cell and the transflective plate. Therefore, a reflective display brighter than the liquid crystal device described above can be obtained. Disclosure of the invention
  • Japanese Patent Laid-Open No. 9-2588219 proposes a reflective color liquid crystal device in which a reflector is disposed so as to be in contact with a liquid crystal layer.
  • this liquid crystal device cannot recognize the display when the surroundings are dark.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-318929 proposes a transflective liquid crystal device in which a pixel electrode serving as a transflective film is provided on the inner surface of a liquid crystal cell. It also discloses a configuration in which a pixel electrode made of an IT0 (Indium Tin Oxide) film is stacked on a semi-transmissive reflective film made of a metal film via an insulating film.
  • IT0 Indium Tin Oxide
  • the optical properties of the polarizing plate, retardation plate, liquid crystal cell, etc. on the surface side of the liquid crystal cell are set so as to enhance the contrast characteristics during reflective display, good contrast characteristics during transmissive display can be obtained.
  • these optical characteristics are set to enhance the contrast characteristics in transmissive display. Then, it becomes impossible to obtain good contrast characteristics at the time of reflective display.
  • these optical characteristics are set so that color compensation due to color dispersion caused by light wavelength dispersion can be satisfactorily performed during reflective display, such color compensation cannot be satisfactorily performed during transmissive display.
  • the color compensation cannot be favorably performed during the transmissive display. That is, it is generally very difficult to obtain high contrast and to perform good color compensation in both the reflective display mode and the transmissive display mode, and there is a problem that high-quality image display cannot be performed. .
  • the present invention has been made in view of the above-described problems.
  • a liquid crystal device capable of switching between a reflective display and a transmissive display, double reflection due to parallax and blurring of display do not occur. It is an object of the present invention to provide a transflective liquid crystal device capable of displaying a high-quality image both during transmission and transmissive display, and an electronic apparatus using the liquid crystal device.
  • An object of the present invention is to form a pair of transparent first and second substrates, a liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates, and a liquid crystal layer formed on a surface of the second substrate on the liquid crystal layer side.
  • a first polarizing plate disposed on the opposite side, a first retardation plate disposed between the first substrate and the first polarizing plate, and a first retardation plate disposed between the second substrate and the lighting device. This is achieved by a liquid crystal device comprising: a two-polarization plate; and a second retardation plate disposed between the second substrate and the second polarization plate.
  • the laminate reflects external light incident from the first substrate side to the liquid crystal layer side by the transflective layer included therein.
  • the laminated body transmits the light source light emitted from the illumination device and incident from the second substrate side to the liquid crystal layer side through the semi-transmissive reflective layer and the transparent electrode layer included therein. . Therefore, in a dark place, light is Display is possible.
  • Such a semi-transmissive reflective layer may be provided with a fine opening, or may be composed of a reflective film capable of transmitting light in a part of the area, or exhibit semi-transmissive reflectivity in the entire area. It may be composed of a film (for example, a metal thin film that is extremely thin enough to transmit light or a commercially available half mirror).
  • liquid crystal device of the present invention in particular, external light reflected in a non-opening area (reflection area or non-transmission area) where no opening, gap, or the like in the semi-transmission reflection layer is formed, is stacked on the semi-transmission reflection layer. It passes through the transparent electrode layer and passes through a liquid crystal portion driven by the transparent electrode layer portion facing the non-opening region. That is, reflection display can be performed using a liquid crystal portion driven by a vertical electric field by the transparent electrode layer portion facing the non-opening region.
  • a transmissive display can be performed using a liquid crystal portion driven by a vertical electric field by the transparent electrode layer portion facing the opening region.
  • the transparent electrode layer does not affect the electric field applied to the liquid crystal layer regardless of the pattern of the semi-transmissive reflective layer, regardless of the opening pattern and the gap pattern in the semi-transmissive reflective layer, the reflective type During display and transmissive display, the alignment direction of the liquid crystal is uniform in each dot or each pixel, and deterioration of display quality due to disorder in the alignment direction can be prevented.
  • the liquid crystal device of the present invention includes the first polarizing plate and the first retardation plate, and the second polarizing plate and the second retardation plate, good display control can be performed in both the reflective display and the transmissive display. it can. More specifically, the first retardation plate reduces the influence on the color tone such as coloring caused by the wavelength dispersion of light at the time of reflection display, and the second retardation plate causes the light at the time of transmission display to be reduced. It is possible to reduce the effect on color tone such as coloring caused by chromatic dispersion. In addition, it is also possible to arrange a plurality of retardation plates for the first and second retardation plates by compensating for the coloring of the liquid crystal cell or compensating for the viewing angle, respectively.
  • the optical characteristics of the first polarizing plate, the first retardation plate, the liquid crystal layer, and the transflective layer are set so as to increase the contrast at the time of the reflective display.
  • a metal whose main component is A 1 (aluminum) is used, but it is necessary to reflect external light such as Cr (chrome) and Ag (silver) in the visible light region.
  • the material is not particularly limited as long as it is a metal that can be formed.
  • the driving method of the liquid crystal device of the present invention includes various known driving methods such as a passive matrix driving method, a TFT (Thin Film Transistor) active matrix driving method, a TFD (Thin Film Diode) active matrix driving method, and a segment driving method.
  • a method can be adopted.
  • the driving voltage is made different between the reflective display and the transmissive display. It is preferable to optimize with.
  • a plurality of striped / segmented transparent electrodes are formed as appropriate according to the driving method, or a transparent electrode is formed on almost the entire surface of the first substrate.
  • driving may be performed by a horizontal electric field parallel to the substrate between the transparent electrodes on the second substrate without providing the opposing electrode on the first substrate.
  • the transflective layer, the color filter, the protective film, and the transparent electrode layer are laminated in this order from the side closer to the second substrate.
  • the color filter is further provided on the semi-transmissive reflective layer, it is possible to perform a reflective color display using external light and a transmissive color display using an illumination device.
  • the color filter preferably has a transmittance of 25% or more for all light in the wavelength range of 380 nm to 780 nm. By doing so, a bright reflective color display and a transmissive color display can be realized.
  • a metal whose main component is A1 is used for the transflective layer.
  • A1 metal has low solvent resistance, is very difficult to handle, and is easily scratched.
  • the reflection surface of the semi-transmissive reflection layer such as A1 metal is covered with a color filter and a protective film to form a transparent electrode layer
  • A1 is directly formed of a transparent film such as an ITO film. It does not come into contact with the developer for electrode formation. Therefore, the A1 metal is easy to handle, and the scratches and the like can be hardly formed.
  • a protective film a material such as an acryl-based transparent resin or silicon oxide can be used.
  • the protective film between the color filter and the transparent electrode layer can be omitted. This is a case where the present invention is used as a counter substrate of a substrate on which an active element of a TFT active matrix type liquid crystal device is formed, and a case where patterning of the transparent electrode layer of the counter substrate is unnecessary.
  • the transflective layer, the insulating film, and the transparent electrode layer are laminated in order from the side closer to the second substrate in the laminate.
  • the transparent electrode layer and the transflective layer can be insulated by the insulating film, even if the transflective layer is formed from a conductive metal such as A1 in an arbitrary pattern, The presence of the transflective layer does not cause a problem in the insulating state of the transparent electrode layer. Furthermore, since the transparent electrode layer is formed by covering the reflective surface of the semi-transmissive reflective layer such as A1 metal with an insulating film, A1 can directly come into contact with a developing solution for forming a transparent electrode such as an ITO film. Absent. Therefore, the A1 metal can be easily handled, and the scratches and the like can be hardly formed.
  • a color filter and a protective film are formed on a surface of the first substrate on the liquid crystal layer side in order from a side closer to the first substrate. Is also good.
  • the color filter formed on the first substrate side instead of the second substrate side and protected by the protective film is used, and a reflective color display by external light and a lighting device are used.
  • a transmissive color display can be performed.
  • the insulating film is The surface portion of the radiation layer may be oxidized.
  • a very thin insulating film having high insulating properties can be obtained.
  • the transflective layer may be anodized or thermally oxidized.
  • the insulating film may be formed by stacking two or more different types of insulating films.
  • the insulating property of the insulating film can be improved.
  • an oxide of aluminum or the like can be used as one of the insulating films, and a SiO 2 (silicon oxide) film, an overcoat film of an organic substance, or the like can be used as the other insulating film.
  • the SiO 2 film may be formed by vapor deposition, sputtering or CVD, and the organic film may be formed by spin coating or the like.
  • a color filter may be further laminated in the laminate between the insulating film and the transparent electrode layer.
  • a protective film may be formed between the color filter and the transparent electrode layer in the laminate.
  • the semiconductor device may further include an active element formed on the insulating film and connected to the transparent electrode layer.
  • an active drive type liquid crystal device capable of performing high-quality reflective display and transmissive display using active elements insulated from the semi-transmissive reflective layer by the insulating film.
  • the active element a three-terminal element represented by a TFT element or a two-terminal element represented by a TFD element can be used.
  • a plurality of openings are formed in the transflective layer.
  • reflective display when sufficient external light is present, reflective display can be performed by taking in the external light and reflecting the external light at the non-opening portion of the transflective layer.
  • a transmissive display can be performed by turning on the illumination device and introducing light from the light source into the liquid crystal layer through the opening of the transflective layer.
  • the diameter of the opening is preferably from 0.01 m to 20 zm. By doing so, it is difficult for humans to recognize, and the deterioration of the display quality caused by the provision of the opening can be suppressed, and the reflective display and the transmissive display can be realized simultaneously.
  • the opening is preferably formed with an area ratio of 5% or more and 30% or less with respect to the transflective layer.
  • a plurality of the transflective layers are formed at a predetermined interval from each other.
  • a transmissive display can be realized by the light source light emitted from the lighting device and introduced into the liquid crystal layer from the gap between the plurality of transflective layers formed in a line. Also in this case, it is preferable that the interval between the transflective layers is not less than 0.11 / 111 and not more than 20 ⁇ 111, and the interval between the transflective layers is 5% or more of the transflective layer. It is preferable to form them at an area ratio of 30% or less.
  • the non-driving state is a dark (black) state.
  • the non-driving state is a dark state
  • light leakage between pixels or dots where the liquid crystal is not driven during the transmissive display can be suppressed, and the transmissive display with higher contrast can be achieved.
  • the contrast in the transmissive display and the reflective display can be improved without providing a light-shielding film generally called a black matrix or a black mask at a position facing the gap between the reflective electrodes. Becomes possible.
  • a light-shielding film it is possible to prevent a situation in which the brightness at the time of reflective display is lowered.
  • the transflective layer includes 95% by weight or more of A1, and has a layer thickness of 10 nm to 40 nm.
  • a transflective layer having a transmittance of 1% or more and 40% or less and a reflectance of 50% or more and 95% or less can be produced within this layer thickness range.
  • a scattering plate is further provided on the first substrate on a side opposite to the liquid crystal layer.
  • the specular feeling of the transflective layer can be made to appear on the scattering surface (white surface) by the scattering plate.
  • a wide viewing angle can be displayed by scattering by the scattering plate.
  • the position of the scattering plate may be any position as long as it is on the side opposite to the liquid crystal layer of the first substrate. Considering the effect of backscattering of the scattering plate (scattering to the incident light side when external light is incident), it is desirable to dispose it between the first polarizing plate and the first substrate. Backscattering is scattered light that has nothing to do with the display of the liquid crystal device, and the presence of this backscattering degrades contrast in reflective display. By arranging between the first polarizing plate and the first substrate, the amount of backscattered light can be reduced to about half by the first polarizing plate.
  • the transflective layer has irregularities.
  • this aspect it is possible to eliminate the mirror feeling of the semi-transmissive reflection layer by the unevenness, and to make it look like a scattering surface (white surface).
  • a wide viewing angle can be displayed by scattering due to unevenness.
  • This uneven shape can be formed by using a photosensitive acrylic resin or the like for the base of the transflective reflective layer, or by roughening the base glass substrate itself with hydrofluoric acid.
  • a transparent flattening film is further formed on the uneven surface of the semi-transmissive reflective layer and the surface facing the liquid crystal layer (the surface on which the alignment film is formed) is flattened to prevent poor alignment of the liquid crystal. It is desirable from the viewpoint of
  • the transflective liquid crystal device or the transflective color liquid crystal display which can switch and display between a reflective display and a transmissive display without a double reflection and a display blur due to parallax.
  • Various electronic devices using one liquid crystal device can be realized. Such an electronic device can realize high-quality display regardless of ambient light in both bright and dark places.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic structure of a first embodiment of a liquid crystal device according to the present invention.
  • FIG. 2A is a conceptual diagram schematically showing the state of an electric field applied to the liquid crystal layer by a semi-transmissive reflective electrode having a single layer structure in the comparative example.
  • FIG. 2B is a conceptual diagram schematically showing a state of an electric field applied to the liquid crystal layer by the transparent electrode laminated on the transflective plate in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of a preferable setting pattern of optical characteristics in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing another example of a setting pattern of a suitable optical characteristic in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic vertical sectional view showing a schematic structure of a second embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • FIG. 6A is an explanatory diagram showing the relationship between the rubbing directions of the polarizing plate, the retardation plate, and the liquid crystal cell of the second embodiment.
  • FIG. 6B is a characteristic diagram showing the relationship between the driving voltage—reflectance R / transmittance T of the liquid crystal device having the relationship shown in FIG. 6A.
  • FIG. 7 is a schematic vertical sectional view showing a schematic structure of a third embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view showing an example of a semi-transmissive reflective layer composed of reflective layers arranged at intervals in a third embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing another example of the semi-transmissive reflective layer composed of the reflective layers arranged at intervals in the third embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view showing another example of the semi-transparent reflective layer composed of the reflective layers arranged at intervals in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic vertical sectional view showing a schematic structure of a fourth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic structure of a fifth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • FIG. 13 & is a schematic vertical sectional view showing a schematic structure of a sixth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • FIG. 13b is a partial perspective view of the sixth embodiment shown in FIG. 13a.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view showing a TFT drive element according to a seventh embodiment of the present invention together with pixel electrodes and the like.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing, on an enlarged scale, a TFD drive element according to an eighth embodiment of the present invention together with pixel electrodes and the like.
  • FIG. 16a is a schematic vertical sectional view showing a schematic structure of a ninth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • FIG. 16b is a partial perspective view of the ninth embodiment shown in FIG. 16a.
  • FIG. 17 & is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic structure of a tenth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • FIG. 17b is a partial perspective view of the tenth embodiment shown in FIG. 16a.
  • FIG. 18 is an enlarged plan view showing various specific examples of the opening provided in the transflective layer of each embodiment.
  • FIG. 19 is a graph showing the light transmittance of each colored layer of the color filter in each example.
  • FIG. 20 is a schematic perspective view of various electronic devices according to the eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic vertical sectional view showing the structure of the first embodiment of the present invention.
  • the first embodiment basically relates to a simple matrix type liquid crystal display device, the same configuration is applied to an active matrix type device, another segment type device, and other liquid crystal devices. It is possible.
  • a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer 103 is sealed between two transparent substrates 101 and 102 by a frame-shaped sealing material 104 is formed. It is formed.
  • the liquid crystal layer 103 is made of a nematic liquid crystal having a predetermined twist angle.
  • a plurality of stripe-shaped transparent electrodes 109 are formed by an ITO (Indium Tin Oxide) film or the like, and on the surface of the transparent electrode 109, An alignment film 110 is formed, and rubbing is performed in a predetermined direction.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the Power Rafil 1 1 4 has three colored layers, R (red), G (green), and B (blue). They are arranged in a fixed pattern.
  • a transparent protective film 1 15 is coated on the surface of the color filter 1 14 and a plurality of stripe-shaped transparent electrodes 1 16 are formed on the surface of this protective film 1 15 by an IT 0 film etc. Is formed.
  • a plurality of striped transparent electrodes 116 formed for each colored layer of the color filter 114 are arranged so as to intersect the transparent electrodes 109.
  • each transparent electrode 116 is formed in a rectangular shape and connected to a wiring via an active element (described later). 7 and 8).
  • the transflective plate 111 is formed of Cr, A1, or the like, and its surface is a reflecting surface that reflects light incident from the transparent substrate 101 side.
  • An alignment film 117 is formed on the surface of the transparent electrode 116 and rubbed in a predetermined direction.
  • the semi-transmissive reflector 1 11 has an opening with a diameter of 2 m, the total area of the opening is about 10% of the total area of the semi-transmissive reflector, and the opening is It is provided at random.
  • FIGS. 2A and 2B in the first embodiment, the electric field applied to the liquid crystal layer 103 by the transparent electrode 116 laminated on the semi-transmissive reflector 111 is reduced.
  • Fig. 2a shows a semi-transmissive reflective electrode 1 1 1 'with a single-layer structure that also functions as a pixel electrode and a semi-transmissive reflective plate with a fine (for example, 2 m diameter) opening 1 1a.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram schematically showing a state of an electric field applied to a liquid crystal layer by the transflective electrode 111 ′ in a comparative example used.
  • FIG. 2B is a conceptual diagram schematically showing a state of an electric field applied to the liquid crystal layer by the transparent electrode 116 laminated on the transflective plate 111 in the first embodiment.
  • a transparent layer having no opening provided on the semi-transmissive reflection plate 111 provided with the minute opening 111a is provided.
  • the electrode 1 16 when used, at the time of the reflection type display, it can be driven by the vertical electric field Fr by the transparent electrode 1 11 in the non-opening region as in the comparative example. Even in the transmissive display mode, the liquid crystal portion in the opening area At where the light source light incident from the opening 111a of the transflective electrode 111 passes through the opening 111a.
  • the transparent electrode 111 can be driven by the vertical electric field Ft.
  • the electric field applied to the liquid crystal layer by the transparent electrode 116 is not affected.
  • the vertical electric field applied from the transparent electrode 116 makes the alignment direction of the liquid crystal uniform in each dot or each pixel, and the display quality is degraded due to the disorder in the alignment direction. Can be prevented.
  • a polarizer 105 is disposed on the outer surface of the upper transparent substrate 101, and a retarder 106 is disposed between the polarizer 105 and the transparent substrate 101. ing . Further, a phase difference plate 108 is arranged behind the transparent substrate 102 below the liquid crystal cell, and a polarizing plate 107 is arranged behind the phase difference plate 108.
  • a backlight having a fluorescent tube 119 emitting white light and a light guide plate 118 having an incident end face along the fluorescent tube 119 is disposed below the polarizing plate 107. It has been.
  • the light guide plate 118 is a transparent body such as an acrylic resin plate on which a rough surface for scattering is formed on the entire back surface or a printing layer for scattering is formed. Receiving the light at the end face, it emits almost uniform light from the upper surface of the figure.
  • Other backlights include LEDs (light emitting diodes) and ELs (light emitting diodes). Electroluminescence) can be used.
  • the black matrix layer 1 which is a light shielding portion formed between the colored layers of the color filter 114 is used. 13 is provided substantially corresponding to between the dots in a plane.
  • the black matrix layer 113 is formed by depositing a Cr layer or by using a photosensitive black resin.
  • the polarizing plate 105 and the retardation plate 106 are arranged above the liquid crystal cell, and the polarizing plate 107 and the retardation plate 108 are arranged below the liquid crystal cell. Because of the arrangement, good display control can be performed in both the reflective display and the transmissive display. More specifically, the retardation plate 106 reduces the influence on the color tone such as coloring caused by the wavelength dispersion of the light in the reflection type display (that is, the reflection type plate using the retardation plate 106). In addition to optimizing the display at the time of display), the retarder 108 reduces the influence on the color tone such as coloring caused by the wavelength dispersion of light at the time of the transmissive display (that is, the retarder 106).
  • a plurality of retardation plates 106 and 108 can be arranged by color compensation of the liquid crystal cell or compensation of the viewing angle, respectively. As described above, if a plurality of retardation plates 106 or 108 are used, optimization of coloring compensation or visual compensation can be more easily performed.
  • the optical characteristics of the polarizing plate 105, the phase difference plate 106, the liquid crystal layer 103 and the transflective plate 111 are set so as to enhance the contrast in the reflective display, and under these conditions.
  • the optical characteristics of the polarizing plate 107 and the retardation plate 108 are set so as to enhance the contrast in the transmissive display, high contrast characteristics can be obtained in both the reflective display and the transmissive display. Wear. For example, at the time of the reflection type display, the external light passes through the polarizing plate 105 to become linearly polarized light, and further, the phase difference plate 106 and the liquid crystal layer 103 in a state where no voltage is applied (dark display state).
  • the transflector It passes through the transflector to become right circularly polarized light and reaches the transflector 1 1 1 where it is reflected. Then, the traveling direction is reversed and the light is converted to left-handed circularly polarized light.Then, the light is again converted to linearly polarized light through the liquid crystal layer 103 where no voltage is applied, and is absorbed by the polarizing plate 105 (i.e., The optical characteristics of the polarizing plate 105, the phase difference plate 106, the liquid crystal layer 103, and the transflective plate 111 are set so as to darken.
  • the optical characteristics of the polarizing plate 107 and the phase difference plate 108 are set so that the light becomes the same as the left circularly polarized light reflected by the semi-transmissive reflecting plate 111 during the type display. Then, although the light source and the optical path are different from those in the reflection type display, the light source light transmitted through the transflective plate 111 in the transmissive type display becomes the semi-transmissive reflector 111 in the reflection type display.
  • the liquid crystal layer 103 in a voltage non-applied state (dark display state) is converted into linearly polarized light through the liquid crystal layer 103, and is absorbed by the polarizing plate 105 (ie, becomes darker). .
  • light passing through the liquid crystal layer 103 in a voltage applied state (bright display state) passes through the liquid crystal layer 103 and is emitted from the polarizing plate 105 (ie, becomes brighter).
  • FIGS. 3 and 4 show two specific examples of the optical characteristics of the 107 and the retarder 108.
  • the five stacked rectangles respectively represent a polarizing plate 105, a retardation plate 106, a liquid crystal cell including a liquid crystal layer 103, and the like in order from the top.
  • Each layer of 08 and the polarizing plate 107 is shown, and the axial direction is indicated by the arrow drawn in each rectangle.
  • FIGS. 1 show two specific examples of the optical characteristics of the 107 and the retarder 108.
  • the upper retardation plate 106 of the liquid crystal cell is composed of two retardation plates (hereinafter, the first retardation plate 106a and the second retardation plate
  • the lower retarder 108 of the liquid crystal cell is composed of two retarders (the third retarder 108 a and the third retarder 108 a).
  • the fourth phase difference plate is assumed to be 108 b).
  • the absorption axis 1301 of the polarizing plate 105 is 35.5 degrees to the left with respect to the longitudinal direction of the panel.
  • the delay axis direction 1302 of the first retardation plate 106a is at left 102.5 degrees with respect to the longitudinal direction of the panel, and the retardation is 450 nm.
  • the delay axis direction 1303 of the second retardation plate 106b is 48.5 degrees to the left with respect to the longitudinal direction of the panel, and the retardation is 544 nm.
  • the rubbing direction 1304 of the alignment film on the transparent substrate 101 side of the liquid crystal cell is 37.5 degrees to the right with respect to the longitudinal direction of the panel.
  • the rubbing direction 1305 on the transparent substrate 102 side of the liquid crystal cell is 37.5 degrees to the left with respect to the longitudinal direction of the panel.
  • the liquid crystal twists counterclockwise by 255 degrees from the transparent substrate 101 to the transparent substrate 102.
  • the product of the birefringence ⁇ n of the liquid crystal and the cell gap d is 0.90 0m.
  • the retardation axis direction 1306 of the phase difference plate 108 is 0.5 degrees to the right with respect to the longitudinal direction of the panel, and its reflection is 140 nm.
  • the absorption axis 133 of the polarizing plate 108 is at 49.5 degrees to the left with respect to the longitudinal direction of the panel.
  • the light emitted from the backlight is a green light with a wavelength of 560 nm, an elliptically polarized light with an ellipticity of 0.85, and a semi-transmissive reflection arranged in the liquid crystal cell.
  • the absorption axis 1401 of the polarizing plate 105 is at left 110 degrees with respect to the longitudinal direction of the panel.
  • the delay axis direction 1402 of the first retardation plate 106a is at left 17.5 degrees with respect to the longitudinal direction of the panel, and the retardation is 2700 nm.
  • the delay axis direction 1403 of the second retardation plate 106b is at left 10 degrees with respect to the longitudinal direction of the panel, and its reset state is 140 nm.
  • the rubbing direction 144 of the alignment film on the transparent substrate 101 side of the liquid crystal cell is 51 degrees to the right with respect to the longitudinal direction of the panel.
  • the rubbing direction 1405 on the transparent substrate 102 side of the liquid crystal cell is at left 50 degrees with respect to the longitudinal direction of the panel.
  • the liquid crystal is twisted clockwise by 79 degrees from the transparent substrate 101 to the transparent substrate 102.
  • the birefringence of the liquid crystal n
  • the product of the lug gap d is 0.24 ⁇ m.
  • the delay axis direction 1406 of the third retardation plate 108a is at left 100 degrees with respect to the panel longitudinal direction, and its retardation is 140 nm.
  • the delay axis direction 1407 of the fourth retardation plate 108b is 37.5 degrees to the left with respect to the longitudinal direction of the panel, and its retardation is 2700 nm.
  • the absorption axis 144 of the polarizing plate 108 is at left 20 degrees with respect to the longitudinal direction of the panel.
  • the light emitted from the backlight has an ellipticity of up to 0.96 in a relatively wide wavelength range centering on green light with a wavelength of 560 nm, which is extremely close to circularly polarized light.
  • the light passes through the semi-transmissive reflector 111 arranged in the liquid crystal cell.
  • the rotation direction is counterclockwise, and the polarization state is almost the same as the external light that enters from the polarizing plate 105 side, passes through the liquid crystal layer in the dark display state, and is reflected by the semi-transmissive reflection plate 111.
  • the optical characteristics are set as in this example, a high contrast characteristic can be obtained in both the reflection type display and the transmission type display.
  • the liquid crystal device of (1) includes a polarizing plate 105 and a retardation plate 106, and a polarizing plate 107 and a retardation plate 108, good color is obtained in both the reflective display and the transmissive display. Compensation and high contrast characteristics can be obtained.
  • the setting of these optical characteristics is not limited to those illustrated in FIG. 3 and FIG. 4, but the brightness required in the specification of the liquid crystal device experimentally or theoretically or by simulation or the like. It can be set to match the pod contrast ratio.
  • the light from the backlight becomes a predetermined polarized light by the polarizing plate 107 and the phase difference plate 108, and the light is transmitted through the small opening of the transflective plate 111. And after being introduced into the liquid crystal layer 103 and passing through the liquid crystal layer 103, it passes through the retardation plate 106. At this time, the state of transmitting (bright state), the state of absorbing (dark state), and the state (brightness) between them are controlled according to the voltage applied to the liquid crystal layer 103. can do.
  • a color liquid crystal device which can switch and display between a reflective display and a transmissive display without double reflection or display bleeding is realized.
  • the transflective plate 111 of this embodiment uses an A1 metal layer provided with an opening, and its surface is covered with a protective film 112, and a color filter 114 is formed thereon. A protective film 115 and a transparent electrode 116 are formed. For this reason, the A1 metal layer does not come into direct contact with the ITO developer or the color filter developer, so that the A1 metal layer does not dissolve in the developer. Further, the A1 metal layer that is easily scratched can be easily handled. It is to be noted that such a semi-transmissive reflection plate 11 1 preferably contains 95% by weight or more of A 1 and has a layer thickness of 10 nm to 40 nm.
  • FIG. 5 is a schematic vertical sectional view showing the structure of a second embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • this embodiment is basically related to a simple matrix type liquid crystal display device, it can be applied to an active matrix type device, another segment type device, and other liquid crystal devices with the same configuration. It is possible.
  • a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer 403 is sealed between two transparent substrates 401 and 402 with a frame-shaped sealing material 404 is formed.
  • the liquid crystal layer 403 is composed of a nematic liquid crystal having a negative dielectric anisotropy.
  • a plurality of stripe-shaped transparent electrodes 409 are formed by ITO or the like, and the liquid crystal is vertically aligned on the surface of the transparent electrode 409.
  • the orientation film 410 is formed, and rubbing is performed in a predetermined direction. This Rabin
  • the liquid crystal molecules have a pretilt angle of about 85 degrees in the rubbing direction due to the rubbing process.
  • the transparent electrode 409 is formed in a rectangular shape and connected to a wiring via an active element.
  • irregularities having a height of about 0.8 ⁇ m are formed by a photosensitive acrylic resin, and 1.0% by weight of Nd is formed on the surface.
  • A1 to which is added is sputtered to a thickness of 25 nm to form a transflective reflector 411.
  • a color filter 4 14 is formed on the semi-transmissive reflection plate 4 1 1 via a protective film 4 1 2, and the color filter 4 14 has R (red), G (green) ), B (blue) colored layers are arranged in a predetermined pattern.
  • a transparent protective film 4 15 is coated on the surface of the color filter 4 14, and a plurality of striped transparent electrodes 4 16 are formed on the surface of the protective film 4 15 by ITO or the like. It has been.
  • a plurality of strip-shaped transparent electrodes 416 formed for each color layer of the color filter 414 are arranged so as to intersect the transparent electrodes 409.
  • An alignment film 417 is formed on the surface of the transparent electrode 416. Note that no rubbing treatment is performed on the alignment film 417.
  • a polarizing plate 405 is arranged on the outer surface of the upper transparent substrate 401, and a retardation plate (1/4 wavelength plate) 406 is arranged between the polarizing plate 405 and the transparent substrate 401. Have been. Also, a retardation plate (1/4 wavelength plate) 408 is disposed below the liquid crystal cell behind the transparent substrate 402, and this retardation plate (1/4 wavelength plate) 408 A polarizing plate 407 is arranged behind the screen. A backlight having a falcon light tube 419 emitting white light and a light guide plate 418 having an incident end face along the fluorescent tube 419 is disposed behind the polarizing plate 407. Have been.
  • the light guide plate 418 is a transparent material such as an acryl resin plate having a rough surface for scattering formed on the entire back surface or a printed layer for scattering, and receives light from the fluorescent tube 419 as a light source at an end surface. And emits substantially uniform light from the top surface of the figure.
  • Other backlights include LEDs (light emitting diodes) and ELs (electroluminescence).
  • a black matrix layer which is a light shielding portion formed between the colored layers of the color filter 414, is used. 4 13 are provided substantially correspondingly in plan view.
  • the black matrix layer 4 13 is formed by depositing a Cr layer or by using a photosensitive black resin.
  • the transmission axis P 1 of the polarizing plate 405 and the polarizing plate 407 is used.
  • P 2 are set in the same direction, and the retardation plates (1/4 wavelength plate) 406 and 408 have slow axes C 1 with respect to the transmission axes P 1 and P 2 of these polarizing plates.
  • the direction R 1 of the rubbing treatment of the alignment film 410 on the inner surface of the transparent substrate 410 is also the same as the slow axis C 1 of the retardation plate (1 wavelength plate) 406 and 408.
  • the direction is the same as the direction of C2.
  • the rubbing direction R1 defines the direction in which the long axis of the liquid crystal molecules falls when an electric field is applied to the liquid crystal layer 403.
  • a negative nematic liquid crystal is used for the liquid crystal layer 403.
  • FIG. 6B shows a driving voltage characteristic of the reflectance R in the reflective display according to the present embodiment and a driving voltage characteristic of the transmittance T in the transmissive display.
  • the display state when no electric field is applied is dark (black). When this liquid crystal cell is used, it is not necessary to form the black matrix layer 4 13.
  • a color liquid crystal device which can switch and display between a reflective display and a transmissive display without double reflection or display bleeding is realized.
  • the semi-transmissive reflection plate 4 11 of the present embodiment uses a metal layer mainly composed of A 1, and its surface is covered with a protective film 4 12. A film 415 and a transparent electrode 416 are formed. For this reason, the A1 metal layer does not come into direct contact with the ITO developer or the color developer, so that the A1 metal layer does not dissolve in the developer. Further, the A1 metal layer, which is easily damaged, can be easily handled. For example, A1 having a thickness of 25 nm to which Nd of 1.0% by weight is added exhibits a reflectance of 80% and a transmittance of 10%, and sufficiently functions as a semi-transmissive reflector 411. .
  • the semi-transmissive reflection plate 411 provided with irregularities can reflect the reflected light at a wide angle, so that a liquid crystal device with a wide viewing angle is realized.
  • FIG. 7 is a schematic vertical sectional view showing the structure of a third embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • this embodiment is basically related to a simple matrix type liquid crystal display device, it can be applied to an active matrix type device and other segment type devices with the same configuration, and to other liquid crystal devices. It is.
  • a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer 203 is sealed between two transparent substrates 201 and 202 with a frame-shaped sealing material 204 is formed.
  • the liquid crystal layer 203 is composed of a nematic liquid crystal having a predetermined twist angle.
  • a color filter 213 is formed on the inner surface of the upper transparent substrate 201, and the color filter 213 includes H (red), G (green), and B (blue). Three colored layers are arranged in a predetermined pattern.
  • the transparent protective film on the surface of the color filter 2 1 3 2 1 2 A plurality of striped transparent electrodes 211 are formed on the surface of the protective film 211 by IT0 or the like.
  • An orientation film 210 is formed on the surface of the transparent electrode 211, and rubbing is performed in a predetermined direction.
  • the stripe-like reflection layer 2 16 formed for each coloring layer of the color filter 2 13 A plurality of stripe-shaped transparent electrodes 2 15 having a large area are arranged so as to intersect with the transparent electrodes 2 1 1.
  • each of the reflective layers 2 16 and the transparent electrodes 2 15 are formed in a rectangular shape and connected to wiring via active elements.
  • the reflection layer 2 16 is formed of Cr, A 1 or the like, and the surface thereof is a reflection surface that reflects light incident from the transparent substrate 201 side.
  • An alignment film 214 is formed on the surface of the transparent electrode 215, and rubbing is performed in a predetermined direction.
  • an example of the semi-transmissive reflective layer is configured from the reflective layers 216 arranged in stripes at predetermined intervals, and in this case, the adjacent stripe-shaped reflective layers are formed.
  • Each of the gaps 2 16 has a function of transmitting light from the backlight.
  • a polarizing plate 205 is arranged on the outer surface of the upper transparent substrate 201, and a retardation plate 206 and a scattering plate 207 are respectively arranged between the polarizing plate 205 and the transparent substrate 201. It has been.
  • a retardation plate 209 is arranged behind the transparent substrate 202 below the liquid crystal cell, and a polarizing plate 208 is arranged behind the retardation plate 209. Then, on the lower side of the polarizing plate 208, a backlight having a fluorescent tube 218 emitting white light and a light guide plate 217 having an incident end face along the fluorescent chapter 218 is provided. Are arranged.
  • the light guide plate 217 is a transparent body such as an acryl resin plate having a scattering roughened surface formed on the entire back surface or a printed layer for scattering, and receives light from the fluorescent tube 218 serving as a light source at an end face. And emits substantially uniform light from the top surface of the figure.
  • LEDs light emitting diodes
  • EL electrochromescence
  • the light from the backlight becomes a predetermined polarization by the polarizing plate 208 and the retardation plate 209, and the liquid crystal layer 203 and the liquid crystal layer 203 are formed from the gap where the reflective layer 216 is not formed. It is introduced into the color filter 2 13 and then passes through the scattering plate 2 07 and the phase difference plate 2 06. At this time, depending on the voltage applied to the liquid crystal layer 203, the state of transmitting (bright state) and the state of absorbing (dark state) through the polarizing plate 205 and the state (brightness) between them are controlled. be able to.
  • FIG. 8 is a schematic front view of the lower transparent substrate 202 when the present invention is applied to an active matrix liquid crystal device using MIM elements.
  • the MIM element (or TFD element) 502 connected to the scanning line 501 is laminated on the island-shaped A1 reflection layer 503 and has an area smaller than that of the A1 reflection layer 503. It is connected to an ITO transparent electrode 504 in the form of a wide island.
  • FIG. 9 is a schematic front view of an example of the lower transparent substrate 202 when the present invention is applied to a simple matrix type liquid crystal device.
  • FIG. 10 is a schematic front view of another example of the lower transparent substrate 202 when the present invention is applied to a simple matrix type liquid crystal device.
  • the width is smaller than that of each side of the island-shaped A1 reflective layer 60 2 ′ so as to intersect the stripe-shaped ITO transparent electrode 60 1 formed on the inner surface of the upper transparent substrate of the liquid crystal cell.
  • An ITO transparent electrode 603 in the form of a stripe that is slightly wider is formed.
  • the display mode of the light-shielding film (black matrix layer) and the liquid crystal layer is not controlled. It is cut off by making it a single black. That is, light of the backlight incident on the portion of the IT0 transparent electrode 504 or 603 which does not overlap with the A1 reflective layer 503, 602 or 602 ′ enables a transmissive display.
  • the line width (L) of the ITO transparent electrode 601 on the inner surface of the upper transparent substrate is 198 ⁇ 1
  • the line width (W 1) of the A1 reflective layer 602 on the inner surface of the lower substrate is 46 ⁇ m
  • the line width (W2) of the ITO transparent electrode 603 formed at 56 zm is 56 zm
  • a color liquid crystal device which can switch and display between a reflective display and a transmissive display without double reflection or display bleeding is realized.
  • the A1 reflective layer 216 of this embodiment has the ITO transparent electrode 215 formed on its surface, the A1 reflective layer 216 can be hardly damaged, and the A1 reflective layer 216 and the IT0 transparent electrode Since two of the electrodes 215 are electrode lines, the resistance of the electrode lines can be reduced.
  • the scattering plate 207 arranged on the upper surface of the liquid crystal cell can emit the light reflected by the A1 reflection layer 216 at a wide angle, so that a liquid crystal device having a wide viewing angle is realized.
  • FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view showing the structure of a fourth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • this embodiment is basically related to a simple matrix type liquid crystal display device, it can be applied to an active matrix type device, another segment type device, and other liquid crystal devices with the same configuration. It is possible.
  • a liquid crystal cell in which the liquid crystal layer 303 is sealed between two transparent substrates 301 and 302 by a frame-shaped sealing material 304 is formed.
  • the liquid crystal layer 303 is composed of a nematic liquid crystal having a predetermined twist angle.
  • a color filter 3 13 is formed on the inner surface of the upper transparent substrate 301.
  • the color filter 3 13 includes R (red), G (green), and B (blue). Color coloring layers are arranged in a predetermined pattern.
  • a transparent protective film 3 1 2 is coated on the surface of the color filter 3 1 3, and a plurality of strip-shaped transparent electrodes 3 1 1 are provided on the surface of the protective film 3 1 2. And the like.
  • An alignment film 310 is formed on the surface of the transparent electrode 311 and rubbed in a predetermined direction.
  • the reflection layer 3 17 formed on the striped reflection layer 3 17 formed for each coloring layer of the color filter 3 13 Stripe-shaped transparent electrodes 315 having a larger area are formed via a protective film 316. Then, a plurality of the transparent electrodes 311 are arranged so as to intersect. In the case of an active matrix type device including a MIM element and a TFT element, each of the reflective layers 3 17 and the transparent electrodes 3 15 are formed in a rectangular shape, and are connected to wiring via active elements. .
  • the reflective layer 317 is formed of Cr, A1, or the like, and its surface is a reflective surface that reflects light incident from the transparent substrate 301 side.
  • An alignment film 314 is formed on the surface of the transparent electrode 315, and rubbing is performed in a predetermined direction.
  • an example of a semi-transmissive reflective layer is configured from the reflective layers 317 arranged in a striped manner at predetermined intervals, and in this case, adjacent stripe-shaped reflective layers are formed. Each gap in layer 3 17 transmits light from the backlight. Function.
  • a polarizing plate 304 is arranged on the outer surface of the upper transparent substrate 301, and a retardation plate 303 and a scattering plate 300 are arranged between the polarizing plate 304 and the transparent substrate 301. It has been. Further, a retardation plate 309 is arranged behind the transparent substrate 302 below the liquid crystal cell, and a polarizing plate 308 is arranged behind the retardation plate 309. Then, on the lower side of the polarizing plate 308, a backlight having a fluorescent tube 319 emitting white light and a light guide plate 318 having an incident end face along the fluorescent tube 319 is provided. Are arranged.
  • the light guide plate 318 is a transparent body such as an acryl resin plate having a scattering rough surface formed on the entire back surface or a printed layer for scattering, and receives light from the fluorescent tube 319 as a light source at an end face. And emits substantially uniform light from the top surface of the figure.
  • LEDs light emitting diodes
  • EL electrochromescence
  • the light from the backlight becomes a predetermined polarization by the polarizing plate 308 and the retardation plate 309, and the liquid crystal layer 303 and the color are formed from the portion where the reflective layer 317 is not formed. It is introduced into the filter 313, and then passes through the scattering plate 307 and the phase difference plate 306. At this time, the state of transmission (bright state), the state of absorption (dark state), and the state (brightness) between them are controlled according to the voltage applied to the liquid crystal layer 303. can do.
  • the planar shapes of the transparent electrode 315 and the reflective layer 317 described above are similar to those of the third embodiment when applied to an active matrix type liquid crystal device using a MIM element. And suitable for simple matrix type liquid crystal devices. When used, it is as shown in FIG. 9 or FIG.
  • the line width (L) of the ITO transparent electrode 601 on the inner surface of the upper transparent substrate is set to 240 zm
  • the line width (W 1) of the A1 reflective layer 602 on the inner surface of the lower substrate is set to 6 O
  • the line width (W 2) of the ITO transparent electrode 603 formed on the substrate through a protective film is 70 ⁇ m
  • a color liquid crystal device which can switch and display between a reflective display and a transmissive display without double reflection or display bleeding is realized.
  • the A1 reflective layer 3 17 of this embodiment has the protective film 3 16 formed on its surface and then the IT 0 transparent electrode 3 15, the A 1 reflective layer 3 17 Does not come into direct contact with the developer or etching solution of the ITO transparent electrode 315. Furthermore, the presence of the protective film 316 made it difficult to damage. By short-circuiting the A1 reflective layer 317 and the IT0 transparent electrode 315, the probability of disconnection can be reduced and the resistance of the electrode line can be reduced.
  • the scattering plate 307 arranged on the upper surface of the liquid crystal cell can emit the light reflected by the A1 reflection layer 317 at a wide angle, realizing a liquid crystal device with a wide viewing angle. Is done.
  • FIG. 12 is a schematic vertical sectional view showing the structure of a fifth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention.
  • the fifth embodiment has substantially the same configuration as the above-described fourth embodiment, and is different only in the structure of the reflection layer.
  • the same components as those in FIG. 11 according to the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the reflection layer 3 17 ′ is formed as follows.
  • a photosensitive resist is applied on the inner surface of the transparent substrate 302 by spin coating or the like, and is exposed at an adjusted amount of light through a mask having minute openings. Then, if necessary, the photosensitive resist is baked and developed. By development, a portion corresponding to the opening of the mask is partially removed, and a support layer having a corrugated cross-sectional shape is formed. Here, only the portion corresponding to the opening of the mask is removed by the above-described photolithographic process, or only the portion corresponding to the opening of the mask is left. Thereafter, the uneven shape is smoothed by etching or heating. A corrugated cross-sectional shape may be formed, or another layer may be laminated on the surface of the support layer once formed to form a smoother surface.
  • a metal film having a reflective surface is formed by depositing a metal on the surface of the support layer by vapor deposition, sputtering, or the like, and then forming a stripe-shaped (see Fig. 9) or island-shaped (Fig. 8). Or see Fig. 10).
  • As the metal A1, CrAg, Au or the like is used. Since the reflective layer 3 17 ′ is formed by reflecting the shape following the corrugations on the surface of the support layer, the surface is entirely roughened. According to this, a color liquid crystal device capable of switching between a reflective display and a transmissive display without double reflection or display bleeding was realized.
  • the reflection layer 3 17 ′ having the unevenness can reflect the reflected light at a wide angle, so that a liquid crystal device with a wide viewing angle is realized.
  • FIG. 13a is a schematic longitudinal sectional view of a sixth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention
  • FIG. 13b is a perspective view of a part thereof.
  • the sixth embodiment has substantially the same configuration as the above-described fourth embodiment, and differs from the fourth embodiment in the structure of the reflective layer and the protective film.
  • 13A and 13B the same components as those in FIG. 11 according to the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the reflective layer 617 is an aluminum reflective layer having a thickness of 50 to 30 O nm by an evaporation method in the form of an island or a stripe for each dot. (See FIGS. 8 to 10).
  • the reflective layer 6 It is preferable to use aluminum as 17 but other metals such as chromium can be used instead.
  • the protective film is formed as in the fourth embodiment, or A 1 2 0 3 by the reflective layer after deposition anodizing (aluminum oxide two ⁇ beam ) Is formed.
  • Anodization is performed by using a solution containing 1 to 10% by weight of ammonium salicylate and 20 to 80% by weight of ethylene glycol, forming a voltage of 5 to 250 V and a current density of 0.001 to 0%. It may be performed under the condition of 1 mA / cm 2 .
  • the thickness of the oxide film thus formed is 14 O nm or an integral multiple thereof, coloring due to interference can be prevented.
  • a transparent electrode 315 is arranged on the insulating layer 616, and the other configuration is the same as that of the fourth embodiment shown in FIG.
  • an extremely thin insulating film 616 having high insulating properties can be obtained.
  • the reflective layer 617 from aluminum, its reflectance can be maintained even after oxidation.
  • anodic oxidation or thermal oxidation may be used.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing an enlarged view of a TFT drive element according to a seventh embodiment of the present invention together with pixel electrodes and the like. Note that the configuration in which the TFT drive element is formed on the substrate in the seventh embodiment and connected to the transparent electrode formed thereon via the insulating film is applicable to each embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 on the interlayer insulating film 72 1 formed on the transparent substrate 70 2, there are a gate electrode 72 2, a gate insulating film 72 3, an i-Si layer 72 4, and n + — A TFT element having an Si layer 725, a source electrode 726, and a drain electrode 727 is provided.
  • the reflective layer 728 made of aluminum is formed on the interlayer insulating film 731 formed on the TFT element, and the insulating layer formed by anodizing the deposited reflective layer on the reflective layer 728 7 2 9 are provided.
  • Drain electrode 7 2 on insulating layer 7 2 9 A transparent electrode 730 (pixel electrode) made of ITO and connected to contact 7 through a contact hole is formed.
  • the TFT device configured as described above may be a TFT having any structure such as an LDD structure, an offset structure, and a self-aligned structure. Further, in addition to the single gate structure, a dual gate or triple gate or more may be used.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing an enlarged view of a TFD drive element according to an eighth embodiment of the present invention together with pixel electrodes and the like. Note that the configuration in which the TFD driving element is formed on the substrate in the eighth embodiment and connected to the transparent electrode formed thereon via the insulating film is applicable to each embodiment of the present invention.
  • a first conductive layer 841 made of indium is formed on an interlayer insulating film 821 formed on a substrate 802, and the first conductive layer 841 is formed on the first conductive layer 841.
  • a second conductive layer 843 made of chromium is formed on the insulating layer 842.
  • a reflective layer 844 made of aluminum is formed on the interlayer insulating film 821, and on the reflective layer 844, an absolutely green film 845 obtained by anodizing the reflective layer after deposition. Are formed.
  • the transparent electrode (pixel electrode) 846 formed on the insulating film 845 is connected to the second conductive layer 843.
  • each transparent electrode (pixel electrode) 846 since electric power is supplied to each transparent electrode (pixel electrode) 846 via the TFD element, the crosstalk between the transparent electrodes 846 can be reduced. High-quality image display becomes possible.
  • a two-terminal non-linear element having bidirectional diode characteristics such as a ZnO (Zinc Oxide) drive element, MSI (Metal Semi-Insulator) drive element, and RD (Ring Diode) element May be provided.
  • FIG. 16a is a schematic longitudinal sectional view of a ninth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention
  • FIG. 16b is a perspective view of a part thereof.
  • the ninth embodiment has substantially the same configuration as the above-described sixth embodiment, but differs in the structure related to the reflective layer.
  • FIGS. 16a and 16b the same components as those in FIGS. 13a and 13b according to the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the reflection layer 808 is formed in a stripe shape with a thickness of 50 to 30 nm by a vapor deposition method as a reflection layer made of aluminum.
  • an opening 810 is provided in the reflective layer 808 as in the case of the first embodiment.
  • the opening 810 can be provided simultaneously with the reflective layer 808 by a photolithography process.
  • an aluminum etching method wet etching using a mixed solution of phosphoric acid, nitric acid and acetic acid, dry etching using chlorine-based gas, and the like are used.
  • an insulating layer 809 is formed on the reflective layer 808 by anodizing the reflective layer after vapor deposition. The anodic oxidation is performed under the same conditions as in Example 6, and is formed with the same thickness as in Example 6.
  • a transparent electrode 807 is arranged on the insulating layer 809, and the other configuration is the same as that of the sixth embodiment.
  • an extremely thin insulating film 809 having high insulating properties can be obtained on the reflective layer 808 provided with the openings 810.
  • the reflective layer 808 from aluminum, its reflectance can be maintained even after oxidation.
  • FIG. 17a is a schematic longitudinal sectional view of a tenth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention
  • FIG. 17b is a perspective view of a part thereof.
  • the tenth embodiment has substantially the same configuration as the ninth embodiment described above, and differs in the structure related to the insulating film.
  • FIGS. 17a and 17b the same components as those in FIGS. 16a and 16b according to the ninth embodiment are used. Are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the insulating layer provided on the reflective layer 808 provided with the opening 810 has a multilayer structure including the insulating films 909 a and 909 b.
  • an insulating film 909b coated with an organic substance by spin coating is formed in a laminated manner.
  • an SiO 2 film or the like may be deposited in addition to the organic insulating film.
  • the insulating property of the insulating film can be improved.
  • an oxide such as aluminum on one of the insulating film is in the other insulating film can be used an overcoat layer due S i 0 2 film or an organic material, the S i 0 2 film according When forming the film, it may be formed by vapor deposition, sputtering or CVD, and when forming the organic film, the film may be formed by spin coating or the like.
  • the openings such as 11, 411, 808 will be described with reference to FIG.
  • four rectangular slots may be arranged for each pixel in four directions, or as shown in FIG. 18 (b), four rectangular slots may be arranged for each pixel. They may be arranged side by side, may have a large number of circular apertures discretely arranged for each pixel as shown in Fig. 18 (c), or may have one circular aperture for each pixel as shown in Fig. 18 (d). Two relatively large rectangular slots may be arranged. In this case, preferably, the total area of the openings is provided at a ratio of about 10% to the total area of the opposite layers. Such an opening can be easily formed in a photo step / developing step / peeling step using a resist.
  • the planar shape of the opening 11a may be a square, a polygon, an ellipse, an irregular shape, or a slit extending over a plurality of pixels, in addition to the illustration.
  • the diameter of the opening is not less than 0.0 l ⁇ m and not more than 20 ⁇ m, and the diameter of the opening is smaller than that of the opening. It is preferably formed with an area ratio of 5% or more and 30% or less with respect to the emissive layer.
  • FIG. 19 is a characteristic diagram showing the transmittance of each colored layer such as the color filter 117.
  • the incident light once passes through one of the colored layers such as color filter 117, then passes through the liquid crystal layer, and is transmitted through the semi-transmissive reflective layer. It is reflected and transmitted again through the colored layer before being emitted. Therefore, unlike a normal transmissive liquid crystal device, the light passes through the color filter 117 twice, so that the display becomes dark and the contrast is reduced in the normal color filter. Therefore, in each embodiment, as shown in FIG.
  • the minimum transmittance 61 in the visible region of each of the R, G, and B colored layers such as the color filter 117 is 25 to 50%. It is formed in a lighter color. Lightening of the colored layer is achieved by reducing the thickness of the colored layer or decreasing the concentration of the pigment or dye mixed in the colored layer. Thus, it is possible to configure so as not to lower the brightness of the display when performing the reflective display.
  • the lightening of the color filter 117, etc. results in lightening of the display because it passes through the color filter 117, etc. only once when performing transmissive display. Since the backlight often blocks a large amount of light by the electrodes, it is rather convenient in securing the brightness of the display.
  • FIG. 20 shows three examples of the electronic device of the present invention.
  • FIG. 20 (a) shows a mobile phone, in which a display unit 72 is provided at an upper part on the front of a main body 71.
  • Mobile phones are used in all environments, both indoors and outdoors. It is often used in automobiles, but the interior is very dark at night.
  • the display device to be used is preferably a transflective liquid crystal device capable of performing a transmissive display using auxiliary light as needed, mainly a reflective display with low power consumption. If the liquid crystal device described in the first to tenth embodiments is used as the display unit 72 of a mobile phone, a mobile phone that is brighter than the conventional one and has a higher contrast ratio in both the reflective display and the transmissive display can be obtained. can get.
  • FIG. 20 (b) shows a watch, in which a display section 74 is provided at the center 73 of the main body.
  • a display section 74 is provided at the center 73 of the main body.
  • An important aspect in watch applications is luxury.
  • the liquid crystal described in the first to tenth embodiments of the present invention is used as the display portion 74 of the watch, not only is it bright and has a high contrast, but also the coloring is small due to a small characteristic change due to the wavelength of light. small. Therefore, a very high-quality power display can be obtained compared to conventional watches.
  • FIG. 20 (c) shows a portable information device, in which a display unit 76 is provided on the upper side of the main body 75, and an input unit 77 is provided on the lower side.
  • an evening key is often provided on the front of the display unit 76.
  • Normal evening keys have a lot of surface reflections, so the display is difficult to see. Therefore, conventionally, a transmissive liquid crystal device is often used as a display even though it is portable.
  • transmissive liquid crystal devices use large amounts of power because they always use a backlight, and their battery life is short.
  • the liquid crystal device according to the first to tenth embodiments is used as the display unit 76 of the portable information device, the display is bright regardless of the reflective type, the transflective type, or the transmissive type. A vivid portable information device can be obtained.
  • liquid crystal device of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be appropriately changed without departing from the scope and spirit of the invention which can be read from the scope of the claims and the entire specification.
  • the accompanying liquid crystal device is also included in the technical scope of the present invention.
  • the liquid crystal device according to the present invention can be used as various display devices capable of displaying a bright and high-quality image in any of a dark place and a bright place. It can be used as a liquid crystal device constituting a display unit.
  • an electronic device according to the present invention includes a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, an electronic notebook, a calculator, a word processor, a work It can be used as a station, mobile phone, videophone, POS terminal, touch panel, etc.

Description

明 細 書 液晶装置及び電子機器 技術分野
本発明は、 液晶装置の技術分野に関し、 特に、 反射型表示と透過型表示とを 切り換えて表示することのできる液晶装置の構造及びこの液晶装置を用いた電 子機器の技術分野に関する。 背景技
従来、 反射型液晶装置は消費電力が小さいために携帯機器や装置の付属的表 示部などに多用されているが、 外光を利用して表示を視認可能にしているため 、 暗い場所では表示を読みとることができないという問題点があった。 このた め、 明るい場所では通常の反射型液晶装置と同様に外光を利用するが、 暗い場 所では内部の光源により表示を視認可能にした形式の液晶装置が提案されてい る。 これは、 実開昭 5 7 - 0 4 9 2 7 1号公報に記載されているように、 液晶 パネルの観察側と反対側の外面に偏光板、 半透過反射板、 バックライ トを順次 配置した構成をしている。 この液晶装置では、 周囲が明るい場合には外光を取 り入れて半透過反射板にて反射された光を利用して反射型表示を行い、 周囲が 暗くなるとバックライ トを点灯して半透過反射板を透過させた光により表示を 視認可能とした透過型表示を行う。
別の液晶装置としては、 反射型表示の明るさを向上させた特閧平 8— 2 9 2 4 1 3号公報に記載されたものがある。 この液晶装置は、 液晶パネルの観察側 と反対側の外面に半透過反射板、 偏光板、 バックライ トを順次配置した構成を している。 周囲が明るい場合には外光を取り入れて半透過反射板にて反射され た光を利用して反射型表示を行い、 周囲が暗くなるとバックライ トを点灯して 偏光板と半透過反射板を透過させた光により表示を視認可能とした透過型表示 を行う。 このような構成にすると、 液晶セルと半透過反射板の間に偏光板がな いため、 前述した液晶装置よりも明るい反射型表示が得られる。 発明の開示
しかしながら、 上記特開平 8— 2 9 2 4 1 3号公報に記載された液晶装置で は、 液晶層と半透過反射板との間に透明基板が介在するため、 二重映りや表示 のにじみなどが発生してしまうという問題点がある。
更に、 近年の携帯機器や O A機器の発展に伴って液晶表示のカラー化が要求 されるようになつており、 反射型液晶装置を用いるような機器においてもカラ —化が必要な場合が多い。 ところが、 上記公報に記載されている液晶装置と力 ラーフィルタを組み合わせた方法では、 半透過反射板を液晶パネルの後方に配 置しているため、 液晶層やカラ一フィル夕と半透過反射板との間に液晶パネル の厚い透明基板が介在し、 視差によつて二重映りや表示のにじみなどが発生し てしまい、 十分な発色を得ることができないという問題点がある。
この問題を解決するために、 特開平 9— 2 5 8 2 1 9号公報では、 液晶層と 接するように反射板を配置する反射型カラ一液晶装置が提案されている。 しか しながら、 この液晶装置では、 周囲が暗くなると表示を認識することができな い。
他方、 特開平 7— 3 1 8 9 2 9号公報では、 液晶セルの内面に半透過反射膜 を兼ねる画素電極を設けた半透過反射型の液晶装置が提案されている。 また金 属膜からなる半透過反射膜上に、 I T 0 ( Indium Tin Oxide) 膜からなる画素 電極を絶縁膜を介して重ねた構成を開示している。 しかしながら、 この液晶装 置では、 液晶セルの裏面側において半透過反射板と偏光板との間にはバックラ ィ 卜からの入射光の偏光を変化させる光学要素がないため、 このバックライ ト からの入射光は偏光板を通過した直線偏光の光として常に液晶セルに入射する 。 この結果、 液晶セルの表面側にある偏光板や位相差板、 液晶セル等の光学特 性を反射型表示時におけるコントラスト特性を高めるように設定すると、 透過 型表示時における良好なコントラスト特性を得ることができなくなり、 逆にこ れらの光学特性を透過型表示時におけるコントラスト特性を高めるように設定 すると、 反射型表示時における良好なコントラスト特性を得ることができなく なる。 同様に、 光の波長分散に起因した色付きに対する色補償を反射型表示時 に良好に行えるようにこれらの光学特性を設定すると、 係る色補償を透過型表 示時に良好に行うことができなくなり、 逆に係る色補償を反射型表示時に良好 に行えるようにこれらの光学特性を設定すると、 係る色補償を透過型表示時に 良好に行うことができなくなる。 即ち、 反射型表示時と透過型表示時との両方 で、 高コントラストを得ることや色補償を良好に行うことは一般に非常に困難 であり、 高品位の画像表示を行えないという問題点がある。
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、 反射型表示と透過型表示 とを切換え可能な液晶装置において、 視差による二重映りや表示のにじみなど が発生せず、 反射型表示時と透過型表示時の両方で高品位の画像表示が可能な 半透過反射型の液晶装置及びその液晶装置を用いた電子機器を提供することを 課題とする。
本発明の上記課題は、 透明な一対の第 1及び第 2基板と、 該第 1及び第 2基 板間に挟持された液晶層と、 前記第 2基板の前記液晶層側の面上に形成されて おり、 少なくとも半透過反射層及び透明電極層が積層された積層体と、 前記第 2基板の前記液晶層と反対側に配置された照明装置と、 前記第 1基板の前記液 晶層と反対側に配置された第 1偏光板と、 前記第 1基板と前記第 1偏光板との 間に配置され第 1位相差板と、 前記第 2基板と前記照明装置との間に配置され 第 2偏光板と、 前記第 2基板と前記第 2偏光板との間に配置され第 2位相差板 とを備えた液晶装置によって達成される。
本発明の液晶装置によれば、 反射型表示時には、 積層体はその中に含まれる 半透過反射層により、 第 1基板側から入射した外光を液晶層側に反射する。 こ の際、 積層体は、 第 2基板の液晶層側に配置されているため、 該積層体と液晶 層との間に間隙が殆どなく、 そのため視差に起因する表示の二重映りや表示の にじみが発生しない。 他方、 透過型表示時には、 照明装置から発せられ、 第 2 基板側から入射した光源光を、 積層体はその中に含まれる半透過反射層及び透 明電極層を介して液晶層側に透過する。 従って、 暗所では光源光を用いて明る い表示が可能となる。 このような半透過反射層は、 微細な開口が設けられたり 、 一部の領域を光が透過可能とされた反射膜から構成してもよいし、 全領域に おいて半透過反射性を示す膜 （例えば、 光が透過可能な程度に極薄い金属薄膜 或いは市販されているハーフミラ一など） から構成してもよい。
本発明の液晶装置では特に、 半透過反射層における開口、 間隙等が形成 されていない非開口領域 （反射領域或いは非透過領域） で反射された外光 は、 当該半透過反射層に積層された透明電極層を通過し、 該非開口領域に 対向する透明電極層部分によって駆動される液晶部分を通過する。 即ち、 該非開口領域に対向する透明電極層部分により縦電界で駆動する液晶部分 を用いて反射型表示を行える。 他方、 半透過反射層における開口、 間隙等 が形成されている開口領域 （非反射領域或いは透過領域） を透過する光は 、 当該半透過反射層に積層された透明電極層を通過し、 該開口領域に対向 する透明電極層部分によって駆動される液晶部分を通過する。 即ち、 該開 口領域に対向する透明電極層部分により縦電界で駆動する液晶部分を用い て透過型表示を行える。 このように半透過反射層のパターンをどのように しても透明電極層により液晶層に印加される電界には影響がないので、 半 透過反射層における開口パターンや間隙パターンに関係なく、 反射型表示 時及び透過型表示時に、 各ドッ 卜内又は各画素内において液晶の配向方向 が均一となり、 配向方向の乱れに起因する表示品質の劣化を防止できる。 更に本発明の液晶装置では、 第 1偏光板及び第 1位相差板並びに第 2偏光板 及び第 2位相差板を備えるので、 反射型表示と透過型表示とのいずれにおいて も良好な表示制御ができる。 より具体的には、 第 1位相差板により反射型表示 時における光の波長分散に起因する色付きなどの色調への影響を低減すると共 に、 第 2位相差板により透過型表示時における光の波長分散に起因する色付き などの色調への影響を低減することが可能となる。 なお、 第 1及び第 2位相差 板については夫々、 液晶セルの着色補償、 もしくは視角補償により複数枚位相 差板を配置することも可能である。 第 1又は第 2位相差板として、 位相差板を 複数枚用いれば着色補償或いは視覚補償の最適化をより容易に行える。 更にま た、 第 1偏光板、 第 1位相差板、 液晶層及び半透過反射層における光学特性を 反射型表示時におけるコントラス トを高める設定とすると共に、 この条件下で 第 2偏光板及び第 2位相差板における光学特性を透過型表示時におけるコント ラストを高める設定とすることにより、 反射型表示と透過型表示とのいずれに おいても高いコントラス ト特性を得ることができる。
このような半透過反射層の材料としては、 A 1 (アルミニウム） が主成分の 金属が用いられるが、 C r (クロム） や A g (銀） などの可視光領域の外光を 反射させることのできる金属であれば、 その材料は特に限定されるものではな い。
本発明の液晶装置の駆動方式としては、 パッシブマトリクス駆動方式、 T F T (Thin Fi lm Transistor) アクティブマトリクス駆動方式、 T F D (Thin F i lm Diode) アクティブマトリクス駆動方式、 セグメント駆動方式等の公知の 各種駆動方式を採用可能である。 この際、 反射型表示と透過型表示とでは液晶 セルの電圧一反射率 （透過率） 特性が異なる場合が多いので、 反射型表示時と 透過型表示時とで駆動電圧を相異ならせ、 各々で最適化した方が好ましい。 ま た、 第 1基板上には、 駆動方式に応じて適宜、 複数のストライプ状ゃセグメン ト状の透明電極が形成されたり、 第 1基板のほぼ全面に透明電極が形成された りする。 或いは、 第 1基板上に対向電極を設けることなく、 第 2基板上の透明 電極間における基板に平行な横電界で駆動してもよい。
本発明の液晶装置の一の態様では、 前記積層体中には、 前記第 2基板に近い 側から順に前記半透過反射層、 カラーフィル夕、 保護膜及び前記透明電極層が 積層されている。
この態様によれば、 半透過反射層上にカラ一フィル夕を更に備えるので 、 外光による反射型カラー表示と照明装置を利用した透過型カラー表示を 行うことができる。 カラ一フィル夕は、 3 8 0 n m以上 7 8 0 n m以下の 波長範囲のすべての光に対して 2 5 %以上の透過率を有しているのが好ま しい。 このようにすることで、 明るい反射型カラ一表示と透過型カラー表 示を実現できる。 また通常、 半透過反射層には A 1が主成分の金属が用いられるが、 A 1 金属は耐溶剤性が弱く非常に扱いにく く、 また傷がつきやすい。 しかるに 、 この態様では、 A 1金属などの半透過反射層における反射面をカラ一フ ィル夕及び保護膜で覆い、 透明電極層を形成しているので、 A 1が直接 I T O膜等の透明電極形成用の現像液に触れることがない。 よって、 A 1金 属が取り扱いやすくなり、 傷などを付き難くすることもできる。 このよう な保護膜には、 ァクリル系の透明樹脂や酸化ケィ素などの材料を用いるこ とができる。
尚、 カラーフィル夕と透明電極層の間の保護膜は、 省略することができる。 これは、 T F Tアクティブマトリクス型液晶装置のアクティブ素子が形成され た基板の対向基板として本発明を用いる場合であり、 対向基板の透明電極層が パターニング不要な場合である。
本発明の液晶装置の他の態様では、 前記積層体中には、 前記第 2基板に近い 側から順に前記半透過反射層、 絶縁膜及び前記透明電極層が積層されている。
この態様によれば、 透明電極層と半透過反射層とを絶縁膜により絶縁するこ とができるのため、 半透過反射層を A 1等の導電性金属から任意のパターンで 形成しても、 半透過反射層の存在により透明電極層の絶縁状態に問題が生じる ことはない。 更に、 A 1金属などの半透過反射層における反射面を絶縁膜で覆 い、 透明電極層を形成しているので、 A 1が直接 I T O膜等の透明電極形成用 の現像液に触れることがない。 よって、 A 1金属が取り扱いやすくなり、 傷な どを付き難くすることもできる。
この積層体中に絶縁膜も積層された態様では、 前記第 1基板の前記液晶層側 の面上には、 前記第 1基板から近い側から順にカラ一フィルタ及び保護膜が形 成されていてもよい。
このように構成すれば、 第 2基板側ではなく第 1基板側に形成されており保 護膜で保護されたカラーフィル夕を利用して、 外光による反射型カラ一表示と 照明装置を利用した透過型カラー表示を行うことができる。
この積層体中に絶縁膜も積層された態様では、 前記絶縁膜は、 前記半透過反 射層の表面部分が酸化されてなつてもよい。
この態様によれば、 非常に薄く且つ絶縁性の高い絶縁膜が得られる。 この場 合においては、 半透過反射層としてアルミニウムを用いると好ましい。 アルミ 二ゥムは酸化してもその反射率を維持できるからである。 尚、 このように絶縁 膜を酸化する際には、 半透過反射層を陽極酸化してしてもよいし、 熱酸化して よい。
この積層体中に絶縁膜も積層された態様では、 前記絶縁膜は、 相異なる 2種 類以上の絶縁膜から積層形成されていてもよい。
このように構成すれば、 絶縁膜の絶縁性を高めることができる。 尚、 一方の 絶縁膜としてアルミニウムの酸化物等を用い、 他方の絶縁膜として S i 0 2 ( 酸化シリコン） 膜や有機物質によるオーバ一コート膜等を用いることができる 。 S i 0 2膜を形成する際には、 蒸着、 スパヅ夕や C V D法により形成すれば よく、 有機膜を形成する際には、 スピンコートなどにより形成すればよい。 この積層体中に絶縁膜も積層された態様では、 前記積層体中には、 前記絶縁 膜と前記透明電極層の間に、 カラ一フィル夕が更に積層されていてもよい。
このように構成すれば、 第 1基板上に、 半透過反射層、 絶縁膜、 カラー フィル夕及び透明電極層が積層された積層体を形成でき、 半透過反射層を 絶縁膜で保護すると共に外光による反射型カラ一表示と照明装置を利用し た透過型カラ一表示を行うことができる。 特に、 A 1金属などの半透過反 射層における反射面を絶縁膜で覆い、 カラーフィル夕及び透明電極層を形 成しているので、 A 1が直接カラ一フィル夕形成用の現像液や透明電極形 成用の現像液に触れることがない。
この場合更に、 前記積層体中には、 前記カラーフィル夕と前記透明電極層と の間に保護膜が形成されていてもよい。
このように構成すれば、 第 1基板上に、 半透過反射層、 絶縁膜、 カラー フィル夕、 保護膜及び透明電極層が積層された積層体を形成でき、 半透過 反射層を絶縁膜で保護し、 且つカラーフィル夕を保護膜で保護すると共に 外光による反射型カラ一表示と照明装置を利用した透過型カラー表示を行 うことができる。
この積層体中に絶縁膜も積層された態様では、 前記絶縁膜上に形成されてお り前記透明電極層に接続されたァクティブ素子を更に備えてもよい。
このように構成すれば、 絶縁膜により半透過反射層から絶縁されたァク ティブ素子を用いて、 高品位の反射型表示及び透過型表示が可能なァクテ イブ駆動方式の液晶装置を構築することができる。 ここに、 アクティブ素 子としては、 T F T素子に代表される 3端子素子又は T F D素子に代表さ れる 2端子素子を用いることができる。
本発明の液晶装置の他の態様では、 前記半透過反射層には、 複数の開口部が 形成されている。
この態様によれば、 外光が充分に存在する場合には外光を取り入れて半 透過反射層の非開口部で反射させることにより反射型表示を行うことがで きる。 外光が充分にない場合には照明装置を点灯して光源光を半透過反射 層の開口部より液晶層に導入することで透過型表示を行うことができる。 開口部の径は、 0 . 0 1 m以上 2 0 z m以下であることが好ましい。 こ のようにすることで、 人間が認識することが困難であり、 開口部を設けた ことで生じる表示品質の劣化を抑えることができ、 反射型表示と透過型表 示を同時に実現できる。 また、 開口部は半透過反射層に対して、 5 %以上 3 0 %以下の面積比で形成することが好ましい。 このようにすることで、 反射型表示の明るさの低下を抑えることができとともに、 半透過反射層の 開口部から液晶層に導入される光源光によって透過型表示が実現できる。. 本発明の液晶装置の他の態様では、 前記半透過反射層は、 相互に所定間隔を おいて複数形成されている。
この態様によれば、 照明装置から発せられライン状に複数形成されている半 透過反射層の間隙から液晶層に導入される光源光によって、 透過型表示が実現 できる。 この場合にも、 半透過反射層の間隔は、 0 . 0 1 / 111以上2 0〃111以 下であることが好ましく、 半透過反射層の間隔は半透過反射層に対して、 5 % 以上 3 0 %以下の面積比で形成することが好ましい。 本発明の液晶装置の他の態様では、 非駆動時が暗 （黒） 状態である。
この態様によれば、 非駆動時が暗状態であるので、 透過型表示時に液晶 が駆動されない画素間またはドッ ト間からの光漏れを抑えることができ、 よりコン トラス トが高い透過型表示を得ることができる。 また、 反射型表 示時に、 画素間やドッ ト間からの表示に不要な反射光を抑えることができ るので、 よりコン トラス トが高い表示を得ることができる。 このように一 般にブラックマト リクス或いはブラックマスクと称される遮光膜を反射電 極の間隙に対向する位置に設けることなく、 透過型表示時及び反射型表示 時におけるコン トラス トを向上させることが可能となる。 加えて、 このよ うな遮光膜を設けることにより反射型表示時の明るさが低下する事態を未 然に防ぐこともできる。
本発明の液晶装置の他の態様では、 前記半透過反射層は、 9 5重量％以上の A 1を含み、 かつ層厚が 1 0 n m以上 4 0 n m以下である。
この態様によれば、 比較的薄い半透過反射層により良好な透過率及び反 射率が得られる。 実験によると、 この層厚の範囲で、 透過率が 1 %以上 4 0 %以下であり、 反射率が 5 0 %以上 9 5 %以下である半透過反射層が作 製できる。
本発明の液晶装置の他の態様では、 前記第 1基板の前記液晶層と反対側に、 散乱板を更に備える。
この態様によれば、 半透過反射層の鏡面感を散乱板によって散乱面 （白 色面） に見せることができる。 また、 散乱板による散乱によって、 広視野 角の表示が可能となる。 なお、 散乱板の位置は、 第 1基板の液晶層と反対 側であれば、 どの位置にあっても特に構わない。 散乱板の後方散乱 （外光 が入射した場合、 入射光側への散乱） の影響を考えると、 第 1偏光板と第 1基板との間に配置するのが望ましい。 後方散乱は、 液晶装置の表示には 関係のない散乱光であり、 この後方散乱が存在すると、 反射型表示時のコ ン トラス トを低下させる。 第 1偏光板と第 1基板との間に配置させること で、 後方散乱光の光量を第 1偏光板によって約半分にすることができる。 本発明の液晶装置の他の態様では、 前記半透過反射層が凹凸を有する。
この態様によれば、 半透過反射層の鏡面感を凸凹によってなく し、 散乱 面 （白色面） に見せることができる。 また、 凹凸による散乱によって、 広 視野角の表示が可能となる。 この凹凸形状は、 半透過反射層の下地に感光 性のアクリル樹脂等を用いて形成したり、 下地のガラス基板自身をフッ酸 によって荒らしたりすることによって形成することができる。 尚、 半透過 反射層の凹凸表面上に透明な平坦化膜を更に形成して、 液晶層に面する表 面 （配向膜を形成する表面） を平坦化しておくことが液晶の配向不良を防 ぐ観点から望ましい。
本発明の上記課題は、 上述した本発明の液晶装置を備えた電子機器によって も達成される。
本発明の電子機器によれば、 視差による二重映りや表示のにじみがなく 、 反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできる半透過反 射型液晶装置や半透過反射型カラ一液晶装置を用いた各種の電子機器を実 現できる。 このような電子機器は、 明るい場所でも暗い場所でも、 周囲の 外光に関係なく高画質の表示を実現できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る液晶装置の第 1実施例の概略構造を示す概略縦断面図 である。
図 2 aは、 比較例において単一層構造の半透過反射電極により液晶層に印力.0 される電界の様子を図式的に示した概念図である。
図 2 bは、 第 1実施例において半透過反射板上に積層された透明電極により 液晶層に印加される電界の様子を図式的に示した概念図である。
図 3は、 第 1実施例において好適な光学特性の設定パターンの一例を示す概 念図である。
図 4は、 第 1実施例において好適な光学特性の設定パターンの他の例を示す 概念図である。 図 5は、 本発明に係る液晶装置の第 2実施例の概略構造を示す概略縦断面図 である。
図 6 aは、 第 2実施例の偏光板、 位相差板及び液晶セルのラビング方向の関 係を示す説明図である。
図 6 bは、 図 6 aの関係を持つときの液晶装置の駆動電圧—反射率 R /透過 率 T特性を示す特性図である。
図 7は、 本発明に係る液晶装置の第 3実施例の概略構造を示す概略縦断面図 である。
図 8は、 本発明に係る液晶装置の第 3実施例における間隙をおいて配置され た反射層からなる半透過反射層の一例を示す平面図である。
図 9は、 第 3実施例における間隙をおいて配置された反射層からなる半透過 反射層の他の例を示す平面図である。
図 1 0は、 第 3実施例における間隙をおいて配置された反射層からなる半透 過反射層の他の例を示す平面図である。
図 1 1は、 本発明に係る液晶装置の第 4実施例の概略構造を示す概略縦断面 図である。
図 1 2は、 本発明に係る液晶装置の第 5実施例の概略構造を示す概略縦断面 図である。
図 1 3 &は、 本発明に係る液晶装置の第 6実施例の概略構造を示す概略縦断 面図である。
図 1 3 bは、 図 1 3 aに示した第 6実施例の部分斜視図である。
図 1 4は、 本発明の第 7実施例における T F T駆動素子を画素電極等と共に 拡大して示す断面図である。
図 1 5は、 本発明の第 8実施例における T F D駆動素子を画素電極等と共に 拡大して示す断面図である。
図 1 6 aは、 本発明に係る液晶装置の第 9実施例の概略構造を示す概略縦断 面図である。
図 1 6 bは、 図 1 6 aに示した第 9実施例の部分斜視図である。 図 1 7 &は、 本発明に係る液晶装置の第 1 0実施例の概略構造を示す概略縦 断面図である。
図 1 7 bは、 図 1 6 aに示した第 1 0実施例の部分斜視図である。
図 1 8は、 各実施例の半透過反射層に設けられる開口部に係る各種具体例を 示す拡大平面図である。
図 1 9は、 各実施例におけるカラ一フィル夕の着色層毎の光透過率を示すグ ラフである。
図 2 0は、 本発明に係る第 1 1実施例の各種の電子機器の概略斜視図である 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を実施するための最良の形態について実施例毎に図面に基づい て説明する。
(第 1実施例）
本発明に係る液晶装置の第 1実施例を図 1から図 4を参照して説明する。 図 1は、 本発明の第 1実施例の構造を示す概略縦断面図である。 尚、 第 1実施例 は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、 同様の構 成によりァクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、 その他の 液晶装置にも適用することは可能である。
図 1に示すように、 第 1実施例では、 2枚の透明基板 1 0 1及び 1 0 2の間 に液晶層 1 0 3が枠状のシール材 1 0 4によって封止された液晶セルが形成さ れている。 液晶層 1 0 3は、 所定のッイスト角を持つネマチック液晶で構成き れている。 上側の透明基板 1 0 1の内面上には、 複数のストライプ状の透明電 極 1 0 9が I T O ( Indium Tin Oxide) 膜などにより形成されていて、 透明電 極 1 0 9の表面上には配向膜 1 1 0が形成され、 所定方向にラビング処理が施 されている。
一方、 下側の透明基板 1 0 2の内面上には、 半透過反射板 1 1 1、 S i 0 2 で形成された保護膜 1 1 2及びカラーフィル夕 1 1 4が順次形成され、 この力 ラーフィル夕 1 1 4には、 R (赤） 、 G (緑） 、 B (青） の 3色の着色層が所 定パターンで配列されている。 カラ一フィル夕 1 1 4の表面上には透明な保護 膜 1 1 5が被覆されており、 この保護膜 1 1 5の表面上に複数のストライプ状 の透明電極 1 1 6が I T 0膜などにより形成されている。 カラーフィル夕 1 1 4の着色層毎に形成されたストライプ状の透明電極 1 1 6が透明電極 1 0 9と 交差するように複数配列されている。
尚、 M I M素子や T F T素子を備えたァクティブマトリクス型の装置である 場合には、 各透明電極 1 1 6は矩形状に形成され、 アクティブ素子を介して配 線に接続される （後述の第 7及び第 8実施例参照） 。
半透過反射板 1 1 1は C rや A 1などにより形成され、 その表面は透明基板 1 0 1の側から入射する光を反射する反射面となっている。 透明電極 1 1 6の 表面上には配向膜 1 1 7が形成されており、 所定方向にラビング処理が施され ている。 なお、 半透過反射板 1 1 1には 2 m径の開口部が設けてあり、 開口 部の総面積は半透過反射板の総面積に対して約 1 0 %の割合とし、 開口部をラ ンダムに設けてある。
ここで、 図 2 a及び図 2 bを参照して、 第 1実施例において半透過反射板 1 1 1上に積層された透明電極 1 1 6により液晶層 1 0 3に印加される電界につ いて説明する。 図 2 aは、 微細な （例えば 2〃m径の） 開口部 1 1 1 a， が設 けられた半透過反射板と画素電極とを兼ねる単一層構造の半透過反射電極 1 1 1 ' を用いた比較例において、 該半透過反射電極 1 1 1 ' により液晶層に印加 される電界の様子を図式的に示した概念図である。 図 2 bは、 第 1実施例にお いて半透過反射板 1 1 1上に積層された透明電極 1 1 6により液晶層に印加さ れる電界の様子を図式的に示した概念図である。
図 2 aに示すように、 比較例において単一導電層からなる半透過反射電極 1 1 1 ' を利用する場合には、 反射型表示時には、 開口領域 A tを除く非開口領 域で反射される外光が通過する液晶部分を非開口領域にある半透過反射電極 1 1 1， 部分により縦電界 F r (基板に垂直な方向の電界） で駆動できる。 しか しながら、 透過型表示時には、 半透過反射電極 1 1 1 ' の開口部 1 1 l a ' か ら入射された光源光が通過する開口領域 A tにある液晶部分を、 非開口部にあ る半透過反射電極 1 1 1 ' 部分により斜め電界 F t ' で駆動せなばならない。 即ち、 透過型表示時には、 開口領域 A tにおける歪んだ電界により液晶を駆動 して表示を行うため、 縦電界により液晶を駆動する場合と比較して液晶配向の 乱れにより表示品質が劣化してしまう。
図 2 bに示すように、 これに対し第 1実施例において微少な開口部 1 1 1 a の設けられた半透過反射板 1 1 1上に積層形成された開口部の設けられていな い透明電極 1 1 6を利用する場合には、 反射型表示時には、 比較例の場合と同 様に非開口領域にある透明電極 1 1 1部分により縦電界 F rで駆動できる。 し かも、 透過型表示時にも、 半透過反射電極 1 1 1の開口部 1 1 1 aから入射さ れた光源光が通過する開口領域 A tにおける液晶部分を、 開口部 1 1 l aに対 向する透明電極 1 1 1部分により縦電界 F tで駆動できる。 このように、 半透 過反射板 1 1 1のパターンをどのようにしても透明電極 1 1 6により液晶層に 印加される電界には影響がないので、 半透過反射板 1 1 1における閧ロパタ一 ンゃ間隙パターンに関係なく、 透明電極 1 1 6から印加される縦電界により各 ドッ ト内又は各画素内において液晶の配向方向が均一となり、 配向方向の乱れ に起因する表示品質の劣化を防止できる。
尚、 このような微少な開口部 1 1 1 aの具体的な各種構成については後述す る （図 1 8参照） 。
再び図 1において、 上側の透明基板 1 0 1の外面上に偏光板 1 0 5が配置さ れ、 偏光板 1 0 5と透明基板 1 0 1との間に位相差板 1 0 6が配置されている 。 また、 液晶セルの下側には、 透明基板 1 0 2の背後に位相差板 1 0 8が配覃 され、 この位相差板 1 0 8の背後に偏光板 1 0 7が配置されている。 そして、 偏光板 1 0 7の下側には、 白色光を発する蛍光管 1 1 9と、 この蛍光管 1 1 9 に沿った入射端面を備えた導光板 1 1 8とを有するバックライ トが配置されて いる。 導光板 1 1 8は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、 或いは散乱用の印 刷層が形成されたアクリル樹脂板などの透明体であり、 光源である蛍光管 1 1 9の光を端面にて受けて、 図の上面からほぼ均一な光を放出するようになって いる。 その他のバヅクライ トとしては、 L E D (発光ダイオード） や E L (ェ レク トロルミネセンス） などを用いることができる。
第 1実施例では、 透過型表示のときに各ドット間の領域から光が漏れるのを 防ぐために、 カラーフィル夕 1 1 4の各着色層の間に形成された遮光部である ブラックマトリクス層 1 1 3が平面的にドッ ト間にほぼ対応して設けられてい る。 ブラックマトリクス層 1 1 3は C r層を被着したり、 感光性ブラック樹脂 で形成する。
このように第 1実施例では、 液晶セルの上側に偏光板 1 0 5及び位相差板 1 0 6が配置されており、 液晶セルの下側に偏光板 1 0 7及び位相差板 1 0 8が 配置されているので、 反射型表示と透過型表示とのいずれにおいても良好な表 示制御ができる。 より具体的には、 位相差板 1 0 6により反射型表示時におけ る光の波長分散に起因する色付きなどの色調への影響を低減する （即ち、 位相 差板 1 0 6を用いて反射型表示時における表示の最適化を図る） と共に、 位相 差板 1 0 8により透過型表示時における光の波長分散に起因する色付きなどの 色調への影響を低減する （即ち、 位相差板 1 0 6により反射型表示時における 表示の最適化を図った条件下で、 更に、 位相差板 1 0 8により透過型表示時に おける表示の最適化を図る） ことが可能となる。 なお、 位相差板 1 0 6及び 1 0 8については夫々、 液晶セルの着色補償、 もしくは視角補償により複数枚位 相差板を配置することも可能である。 このように位相差板 1 0 6又は 1 0 8と して、 位相差板を複数枚用いれば着色補償或いは視覚補償の最適化をより容易 に行える。
更にまた、 偏光板 1 0 5、 位相差板 1 0 6、 液晶層 1 0 3及び半透過反射板 1 1 1における光学特性を反射型表示時におけるコントラストを高める設定と すると共に、 この条件下で偏光板 1 0 7及び位相差板 1 0 8における光学特性 を透過型表示時におけるコントラストを高める設定とすることにより、 反射型 表示と透過型表示とのいずれにおいても高いコントラスト特性を得ることがで きる。 例えば、 反射型表示時には、 外光が、 偏光板 1 0 5を通って直線偏光と なり、 更に位相差板 1 0 6及び電圧非印加状態 （暗表示状態） にある液晶層 1 0 3部分を通って右円偏光となって半透過反射板 1 1 1に達し、 ここで反射さ れて進行方向が逆転すると共に左円偏光に変換され、 再び電圧非印加状態にあ る液晶層 1 0 3部分を通って直線偏光に変換され、 偏光板 1 0 5で吸収される (即ち、 暗くなる） ように偏光板 1 0 5、 位相差板 1 0 6、 液晶層 1 0 3及び 半透過反射板 1 1 1における光学特性が設定される。 この時、 電圧印加状態 （ 明表示状態） にある液晶層 1 0 3部分を通る外光は、 液晶層 1 0 3部分を素通 りするため、 半透過反射板 1 1 1で反射されて偏光板 1 0 5から出射される （ 即ち、 明るくなる） 。 他方で、 透過型表示時には、 ノ、'ックライ 卜から発せられ 、 偏光板 1 0 7及び位相差板 1 0 8を介して半透過反射板 1 1 1を透過する光 源光が、 上述した反射型表示時における半透過反射板 1 1 1で反射される左円 偏光と同様な光となるように、 偏光板 1 0 7及び位相差板 1 0 8の光学特性が 設定される。 すると、 反射型表示時と比べて光源及び光路が異なるにも拘わら ず、 透過型表示時における半透過反射板 1 1 1を透過する光源光は、 反射型表 示時における半透過反射板 1 1 1で反射する外光と同様に電圧非印加状態 （暗 表示状態） にある液晶層 1 0 3部分を通って直線偏光に変換され、 偏光板 1 0 5で吸収される （即ち、 暗くなる） 。 この時、 電圧印加状態 （明表示状態） に ある液晶層 1 0 3部分を通る光は、 液晶層 1 0 3部分を素通りして偏光板 1 0 5から出射される （即ち、 明るくなる） 。
このように反射型表示と透過型表示とのいずれにおいても高いコントラスト 特性が得られる偏光板 1 0 5、 位相差板 1 0 6、 液晶層 1 0 3、 半透過反射板 1 1 1、 偏光板 1 0 7及び位相差板 1 0 8における光学特性についての二つの 具体例を図 3及び図 4に示す。 尚、 図 3及び図 4において夫々、 積層された 5 枚の長方形は、 上から順に偏光板 1 0 5、 位相差板 1 0 6、 液晶層 1 0 3等を 含む液晶セル、 位相差板 1 0 8及び偏光板 1 0 7の各層を示し、 各長方形に描 いた矢印によって軸方向を示している。 また図 3及び図 4に示す例では夫々、 液晶セルの上側の位相差板 1 0 6が 2枚の位相差板からなる （以下、 第 1位相 差板 1 0 6 a及び第 2位相差板 1 0 6 bとする） ものとし、 更に図 4に示す例 では、 液晶セルの下側の位相差板 1 0 8が 2枚の位相差板からなる （第 3位相 差板 1 0 8 a及び第 4位相差板 1 0 8 bとする） ものとする。 図 3において、 偏光板 1 0 5の吸収軸 1 3 0 1はパネル長手方向に対して左 3 5 . 5度である。 第 1位相差板 1 0 6 aの遅延軸方向 1 3 0 2は、 パネル長 手方向に対して左 1 0 2 . 5度であり、 そのリタ一デ一シヨンは 4 5 5 n mで ある。 第 2位相差板 1 0 6 bの遅延軸方向 1 3 0 3は、 パネル長手方向に対し て左 4 8 . 5度であり、 そのリタ一デ一シヨンは 5 4 4 n mである。 液晶セル の透明基板 1 0 1側の配向膜のラビング方向 1 3 0 4は、 パネル長手方向に対 して右 3 7 . 5度である。 液晶セルの透明基板 1 0 2側のラビング方向 1 3 0 5は、 パネル長手方向に対して左 3 7 . 5度である。 液晶は、 透明基板 1 0 1 から透明基板 1 0 2に向って左回りに 2 5 5度ッイス卜している。 また、 液晶 の複屈折 Δ nとセルギャップ dの積は、 0 . 9 0〃mである。 位相差板 1 0 8 の遅延軸方向 1 3 0 6は、 パネル長手方向に対して右 0 . 5度であり、 そのリ 夕—デーションは 1 4 0 n mである。 偏光板 1 0 8の吸収軸 1 3 0 7はパネル 長手方向に対して左 4 9 . 5度である。 この条件下では、 バックライ トから発 せられた光は、 波長 5 6 0 n mの緑色光が、 楕円率が 0 . 8 5の楕円偏光の状 態で、 液晶セル内に配置された半透過反射板 1 1 1を通過する。 また、 その回 転方向は右回りであり、 偏光板 1 0 5側から入射し、 暗表示状態にある液晶層 を通って半透過反射板 1 1 1で反射した外光とほぼ同一の偏光状態となる。 よ つて、 この例の如く光学特性を設定すれば、 反射型表示と透過型表示とのいず れにおいても高いコントラスト特性が得られる。
図 4において、 偏光板 1 0 5の吸収軸 1 4 0 1はパネル長手方向に対して左 1 1 0度である。 第 1位相差板 1 0 6 aの遅延軸方向 1 4 0 2は、 パネル長手 方向に対して左 1 2 7 . 5度であり、 そのリタ一デ一シヨンは 2 7 0 n mであ る。 第 2位相差板 1 0 6 bの遅延軸方向 1 4 0 3は、 パネル長手方向に対して 左 1 0度であり、 そのリ夕一デ一ションは 1 4 0 n mである。 液晶セルの透明 基板 1 0 1側の配向膜のラビング方向 1 4 0 4は、 パネル長手方向に対して右 5 1度である。 液晶セルの透明基板 1 0 2側のラビング方向 1 4 0 5は、 パネ ル長手方向に対して左 5 0度である。 液晶は、 透明基板 1 0 1から透明基板 1 0 2に向って右回りに 7 9度ツイストしている。 また、 液晶の複屈折厶 nとセ ルギャップ dの積は、 0 . 2 4〃mである。 第 3位相差板 1 0 8 aの遅延軸方 向 1 4 0 6は、 パネル長手方向に対して左 1 0 0度であり、 そのリタ一デーシ ヨンは 1 4 0 n mである。 第 4位相差板 1 0 8 bの遅延軸方向 1 4 0 7は、 パ ネル長手方向に対して左 3 7 . 5度であり、 そのリタ一デ一シヨンは 2 7 0 n mである。 偏光板 1 0 8の吸収軸 1 4 0 8はパネル長手方向に対して左 2 0度 である。 この条件下では、 バックライ トから発せられた光は、 波長 5 6 0 n m の緑色光を中心とする比較的広い波長範囲で、 楕円率が最大 0 . 9 6という極 めて円偏光に近い楕円偏光の状態で、 液晶セル内に配置された半透過反射板 1 1 1を通過する。 また、 その回転方向は左回りであり、 偏光板 1 0 5側から入 射し、 暗表示状態にある液晶層を通って半透過反射板 1 1 1で反射した外光と ほぼ同一の偏光状態となる。 よって、 この例の如く光学特性を設定すれば、 反 射型表示と透過型表示とのいずれにおいても高いコントラスト特性が得られる 以上の図 3及び図 4を参照して説明したように、 本発明の液晶装置では、 偏 光板 1 0 5及び位相差板 1 0 6並びに偏光板 1 0 7及び位相差板 1 0 8を備え るので、 反射型表示と透過型表示とのいずれにおいても良好な色補償と高いコ ントラスト特性を得ることが可能となる。 尚、 これらの光学特性の設定につい ては、 図 3及び図 4に例示したものに限られる訳ではなく、 実験的又は理論的 に若しくはシミユレ一シヨン等により、 液晶装置の仕様上要求される明るさや コントラスト比に見合った設定とすることができる。
次に図 1を参照して、 以上の如く構成された本実施例における反射型表示 ¾ び透過型表示について説明する。
先ず反射型表示の場合、 図の上側から当該液晶装置に入射する外光は、 偏光 板 1 0 5、 位相差板 1 0 6をそれぞれ透過し、 液晶層 1 0 3、 カラ一フィル夕 1 1 4を通過後、 半透過反射層の一例としての半透過反射板 1 1 1によって反 射され、 再び偏光板 1 0 5から出射される。 このとき、 液晶層 1 0 3への印加 電圧によって明状態と暗状態、 及びその中間の明るさを制御することができる また透過型表示の場合、 バックライ 卜からの光は偏光板 1 0 7及び位相差板 1 0 8によって所定の偏光となり、 半透過反射板 1 1 1の微少な開口部より力 ラーフィル夕 1 1 4及び液晶層 1 0 3に導入され、 液晶層 1 0 3を通過後、 位 相差板 1 0 6を透過する。 このとき、 液晶層 1 0 3への印加電圧に応じて、 偏 光板 1 0 5を透過 （明状態） する状態と吸収 （暗状態） する状態、 及びその中 間の状態 （明るさ） を制御することができる。
上述したような本実施例の構成によれば、 二重映りや表示のにじみのない反 射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラ一液晶装置が 実現される。
また、 本実施例の半透過反射板 1 1 1には開口部を設けた A 1金属層を用い て、 この表面を保護膜 1 1 2で覆い、 その上にカラ一フィル夕 1 1 4や保護膜 1 1 5、 透明電極 1 1 6を形成する。 このため、 A 1金属層が直接 I T O現像 液やカラーフィル夕現像液と触れることがないので、 A 1金属層が現像液で溶 解することがない。 さらに、 傷が付き易い A 1金属層を取り扱いやすくするこ とができる。 尚、 このような半透過反射板 1 1 1としては、 好ましくは 9 5重 量％以上の A 1を含み、 かつ層厚が 1 0 n m以上 4 0 n m以下である。
(第 2実施例）
本発明に係る液晶装置の第 2実施例を図 5及び図 6を参照して説明する。 図 5は本発明に係る液晶装置の第 2実施例の構造を示す概略縦断面図である。 こ の実施例は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、 同様の構成によりァクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、. その他の液晶装置にも適用することは可能である。
この実施例では、 2枚の透明基板 4 0 1及び 4 0 2の間に液晶層 4 0 3が枠 状のシール材 4 0 4によって封止された液晶セルが形成されている。 液晶層 4 0 3は、 誘電異方性が負のネマチック液晶で構成されている。 上側の透明基板 4 0 1の内面上には、 複数のストライプ状の透明電極 4 0 9が I T Oなどによ つて形成されていて、 透明電極 4 0 9の表面上には液晶を垂直に配向させる配 向膜 4 1 0が形成され、 所定方向にラビング処理が施されている。 このラビン グ処理によって、 液晶分子はラビング方向に約 8 5度のプレティルト角を有し ている。 M I M素子や T F T素子を備えたァクティブマトリクス型の装置であ る場合には、 透明電極 4 0 9は矩形状に形成され、 アクティブ素子を介して配 線に接続される。
一方、 下側の透明基板 4 0 2の内面上には、 感光性のアクリル樹脂によって 高低さ約 0 . 8〃mの凹凸が形成されており、 その表面上に 1 . 0重量％のN dを添加した A 1を 2 5 n mの厚みでスパッ夕し、 半透過反射板 4 1 1を形成 する。 この半透過反射板 4 1 1上には、 保護膜 4 1 2を介して、 カラ一フィル 夕 4 1 4が形成され、 このカラーフィル夕 4 1 4には、 R (赤） 、 G (緑） 、 B (青） の 3色の着色層が所定パターンで配列されている。 カラ一フィル夕 4 1 4の表面上には透明な保護膜 4 1 5が被覆されており、 この保護膜 4 1 5の 表面上に複数のストライプ状の透明電極 4 1 6が I T Oなどにより形成されて いる。 上記カラーフィル夕 4 1 4の着色層毎に形成されたス トライプ状の透明 電極 4 1 6が上記透明電極 4 0 9と交差するように複数配列されている。 透明 電極 4 1 6の表面上には配向膜 4 1 7が形成される。 なお、 この配向膜 4 1 7 にはラビング処理を施さない。
上側の透明基板 4 0 1の外面上に偏光板 4 0 5が配置され、 偏光板 4 0 5と 透明基板 4 0 1との間に位相差板 （ 1 / 4波長板） 4 0 6が配置されている。 また、 液晶セルの下側には、 透明基板 4 0 2の背後に位相差板 （ 1 / 4波長板 ) 4 0 8が配置され、 この位相差板 （ 1 / 4波長板） 4 0 8の背後に偏光板 4 0 7が配置されている。 そして、 偏光板 4 0 7の後方には、 白色光を発する隼 光管 4 1 9と、 この蛍光管 4 1 9に沿った入射端面を備えた導光板 4 1 8とを 有するバックライ トが配置されている。 導光板 4 1 8は裏面全体に散乱用の粗 面が形成され、 或いは散乱用の印刷層が形成されたァクリル樹脂板などの透明 体であり、 光源である蛍光管 4 1 9の光を端面にて受けて、 図の上面からほぼ 均一な光を放出するようになっている。 その他のバックライ トとしては、 L E D (発光ダイオード） や E L (エレク トロルミネセンス） などを用いることが できる。 この実施例では、 透過型表示のときに各ドッ ト間の領域から光が漏れるのを 防ぐために、 カラ一フィル夕 4 1 4の各着色層の間に形成された遮光部である ブラックマトリクス層 4 1 3が平面的にほぼ対応して設けられている。 ブラッ クマトリクス層 4 1 3は C r層を被着したり、 感光性ブラック樹脂で形成する ここで図 6 aに示すように、 偏光板 4 0 5と偏光板 4 0 7の透過軸 P 1及び P 2は同方向に設定されており、 これら偏光板の透過軸 P 1及び P 2に対して 、 位相差板 （ 1 / 4波長板） 4 0 6及び 4 0 8の遅相軸 C 1及び C 2の方向は 、 6> = 4 5度時計方向に回転した方向に設定されている。 さらに、 透明基板 4 0 1の内面上の配向膜 4 1 0のラビング処理の方向 R 1もまた、 位相差板 （ 1 / 4波長板） 4 0 6及び 4 0 8の遅相軸 C 1及び C 2の方向と一致する方向に 施されている。 このラビング方向 R 1は、 液晶層 4 0 3の電界印加時における 液晶分子長軸の倒れる方向を規定する。 液晶層 4 0 3には、 負のネマティ ック 液晶を用いる。
また図 6 bに、 本実施例による反射型表示における反射率 Rの駆動電圧特性 と、 透過型表示における透過率 Tの駆動電圧特性とを示す。 電界無印加時の表 示状態は暗 （黒） である。 この液晶セルを用いると、 ブラヅクマトリクス層 4 1 3を形成する必要がなくなる。
次に図 5を参照して、 以上の如く構成された本実施例における反射型表示及 び透過型表示について説明する。
先ず反射型表示の場合、 図の上側から当該液晶装置に入射する外光は、 偏 ¾ 板 4 0 5、 位相差板 4 0 6をそれぞれ透過し、 液晶層 4 0 3を通過後、 カラ一 フィル夕 4 1 4を通過し半透過反射板 4 1 1によって反射され、 再び偏光板 4 0 5から出射される。 このとき、 液晶層 4 0 3への印加電圧によって明状態と 暗状態、 及びその中間の明るさを制御する。
また透過型表示の場合、 バックライ 卜からの光は偏光板 4 0 7及び位相差板 4 0 8によって所定の偏光となり、 半透過反射板 4 1 1より液晶層 4 0 3に導 入され、 カラ一フィル夕 4 1 4、 液晶層 4 0 3を通過後、 位相差板 4 0 6を透 過する。 このとき、 液晶層 4 0 3への印加電圧に応じて、 偏光板 4 0 5から透 過 （明状態） した状態と吸収 （暗状態） した状態、 及びその中間の明るさを制 御することができる。
上述したような本実施例の構成によれば、 二重映りや表示のにじみのない反 射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラ一液晶装置が 実現される。
また、 本実施例の半透過反射板 4 1 1には A 1が主成分の金属層を用いて、 この表面を保護膜 4 1 2で覆い、 その上にカラ一フィル夕 4 1 4や保護膜 4 1 5、 透明電極 4 1 6を形成している。 このため、 A 1金属層が直接 I T O現像 液やカラ一フィル夕現像液と触れることがないので、 A 1金属層が現像液で溶 解することがない。 さらに、 傷がつきやすい A 1金属層を取り扱いやすくする ことができる。 例えば、 1 . 0重量％の N dを添加した 2 5 n m厚の A 1は、 反射率 8 0 %及び透過率 1 0 %の値を示し、 半透過反射板 4 1 1として十分に 機能する。
更に凹凸を付与した半透過反射板 4 1 1は、 反射光を広角に反射させること ができるので、 広視野角の液晶装置が実現される。
(第 3実施例）
本発明に係る液晶装置の第 3実施例を図 7から図 1 0を参照して説明する。 図 7は本発明に係る液晶装置の第 3実施例の構造を示す概略縦断面図である。 この実施例は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが 、 同様の構成によりァクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置. 、 その他の液晶装置にも適用することは可能である。
この実施例では、 2枚の透明基板 2 0 1及び 2 0 2の間に液晶層 2 0 3が枠 状のシール材 2 0 4によって封止された液晶セルが形成されている。 液晶層 2 0 3は、 所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成されている。 上側の透 明基板 2 0 1の内面上にはカラーフィル夕 2 1 3が形成され、 このカラ一フィ ル夕 2 1 3には、 H (赤） 、 G (緑） 、 B (青） の 3色の着色層が所定パター ンで配列されている。 カラ一フィル夕 2 1 3の表面上には透明な保護膜 2 1 2 が被覆されており、 この保護膜 2 1 2の表面上に複数のストライプ状の透明電 極 2 1 1が I T 0などにより形成されている。 透明電極 2 1 1の表面上には配 向膜 2 1 0が形成され、 所定方向にラビング処理が施されている。
一方、 下側の透明基板 2 0 2の内面上には、 上記カラ一フィル夕 2 1 3の着 色層毎に形成されたストライブ状の反射層 2 1 6上に反射層 2 1 6より一回り 面積の広いストライプ状の透明電極 2 1 5が透明電極 2 1 1と交差するように 複数配列されている。 M I M素子や T F T素子を備えたァクティブマトリクス 型の装置である場合には、 各反射層 2 1 6及び透明電極 2 1 5は矩形状に形成 され、 アクティブ素子を介して配線に接続される。 この反射層 2 1 6は C rや A 1などにより形成され、 その表面は透明基板 2 0 1の側から入射する光を反 射する反射面となっている。 透明電極 2 1 5の表面上には配向膜 2 1 4が形成 され、 所定方向にラビング処理が施されている。
このように第 3実施例では、 所定間隔を隔ててストライプ状に配列された反 射層 2 1 6から半透過反射層の一例が構成されており、 この場合、 相隣接する ストライプ状の反射層 2 1 6の各間隙が、 バックライ トからの光源光を透過す る機能を担う。
上側の透明基板 2 0 1の外面上に偏光板 2 0 5が配置され、 偏光板 2 0 5と 透明基板 2 0 1との間に位相差板 2 0 6及び散乱板 2 0 7がそれぞれ配置され ている。 また、 液晶セルの下側には、 透明基板 2 0 2の背後に位相差板 2 0 9 が配置され、 この位相差板 2 0 9の背後に偏光板 2 0 8が配置されている。 そ して、 偏光板 2 0 8の下側には、 白色光を発する蛍光管 2 1 8と、 この蛍光章 2 1 8に沿った入射端面を備えた導光板 2 1 7とを有するバックライ トが配置 されている。 導光板 2 1 7は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、 或いは散乱 用の印刷層が形成されたァクリル樹脂板などの透明体であり、 光源である蛍光 管 2 1 8の光を端面にて受けて、 図の上面からほぼ均一な光を放出するように なっている。 その他のバックライ トとしては、 L E D (発光ダイオード） や E L (エレクトロルミネセンス） などを用いることができる。
次に図 7を参照して、 以上の如く構成された本実施例における反射型表示及 び透過型表示について説明する。
先ず反射型表示の場合、 図の上側から当該液晶装置に入射する外光は、 偏光 板 2 0 5、 位相差板 2 0 6及び散乱板 2 0 7をそれぞれ透過し、 カラーフィル 夕 2 1 3、 液晶層 2 0 3を通過後、 反射層 2 1 6によって反射され、 再び偏光 板 2 0 5から出射される。 このとき、 液晶層 2 0 3への印加電圧によって明状 態と暗状態、 及びその中間の明るさを制御することができる。
また透過型表示の場合、 バックライ トからの光は偏光板 2 0 8及び位相差板 2 0 9によって所定の偏光となり、 反射層 2 1 6の形成されていない間隙部分 より液晶層 2 0 3及びカラ一フィル夕 2 1 3に導入され、 その後、 散乱板 2 0 7、 位相差板 2 0 6を透過する。 このとき、 液晶層 2 0 3への印加電圧に応じ て、 偏光板 2 0 5を透過 （明状態） する状態と吸収 （暗状態） する状態、 及び その中間の状態 （明るさ） を制御することができる。
ここで反射型表示と透過型表示について、 図 8から図 1 0を用いて更に詳し く説明する。 図 8は、 M I M素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置に 本発明を適用したときの下側透明基板 2 0 2の正面概略図である。 走査線 5 0 1に接続された M I M素子 （または T F D素子） 5 0 2が、 島状の A 1反射層 5 0 3上に積層形成されており A 1反射層 5 0 3よりも面積が一回り広い島状 の I T O透明電極 5 0 4に接続されている。 図 9は、 単純マトリクス型の液晶 装置に本発明を適用したときの下側透明基板 2 0 2の一例における正面概略図 である。 液晶セルの上側透明基板内面に形成されたストライプ状の I T O透明 電極 6 0 1に交差するように、 下側透明基板内面に A 1反射層 6 0 2及び A ¾ 反射層 6 0 2よりも面積が一回り広いストライプ状の I T O透明電極 6 0 3が 形成されている。 また図 1 0は、 単純マトリクス型の液晶装置に本発明を適用 したときの下側透明基板 2 0 2の他の例における正面概略図である。 液晶セル の上側透明基板内面に形成されたストライプ状の I T O透明電極 6 0 1に交差 するように、 下側透明基板内面に島状の A 1反射層 6 0 2 ' の各辺よりも幅が 一回り広いストライプ状の I T O透明電極 6 0 3が形成されている。
反射型表示時には、 液晶セルに入射した外光を反射層 5 0 3 (図 8の場合） 、 反射層 602 (図 9の場合） 又は反射層 602' (図 10の場合） により反 射させる。 つまり、 外光は反射層 503, 602又は 602 ' に入射したもの だけが液晶層に印加された電圧によって変調される。 透過型表示時は、 バック ライ 卜から液晶セルに入射した光のうち、 反射層 503、 602又は 602' の間隙を通った光源光だけが、 液晶層に導入される。 しかし、 画素電極または ドッ ト電極以外に入射した光は、 表示に関係がなく、 透過型表示のコントラス トを低下させるだけであるので、 遮光膜 （ブラックマトリクス層） や液晶層の 表示モードをノ一マリ一ブラヅクとすることで、 遮断する。 即ち、 A1反射層 503、 602又は 602' と重なり合つていない I T 0透明電極 504又は 603部分に入射するバックライ トからの光によって、 透過型の表示が可能に なる。
例えば図 9における上側透明基板内面の I TO透明電極 601のライン幅 （ L) を 198 Π1とし、 下側基板内面の A 1反射層 602のライン幅 （W 1 ) を 46〃mとし、 その上に形成した I TO透明電極 603のライン幅 （W2) を 56 zmとすれば、 液晶層に導入された外光のうち約 70%を反射し、 バッ クライ トから出射し下側の透明基板に導入された光のうち約 10 %を透過させ ることができる。
上述したような本実施例の構成によれば、 二重映りや表示のにじみのない反 射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラ一液晶装置が 実現される。
また、 本実施例の A 1反射層 216はその表面に I TO透明電極 215を形 成したので、 A1反射層 216に傷が付き難くすることができ、 また A1反射 層 216と I T 0透明電極 215の 2つが電極ラインとなるので、 電極ライン の低抵抗化が可能となる。
更に、 液晶セルの上側の面に配置した散乱板 207は、 A 1反射層 216に よって反射された反射光を広角に出射させることができるので、 広視野角の液 晶装置が実現される。
(第 4実施例） 本発明に係る液晶装置の第 4実施例を図 1 1を参照して説明する。 図 1 1は 本発明に係る液晶装置の第 4実施例の構造を示す概略縦断面図である。 この実 施例は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、 同様 の構成によりァクティブマトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、 その 他の液晶装置にも適用することは可能である。
この実施例では、 これまでと同様、 2枚の透明基板 3 0 1及び 3 0 2の間に 液晶層 3 0 3が枠状のシール材 3 0 4によって封止された液晶セルが形成され ている。 液晶層 3 0 3は、 所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成され ている。 上側の透明基板 3 0 1の内面上にはカラ一フィル夕 3 1 3が形成され 、 このカラ一フィル夕 3 1 3には、 R (赤） 、 G (緑） 、 B (青） の 3色の着 色層が所定パターンで配列されている。 カラーフィル夕 3 1 3の表面上には透 明な保護膜 3 1 2が被覆されており、 この保護膜 3 1 2の表面上に複数のス ト ライプ状の透明電極 3 1 1が I T 0などにより形成されている。 透明電極 3 1 1の表面上には配向膜 3 1 0が形成され、 所定方向にラビング処理が施されて いる。
一方、 下側の透明基板 3 0 2の内面上には、 上記カラ一フィル夕 3 1 3の着 色層毎に形成されたストライプ状の反射層 3 1 7上にこの反射層 3 1 7より一 回り面積の広いストライプ状の透明電極 3 1 5が保護膜 3 1 6を介して形成さ れている。 そして、 透明電極 3 1 1と交差するように複数配列されている。 M I M素子や T F T素子を備えたァクティブマトリクス型の装置である場合には 、 各反射層 3 1 7、 透明電極 3 1 5は矩形状に形成され、 アクティブ素子を介 して配線に接続される。 この反射層 3 1 7は C rや A 1などにより形成され、 その表面は透明基板 3 0 1の側から入射する光を反射する反射面となっている 。 透明電極 3 1 5の表面上には配向膜 3 1 4が形成され、 所定方向にラビング 処理が施されている。
このように第 4実施例では、 所定間隔を隔ててストライブ状に配列された反 射層 3 1 7から半透過反射層の一例が構成されており、 この場合、 相隣接する ストライプ状の反射層 3 1 7の各間隙が、 バックライ トからの光源光を透過す る機能を担う。
上側の透明基板 3 0 1の外面上に偏光板 3 0 5が配置され、 偏光板 3 0 5と 透明基板 3 0 1との間に位相差板 3 0 6及び散乱板 3 0 7がそれぞれ配置され ている。 また、 液晶セルの下側には、 透明基板 3 0 2の背後に位相差板 3 0 9 が配置され、 この位相差板 3 0 9の背後に偏光板 3 0 8が配置されている。 そ して、 偏光板 3 0 8の下側には、 白色光を発する蛍光管 3 1 9と、 この蛍光管 3 1 9に沿った入射端面を備えた導光板 3 1 8とを有するバックライ トが配置 されている。 導光板 3 1 8は裏面全体に散乱用の粗面が形成され、 或いは散乱 用の印刷層が形成されたァクリル樹脂板などの透明体であり、 光源である蛍光 管 3 1 9の光を端面にて受けて、 図の上面からほぼ均一な光を放出するように なっている。 その他のバックライ トとしては、 L E D (発光ダイオード） や E L (エレクトロルミネセンス） などを用いることができる。
次に図 1 1を参照して、 以上の如く構成された本実施例における反射型表示 及び透過型表示について説明する。
先ず反射型表示の場合、 図の上側から当該液晶装置に入射する外光は、 偏光 板 3 0 5、 位相差板 3 0 6、 散乱板 3 0 7をそれぞれ透過し、 カラ一フィル夕 3 1 3、 液晶層 3 0 3を通過後、 反射層 3 1 7によって反射され、 再び偏光板 3 0 5から出射される。 このとき、 液晶層 3 0 3への印加電圧によって明状態 と暗状態、 及びその中間の明るさを制御することができる。
また透過型表示の場合、 バックライ 卜からの光は偏光板 3 0 8及び位相差板 3 0 9によって所定の偏光となり、 反射層 3 1 7の形成されていない部分より 液晶層 3 0 3、 カラ一フィル夕 3 1 3に導入され、 その後、 散乱板 3 0 7、 位 相差板 3 0 6を透過する。 このとき、 液晶層 3 0 3への印加電圧に応じて、 偏 光板 3 0 5を透過 （明状態） する状態と吸収 （暗状態） する状態、 及びその中 間の状態 （明るさ） を制御することができる。
上述の透明電極 3 1 5及び反射層 3 1 7の平面形状については、 第 3実施形 態の場合と同様に、 M I M素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置に適 用する場合には、 図 8に示した如きであり、 単純マトリクス型の液晶装置に適 用する場合には、 図 9又は図 1 0に示した如きである。
例えば図 9における上側透明基板内面の I T O透明電極 6 0 1のライン幅 ( L ) を 2 4 0 z mとし、 下側基板内面の A 1反射層 6 0 2のライン幅 （W 1 ) を 6 O Ad mとし、 その上に保護膜を介して形成した I T O透明電極 6 0 3のラ イン幅 （W 2 ) を 7 0〃mとすれば、 液晶層に導入された外光のうち約 7 5 % を反射し、 バックライ トから出射し、 下側の透明基板に導入された光のうち約 8 %を透過させることができる。
上述したような本実施例の構成によれば、 二重映りや表示のにじみのない反 射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラ一液晶装置が 実現される。
また、 本実施例の A 1反射層 3 1 7はその表面に保護膜 3 1 6を形成してか らヽ I T 0透明電極 3 1 5を形成しているので、 A 1反射層 3 1 7は I T O透 明電極 3 1 5の現像液やエッチング液と直接、 触れることがない。 さらに、 保 護膜 3 1 6があるため、 傷を付き難くすることができた。 A 1反射層 3 1 7 と I T 0透明電極 3 1 5を短絡しておくことによって、 断線の確率を小さくする ことができるとともに、 電極ラインの低抵抗化を行うことも可能となる。
更に液晶セルの上側の面に配置した散乱板 3 0 7は、 A 1反射層 3 1 7によ つて反射された反射光を広角に出射させることができるので、 広視野角の液晶 装置が実現される。
(第 5実施例）
本発明に係る液晶装置の第 5実施例を図 1 2を参照して説明する。 図 1 2は 本発明に係る液晶装置の第 5実施例の構造を示す概略縦断面図である。 第 5実 施例は、 上述した第 4実施例とほぼ同様の構成を有し、 唯一反射層の構造が異 なる。 尚、 図 1 2において、 第 4実施例に係る図 1 1と同じ構成要素には同じ 参照符号を付し、 その説明は省略する。
即ち図 1 2において、 反射層 3 1 7 ' は次のように形成される。
先ず、 透明基板 3 0 2の内面上に感光性レジストをスピンコートなどにより 塗布し、 微少な開口部を有するマスクを介して調整された光量にて露光する。 その後、 必要に応じて感光性レジス トの焼成を行い、 現像する。 現像によって マスクの開口部に対応した部分が部分的に除去され、 波形の断面形状を備えた 支持層が形成される。 ここで、 上記フォトリソグラフイエ程によってマスクの 開口部に対応する部分のみを除去したり、 マスクの開口部に対応した部分のみ を残したりし、 その後、 エッチングや加熱などによって凹凸形状を滑らかにし て波形の断面形状を形成してもよく、 また、 一旦形成した上記支持層の表面状 にさらに別の層を積層して表面をより滑らかに形成してもよい。
次に、 支持層の表面上に金属を蒸着、 スパッタリングなどによって薄膜状に 被着して反射面を備えた金属膜を形成し、 その後ストライプ状 （図 9参照） 或 いは島状 （図 8又は図 1 0参照） にパ夕一ニングする。 金属としては、 A 1、 C r A g、 A uなどが用いられる。 反射層 3 1 7 ' は、 支持層の表面の波形凹 凸に従った形状を反映して形成されるため、 表面が全体的に粗面化されている 上述したような本実施例の構成によれば、 二重映りや表示のにじみのない反 射型表示と透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラ一液晶装置が 実現できた。
特に本実施例によれば、 凹凸を付与した反射層 3 1 7 ' は、 反射光を広角に 反射させることができるので、 広視野角の液晶装置が実現される。
(第 6実施例）
本発明に係る液晶装置の第 6実施例を図 1 3 a及び図 1 3 bを参照して説明 する。 図 1 3 aは本発明に係る液晶装置の第 6実施例の概略縦断面図であり、 . 図 1 3 bは、 その一部分の斜視図である。 第 6実施例は、 上述した第 4実施例 とほぼ同様の構成を有し、 反射層及びその保護膜に係る構造が異なる。 尚、 図 1 3 a及び図 1 3 bにおいて、 第 4実施例に係る図 1 1と同じ構成要素には同 じ参照符号を付し、 その説明は省略する。
即ち図 1 3 a及び図 1 3 bにおいて、 反射層 6 1 7は、 アルミニウムからな る反射層として蒸着法により 5 0〜3 0 O n mの厚みで各ドッ トごとに島状に 或いはストライプ状に形成されている （図 8から図 1 0参照） 。 尚、 反射層 6 1 7としてはアルミニウムを用いると好ましいがクロム等の他の金属でも代用 可能である。
更に、 反射層 6 1 7上には、 第 4実施例のように保護膜が形成されてはおら ず、 蒸着後の反射層を陽極酸化することによって A 1 2 0 3か （酸化アルミ二 ゥム） からなる絶縁層 6 1 6が形成される。 陽極酸化は、 サリチル酸アンモニ ゥム 1〜 1 0重量％とエチレングリコール 2 0〜8 0重量％とを含有する溶液 を用いて化成電圧 5〜 2 5 0 V、 電流密度 0 . 0 0 1〜0 . 1 mA/ c m 2の条件 で行えばよい。 このように形成される酸化膜の膜厚は 1 4 O n m又はその整数 倍とすると干渉による着色の発生を防止できる。 そして、 絶縁層 6 1 6上には 、 透明電極 3 1 5が配置されており、 その他の構成については図 1 1に示した 第 4実施例の場合と同様である。
以上説明したように第 6実施例によれば、 非常に薄く且つ絶縁性の高い絶縁 膜 6 1 6が得られる。 特に、 アルミニウムから反射層 6 1 7を形成することに より、 酸化後もその反射率を維持できる。 尚、 このように絶縁膜 6 1 6を酸化 により形成する際には、 陽極酸化を利用してもよいし、 熱酸化を利用してもよ い。
(第 7実施例）
本発明に係る液晶装置の第 7実施例を図 1 4を参照して説明する。 図 1 4は 、 本発明の第 7実施例における T F T駆動素子を画素電極等と共に拡大して示 す断面図である。 尚、 第 7実施例における基板上に T F T駆動素子を形成し、 この上に絶縁膜を介して形成された透明電極に接続する構成は、 本発明の各 施例に適用可能である。
図 1 4において、 透明基板 7 0 2上に形成された層間絶縁膜 7 2 1上は、 ゲ —ト電極 7 2 2、 ゲート絶縁膜 7 2 3、 i— S i層 7 2 4、 n +— S i層 7 2 5 、 ソース電極 7 2 6及びドレイン電極 7 2 7を持つ T F T素子が設けられてい る。 アルミニウムからなる反射層 7 2 8は T F T素子上に形成した層間絶縁膜 7 3 1上に形成され、 反射層 7 2 8上には、 蒸着後の反射層を陽極酸化して形 成した絶縁層 7 2 9が設けられている。 絶縁層 7 2 9上にはドレイン電極 7 2 7にコンタクトホールを介して接続された I T Oからなる透明電極 7 3 0 (画 素電極） が形成されている。
以上説明したように第 7実施例によれば、 T F T素子を介して各透明電極 （ 画素電極） 7 3 0に電力を供給するため、 透明電極 7 3 0間におけるクロスト ークを低減でき、 より高品位の画像表示が可能となる。 尚、 このように構成さ れる T F T素子は、 L D D構造、 オフセッ ト構造、 セルファライン構造等いず れの構造の T F Tであってもよい。 更に、 シングルゲート構造の他、 デュアル ゲ一ト或いはトリプルゲート以上で構成してもよい。
(第 8実施例）
本発明に係る液晶装置の第 8実施例を図 1 5を参照して説明する。 図 1 5は 、 本発明の第 8実施例における T F D駆動素子を画素電極等と共に拡大して示 す断面図である。 尚、 第 8実施例における基板上に T F D駆動素子を形成し、 この上に絶縁膜を介して形成された透明電極に接続する構成は、 本発明の各実 施例に適用可能である。
図 1 5においては、 基板 8 0 2上に形成された層間絶縁膜 8 2 1上には、 夕 ンタルからなる第 1導電層 8 4 1が形成されており、 第 1導電層 8 4 1上には タンタルを陽極酸化して得た絶縁層 8 4 2が形成されている。 絶縁層 8 4 2上 にはクロムからなる第 2導電層 8 4 3が形成されている。 また、 アルミニウム からなる反射層 8 4 4は層間絶縁膜 8 2 1上に形成されており、 反射層 8 4 4 上には蒸着後の反射層を陽極酸化して得た絶緑膜 8 4 5が形成されている。 絶 縁膜 8 4 5上に形成された透明電極 （画素電極） 8 4 6は、 第 2導電層 8 4 3 に接続されている。
以上説明したように第 8実施例によれば、 T F D素子を介して各透明電極 （ 画素電極） 8 4 6に電力を供給するため、 透明電極 8 4 6間におけるクロスト ークを低減でき、 より高品位の画像表示が可能となる。 尚、 図示した T F D素 子に代えて、 Z n O (酸化亜鉛） バリス夕、 M S I (Metal Semi- Insulator ) 駆動素子、 R D (Ring Diode) などの双方向ダイオード特性を有する 2端 子型非線形素子を設けるようにしてもよい。 (第 9実施例）
本発明に係る液晶装置の第 9実施例を図 1 6 a及び図 1 6 bを参照して説明 する。 図 1 6 aは本発明に係る液晶装置の第 9実施例の概略縦断面図であり、 図 1 6 bは、 その一部分の斜視図である。 第 9実施例は、 上述した第 6実施例 とほぼ同様の構成を有し、 反射層に係る構造が異なる。 尚、 図 1 6 a及び図 1 6 bにおいて、 第 6実施例に係る図 1 3 a及び図 1 3 bと同じ構成要素には同 じ参照符号を付し、 その説明は省略する。
即ち図 1 6 a及び図 1 6 bにおいて、 反射層 8 0 8はアルミニウムからなる 反射層として蒸着法により 5 0〜3 0 O n mの厚みでストライプ状に形成され ている。 そして特に反射層 8 0 8には、 第 1実施例の場合と同様に開口部 8 1 0が設けられている。 開口部 8 1 0は、 フォ トリ トグラフイエ程によって反射 層 8 0 8と同時に設けることができる。 また、 アルミのエッチング方法として は、 リン酸、 硝酸及び酢酸の混合液を用いたウエットエッチング、 塩素系のガ スを用いたドライエッチング等を利用する。 更に、 反射層 8 0 8上には蒸着後 の反射層を陽極酸化することによって絶縁層 8 0 9が形成されている。 陽極酸 化は、 実施例 6に示したのと同様の条件で行い、 実施例 6と同様の厚みで形成 する。 そして、 絶縁層 8 0 9上には、 透明電極 8 0 7が配置されており、 その 他の構成については第 6実施例の場合と同様である。
以上説明したように第 9実施例によれば、 開口部 8 1 0が設けられた反射層 8 0 8上に、 非常に薄く且つ絶縁性の高い絶縁膜 8 0 9が得られる。 特に、 ァ ルミニゥムから反射層 8 0 8を形成することにより、 酸化後もその反射率を維 持できる。
(第 1 0実施例）
本発明に係る液晶装置の第 1 0実施例を図 1 Ί a及び図 1 7 bを参照して説 明する。 図 1 7 aは本発明に係る液晶装置の第 1 0実施例の概略縦断面図であ り、 図 1 7 bは、 その一部分の斜視図である。 第 1 0実施例は、 上述した第 9 実施例とほぼ同様の構成を有し、 絶縁膜に係る構造が異なる。 尚、 図 1 7 a及 び図 1 7 bにおいて、 第 9実施例に係る図 1 6 a及び図 1 6 bと同じ構成要素 には同じ参照符号を付し、 その説明は省略する。
即ち図 1 7 a及び図 1 7 bにおいて、 開孔部 8 1 0が設けられた反射層 8 0 8上に設けられる絶縁層は、 絶縁膜 9 0 9 a及び 9 0 9 bを含む多層構造から なる。 より具体的には、 絶縁層として、 金属からなる反射層 8 0 8を陽極酸化 して得た酸化膜 9 aに加えて、 スピンコートにより有機物質を塗布した絶縁膜 9 0 9 bが積層形成されている。 尚、 絶縁膜 9 0 9 bとしては有機絶縁膜の他 、 S i 0 2膜等を蒸着してもよい。 他の点については第 9実施例と同様である ので、 ここではその説明は省略する。
以上説明したように第 1 0実施例によれば、 絶縁膜の絶縁性を高めることが できる。 尚、 一方の絶縁膜にアルミニウムの酸化物等を用い、 他方の絶縁膜と しては、 S i 0 2膜や有機物質によるオーバーコート膜等を用いることができ 、 係る S i 0 2膜を形成する際には、 蒸着、 スパッ夕や C V D法により形成す ればよく、 有機膜を形成する際には、 スピンコートなどにより形成すればよい ここで、 以上説明した各実施例における反射層 1 1 1、 4 1 1、 8 0 8等の 開口部の各種具体例について図 1 8を参照して説明する。
図 1 8 ( a ) に示すように、 各画素毎に 4つの矩形スロットを 4方に配置し てもよいし、 図 1 8 ( b ) に示すように各画素毎に 4つの矩形スロヅ トを横並 びに配置してもよいし、 図 1 8 ( c ) 示すように各画素毎に多数の円形開口を 離散配置してもよいし、 図 1 8 ( d ) 示すように各画素毎に 1つの比較的大き な矩形スロッ トを配置してもよい。 この際好ましくは、 開口部の総面積は反 層の総面積に対して約 1 0 %の割合で設ける。 このような開口部は、 レジスト を用いたフォト工程/現像工程/剥離工程で容易に作製することができる。 開 口部 1 1 1 aの平面形状は図示のほかにも、 正方形でもよいし、 或いは、 多角 形、 楕円形、 不規則形でもよいし、 複数の画素に跨って延びるスリット状でも よい。 また、 反射層を形成するときに同時に開口部を閧孔することも可能であ り、 このようにすれば製造工程数を増やさず済む。 また、 いずれの形状であつ ても、 開口部の径は、 0 . 0 l〃m以上 2 0〃m以下とされ、 更に開口部は反 射層に対して、 5 %以上 3 0 %以下の面積比で形成されるのが好ましい。 以上説明した第 1から第 1 0実施例に用いるカラ一フィル夕 1 1 7、 4 1 4 、 2 1 3、 3 1 3等の着色層について図 1 9を参照して説明する。 図 1 9は、 カラーフィル夕 1 1 7等の各着色層の透過率を示す特性図である。 各実施例に おいては、 反射型表示を行う場合、 入射光が一旦カラ一フィル夕 1 1 7等のい ずれかの着色層を透過した後、 液晶層を通過して半透過反射層によって反射さ れ、 再び着色層を透過してから放出される。 したがって、 通常の透過型の液晶 装置とは異なり、 カラ一フィル夕 1 1 7等を二回通過することになるため、 通 常のカラ一フィル夕では表示が暗くなり、 コントラストが低下する。 そこで、 各実施例では、 図 1 9に示すように、 カラーフィル夕 1 1 7等の R、 G、 Bの 各着色層の可視領域における最低透過率 6 1が 2 5〜5 0 %になるように淡色 化して形成している。 着色層の淡色化は、 着色層の膜厚を薄くしたり、 着色層 に混合する顔料若しくは染料の濃度を低くしたりすることによってなされる。 このことによって、 反射型表示を行う場合に表示の明るさを低下させないよう に構成することができる。
このカラ一フィル夕 1 1 7等の淡色化は、 透過型表示を行う場合にはカラ一 フィルタ 1 1 7等を一回しか透過しないため、 表示の淡色化をもたらすが、 各 実施例では反射電極によってバックライ トの光が多く遮られることが多いため 、 表示の明るさを確保する上でむしろ好都合である。
(第 1 1実施例）
本発明の第 1 1実施例を図 2 0を参照して説明する。 第 1 1実施例は、 以上 説明した第 1から第 1 0実施例のいずれか一つを備えた電子機器の実施例であ る。 即ち、 第 1 1実施例は、 上述した第 1から第 1 0実施例に示した液晶装置 を様々な環境下で低消費電力が必要とされる携帯機器の表示部として好適に用 いた各種電子機器に係わる。 図 2 0に本発明の電子機器の例を 3つ示す。 図 2 0 ( a ) は、 携帯電話を示し、 本体 7 1の前面上方部に表示部 7 2が設 けられる。 携帯電話は、 屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。 特に自 動車内で利用されることが多いが、 夜間の車内は大変暗い。 従って携帯電話に 利用される表示装置は、 消費電力が低い反射型表示をメインに、 必要に応じて 補助光を利用した透過型表示ができる半透過反射型液晶装置が望ましい。 上記 した第 1実施例乃至第 1 0実施例に記載の液晶装置を携帯電話の表示部 7 2と して用いれば、 反射型表示でも透過型表示でも従来より明るく、 コントラスト 比が高い携帯電話が得られる。
図 2 0 ( b ) は、 ウォッチを示し、 本体の中央 7 3に表示部 7 4が設けられ る。 ウォッチ用途における重要な観点は、 高級感である。 本発明の第 1実施例 乃至第 1 0実施例に記載の液晶をウォッチの表示部 7 4として用いれば、 明る くコントラス卜が高いことはもちろん、 光の波長による特性変化が少ないため に色づきも小さい。 従って、 従来のウォッチと比較して、 大変に高級感ある力 ラ一表示が得られる。
図 2 0 ( c ) は、 携帯情報機器を示し、 本体 7 5の上側に表示部 7 6、 下側 に入力部 7 7が設けられる。 また表示部 7 6の前面には夕ヅチ ·キーを設ける ことが多い。 通常の夕ツチ ·キーは表面反射が多いため、 表示が見づらい。 従 つて、 従来は携帯型と言えども透過型液晶装置を表示部として利用することが 多い。 ところが透過型液晶装置は、 常時バックライ トを利用するため消費電力 が大きく、 電池寿命が短かい。 このような場合にも上記した第 1実施例乃至第 1 0実施例の液晶装置を携帯情報機器の表示部 7 6として用いれば、 反射型で も半透過反射型でも、 透過型でも表示が明るく鮮やかな携帯情報機器を得るこ とができる。
本発明の液晶装置は、 上述した各実施例に限られるものではなく、 請求の範 囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜 変更可能であり、 そのような変更を伴なう液晶装置もまた本発明の技術的範囲 に含まれるものである。 産業上の利用可能性
本発明に係る液晶装置は、 暗所及び明所のいずれでも明るく高品位の画像表 示が可能な各種の表示用装置として利用可能であり、 更に、 各種の電子機器の 表示部を構成する液晶装置として利用可能である。 また、 本発明に係る電子機 器は、 このような液晶装置を用いて構成された液晶テレビ、 ビューファインダ 型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、 カーナビゲ一シヨン装置、 電子 手帳、 電卓、 ワードプロセッサ、 ワークステーション、 携帯電話、 テレビ電話 、 P O S端末、 夕ヅチパネル等として利用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 透明な一対の第 1及び第 2基板と、
該第 1及び第 2基板間に挟持された液晶層と、
前記第 2基板の前記液晶層側の面上に形成されており、 少なくとも半透過反 射層及び透明電極層が積層された積層体と、
前記第 2基板の前記液晶層と反対側に配置された照明装置と、
前記第 1基板の前記液晶層と反対側に配置された第 1偏光板と、
前記第 1基板と前記第 1偏光板との間に配置され第 1位相差板と、 前記第 2基板と前記照明装置との間に配置され第 2偏光板と、
前記第 2基板と前記第 2偏光板との間に配置され第 2位相差板と
を備えたことを特徴とする液晶装置。
2 . 前記積層体中には、 前記第 2基板に近い側から順に前記半透過反射層、 力 ラーフィル夕、 保護膜及び前記透明電極層が積層されていることを特徴とする 請求項 1に記載の液晶装置。
3 . 前記積層体中には、 前記第 2基板に近い側から順に前記半透過反射層、 絶 縁膜及び前記透明電極層が積層されていることを特徴とする請求項 1に記載の 液晶装置。
4 . 前記第 1基板の前記液晶層側の面上には、 前記第 1基板から近い側から順 にカラ一フィル夕及び保護膜が形成されていることを特徴とする請求項 3に記 載の液晶装置。
5 . 前記絶縁膜は、 前記半透過反射層の表面部分が酸化されてなることを特徴 とする請求項 3に記載の液晶装置。
6 . 前記絶縁膜は、 相異なる 2種類以上の絶縁膜から積層形成されていること を特徴とする請求項 3に記載の液晶装置。
7 . 前記積層体中には、 前記絶縁膜と前記透明電極層の間に、 カラ一フィル夕 が更に積層されていることを特徴とする請求項 3に記載の液晶装置。
8 . 前記積層体中には、 前記カラーフィル夕と前記透明電極層との間に保護膜 が更に形成されていることを特徴とする請求項 7記載の液晶装置。
9. 前記絶縁膜上に形成されており前記透明電極層に接続されたアクティブ素 子を更に備えたことを特徴とする請求項 3記載の液晶装置。
10. 前記半透過反射層には、 複数の開口部が形成されていることを特徴とす る請求項 1に記載の液晶装置。
1 1. 前記半透過反射層は、 所定間隔でライン状に複数形成されていることを 特徴とする請求項 1に記載の液晶装置。
12. 非駆動時が暗 （黒） 状態であることを特徴とする請求項 1に記載の液晶
13. 前記半透過反射層は、 95重量％以上の A 1を含み、 かつ層厚が 10 n m以上 40 nm以下であることを特徴とする請求項 1に記載の液晶装置。
14. 前記第 1基板の前記液晶層と反対側に、 散乱板を更に備えたことを特徴 とする請求項 1に記載の液晶装置。
15. 前記半透過反射層が凹凸を有することを特徴とする請求項 1に記載の液 曰曰二
16. 請求項 1に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器 (
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