JP3799883B2

JP3799883B2 - Transflective and reflective liquid crystal devices and electronic equipment using them

Info

Publication number: JP3799883B2
Application number: JP21123599A
Authority: JP
Inventors: 明徳増澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2019-07-26
Also published as: JP2001042316A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パッシブマトリクス駆動方式、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液晶装置及びこれを用いた電子機器の技術分野に属し、特に基板の液晶に面する側に半透過反射層や反射層を設けた内面反射方式を採る、反射型表示と透過型表示とを切り換えて表示可能な半透過反射型の液晶装置や反射型表示のみ可能な反射型の液晶装置、更にこのような液晶装置を用いた電子機器の技術分野に属する。
【０００２】
【背景技術】
従来、バックライト等の光源を用いることなく、外光を利用して表示を行う反射型液晶装置は、低消費電力化、小型軽量化等の観点から有利であるため、特に携帯性が重要視される携帯電話、腕時計、電子手帳、ノートパソコン等の携帯用電子機器に採用されている。伝統的な反射型液晶装置では、一対の基板間に液晶が挟持されてなる透過型液晶パネルの裏側に反射板を貼り付けて表側から入射される外光を透過型液晶パネル、偏光板等を介して反射板で反射するように構成されている。しかし、これでは、基板等により隔てられた液晶から反射板までの光路が長いため、表示画像における視差が生じ、二重写りとなり、カラー表示の場合には、上述のように長い光路で各色光が混じってしまうため高品位の画像表示を行うことが極めて困難となる。更に、液晶パネルに入射して反射板までを往復する間に外光は減衰するため、基本的に明るい表示を行うことも困難である。
【０００３】
そこで、最近では、外光が入射される側と反対側に位置する一方の基板上に配置される表示用電極を反射板から構成して、反射位置を液晶層に近接させる構成を有する内面反射方式の反射型液晶装置が開発されており、具体的には、特開平８―１１４７９９号公報に、基板上に反射板を兼ねた画素電極を形成し、その上に高屈折膜と低屈折膜との２つの膜を積層し或いはこれらを交互に多数層積層し、その上に配向膜を形成する技術が開示されている。この技術によれば、反射板上に高屈折膜と低屈折膜との積層体を設けることにより、対向基板側から入射される外光に対する反射率が高められ、明るい反射型表示が行えるとされている。
【０００４】
他方、反射型液晶装置の場合には外光を利用して表示を視認可能にしており暗い場所では表示を読みとることができないため、明るい場所で通常の反射型液晶装置と同様に外光を利用すると共に暗い場所で内部の光源により表示を視認可能にした形式の半透過反射型の液晶装置が提案されている。これは、実開昭５７−０４９２７１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。
【０００５】
別の半透過反射型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開平８−２９２４１３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ているので、液晶セルと半透過反射板の間に偏光板がないため、前述した実開昭５７−０４９２７１号公報に記載の液晶装置よりも明るい反射型表示が得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平８―１１４７９９号公報に記載された画素電極に反射板を兼ねさせる反射型の液晶装置によれば、高い反射率を得るためには、高屈折膜と低屈折膜との２層或いは多層の積層体を画素電極上に設けることが必須とされており、積層構造ひいては装置構成及び製造プロセスが複雑化してしまうという問題点がある。
【０００７】
他方、上記特開平８−２９２４１３号公報等に記載された半透過反射型の液晶装置では、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。更にカラーフィルタを組み合わせると、半透過反射板を液晶パネルの後方に配置しているため、液晶層やカラーフィルタと半透過反射板との間に厚い透明基板が介在するため、視差によって二重映りや表示のにじみなどが発生し、十分な発色を得ることができないという問題点がある。
【０００８】
これに対し特開平７−３１８９２９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おり、金属膜からなる半透過反射膜上に、ＩＴＯ膜からなる透明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、半透過反射膜を兼ねる画素電極に対して或いは透明画素電極が重ねられる半透過反射膜に対して、孔欠陥、凹入欠陥等の微細な欠陥部や微細な開口部を多数設ける必要が有るため、装置構成が複雑化すると共にその製造において特殊な工程が付加的に必要となってしまう。また、開口部が設けられた反射板を兼ねた画素電極を用いるため、電極面に垂直な縦電界となることが想定されている液晶駆動用の電界が開口部の付近において斜めに歪んで、液晶の配向不良を招き、最終的に高品位の画像表示が困難となる。
【０００９】
加えて、本願出願人は、特願平１０−２３６５６号や特願平１０−１６０８６６号により夫々、新規な半透過反射型の液晶装置を発明しているが、前者では、開口部が設けられた反射板を兼ねた画素電極を用いるため開口部における電界が斜めに歪んで液晶の配向不良を招く事態が考えられ、後者では、特に反射型表示時において十分な反射率を得ることが出来ず表示が暗くなってしまう事態が考えられる。結果として、表示画像の改善の余地が残されている。
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、視差による二重映りや表示のにじみなどが発生せず明るく高品位の画像表示が可能である半透過反射型及び反射型の液晶装置並びにこれらを用いた電子機器を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶装置は上記課題を解決するために、透明の第１基板と、該第１基板に対向配置された透明の第２基板と、前記第１及び第２基板間に挟持された液晶と、前記第１基板の前記第２基板に対向する側に配置された反射層と、該反射層上に配置された透明の第２絶縁膜と、該第２絶縁膜上に配置された前記液晶の配向状態を制御する透明電極膜と、該透明電極膜上に配置された透明の第１絶縁膜と、該第１絶縁膜上に配置された配向膜とを備えた液晶装置であって、前記第１絶縁膜の屈折率ｎ₂は、前記配向膜の屈折率ｎ₁及び前記透明電極膜の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定されており、前記第２絶縁膜の屈折率ｎ₄は、前記配向膜の屈折率ｎ₁及び前記透明電極膜の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定されており、前記第１絶縁膜の膜厚ｄ₂は、５０〜１００ｎｍの範囲内に設定されており、前記透明電極膜の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃（但し、ｄ₃は、透明電極膜の膜厚）が２７５以下のときには、前記第２絶縁膜の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄（但し、ｄ₄は、第２絶縁膜の膜厚）は、｛−０．５９×（ｎ₃×ｄ₃）＋２００｝±８０の範囲内に有り、且つ前記透明電極膜の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以上５５０以下のときには、前記第２絶縁膜の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、｛−０．５７×（ｎ₃×ｄ₃）＋３６０｝±８０の範囲内に有るように、前記第１及び第２絶縁膜、前記透明電極膜及び前記配向膜の屈折率及び膜厚が夫々設定されていることを特徴とする。
また、上記において、前記透明電極は前記第２絶縁膜によって前記反射層と絶縁されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半透過反射型の液晶装置によれば、第１基板上には、半透過反射層、第２絶縁膜、透明電極膜、第１絶縁膜及び配向膜からなる積層体が設けられている。ここで、半透過反射層と透明電極膜とは、第２絶縁膜により相互に絶縁されているので、半透過反射層の平面パターンは、透明電極膜からなる透明電極（画素電極）の平面パターンによる制約を受けない。このため、その透過領域を透過する光源光が通過する液晶部分を基板に垂直な方向の縦電界で駆動することが可能となり、同時に、その反射領域で反射する外光が通過する液晶部分を同じく縦電界で駆動することも可能となる。更に、透明電極膜と配向膜とは、第１絶縁膜により相互に絶縁されているため、透明電極膜からなる透明電極（画素電極）或いはその配線における漏電や短絡などの欠陥が発生する可能性は低減され、全体として装置信頼性が高まる。
【００１３】
以上のように構成された半透過反射型の液晶装置によれば、反射型表示時には、第２基板の側から外光が入射すると、透明な第２基板及び液晶を介して、第１基板上に設けられた半透過反射層、第２絶縁膜、透明電極膜、第１絶縁膜及び配向膜からなる積層体により反射され、再び液晶及び第２基板を介して第２基板側から出射される。従って、例えば第２基板の外面に偏光板を配置すれば、半透過反射層の反射領域に対向する透明電極膜部分からなる透明電極を用いて縦電界で液晶の配向状態を制御することにより、反射後に液晶を介して表示光として出射される外光強度を制御できる。他方、透過型表示時には、光源から発せられ、半透過反射層の透過領域を第１基板側から透過する光源光は、該透過領域に対向する透明電極膜部分からなる透明電極によって駆動される液晶部分を通過する。即ち、該透明電極を用いて縦電界で駆動する液晶部分を用いて高品位の透過型表示を行える。このように、反射型表示時でも透過型表示時でも、前述した従来の実開昭５７−０４９２７１号公報、特開平８−２９２４１３号公報等のように液晶層と半透過反射板との間の透明基板の存在により二重映りや表示のにじみなどが発生することはなくなりカラー化した場合にも十分な発色を得ることが可能となり、同時に、縦電界で良好に液晶駆動を行うことが可能となり、従って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。
【００１４】
本発明の半透過反射型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、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アクティブマトリクス駆動方式、ＴＦＤ（Thin Film 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−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２基板上には、駆動方式に応じて適宜、複数のストライプ状やセグメント状の透明電極が形成されたり、第２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２基板上に対向電極を設けることなく、第１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。更に、液晶装置には、表示方式に応じて適宜、第１基板や第２基板の液晶層と反対側に、偏光板や位相差板などが夫々配置される。また透過型表示時に点灯される光源としては、小型の液晶装置用には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子、ＥＬ（Electro-Luminescence）素子等が適しており、大型の液晶装置用には、導光板を介して側方から光を導入する蛍光管等が適している。
【００１５】
本発明の半透過反射型の液晶装置の一の態様では、前記半透過反射層は、前記第２基板に垂直な方向から平面的に見て相互に分断された複数の反射膜からなり、前記透明電極膜は、前記複数の反射膜の間隙に対向する位置及び前記複数の反射膜に対向する位置に設けられている。
【００１６】
この態様によれば特に、前述した従来の特開平７−３１８９２９号公報に記載された半透過反射型の液晶装置のように、装置構成や製造プロセスの複雑化を招く微細な欠陥部や微細な開口部を多数設けなくても半透過反射層を構成できるため、実用上有利であり、装置信頼性や製造歩留まりを向上させることも可能となる。更にまた、この特開平７−３１８９２９号公報や、前述した本願出願人が発明した特願平１０−２３６５６号等に記載された半透過反射型の液晶装置のように、開口部が設けられた反射板を兼ねた画素電極によって液晶駆動用の電界が開口部の付近において斜めに歪むこともなくなるため、液晶の配向不良を招くこともなくなり最終的に高品位の画像表示が可能となる。
【００１７】
本発明の半透過反射型の液晶装置の他の態様では、前記半透過反射層は、前記第１基板側からの光を透過可能な複数の開口部が設けられた反射膜からなり、前記透明電極膜は、前記開口部に対向しない位置及び前記開口部に対向する位置に設けられている。
【００１８】
この態様によれば特に、前述した従来の特開平７−３１８９２９号公報或いは本願出願人が発明した特願平１０−２３６５６号等に記載された半透過反射型の液晶装置のように、開口部が設けられた反射板を兼ねた画素電極によって液晶駆動用の電界が開口部の付近において斜めに歪むこともなくなるため、液晶の配向不良を招くこともなくなり最終的に高品位の画像表示が可能となる。
【００１９】
本発明の半透過反射型の液晶装置の他の態様では、前記光源と前記第１基板との間に位相差板を更に備える。
【００２０】
この態様によれば、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２基板側に設けられる偏光板、位相差板等の光学素子により、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、当該光源と第１基板との間に備えられる位相差板により、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。更にまた、第２基板側に設けられる偏光板、位相差板等の光学素子、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、この条件下で当該光源と第１基板との間に備えられる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。
【００２１】
本発明の反射型の液晶装置は上記課題を解決するために、第１基板と、該第１基板に対向配置された透明の第２基板と、前記第１及び第２基板間に挟持された液晶と、前記第１基板の前記第２基板に対向する側に配置された反射層と、該反射層上に配置された透明の第２絶縁膜と、該第２絶縁膜上に配置された透明電極膜と、該透明電極膜上に配置された透明の第１絶縁膜と、該第１絶縁膜上に配置された配向膜とを備える。
【００２２】
本発明の反射型の液晶装置によれば、第１基板上には、反射層、第２絶縁膜、透明電極膜、第１絶縁膜及び配向膜からなる積層体が設けられている。ここで、反射層と透明電極膜とは、第２絶縁膜により相互に絶縁されているので、反射層の平面パターンは、透明電極膜からなる透明電極（画素電極）の平面パターンによる制約を受けないため、反射する外光が通過する液晶部分を基板に垂直な方向の縦電界で駆動することが可能となる。更に、透明電極膜と配向膜とは、第１絶縁膜により相互に絶縁されているため、透明電極膜からなる透明電極（画素電極）或いはその配線における漏電や短絡などの欠陥が発生する可能性は低減され、全体として装置信頼性が高まる。
【００２３】
以上のように構成された反射型の液晶装置によれば、第２基板の側から外光が入射すると、透明な第２基板及び液晶を介して、第１基板上に設けられた反射層、第２絶縁膜、透明電極膜、第１絶縁膜及び配向膜からなる積層体により反射され、再び液晶及び第２基板を介して第２基板側から出射される。従って、例えば第２基板の外面に偏光板を配置すれば、反射層に対向する透明電極膜部分からなる透明電極を用いて縦電界で液晶の配向状態を制御することにより、反射後に液晶を介して表示光として出射される外光強度を制御できる。このように、液晶層と反射板との間の透明基板の存在により二重映りや表示のにじみなどが発生することはなくなりカラー化した場合にも十分な発色を得ることが可能となり、同時に、前述した従来の特開平８―１１４７９９号公報のように高屈折膜と低屈折膜との２層或いは多層の積層体を画素電極上に設けなくとも、高屈折率を得ることが可能となり、積層構造ひいては装置構成及び製造プロセスの単純化を図ることも可能となる。更に、縦電界で良好に液晶駆動を行うことが可能となり、従って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。
【００２４】
本発明の反射型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、ＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式、ＴＦＤ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。また第２基板上には駆動方式に応じて適宜、複数のストライプ状やセグメント状の透明電極が形成されたり、第２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２基板上に対向電極を設けることなく、第１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。更に、液晶装置には、表示方式に応じて適宜、第１基板や第２基板の液晶層と反対側に、偏光板や位相差板などが夫々配置される。
【００２５】
本発明の半透過反射型又は反射型の液晶装置の一の態様では、前記第１絶縁膜の屈折率ｎ₂は、前記配向膜の屈折率ｎ₁及び前記透明電極膜の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定されており、前記第２絶縁膜の屈折率ｎ₄は、前記配向膜の屈折率ｎ₁及び前記透明電極膜の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定されており、前記第１絶縁膜の膜厚ｄ₂は、５０〜１００ｎｍの範囲内に設定されており、前記透明電極膜の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃（但し、ｄ₃は、透明電極膜の膜厚）が２７５以下のときには、前記第２絶縁膜の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄（但し、ｄ₄は、第２絶縁膜の膜厚）は、｛−０．５９×（ｎ₃×ｄ₃）＋２００｝±８０の範囲内に有り、且つ前記透明電極膜の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以上５５０以下のときには、前記第２絶縁膜の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、｛−０．５７×（ｎ₃×ｄ₃）＋３６０｝±８０の範囲内に有るように、前記第１及び第２絶縁膜、前記透明電極膜及び前記配向膜の屈折率及び膜厚が夫々設定されている。
【００２６】
本願発明者の研究及びシュミレーション等によれば、このような液晶に対面する第１基板上における半透過反射層又は反射層、第２絶縁膜、透明電極膜、第１絶縁膜及び配向膜からなる積層体における外光に対する反射率は、波長依存性を有すると共にこれら各膜の屈折率及び膜厚に依存して変化する。そして、人間の視覚上で感度が高く表示画像の明るさを定める上で重要な緑色光に対応する波長５５０ｎｍの光に対する上記第１基板上の積層体の反射率は、第１絶縁膜の屈折率ｎ₂を配向膜の屈折率ｎ₁及び透明電極膜の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定すると共に第２絶縁膜の屈折率ｎ₄を配向膜の屈折率ｎ₁及び透明電極膜の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定し、更に第１絶縁膜の膜厚ｄ₂を５０〜１００ｎｍと設定した場合、当該第１絶縁膜及び配向膜の屈折率や膜厚によらずにほぼ一定しており、主に透明電極膜及び第２絶縁膜の屈折率や膜厚に依存することが判明している。より具体的には、このように設定していると、第２絶縁膜の光学膜厚（即ち、屈折率ｎ₄×膜厚ｄ₄）を変化させることにより、この積層体の反射率は、約８７％を中心に上は約９０〜９３％で下は約８０〜８５％で周期的に変動し、該変動の傾向は、透明電極膜の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以下の場合と、２７５以上且つ５５０以下の場合とで、相異なる。即ち、このように約８７％を中心に変動する反射率を相対的に高くする（変動の中心である約８７％よりも高くする）ための第２絶縁膜の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄の条件を求めると、透明電極膜の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以下のときには、第２絶縁膜の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄が、｛−０．５９×（ｎ₃×ｄ₃）＋２００｝±８０の範囲内に有ることが条件となる。また、透明電極膜の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以上５５０以下のときには、第２絶縁膜の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄が、｛−０．５７×（ｎ₃×ｄ₃）＋３６０｝±８０の範囲内に有ることが条件となる。しかるに、この態様では、上記積層体の反射率を効率的に高くするためのこれらの条件が満たされるように、第１及び第２絶縁膜、透明電極膜及び配向膜の屈折率及び膜厚が夫々設定されている。
【００２７】
以上の結果、この態様によれば特に、第１基板上の上記積層体において液晶を介して入射する外光（特に、波長５５０ｎｍ付近の光）に対する高い反射率が得られ、前述した本願出願人が発明した特願平１０−１６０８６６号に記載された半透過反射型の液晶装置のように反射型表示時において十分な反射率が得られないという問題点が解消され、最終的に特に反射型表示が明るい高品位の画像表示が可能となる。
【００２８】
この態様では、前記透明電極膜の膜厚ｄ₃が、３０〜２７０ｎｍに設定されてもよい。
【００２９】
このように構成すれば、透明電極膜の膜厚ｄ₃が、３０〜２７０ｎｍに設定されているので、第１基板上における半透過反射層又は反射層、第２絶縁膜、透明電極膜、第１絶縁膜及び配向膜からなる積層体における外光に対する反射率を、前述の如き各膜における屈折率や膜厚についての諸条件を満たすことにより、効率的に高めることができる。
【００３０】
本発明の半透過反射型又は反射型の液晶装置の他の態様では、前記透明電極膜は、ＩＴＯ膜からなる。
【００３１】
この態様によれば、透明電極膜をＩＴＯ膜から形成すればよいので、比較的容易な製造プロセス且つ比較的低コストで、第１基板上における半透過反射層又は反射層、第２絶縁膜、透明電極膜、第１絶縁膜及び配向膜からなる積層体における外光に対する反射率を効率的に高めることが可能となる。
【００３２】
本発明の半透過反射型又は反射型の液晶装置の他の態様では、前記第１及び第２絶縁膜は夫々、酸化シリコンを主成分とする。
【００３３】
この態様によれば、酸化シリコンを主成分とする透明の第１及び第２絶縁膜を形成すればよいので、比較的容易な製造プロセス且つ比較的低コストで、第１基板上における半透過反射層又は反射層、第２絶縁膜、透明電極膜、第１絶縁膜及び配向膜からなる積層体における外光に対する反射率を高められる。
【００３４】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の半透過反射型又は反射型の液晶装置を備える。
【００３５】
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、明る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半透過反射型の液晶装置や明るい反射型表示が可能な反射型の液晶装置を用いた携帯電話、腕時計、電子手帳、ノートパソコン等の各種の電子機器を実現できる。
【００３６】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３８】
（第１実施形態）
先ず、本発明による液晶装置の第１実施形態の構成について、図１及び図２を参照して説明する。第１実施形態は、本発明をパッシブマトリクス駆動方式の反射型液晶装置に適用したものである。尚、図１は、反射型液晶装置を対向基板上に形成されるカラーフィルタを便宜上取り除いて対向基板側から見た様子を示す図式的平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’断面をカラーフィルタを含めて示す反射型液晶装置の図式的断面図である。尚、図１では、説明の便宜上ストライプ状電極を縦横６本づつ図式的に示しているが実際には、多数本の電極が存在しており、図２においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【００３９】
図１及び図２において、第１実施形態における反射型液晶装置は、第１基板１０と、第１基板１０に対向配置された透明の第２基板２０と、第１基板１０及び第２基板２０間に挟持された液晶層５０と、第１基板１０の第２基板２０に対向する側（即ち、図２で上側表面）に配置された反射板１４と、反射板１４上に透明の第２絶縁膜１３を介して配置された複数のストライプ状の透明電極１１と、透明電極１１上に配置された透明の第１絶縁膜１２と、第１絶縁膜１２上に配置された配向膜１５とを備える。更に反射型液晶装置は、第２基板上の第１基板１０に対向する側（即ち、図２で下側表面）に配置されたカラーフィルタ２３と、カラーフィルタ２３上に配置されたカラーフィルタ平坦化膜２４と、カラーフィルタ平坦化膜２４上に透明電極１１と相交差するように配置された複数のストライプ状の透明電極２１と、透明電極２１上に配置された配向膜２５とを備えて構成されている。第１基板１０及び第２基板２０は、液晶層５０の周囲において、シール材３１により貼り合わされており、液晶層５０は、シール材３１及び封止材３２により、第１基板１０及び第２基板２０間に封入されている。
【００４０】
第１基板１０は、透明でも不透明でもよいため、例えば石英基板や半導体基板等からなり、第２基板２０は、可視光に対して透明或いは少なくとも半透明であることが要求されており、例えばガラス基板や石英基板等からなる。
【００４１】
透明電極１１及び透明電極２１は夫々、例えばＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜からなる。
【００４２】
反射板１４は、例えばアルミニウムを主成分とする反射膜からなり、蒸着やスパッタ等により形成される。
【００４３】
配向膜１５及び２５は夫々、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなり、スピンコート又はフレキソ印刷により形成され、ラビング処理等の所定の配向処理が施されている。
【００４４】
液晶層５０は、透明電極１１及び透明電極２１間で電界が印加されていない状態で配向膜１５及び２５により所定の配向状態をとる。液晶層５０は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。
【００４５】
シール材３１は、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤である。特に、当該反射型液晶装置が対角数インチ程度以下の小型の場合には、シール材中に両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー或いはガラスビーズ等のギャップ材（スペーサ）が混入される。但し、このようなギャップ材は、当該反射型液晶装置が対角数インチ〜１０インチ程度或いはそれ以上の大型の場合には、液晶層５０内に混入されてもよい。また、封止材３２は、シール材３１の注入口を介して液晶を真空注入した後に、当該注入口を封止する樹脂性接着剤等からなる。
【００４６】
カラーフィルタ２３は、青色光、緑色光及び赤色光を画素毎に夫々透過する色材膜と共に各画素の境界にブラックマスク或いはブラックマトリクスと称される遮光膜が形成されて各画素間の混色を防止するように構成されたデルタ配列、ストライプ配列、モザイク配列、トライアングル配列等の公知のカラーフィルタである。また図１及び図２では省略しているが、シール材５２の内側に並行して、例えばカラーフィルタ２３中の遮光膜と同じ或いは異なる材料から成る画像表示領域の周辺を規定する額縁としての遮光膜が設けられてもよい。或いはこのような額縁は、反射型液晶装置を入れる遮光性のケースの縁により規定してもよい。
【００４７】
第１実施形態では特に、第１基板１０上で上層から順に、配向膜１５の屈折率ｎ₁及び膜厚ｄ₁、第１絶縁膜１２の屈折率ｎ₂及び膜厚ｄ₂、透明電極１１の屈折率ｎ₃及び膜厚ｄ₃、並びに第２絶縁膜１３の屈折率ｎ₄及び膜厚ｄ₄は、夫々以下のように設定されている。即ち、第１絶縁膜１２の屈折率ｎ₂は、配向膜１５の屈折率ｎ₁及び透明電極１１の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定されている（即ち、ｎ₂＜ｎ₁且つｎ₂＜ｎ₃）。第２絶縁膜１３の屈折率ｎ₄は、配向膜１５の屈折率ｎ₁及び透明電極１１の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定されている（即ち、ｎ₄＜ｎ₁且つｎ₄＜ｎ₃）。第１絶縁膜１２の膜厚ｄ₂は、５０〜１００ｎｍの範囲内に設定されている。そして、透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以下のときには、第２絶縁膜１３の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、｛−０．５９×（ｎ₃×ｄ₃）＋２００｝±８０の範囲内に有り、且つ透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以上５５０以下のときには、第２絶縁膜１３の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、｛−０．５７×（ｎ₃×ｄ₃）＋３６０｝±８０の範囲内に有る。
【００４８】
第１絶縁膜１２及び第２絶縁膜１３は夫々、上述の条件を満たすように、例えば酸化シリコンを主成分としており、液晶の屈折率１．６０及び配向膜１５の屈折率１．６５に対して、第１絶縁膜１２及び第２絶縁膜１３の屈折率は夫々、例えば１．５以下とされている。このような第１絶縁膜１２及び第２絶縁膜１３は、例えばにより酸化シリコンから形成される。
【００４９】
ここで、第１基板１０上における配向膜１５、第１絶縁膜１２、透明電極１１、第２絶縁膜１３及び反射板１４からなる積層体が液晶層５０に面している系における当該積層体の外光に対する反射率と、これら各層の屈折率及び膜厚との関係を求めるためのシュミレーションについて説明する。
【００５０】
ここではＲｏｕａｒｄの方法により以下のシュミレーションを行うことにする。
【００５１】
先ず、一般に金属膜や半導体膜などの吸収体の屈折率ｎ^*は、次式の如く複素数で表される。
【００５２】
ｎ^*＝ｎ−ｉｋ
但し、ｎ、ｋ：吸収体の光学定数
これらの光学定数ｎ、ｋは、各吸収体に固有のものであり、波長依存性がある。また、成膜条件と膜厚によっても変化する。従って、吸収体並びにその成膜条件及び膜厚が決まれば、経験的、実験的或いはシュミレーションにより一義的に定めることができる。ここでは、第１実施形態における反射板１４を構成するアルミニウムについての光学定数ｎ、ｋを求めるためのチャートの一例を図３に示す。
【００５３】
図３において、横軸として光の波長（ｎｍ）が示されており、縦軸として光学定数ｎ（左側）及びｋ（右側）が示されており、実線の曲線が、光学定数ｎの波長依存性を示す曲線であり、点線の曲線が、光学定数ｋの波長依存性を示す曲線である。従って、アルミニウムについて、例えば、波長６５０ｎｍ（赤色光）であれば、チャート中矢印で示したように、実線の曲線と波長６５０ｎｍとの交点をたどることにより、ｎ＝１．３が求まり、例えば、波長７００ｎｍであれば、チャート中矢印で示したように、点線の曲線と波長７００ｎｍとの交点をたどることにより、ｋ＝６．８が求まるという具合に、図３に示したチャートを用いて任意の光の波長について光学定数ｎ、ｋを簡単に求めることが出来る。
【００５４】
次に、本実施の形態における第１基板１０上における配向膜１５、第１絶縁膜１２、透明電極１１、第２絶縁膜１３及び反射板１４からなる積層体が液晶層５０に面している系における反射板１４（吸収体）の光学定数をｎ、ｋとし、液晶層５０の液晶（媒質）の屈折率をｎ₀とすると、振幅反射率ｒは、次式で表される。（但し前述のように、上層から順に、配向膜１５の屈折率をｎ₁とすると共に膜厚をｄ₁とし、第１絶縁膜１２の屈折率をｎ₂とすると共に膜厚をｄ₂とし、透明電極１１の屈折率をｎ₃とすると共に膜厚をｄ₃とし、第２絶縁膜１３の屈折率をｎ₄とすると共に膜厚をｄ₄とする。）
ｒ＝（ｒ₁＋ｒ_aｅ^-i ^θ ¹）／（１＋ｒ₁ｒ_aｅ^-i ^θ ¹）
但し、
ｒ_a＝（ｒ₂＋ｒ_bｅ^-i ^θ ²）／（１＋ｒ₂ｒ_bｅ^-i ^θ ²）
ｒ_b＝（ｒ₃＋ｒ_cｅ^-i ^θ ³）／（１＋ｒ₃ｒ_cｅ^-i ^θ ³）
ｒ_c＝（ｒ₄＋ｒ₅ｅ^-i ^θ ⁴）／（１＋ｒ₄ｒ₅ｅ^-i ^θ ⁴）
ｒ₁＝（ｎ₁−ｎ₀）／（ｎ₁＋ｎ₀）
ｒ₂＝（ｎ₂−ｎ₁）／（ｎ₂＋ｎ₁）
ｒ₃＝（ｎ₃−ｎ₂）／（ｎ₃＋ｎ₂）
ｒ₄＝（ｎ₄−ｎ₃）／（ｎ₄＋ｎ₃）
ｒ₅＝（ｎ−ｎ₅−ｉｋ）／（ｎ＋ｎ₅−ｉｋ）
θ₁＝４πｎ₁ｄ₁／λ
θ₂＝４πｎ₂ｄ₂／λ
θ₃＝４πｎ₃ｄ₃／λ
θ₄＝４πｎ₄ｄ₄／λ
従って、エネルギ反射率Ｒ（＝反射率）は、各膜の屈折率及び膜厚を代入して上記θ₁〜θ₄及びｒ₁〜ｒ₅を先ず計算し、次にこれらの値を代入してｒ_aからｒ_cの値を順次計算し、次にｒ₁とｒ_aを代入することによりｒを計算し、得られた振幅反射率ｒにｒの共役複素数を乗じることにより得られる。
【００５５】
次に、以上の如きシュミレーションを行って得られる、液晶層５０に面している配向膜１５、第１絶縁膜１２、透明電極１１、第２絶縁膜１３及び反射板１４からなる積層体の反射率（Ｒ）と第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄（ｎｍ）との関係を図４及び図５に示す。ここでは、人間の視覚上で感度が高く表示画像の明るさを定める上で重要な緑色光に対応する波長５５０ｎｍの光に対する積層体の反射率（Ｒ）を求めることとし、本シュミレーションの条件は以下の通りとする。
【００５６】
液晶層５０の屈折率ｎ_o ＝１．６
配向膜１５の屈折率ｎ₁ ＝１．６５
第１絶縁膜１２の屈折率ｎ₂＝１．５
透明電極１１の屈折率ｎ₃ ＝１．９
第２絶縁膜１３の屈折率ｎ₄＝１．４６
配向膜１５の膜厚ｄ₁ ＝４０（ｎｍ）
第１絶縁膜１２の膜厚ｄ₂ ＝７５（ｎｍ）
そして第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄を、図４及び図５に夫々示すように、０から２００ｎｍまで変化させつつ、透明電極１１の膜厚ｄ₃に関しては図４に示したように６０、８０、１００、１２０及び１４０（ｎｍ）並びに図５に示したように１６０、１８０、２００、２２０及び２４０（ｎｍ）の夫々について、液晶層５０に面する積層体の反射率（Ｒ）をシミュレーションにより求めることとする。
【００５７】
図４及び図５に示すように、第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄を変化させることにより、この積層体の反射率Ｒは、約８７％を中心値として、上は約９０〜９３％で下は約８０〜８５％で三角関数的に周期的に変動する。従って、このような変化特性を考慮して中心値よりも上側に振れる範囲を利用するように透明電極１１及び第２絶縁膜１３を構成すれば、比較的簡単な構成を用いて極めて効率的に高い反射率を得られることになる。
【００５８】
このような観点から本実施形態では次に、反射率Ｒが８７％以上になる第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄の範囲を、透明電極１１の膜厚ｄ₂の各値について求めると共に、反射率Ｒが最大値（極大値）となる第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄の値を、透明電極１１の膜厚ｄ₂の各値について求める。例えば、図４では、透明電極１１の膜厚ｄ₂が１００ｎｍの場合には、対応する反射率Ｒが８７％以上となる矢印で示した範囲は、膜厚のバラツキを加味すると、求めるべき第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄の範囲は、約１２〜１１６ｎｍとなり、求めるべき最大値を与える第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄は、約６１ｎｍとなる。
【００５９】
このようにして求めた反射率８７％以上を与える第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄と透明電極１１の膜厚ｄ₂との関係を図６に示す。尚、図６の上側のグラフは、図４にほぼ対応しており（即ち、透明電極１１の膜厚ｄ₃が０〜１４０ｎｍについてのグラフであり）、図６の下側のグラフは、図５にほぼ対応している（即ち、透明電極１１の膜厚ｄ₃が１６０〜２８０ｎｍについてのグラフである）。これらのグラフでは、反射率Ｒが最大値となるときの透明電極１１の膜厚ｄ₃及び第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄の組み合わせを最適値としてプロットしてあり、これらを結ぶ近似線も書き込まれている（以下、最適線と称する）。そして、この最適線の上側には、反射率８７％を与える第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄の上限及びこれに対応する透明電極１１の膜厚ｄ₃の組み合わせを上限としてプロットしてあり、これらを結ぶ近似線（以下、上限線と称する）も書き込まれている。他方、この最適線の下側には、反射率８７％を与える第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄の下限及びこれに対応する透明電極１１の膜厚ｄ₃の組み合わせを下限としてプロットしてあり、これらを結ぶ近似線（以下、下限線と称する）も書き込まれている。
【００６０】
このようにして得られた透明電極１１の膜厚ｄ₃と第２絶縁膜１３の膜厚ｄ₄との関係を更に、光学膜厚の単位に変換して図７に示す。尚、光学膜厚とは、屈折率×膜厚で与えられるものであり、本実施の形態では、透明電極１１の屈折率ｎ₃＝１．９及び第２絶縁膜１３の屈折率ｎ₄＝１．４６が与えられているため、簡単な換算により図７に示す関係が求まる。尚、図７の上側のグラフは、図４にほぼ対応しており（即ち、透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が０〜２７５についてのグラフであり）、図７の下側のグラフは、図５にほぼ対応している（即ち、透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５〜５５０ｎｍについてのグラフである）。
【００６１】
ここで図７より、上限線、下限線及び最適線の変化傾向は、透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以下の場合と２７５以上且つ５５０以下の場合とで相異なる。即ち、このように上限線及び下限線を与える第２絶縁膜１３の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄を透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃に対して求めると、以下のようになる。
【００６２】
（ａ）透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以下のとき：
上限線を与える第２絶縁膜１３の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、
｛−０．５９×（ｎ₃×ｄ₃）＋２００｝＋８０となり、
下限線を与える第２絶縁膜１３の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、
｛−０．５９×（ｎ₃×ｄ₃）＋２００｝−８０となる。
【００６３】
これらの結果を最適線と共に図８の上側のグラフに示す。
【００６４】
（ｂ）透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以上５５０以下のとき：
上限線を与える第２絶縁膜１３の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、
｛−０．５７×（ｎ₃×ｄ₃）＋３６０｝＋８０となり、
下限線を与える第２絶縁膜１３の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、
｛−０．５７×（ｎ₃×ｄ₃）＋３６０｝−８０となる。
【００６５】
これらの結果を最適線と共に図８の下側のグラフに示す。
【００６６】
図８に示したように本シュミレーションによれば、液晶層５０に対面する反射層１４、第２絶縁膜１３、透明電極１１、第１絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体における外光（特に、波長５５０ｎｍ付近の光）に対する反射率Ｒは、第１絶縁膜１２の屈折率ｎ₂を配向膜１５の屈折率ｎ₁及び透明電極１１の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定すると共に第２絶縁膜１３の屈折率ｎ₄を配向膜１５の屈折率ｎ₁及び透明電極１１の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定し、更に第１絶縁膜１２の膜厚ｄ₂を５０〜１００ｎｍと設定した場合、第１絶縁膜１２及び配向膜１５の屈折率や膜厚によらずにほぼ一定しており、主に透明電極１１及び第２絶縁膜１３の屈折率や膜厚に依存することが分かる。そして、このような設定下で、反射率（Ｒ）をその周期的な変動中心（本例では約８７％）よりも高くするための条件が満たされるように、透明電極１１及び第２絶縁膜１３の屈折率及び膜厚が夫々設定されているため、第１基板１０上の積層体において液晶層５０を介して入射する外光（特に、波長５５０ｎｍ付近の光）に対し高い反射率が得られる。
【００６７】
尚、配向膜１５の膜厚ｄ₁については、配向膜として良好に機能するように、例えば１０〜８０ｎｍ程度に設定すればよく、透明電極１１の膜厚ｄ₃については、画素電極として良好に機能するように例えば３０〜２７０ｎｍに設定すればよい。
【００６８】
しかも本実施形態によれば、第１基板の外側に設けた反射板により反射する伝統的な反射型液晶装置と比べて、第１基板１０の上側における反射板１４、第２絶縁膜１３、透明電極１１、第１絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体による多重反射により外光を反射するので、光路が短くなる分だけ表示画像における視差が低減され且つ表示画像における明るさも向上する。
【００６９】
加えて、仮に第１基板１０上に、第１絶縁膜１２を介在させることなく、透明電極１１及び配向膜１５を形成したのでは、特に、液晶層５０中又はシール材３１中のギャップ材（スペーサ）より大きなサイズの導電性の異物が液晶層５０中に混入した場合に、配向膜１５及び２５を破って、透明電極１１と透明電極２１とがショートする、即ち、装置欠陥が発生する可能性が高い。しかしながら、第１実施形態によれば、配向膜１５よりも強度が高い第１絶縁膜１２の存在により、或いは、配向膜１５と第１絶縁膜１２との協動によりこのような装置欠陥の発生確率を顕著に低減し得る。
【００７０】
また、第１実施形態では上述のように、第１絶縁膜１２や第２絶縁膜１３は酸化シリコンを主成分とし、反射板１４は、アルミニウムを主成分とするので、比較的容易な製造プロセス且つ比較的低コストで反射率の向上を図れる。但し、反射板１４の主成分を銀やクロム等の他の金属としても、上述の如き第１実施形態における効果は得られる。
【００７１】
以上説明した第１実施形態では、第１絶縁膜１２は、好ましくは、平均粒径が５０ｎｍ以下の無機酸化物粒子を含有する。このように構成すれば、第１絶縁膜１２上に形成される配向膜１５との接着性が良くなり、比較的容易に当該反射型液晶装置を製造できると共に装置信頼性を高められる。このような無機酸化物粒子は、例えば酸化シリコン粒子、酸化アルミニウム粒子、からなり、例えばゾルゲル法により、このような無機酸化物粒子を酸化シリコン膜中に比較的容易に含有させることができる。
【００７２】
以上説明した第１実施形態では、透明電極１１の第１基板１０上の端子領域に引き出された端子部及び透明電極２１の第２基板１０上の端子領域に引き出された端子部には、例えばＴＡＢ（Tape Automated bonding)基板上に実装されており、透明電極１１及び透明電極２１に画像信号や走査信号を所定タイミングで供給するデータ線駆動回路や走査線駆動回路を含む駆動用ＬＳＩを、異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。或いは、シール材３１の外側の第１基板１０又は第２基板２０上の周辺領域に、このようなデータ線駆動回路や走査線駆動回路を形成して所謂駆動回路内蔵型の反射型液晶装置として構成してもよく、更に、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成して所謂周辺回路内蔵型の反射型液晶装置としてもよい。
【００７３】
また、第２基板２０の外光が入出射する側には、例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ(Vertically Aligned)モード、ＰＤＬＣ(Polymer Dispersed Liquid Crystal)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード／ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。更に、第２基板２０上に１画素1個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。このようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、明るい液晶装置が実現できる。更にまた、第２基板２０上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、ＲＧＢ色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー液晶装置が実現できる。
【００７４】
次に、以上の如く構成された第１実施形態の反射型液晶装置の動作について図２を参照して説明する。
【００７５】
図２において、第２基板２０の側から外光が入射すると、透明な第２基板２０及び液晶層５０を介して第１基板１０上に設けられた配向膜１５、第１絶縁膜１２、透明電極１１、第２絶縁膜１３及び反射板１４からなる積層体により多重反射され、再び液晶層５０及び第２基板２０を介して第２基板２０側から出射される。従って、外部回路から透明電極１１及び透明電極２１に、画像信号及び走査信号を所定タイミングで供給すれば、透明電極１１及び透明電極２１が交差する個所における液晶層５０部分には、行毎又は列毎若しくは画素毎に電界が順次印加される。ここで、例えば第２基板２０の外面に偏光板を配置すれば、透明電極１１により液晶層５０の配向状態を各画素単位で制御することにより、外光を変調し、階調表示が可能となる。
【００７６】
（第２実施形態）
次に、本発明による液晶装置の第２実施形態について、図９から図１４を参照して説明する。第２実施形態は、本発明を半透過反射型液晶装置に適用したものである。ここに図９は、第２実施形態の構成を示す図式的断面図であるが、図２に示した第１実施形態と同様の構成要素については同様の参照符号を付し、その説明は適宜省略する。
【００７７】
図９において、第２実施形態における半透過反射型液晶装置は、第１実施形態における反射板１４に変えて半透過反射板１１１を備えて構成されており、第１実施形態の構成に加えて、第１基板１０の液晶層５０と反対側に、偏光板１０７及び位相差板１０８を備えていると共に第２基板２０の液晶層５０と反対側に、偏光板１０５及び位相差板１０６を備えている。更に、偏光板１０７の外側には、蛍光管１１９と蛍光管１１９からの光を偏光板１０７から液晶パネル内に導くための導光板１１８とを備えて構成されている。その他の構成については、第１実施形態の場合と同様である。
【００７８】
半透過反射板１１１はＡｇやＡｌなどにより形成され、その表面は第２基板２０の側から入射する光を反射する反射面となっている。半透過反射板１１１には第１基板１０側からの光源光を透過するための２μｍ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１１１の総面積に対して約１０％の割合とし、開口部をランダムに設けてある。
【００７９】
ここで、図１０及び図１１を参照して、第２実施形態において半透過反射板１１１上に積層された透明電極１１により液晶層５０に印加される電界について説明する。図１０は、微細な（例えば２μｍ径の）開口部１１１ａ’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１１１’を用いた比較例において、該半透過反射電極１１１’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１１は、第２実施形態において半透過反射板１１１上に積層された透明電極１１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。
【００８０】
図１０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１１１’を利用する場合には、反射型表示時には、開口領域Ａｔ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１１１’部分により縦電界Ｆｒ（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１１１’の開口部１１１ａ’から入射された光源光が通過する開口領域Ａｔにある液晶部分を、非開口部にある半透過反射電極１１１’部分により斜め電界Ｆｔ’で駆動せなばならない。即ち、透過型表示時には、開口領域Ａｔ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。
【００８１】
図１１に示すように、これに対し第２実施形態において微少な開口部１１１ａの設けられた半透過反射板１１１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１１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１１部分により縦電界Ｆｒで駆動できる。しかも透過型表示時にも、半透過反射電極１１１の開口部１１１ａから入射された光源光が通過する開口領域Ａｔにおける液晶部分を、開口部１１１ａに対向する透明電極１１部分により縦電界Ｆｔで駆動できる。このように半透過反射板１１１のパターンをどのようにしても透明電極１１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１１１における開口パターンや間隙パターンに関係なく、透明電極１１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。
【００８２】
ここで、以上説明した各実施例における半透過反射板１１１の開口部の各種具体例について図１２を参照して説明する。
【００８３】
図１２（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１２（ｂ）に示すように各画素毎に４つの矩形スロットを横並びに配置してもよいし、図１２（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１２（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１１１ａ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開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、いずれの形状であっても、開口部の径は、０．０１μｍ以上２０μｍ以下とされ、更に開口部は反射層に対して、５％以上３０％以下の面積比で形成されるのが好ましい。
【００８４】
或いは、このような半透過反射板１１１は、第２基板２０に垂直な方向から平面的に見て相互に分断されており相互間隙が光透過領域となる複数の反射板から構成されても良し、第１基板１０からの光源光を透過可能な、光が透過可能な程度に極薄い金属薄膜又は市販されているハーフミラー、公知の反射偏光子などの半透過反射膜から構成されても良い。このように構成すれば、装置構成や製造プロセスの複雑化を招く微細な欠陥部や微細な開口部を多数設けなくても半透過反射層を構成できるため、実用上有利であり、装置信頼性や製造歩留まりを向上させることも可能となる。
【００８５】
再び図９において、蛍光管１１９と共にバックライトを構成する導光板１１８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１１９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。
【００８６】
このように第２実施形態では、液晶セルの上側に偏光板１０５及び位相差板１０６が配置されており、液晶セルの下側に偏光板１０７及び位相差板１０８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１０６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１０６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１０８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１０６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１０８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１０６及び１０８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１０６又は１０８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。
【００８７】
更にまた、偏光板１０５、位相差板１０６、液晶層５０及び半透過反射板１１１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１０７及び位相差板１０８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１０５を通って直線偏光となり、更に位相差板１０６及び電圧非印加状態（暗表示状態）にある液晶層５０部分を通って右円偏光となって半透過反射板１１１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５０部分を通って直線偏光に変換され、偏光板１０５で吸収される（即ち、暗くなる）ように偏光板１０５、位相差板１０６、液晶層５０及び半透過反射板１１１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５０部分を通る外光は、液晶層５０部分を素通りするため、半透過反射板１１１で反射されて偏光板１０５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、バックライトから発せられ、偏光板１０７及び位相差板１０８を介して半透過反射板１１１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１１１で反射される左円偏光と同様な光となるように、偏光板１０７及び位相差板１０８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１１１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１１１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５０部分を通って直線偏光に変換され、偏光板１０５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５０部分を通る光は、液晶層５０部分を素通りして偏光板１０５から出射される（即ち、明るくなる）。
【００８８】
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１０５、位相差板１０６、液晶層５０、半透過反射板１１１、偏光板１０７及び位相差板１０８における光学特性についての二つの具体例を図１３及び図１４に示す。尚、図１３及び図１４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１０５、位相差板１０６、液晶層５０等を含む液晶セル、位相差板１０８及び偏光板１０７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１３及び図１４に示す例では夫々、液晶セルの上側の位相差板１０６が２枚の位相差板からなる（以下、第１位相差板１０６ａ及び第２位相差板１０６ｂとする）ものとし、更に図１４に示す例では、液晶セルの下側の位相差板１０８が２枚の位相差板からなる（第３位相差板１０８ａ及び第４位相差板１０８ｂとする）ものとする。
【００８９】
図１３において、偏光板１０５の吸収軸１３０１はパネル長手方向に対して左３５．５度である。第１位相差板１０６ａの遅延軸方向１３０２は、パネル長手方向に対して左１０２．５度であり、そのリターデーションは４５５ｎｍである。第２位相差板１０６ｂの遅延軸方向１３０３は、パネル長手方向に対して左４８．５度であり、そのリターデーションは５４４ｎｍである。液晶セルの透明基板２０側の配向膜のラビング方向１３０４は、パネル長手方向に対して右３７．５度である。液晶セルの透明基板１０側のラビング方向１３０５は、パネル長手方向に対して左３７．５度である。液晶は、透明基板２０から透明基板１０に向って左回りに２５５度ツイストしている。また、液晶の複屈折Δｎとセルギャップｄの積は、０．９０μｍである。位相差板１０８の遅延軸方向１３０６は、パネル長手方向に対して右０．５度であり、そのリターデーションは１４０ｎｍである。偏光板１０７の吸収軸１３０７はパネル長手方向に対して左４９．５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５６０ｎｍの緑色光が、楕円率が０．８５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１１１を通過する。また、その回転方向は右回りであり、偏光板１０５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１１１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。
【００９０】
図１４において、偏光板１０５の吸収軸１４０１はパネル長手方向に対して左１１０度である。第１位相差板１０６ａの遅延軸方向１４０２は、パネル長手方向に対して左１２７．５度であり、そのリターデーションは２７０ｎｍである。第２位相差板１０６ｂの遅延軸方向１４０３は、パネル長手方向に対して左１０度であり、そのリターデーションは１４０ｎｍである。液晶セルの透明基板２０側の配向膜のラビング方向１４０４は、パネル長手方向に対して右５１度である。液晶セルの透明基板１０側のラビング方向１４０５は、パネル長手方向に対して左５０度である。液晶は、透明基板２０から透明基板１０に向って右回りに７９度ツイストしている。また、液晶の複屈折Δｎとセルギャップｄの積は、０．２４μｍである。第３位相差板１０８ａの遅延軸方向１４０６は、パネル長手方向に対して左１００度であり、そのリターデーションは１４０ｎｍである。第４位相差板１０８ｂの遅延軸方向１４０７は、パネル長手方向に対して左３７．５度であり、そのリターデーションは２７０ｎｍである。偏光板１０８の吸収軸１４０８はパネル長手方向に対して左２０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５６０ｎｍ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０．９６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１１１を通過する。またその回転方向は左回りであり、偏光板１０５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１１１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。
【００９１】
以上の図１３及び図１４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１０５及び位相差板１０６並びに偏光板１０７及び位相差板１０８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１３及び図１４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ュレーション等により、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。
【００９２】
第２実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、第１絶縁膜１２の屈折率ｎ₂は、配向膜１５の屈折率ｎ₁及び透明電極１１の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定されており、第２絶縁膜１３の屈折率ｎ₄は、配向膜１５の屈折率ｎ₁及び透明電極１１の屈折率ｎ₃よりも夫々小さく設定されており、第１絶縁膜１２の膜厚ｄ₂は、５０〜１００ｎｍの範囲内に設定されており、透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以下のときには、第２絶縁膜１３の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、｛−０．５９×（ｎ₃×ｄ₃）＋２００｝±８０の範囲内に有り、且つ透明電極１１の光学膜厚ｎ₃×ｄ₃が２７５以上５５０以下のときには、第２絶縁膜１３の光学膜厚ｎ₄×ｄ₄は、｛−０．５７×（ｎ₃×ｄ₃）＋３６０｝±８０の範囲内に有る。従って、第２実施形態の半透過反射型液晶装置によれば、その反射型表示時には、第１実施形態の場合と同様に、第１基板１０上の積層体において液晶層５０を介して入射する外光（特に、波長５５０ｎｍ付近の光）に対する高い反射率が得られる。
【００９３】
しかも本実施形態によれば、第１基板の外側に設けた半透過反射板により反射する伝統的な半透過反射型液晶装置と比べて、第１基板１０の上側における半透過反射板１１１、第２絶縁膜１３、透明電極１１、第１絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体による多重反射により外光を反射するので、光路が短くなる分だけ表示画像における視差が低減され且つ表示画像における明るさも向上する。
【００９４】
次に、以上の如く構成された第２実施形態の半透過反射型液晶装置の動作について図９を参照して説明する。
【００９５】
先ず反射型表示について説明する。この場合には、第１実施形態の場合と同様に、図９において第２基板２０の側から外光が入射すると、透明な第２基板２０及び液晶層５０を介して第１基板１０上に設けられた配向膜１５、第１絶縁膜１２、透明電極１１、第２絶縁膜１３及び半透過反射板１１１からなる積層体により多重反射され、再び液晶層５０及び第２基板２０を介して第２基板２０側から出射される。従って、外部回路から透明電極１１及び透明電極２１に、画像信号及び走査信号を所定タイミングで供給すれば、透明電極１１及び透明電極２１が交差する個所における液晶層５０部分には、行毎又は列毎若しくは画素毎に電界が順次印加される。これにより液晶層５０の配向状態を各画素単位で制御することにより、外光を変調し、階調表示が可能となる。
【００９６】
次に透過型表示について説明する。この場合には、図９において第１基板１０の下側から光源光が入射すると、半透過反射板１１１の開口部を透過し、液晶層５０及び第２基板２０を介して第２基板２０側から出射される。従って、外部回路から透明電極１１及び透明電極２１に、画像信号及び走査信号を所定タイミングで供給すれば、透明電極１１及び透明電極２１が交差する個所における液晶層５０部分には、行毎又は列毎若しくは画素毎に電界が順次印加される。これにより液晶層５０の配向状態を各画素単位で制御することにより、光源光を変調し、階調表示が可能となる。
【００９７】
尚、第１及び第２実施形態において、反射板１４や半透過反射板１１１の液晶層５０に面する表面を凹凸に構成して、これらの鏡面感を無くし、散乱面（白色面）に見せるようにしてもよい。また、凹凸による散乱によって視野角を広げてもよい。この凹凸形状は、反射板１４や半透過反射板１１１の下地に感光性のアクリル樹脂等を用いて形成したり、下地の基板自身をフッ酸によって荒らすこと等によって形成することができる。尚、反射板１４又は半透過反射板１１１の凹凸表面上に透明な平坦化膜を形成して、液晶層５０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。
【００９８】
（第３実施形態）
次に、本発明による液晶装置の第３実施形態について、図１５から図１８を参照して説明する。第３実施形態は、本発明をＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置に適用したものである。
【００９９】
先ず、本実施の形態に用いられるＴＦＤ駆動素子付近における構成について図１５及び図１６を参照して説明する。ここに、図１５は、ＴＦＤ駆動素子を画素電極等と共に模式的に示す平面図であり、図１６は、図１５のＢ−Ｂ’断面図である。尚、図１６においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【０１００】
図１５及び図１６において、ＴＦＤ駆動素子４０は、第１基板の他の一例であるＴＦＤアレイ基板１０’上に形成された第２絶縁膜１３を下地として、その上に形成されており、第２絶縁膜１３の側から順に第１金属膜４２、絶縁層４４及び第２金属膜４６から構成され、ＴＦＤ構造或いはＭＩＭ構造を持つ。そして、ＴＦＤ駆動素子４０の第１金属膜４２は、ＴＦＤアレイ基板１０’上に形成された走査線６１に接続されており、第２金属膜４６は、画素電極６２に接続されている。尚、走査線６１に代えてデータ線（後述する）をＴＦＤアレイ基板１０’上に形成し、画素電極６２に接続して、走査線６１を対向基板側に設けてもよい。
【０１０１】
ＴＦＤアレイ基板１０’は、例えばガラス、プラスチックなどの絶縁性及び透明性を有する基板或いは不透明な半導体基板等からなる。このように本実施形態では、第２絶縁膜１３は、ＴＦＤ素子４０の下地膜としても機能するが、第２絶縁膜１３とは異なる下地膜専用の絶縁膜を酸化タンタル等から形成しても良いし、或いは、ＴＦＤアレイ基板１０’の表面状態に問題が無ければ、このような下地膜は省略することも可能である。第１金属膜４２は導電性の金属薄膜からなり、例えばタンタル単体又はタンタル合金からなる。絶縁膜４４は、例えば化成液中で第１金属膜４２の表面に陽極酸化により形成された酸化膜からなる。第２金属膜４６は導電性の金属薄膜からなり、例えばクロム単体又はクロム合金からなる。
【０１０２】
本実施形態では特に、画素電極６２は、第２実施形態における透明電極１１と同様に、例えばＩＴＯ膜からなる。即ち、画素電極６２は、当該半透過反射型液晶装置における半透過反射板１１１の上に第２絶縁膜１３を介して積層された透明な画素電極として機能する。尚、図１５に示すように、本実施形態では、半透過反射板１１１は、画素毎に島状に形成されており、その間隙が光透過領域として機能するように構成されている。
【０１０３】
更に、画素電極６２、ＴＦＤ駆動素子４０、走査線６１等の液晶に面する側（図中上側表面）には、第１実施形態の場合と同様に第１絶縁膜１２が設けられており、その上に配向膜１５が設けられている。
【０１０４】
以上、２端子型非線形素子としてＴＦＤ駆動素子の幾つかの例について説明したが、ＺｎＯ（酸化亜鉛）バリスタ、ＭＳＩ（Metal Semi-Insulator）駆動素子、ＲＤ（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本実施形態の半透過反射型液晶装置に適用可能である。
【０１０５】
次に、以上のように構成されたＴＦＤ駆動素子を備えて構成される第２実施形態であるＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の反射型液晶装置の構成及び動作について図１７及び図１８を参照して説明する。ここに、図１７は、液晶素子を駆動回路と共に示した等価回路図であり、図１８は、液晶素子を模式的に示す部分破断斜視図である。
【０１０６】
図１７において、ＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置は、ＴＦＤアレイ基板１０’上に配列された複数の走査線６１が、Ｙドライバ回路１００に接続されており、その対向基板上に配列された複数のデータ線７１が、Ｘドライバ回路１１０に接続されている。尚、Ｙドライバ回路１００及びＸドライバ回路１１０は、ＴＦＤアレイ基板１０’又はその対向基板上に形成されていてもよいし、液晶装置とは独立した外部ＩＣから構成され、所定の配線を経て走査線６１やデータ線７１に接続されてもよい。
【０１０７】
マトリクス状の各画素領域において、走査線６１は、ＴＦＤ駆動素子４０の一方の端子に接続されており（図１５及び図１６参照）、データ線７１は、液晶層５０及び画素電極６２を介してＴＦＤ駆動素子４０の他方の端子に接続されている。従って、各画素領域に対応する走査線６１に走査信号が供給され、データ線７１にデータ信号が供給されると、当該画素領域におけるＴＦＤ駆動素子４０がオン状態となり、ＴＦＤ駆動素子４０を介して、画素電極６２及びデータ線７１間にある液晶層５０に駆動電圧が印加される。
【０１０８】
図１８において、半透過反射型液晶装置は、ＴＦＤアレイ基板１０’と、これに対向配置される透明な第２基板（対向基板）２０とを備えている。
【０１０９】
第２基板２０には、走査線６１と交差する方向に伸びており短冊状に配列された複数のデータ線７１が設けられている。データ線７１の下側には、配向膜２５が設けられている。データ線７１は、例えばＩＴＯ膜などの透明導電性薄膜からなる。尚、図１８では、光源、偏光板等の光学要素については省略している。
【０１１０】
以上説明したように、第２実施形態のＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置によれば、画素電極６２とデータ線７１との間で、各画素電極６２における液晶部分に電界を順次印加することにより、各液晶部分の配向状態を制御可能となり、各液晶部分を介して表示光として出射される外光強度や光源光強度を制御できる。ここで第２実施形態の場合と同様に、画素開口領域においては、液晶層５０側から順に配向膜１５、第１絶縁膜１２、画素電極（透明電極）６２、第２絶縁膜１３及び半透過反射板１１１が形成されているので、反射型表示時には高い反射率を得ることが出来る。そして、透過型表示時には、縦電界で液晶駆動することにより、液晶の配向状態に優れる。特に、ＴＦＤ４０を介して各画素電極６２に電力を供給するため、画素電極６２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。
【０１１１】
（第４実施形態）
次に、本発明による液晶装置の第４実施形態について、図１９から図２１を参照して説明する。第４実施形態は、本発明をＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置に適用したものである。図１９は、液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画素における各種素子、配線等の等価回路であり、図２０は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板の相隣接する複数の画素群の平面図であり、図２１は、図２０のＣ−Ｃ’断面図である。尚、図２１においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【０１１２】
図１９において、第４実施形態のＴＦＴアクティブマトリクス方式の半透過反射型液晶装置では、画素電極６２を制御するためのＴＦＴ１３０がマトリクス状に複数形成されており、画像信号が供給されるデータ線１３５がＴＦＴ１３０のソースに電気的に接続されている。データ線１３５に書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、相隣接する複数のデータ線１３５同士に対して、グループ毎に供給するようにしても良い。また、ＴＦＴ１３０のゲートに走査線１３１が電気的に接続されており、所定のタイミングで、走査線１３１にパルス的に走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するように構成されている。画素電極６２は、ＴＦＴ１３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ１３０を一定期間だけそのスイッチを閉じることにより、データ線１３５から供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。画素電極６２を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向電極との間で一定期間保持される。ここで、保持された画像信号がリークするのを防ぐために、画素電極６２と対向電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量１７０を付加する。
【０１１３】
図２０において、ＴＦＴアレイ基板上には、マトリクス状の画素電極６２（その輪郭６２ａが図中点線で示されている）が設けられており、画素電極６２の縦横の境界に各々沿ってデータ線１３５、走査線１３１及び容量線１３２が設けられている。データ線１３５は、コンタクトホール５を介してポリシリコン膜等からなる半導体層１ａのうちソース領域に電気的接続されている。画素電極６２は、コンタクトホール８を介して半導体層１ａのうちドレイン領域に電気的接続されている。容量線１３２は、絶縁膜を介して半導体層１ａのうちのドレイン領域から延設された第１蓄積容量電極に対向配置しており、蓄積容量１７０を構成する。また、半導体層１ａのうち図中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域１ａ’に対向するように走査線１３１が配置されており、走査線１３１はゲート電極として機能する。このように、走査線１３１とデータ線１３５との交差する個所には夫々、チャネル領域１ａ’に走査線１３１がゲート電極として対向配置されたＴＦＴ１３０が設けられている。
【０１１４】
図２０に示すように、液晶装置は、第１基板の他の一例を構成するＴＦＴアレイ基板１０”と、これに対向配置される透明な第２基板（対向基板）２０とを備えている。本実施形態では特に、ＴＦＴアレイ基板１０”に設けられる画素電極６２は、第１実施形態における透明電極１１と同様に、例えばＩＴＯ膜からなる。即ち、画素電極６２は、当該半透過反射型液晶装置における半透過反射板１１１の上に第２絶縁膜１３を介して積層された透明な画素電極として機能する。尚、図２０に示すように、本実施形態では、半透過反射板１１１は、画素毎に島状に形成されており、その間隙が光透過領域として機能するように構成されている。画素電極６２、ＴＦＴ１３０等の液晶に面する側（図中上側表面）には、第１実施形態の場合と同様に第１絶縁膜１２及び配向膜１５が設けられている。
【０１１５】
他方、第２基板２０には、そのほぼ全面に透明電極の他の一例としての対向電極１２１が設けられており、各画素の非開口領域に、ブラックマスク或いはブラックマトリクスと称される第２遮光膜１２２が設けられている。対向電極１２１の下側には、配向膜２５が設けられている。
【０１１６】
ＴＦＴアレイ基板１０”には、各画素電極６２に隣接する位置に、各画素電極６２をスイッチング制御する画素スイッチング用ＴＦＴ１３０が設けられている。
【０１１７】
このように画素電極６２と対向電極１２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１０”と第２基板２０との間には、第１実施形態の場合と同様にシール材により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層５０が形成される。
【０１１８】
更に、複数の画素スイッチング用ＴＦＴ３０の下には、第１層間絶縁膜１１２が設けられている。第１層間絶縁膜１１２は、ＴＦＴアレイ基板１０の全面に形成されることにより、ＴＦＴ３０のための下地膜として機能する。
【０１１９】
図２１において、画素スイッチング用ＴＦＴ１３０は、コンタクトホール５を介してデータ線１３５に接続されたソース領域、走査線１３１にゲート絶縁膜を介して対向配置されたチャネル領域１ａ’及びコンタクトホール８を介して画素電極６２に接続されたドレイン領域を含んで構成されている。データ線１３１は、Ａｌ等の低抵抗な金属膜や金属シリサイド等の合金膜などの遮光性且つ導電性の薄膜から構成されている。また、その上には、コンタクトホール５及び８が開孔された第２層間絶縁膜１１４が形成されており、更に、その上には、コンタクトホール８が開孔された第３層間絶縁膜１１７が形成されている。
【０１２０】
画素スイッチング用ＴＦＴ１３０は、ＬＤＤ構造、オフセット構造、セルフアライン構造等いずれの構造のＴＦＴであってもよい。更にシングルゲート構造の他、デュアルゲート或いはトリプルゲート以上でＴＦＴ１３０を構成してもよい。
【０１２１】
以上説明したように、第４実施形態のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置によれば、画素電極６２と対向電極１２１との間で、各画素電極６２における液晶部分に電界を順次印加することにより、各液晶部分の配向状態を制御可能となり、各液晶部分を介して表示光として出射される外光強度又は光源光強度を制御できる。ここで第２実施形態の場合と同様に、画素開口領域においては、液晶層５０側から順に配向膜１５、第１絶縁膜１２、画素電極（透明電極）６２、第２絶縁膜１３及び半透過反射板１１１が形成されているので、反射型表示時には高い反射率を得ることが出来る。そして、透過型表示時には、縦電界で液晶駆動することにより、液晶の配向状態に優れる。特に、ＴＦＴ１３０を介して各画素電極６２に電力を供給するため、画素電極６２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。
【０１２２】
（第５実施形態）
次に、本発明による反射型液晶装置の第４実施形態について、図２２を参照して説明する。第５実施形態は、上述した本発明の第１から第４実施形態の反射型又は半透過反射型の液晶装置を適用した各種の電子機器からなる。
【０１２３】
先ず、第１から第４実施形態における液晶装置を、例えば図２２（ａ）に示すような携帯電話１０００の表示部１００１に適用すれば、明るく高コントラストであり、しかも視差が殆ど無く高精細の白黒又はカラー表示を行う省エネルギ型の携帯電話を実現できる。
【０１２４】
また、図２２（ｂ）に示すような腕時計１１００の表示部１１０１に適用すれば、明るく高コントラストであり、しかも視差が殆ど無く高精細の白黒又はカラー表示を行う省エネルギ型の腕時計を実現できる。
【０１２５】
更に、図２２（ｃ）に示すようなパーソナルコンピュータ（或いは、情報端末）１２００において、キーボード１２０２付きの本体１２０４に開閉自在に取り付けられるカバー内に設けられる表示画面１２０６に適用すれば、明るく高コントラストであり、しかも視差が殆ど無く高精細の白黒又はカラー表示を行う省エネルギ型の省エネルギ型のパーソナルコンピュータを実現できる。
【０１２６】
以上図２２に示した電子機器の他にも、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、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、エンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等などの電子機器にも、第１から第４実施形態の反射型又は半透過反射型の液晶装置を適用可能である。
【０１２７】
尚、本発明は、以上説明した実施形態に限るものではなく、本発明の要旨を変えない範囲で実施形態を適宜変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるパッシブマトリクス駆動方式の反射型液晶装置を、対向基板上に形成されるカラーフィルタを便宜上取り除いて対向基板側から見た様子を示す図式的平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面をカラーフィルタを含めて示す反射型液晶装置の図式的断面図である。
【図３】第１実施形態における反射板を構成するアルミニウムについての光学定数ｎ、ｋを求めるためのチャートの一例を示す特性図である。
【図４】第１実施形態においてシュミレーションで得られる、透明電極の各膜厚について第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を示す特性図（その１）である。
【図５】第１実施形態においてシュミレーションで得られる、透明電極の各膜厚について第２絶縁膜の膜厚と反射率との関係を示す特性図（その２）である。
【図６】図５及び図６のシュミレーション結果に基づき透明電極の各膜厚毎に最高の反射率を得るための第２絶縁膜の膜厚を示す最適線と共に、高反射率を得るための範囲を示す上限線及び下限線を示す特性図である。
【図７】図６における最適線並びに上限線及び下限線を光学膜厚に換算して示す特性図である。
【図８】図７における最適線並びに上限線及び下限線を直線近似して示す特性図である。
【図９】本発明の第２実施形態であるパッシブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置の図式的平面図である。
【図１０】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加される電界の様子を図式的に示した概念図である。
【図１１】第２実施形態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１２】第２実施形態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１３】第２実施形態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１４】第２実施形態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１５】本発明の第３実施形態であるＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置に用いられるＴＦＤ駆動素子を画素電極等と共に模式的に示す平面図である。
【図１６】図１５のＢ−Ｂ’断面図である。
【図１７】第３実施形態の液晶装置の画素部の等価回路を周辺駆動回路と共に示す等価回路図である。
【図１８】第３実施形態の液晶装置を模式的に示す部分破断斜視図である。
【図１９】本発明の第４実施形態であるＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置の画素部の等価回路図である。
【図２０】第４実施形態の液晶装置の画素部の平面図である。
【図２１】図２０のＣ−Ｃ’断面図である。
【図２２】本発明の第５実施形態である各種電子機器の外観図である。
【符号の説明】
１０…第１基板
１１…透明電極
１２…第１絶縁膜
１３…第２絶縁膜
１４…反射板
１５…配向膜
２０…第２基板
２５…配向膜
３１…シール材
３２…封止材
１１１…半透過反射板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field of a liquid crystal device such as a passive matrix driving method, an active matrix driving method, a segment driving method, and an electronic device using the same, and particularly, a transflective layer or a reflective layer on a side facing a liquid crystal of a substrate. A transflective liquid crystal device capable of switching between a reflective display and a transmissive display, a reflective liquid crystal device capable of only a reflective display, and such a liquid crystal device. It belongs to the technical field of the electronic equipment used.
[0002]
[Background]
Conventionally, reflective liquid crystal devices that display using external light without using a light source such as a backlight are advantageous from the viewpoint of low power consumption, small size, and light weight. It is used in portable electronic devices such as mobile phones, watches, electronic notebooks, and notebook computers. In a traditional reflective liquid crystal device, a reflective plate is attached to the back side of a transmissive liquid crystal panel in which liquid crystal is sandwiched between a pair of substrates, and external light incident from the front side is transmitted through the transmissive liquid crystal panel, polarizing plate, etc. It is comprised so that it may reflect with a reflector. However, in this case, since the optical path from the liquid crystal separated by the substrate or the like to the reflecting plate is long, parallax occurs in the display image, resulting in a double image, and in the case of color display, each color light has a long optical path as described above. Therefore, it is very difficult to display a high-quality image. Furthermore, since the external light attenuates while entering the liquid crystal panel and reciprocating up to the reflector, it is basically difficult to perform bright display.
[0003]
Therefore, recently, an inner surface reflection having a configuration in which a display electrode disposed on one substrate located on the opposite side to the side on which external light is incident is configured from a reflection plate and the reflection position is close to the liquid crystal layer. A reflection type liquid crystal device has been developed. Specifically, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-114799, a pixel electrode which also serves as a reflection plate is formed on a substrate, and a high refractive film and a low refractive film are formed thereon. And a technique of laminating a plurality of these films alternately and forming an alignment film thereon. According to this technology, by providing a laminated body of a high refractive film and a low refractive film on a reflecting plate, the reflectance with respect to external light incident from the counter substrate side is increased, and a bright reflective display can be performed. ing.
[0004]
On the other hand, in the case of a reflective liquid crystal device, the display is visible using external light, and the display cannot be read in a dark place, so external light is used in a bright place in the same way as a normal reflective liquid crystal device. In addition, a transflective liquid crystal device of a type in which a display can be visually recognized by an internal light source in a dark place has been proposed. As described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-042771, 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. In this liquid crystal device, when the surroundings are bright, external light is taken in and reflection type display is performed using the light reflected by the transflective reflector. When the surroundings become dark, the backlight is turned on and the transflective reflector is turned on. A transmissive display in which the display can be visually recognized by the light transmitted through is performed.
[0005]
Another transflective liquid crystal device is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-292413, which improves the brightness of reflective display. In this liquid crystal device, 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, so that there is no polarizing plate between the liquid crystal cell and the transflective plate. A reflective display brighter than the liquid crystal device described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-042771 is obtained.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the reflection type liquid crystal device described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-114799, in which the pixel electrode also serves as a reflector, in order to obtain a high reflectance, the high refractive film and the low refractive film 2 It is indispensable to provide a layered structure or a multilayered structure on the pixel electrode, and there is a problem that the structure of the stacked structure and thus the device configuration and the manufacturing process become complicated.
[0007]
On the other hand, in the transflective liquid crystal device described in JP-A-8-292413, a transparent substrate is interposed between the liquid crystal layer and the transflective plate. Will occur. In addition, when a color filter is combined, a transflective plate is placed behind the liquid crystal panel, so a thick transparent substrate is interposed between the liquid crystal layer and the color filter and the transflective plate. There is a problem that blurring of display and the like occur and sufficient color development cannot be obtained.
[0008]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-318929 proposes a transflective liquid crystal device in which a pixel electrode that also serves as a transflective film is provided on the inner surface of a liquid crystal cell, on a transflective film made of a metal film. In addition, a configuration in which transparent pixel electrodes made of an ITO film are stacked via an insulating film is disclosed. However, in this liquid crystal device, a minute defect portion such as a hole defect or an indentation defect or a minute opening portion with respect to a pixel electrode that also serves as a semi-transmissive reflective film or a semi-transmissive reflective film on which a transparent pixel electrode is superimposed. Since it is necessary to provide a large number of devices, the configuration of the apparatus is complicated, and a special process is additionally required in the manufacture thereof. In addition, since the pixel electrode that also serves as the reflector provided with the opening is used, the electric field for driving the liquid crystal, which is assumed to be a vertical electric field perpendicular to the electrode surface, is obliquely distorted in the vicinity of the opening, This results in poor alignment of the liquid crystal and finally makes it difficult to display a high-quality image.
[0009]
In addition, the applicant of the present application has invented novel transflective liquid crystal devices according to Japanese Patent Application Nos. 10-23656 and 10-160866, respectively, but the former is provided with an opening. Because the pixel electrode that also functions as a reflector is used, the electric field at the opening may be obliquely distorted, leading to poor alignment of the liquid crystal. In the latter case, sufficient reflectivity cannot be obtained particularly in reflective display. There may be a situation where the display becomes dark. As a result, there is room for improvement in the display image.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and transflective and reflective liquid crystal devices capable of displaying bright and high-quality images without generating double reflection due to parallax or display blurring, and the like, and It is an object to provide an electronic device using these.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, a liquid crystal device of the present invention has a transparent first substrate, a transparent second substrate disposed opposite to the first substrate, and a liquid crystal sandwiched between the first and second substrates. A reflective layer disposed on the side of the first substrate facing the second substrate, a transparent second insulating film disposed on the reflective layer, and the second layer disposed on the second insulating film A liquid crystal device comprising a transparent electrode film for controlling an alignment state of liquid crystal, a transparent first insulating film disposed on the transparent electrode film, and an alignment film disposed on the first insulating film. , Refractive index n of the first insulating film₂Is the refractive index n of the alignment film₁And the refractive index n of the transparent electrode film_ThreeAnd the refractive index n of the second insulating film._FourIs the refractive index n of the alignment film₁And the refractive index n of the transparent electrode film_ThreeEach of which is set to be smaller than the thickness d of the first insulating film.₂Is set within the range of 50 to 100 nm, and the optical film thickness n of the transparent electrode film_ThreeXd_Three(However, d_ThreeIs the film thickness of the transparent electrode film) is 275 or less, the optical film thickness n of the second insulating film_FourXd_Four(However, d_FourIs the thickness of the second insulating film) is {−0.59 × (n_ThreeXd_Three) +200} ± 80, and the transparent electrode film has an optical film thickness n._ThreeXd_ThreeIs 275 or more and 550 or less, the optical film thickness n of the second insulating film_FourXd_FourIs {−0.57 × (n_ThreeXd_Three) The refractive index and film thickness of the first and second insulating films, the transparent electrode film, and the alignment film are set so as to be in the range of +360} ± 80.
  In the above, the transparent electrode is insulated from the reflective layer by the second insulating film.
[0012]
According to the transflective liquid crystal device of the present invention, a laminated body including a transflective layer, a second insulating film, a transparent electrode film, a first insulating film, and an alignment film is provided on the first substrate. Yes. Here, since the transflective layer and the transparent electrode film are insulated from each other by the second insulating film, the planar pattern of the transflective layer is the planar pattern of the transparent electrode (pixel electrode) made of the transparent electrode film. Not subject to restrictions. For this reason, it becomes possible to drive the liquid crystal part through which the light source light transmitted through the transmission region passes by a vertical electric field in a direction perpendicular to the substrate, and at the same time, the liquid crystal part through which the external light reflected by the reflection region passes It is also possible to drive with a vertical electric field. Furthermore, since the transparent electrode film and the alignment film are insulated from each other by the first insulating film, there is a possibility that defects such as leakage or short circuit may occur in the transparent electrode (pixel electrode) made of the transparent electrode film or its wiring. And the overall reliability of the device is increased.
[0013]
According to the transflective liquid crystal device configured as described above, when external light is incident from the second substrate side during the reflective display, the first substrate passes through the transparent second substrate and the liquid crystal. Is reflected by the laminate composed of the transflective layer, the second insulating film, the transparent electrode film, the first insulating film, and the alignment film provided on the substrate, and is emitted from the second substrate side again through the liquid crystal and the second substrate. . Therefore, for example, if a polarizing plate is disposed on the outer surface of the second substrate, by controlling the alignment state of the liquid crystal with a vertical electric field using a transparent electrode composed of a transparent electrode film portion facing the reflective region of the transflective layer, The intensity of external light emitted as display light via the liquid crystal after reflection can be controlled. On the other hand, at the time of transmissive display, the light source light emitted from the light source and transmitted from the first substrate side through the transmissive region of the semi-transmissive reflective layer is liquid crystal driven by a transparent electrode composed of a transparent electrode film portion facing the transmissive region. Go through the part. That is, a high-quality transmissive display can be performed using a liquid crystal portion driven by a vertical electric field using the transparent electrode. As described above, in both the reflective display and the transmissive display, the liquid crystal layer and the transflective plate are interposed between the conventional Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-042771 and Japanese Patent Laid-Open No. 8-292413. Due to the presence of the transparent substrate, there is no occurrence of double reflections or display blurring, and it is possible to obtain sufficient color even when colored, and at the same time, it is possible to drive the liquid crystal well in a vertical electric field. Therefore, the alignment direction of the liquid crystal becomes uniform in each dot or each pixel, and deterioration of display quality due to disorder of the alignment direction can be prevented.
[0014]
As a driving method of the transflective liquid crystal device of the present invention, a known method 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, a segment driving method, or the like is known. Various driving methods can be employed. At this time, since the voltage-reflectance (transmittance) characteristics of the liquid crystal cell are often different between the reflective display and the transmissive display, the drive voltage is different between the reflective display and the transmissive display. It is preferable to optimize with. In addition, on the second substrate, a plurality of striped or segmented transparent electrodes are appropriately formed according to the driving method, or a transparent electrode is formed on almost the entire surface of the second substrate. Or you may drive by a horizontal electric field parallel to the board | substrate between the transparent electrodes on a 1st board | substrate, without providing a counter electrode on a 2nd board | substrate. Further, in the liquid crystal device, a polarizing plate, a retardation plate, and the like are appropriately disposed on the opposite side of the liquid crystal layer of the first substrate and the second substrate depending on the display method. As light sources that are turned on during transmissive display, LED (Light Emitting Diode) elements, EL (Electro-Luminescence) elements, and the like are suitable for small liquid crystal devices. A fluorescent tube that introduces light from the side via a light plate is suitable.
[0015]
In one aspect of the transflective liquid crystal device of the present invention, the transflective layer includes a plurality of reflective films that are separated from each other when viewed in a plan view from a direction perpendicular to the second substrate. The transparent electrode film is provided at a position facing the gap between the plurality of reflection films and a position facing the plurality of reflection films.
[0016]
In particular, according to this aspect, like the above-described transflective liquid crystal device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-318929, a minute defect portion or a minute feature that causes a complicated device configuration or a manufacturing process. Since a transflective layer can be formed without providing a large number of openings, it is practically advantageous and device reliability and manufacturing yield can be improved. Furthermore, an opening is provided as in the transflective liquid crystal device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-318929, Japanese Patent Application No. 10-23656 invented by the applicant of the present application described above, and the like. The electric field for driving the liquid crystal is not distorted obliquely in the vicinity of the opening by the pixel electrode that also serves as the reflection plate, so that no alignment failure of the liquid crystal is caused and finally a high-quality image display becomes possible.
[0017]
In another aspect of the transflective liquid crystal device of the present invention, the transflective layer comprises a reflective film provided with a plurality of openings capable of transmitting light from the first substrate side, and the transparent The electrode film is provided at a position not facing the opening and a position facing the opening.
[0018]
In particular, according to this aspect, the opening portion is provided as in the above-described transflective liquid crystal device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-318929 or Japanese Patent Application No. 10-23656 invented by the applicant of the present application. The pixel electrode that doubles as a reflector prevents the electric field for driving the liquid crystal from being obliquely distorted in the vicinity of the opening, thus preventing the liquid crystal from being poorly aligned and finally displaying a high-quality image. It becomes.
[0019]
In another aspect of the transflective liquid crystal device of the present invention, a retardation plate is further provided between the light source and the first substrate.
[0020]
According to this aspect, since the retardation plate is provided, good display control can be performed in both the reflective display and the transmissive display. More specifically, an optical element such as a polarizing plate and a retardation plate provided on the second substrate side reduces the influence on color tone such as coloring caused by wavelength dispersion of light during reflection display, and The retardation plate provided between the light source and the first substrate can reduce the influence on the color tone such as coloring due to the wavelength dispersion of the light during transmissive display. Furthermore, the optical characteristics of the optical element such as a polarizing plate and a retardation plate provided on the second substrate side, the liquid crystal layer and the transflective layer are set so as to increase the contrast at the time of reflective display. High contrast characteristics can be obtained in both the reflective display and the transmissive display by setting the optical characteristics of the retardation plate provided between the light source and the first substrate to increase the contrast in the transmissive display. Can do.
[0021]
In order to solve the above problems, a reflective liquid crystal device of the present invention is sandwiched between a first substrate, a transparent second substrate disposed opposite to the first substrate, and the first and second substrates. A liquid crystal, a reflective layer disposed on a side of the first substrate facing the second substrate, a transparent second insulating film disposed on the reflective layer, and a second insulating film disposed on the second insulating film; A transparent electrode film; a transparent first insulating film disposed on the transparent electrode film; and an alignment film disposed on the first insulating film.
[0022]
According to the reflective liquid crystal device of the present invention, the laminated body including the reflective layer, the second insulating film, the transparent electrode film, the first insulating film, and the alignment film is provided on the first substrate. Here, since the reflective layer and the transparent electrode film are insulated from each other by the second insulating film, the planar pattern of the reflective layer is restricted by the planar pattern of the transparent electrode (pixel electrode) made of the transparent electrode film. Therefore, it is possible to drive the liquid crystal portion through which the reflected external light passes by a vertical electric field in a direction perpendicular to the substrate. Furthermore, since the transparent electrode film and the alignment film are insulated from each other by the first insulating film, there is a possibility that defects such as leakage or short circuit may occur in the transparent electrode (pixel electrode) made of the transparent electrode film or its wiring. And the overall reliability of the device is increased.
[0023]
According to the reflective liquid crystal device configured as described above, when external light is incident from the second substrate side, the reflective layer provided on the first substrate via the transparent second substrate and the liquid crystal, The light is reflected by the laminate composed of the second insulating film, the transparent electrode film, the first insulating film, and the alignment film, and is emitted again from the second substrate side through the liquid crystal and the second substrate. Therefore, for example, if a polarizing plate is arranged on the outer surface of the second substrate, the orientation state of the liquid crystal is controlled by a vertical electric field using a transparent electrode composed of a transparent electrode film portion facing the reflective layer, so that the liquid crystal is reflected after reflection. Thus, the intensity of external light emitted as display light can be controlled. In this way, due to the presence of the transparent substrate between the liquid crystal layer and the reflecting plate, there is no occurrence of double reflection or display blurring, and sufficient color development can be obtained even when colored, As described above in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-114799, it is possible to obtain a high refractive index without providing a two-layer or multi-layer laminate of a high refractive film and a low refractive film on the pixel electrode. It is also possible to simplify the structure and the device configuration and the manufacturing process. Furthermore, it becomes possible to drive the liquid crystal satisfactorily with a vertical electric field, so that the alignment direction of the liquid crystal becomes uniform in each dot or each pixel, and display quality deterioration due to disturbance of the alignment direction can be prevented.
[0024]
As a driving method of the reflective liquid crystal device of the present invention, various known driving methods such as a passive matrix driving method, a TFT active matrix driving method, a TFD active matrix driving method, and a segment driving method can be adopted. In addition, a plurality of stripe-shaped or segment-shaped transparent electrodes are appropriately formed on the second substrate according to the driving method, or a transparent electrode is formed on almost the entire surface of the second substrate. Or you may drive by a horizontal electric field parallel to the board | substrate between the transparent electrodes on a 1st board | substrate, without providing a counter electrode on a 2nd board | substrate. Further, in the liquid crystal device, a polarizing plate, a retardation plate, and the like are appropriately disposed on the opposite side of the liquid crystal layer of the first substrate and the second substrate depending on the display method.
[0025]
In one aspect of the transflective or reflective liquid crystal device of the present invention, the refractive index n of the first insulating film₂Is the refractive index n of the alignment film₁And the refractive index n of the transparent electrode film_ThreeAnd the refractive index n of the second insulating film._FourIs the refractive index n of the alignment film₁And the refractive index n of the transparent electrode film_ThreeEach of which is set to be smaller than the thickness d of the first insulating film.₂Is set within the range of 50 to 100 nm, and the optical film thickness n of the transparent electrode film_ThreeXd_Three(However, d_ThreeIs the film thickness of the transparent electrode film) is 275 or less, the optical film thickness n of the second insulating film_FourXd_Four(However, d_FourIs the thickness of the second insulating film) is {−0.59 × (n_ThreeXd_Three) +200} ± 80, and the transparent electrode film has an optical film thickness n._ThreeXd_ThreeIs 275 or more and 550 or less, the optical film thickness n of the second insulating film_FourXd_FourIs {−0.57 × (n_ThreeXd_Three) The refractive index and film thickness of the first and second insulating films, the transparent electrode film, and the alignment film are set so as to be within the range of +360} ± 80.
[0026]
According to the researches and simulations of the inventors of the present application, it is composed of a transflective layer or reflective layer, a second insulating film, a transparent electrode film, a first insulating film, and an alignment film on the first substrate facing the liquid crystal. The reflectance with respect to external light in the laminate has wavelength dependency and changes depending on the refractive index and film thickness of each of these films. The reflectance of the laminate on the first substrate with respect to light having a wavelength of 550 nm corresponding to green light, which is highly sensitive to human vision and determines the brightness of the display image, is the refraction of the first insulating film. Rate n₂The refractive index n of the alignment film₁And the refractive index n of the transparent electrode film_ThreeAnd the refractive index n of the second insulating film._FourThe refractive index n of the alignment film₁And the refractive index n of the transparent electrode film_ThreeAre set smaller than each other, and the thickness d of the first insulating film is further reduced.₂Is set to 50 to 100 nm, it is almost constant regardless of the refractive index and film thickness of the first insulating film and the alignment film, and mainly the refractive index and film thickness of the transparent electrode film and the second insulating film. It has been found to depend. More specifically, with this setting, the optical film thickness (that is, the refractive index n) of the second insulating film._FourX Film thickness d_Four), The reflectivity of the laminate periodically fluctuates from about 87% to about 90 to 93% and the bottom from about 80 to 85%, with the tendency of the fluctuation being transparent. Optical film thickness n of electrode film_ThreeXd_ThreeIs different between 275 or less and 275 or more and 550 or less. That is, the optical film thickness n of the second insulating film for relatively increasing the reflectance that fluctuates about 87% in this way (higher than about 87%, which is the center of fluctuation)._FourXd_FourThe optical film thickness n of the transparent electrode film_ThreeXd_ThreeIs less than 275, the optical film thickness n of the second insulating film_FourXd_FourIs {−0.59 × (n_ThreeXd_Three) +200} ± 80. Also, the optical film thickness n of the transparent electrode film_ThreeXd_ThreeIs 275 or more and 550 or less, the optical film thickness n of the second insulating film_FourXd_FourIs {−0.57 × (n_ThreeXd_Three) +360} ± 80. However, in this aspect, the refractive indexes and film thicknesses of the first and second insulating films, the transparent electrode film, and the alignment film are set so that these conditions for efficiently increasing the reflectance of the laminate are satisfied. Each is set.
[0027]
As a result of the above, according to this aspect, in particular, a high reflectance with respect to external light (particularly light having a wavelength of around 550 nm) incident on the first substrate through the liquid crystal can be obtained. The problem that a sufficient reflectivity cannot be obtained at the time of reflective display as in the transflective liquid crystal device described in Japanese Patent Application No. 10-160866 invented by the Japanese Patent Application No. 10-160866 has been solved. High-quality image display with a bright display becomes possible.
[0028]
In this embodiment, the film thickness d of the transparent electrode film_ThreeHowever, it may be set to 30 to 270 nm.
[0029]
With this configuration, the film thickness d of the transparent electrode film_ThreeIs set to 30 to 270 nm, so that reflection of external light in the laminate composed of the semi-transmissive reflective layer or reflective layer, the second insulating film, the transparent electrode film, the first insulating film, and the alignment film on the first substrate is performed. The rate can be increased efficiently by satisfying various conditions regarding the refractive index and film thickness of each film as described above.
[0030]
In another aspect of the transflective or reflective liquid crystal device of the present invention, the transparent electrode film is made of an ITO film.
[0031]
According to this aspect, since the transparent electrode film only needs to be formed from the ITO film, the transflective layer or the reflective layer on the first substrate, the second insulating film, and the relatively easy manufacturing process and relatively low cost. It becomes possible to efficiently increase the reflectance with respect to external light in the laminate including the transparent electrode film, the first insulating film, and the alignment film.
[0032]
In another aspect of the transflective or reflective liquid crystal device of the present invention, each of the first and second insulating films contains silicon oxide as a main component.
[0033]
According to this aspect, since it is only necessary to form the transparent first and second insulating films mainly composed of silicon oxide, the transflective reflection on the first substrate can be performed with a relatively easy manufacturing process and at a relatively low cost. The reflectance with respect to the external light in the laminated body which consists of a layer or a reflection layer, a 2nd insulating film, a transparent electrode film, a 1st insulating film, and an orientation film can be raised.
[0034]
In order to solve the above problems, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-described transflective or reflective liquid crystal device according to the present invention.
[0035]
According to the electronic apparatus of the present invention, a transflective liquid crystal device or a bright reflective display that can switch between a bright reflective display and a transmissive display without causing double reflection due to parallax or blurring of the display can be displayed. It is possible to realize various electronic devices such as a mobile phone, a wristwatch, an electronic notebook, and a notebook computer using a reflective liquid crystal device that can be used.
[0036]
Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0038]
(First embodiment)
First, the configuration of the first embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, the present invention is applied to a reflective liquid crystal device of a passive matrix driving system. FIG. 1 is a schematic plan view showing a state in which the reflective liquid crystal device is viewed from the counter substrate side with the color filter formed on the counter substrate removed for convenience, and FIG. 2 is an AA diagram of FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a reflective liquid crystal device showing a cross section including a color filter. In FIG. 1, for convenience of explanation, the striped electrodes are schematically shown in six vertical and horizontal directions, but in reality, there are a large number of electrodes. In FIG. 2, each layer and each member are illustrated on the drawing. The scale is different for each layer and each member so that the size can be recognized by.
[0039]
1 and 2, the reflective liquid crystal device according to the first embodiment includes a first substrate 10, a transparent second substrate 20 disposed opposite to the first substrate 10, and the first substrate 10 and the second substrate 20. The liquid crystal layer 50 sandwiched therebetween, the reflecting plate 14 disposed on the side of the first substrate 10 facing the second substrate 20 (that is, the upper surface in FIG. 2), and the transparent second on the reflecting plate 14 A plurality of striped transparent electrodes 11 disposed via the insulating film 13, a transparent first insulating film 12 disposed on the transparent electrode 11, an alignment film 15 disposed on the first insulating film 12, Is provided. Further, the reflective liquid crystal device includes a color filter 23 disposed on the second substrate facing the first substrate 10 (that is, a lower surface in FIG. 2), and a color filter flat disposed on the color filter 23. A plurality of striped transparent electrodes 21 disposed on the color filter flattening film 24 so as to cross the transparent electrode 11, and an alignment film 25 disposed on the transparent electrode 21. It is configured. The first substrate 10 and the second substrate 20 are bonded around the liquid crystal layer 50 by a sealing material 31, and the liquid crystal layer 50 is bonded to the first substrate 10 and the second substrate by the sealing material 31 and the sealing material 32. It is enclosed between 20.
[0040]
Since the first substrate 10 may be transparent or opaque, the first substrate 10 is made of, for example, a quartz substrate or a semiconductor substrate, and the second substrate 20 is required to be transparent or at least translucent to visible light. It consists of a substrate or a quartz substrate.
[0041]
The transparent electrode 11 and the transparent electrode 21 are each made of a transparent conductive thin film such as an ITO film.
[0042]
The reflection plate 14 is made of, for example, a reflection film mainly composed of aluminum, and is formed by vapor deposition or sputtering.
[0043]
Each of the alignment films 15 and 25 is made of an organic thin film such as a polyimide thin film, is formed by spin coating or flexographic printing, and is subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process.
[0044]
The liquid crystal layer 50 takes a predetermined alignment state by the alignment films 15 and 25 in a state where an electric field is not applied between the transparent electrode 11 and the transparent electrode 21. The liquid crystal layer 50 is made of, for example, a liquid crystal in which one kind or several kinds of nematic liquid crystals are mixed.
[0045]
The sealing material 31 is an adhesive made of, for example, a photocurable resin or a thermosetting resin. In particular, when the reflective liquid crystal device is a small size of about several inches diagonal, a gap material (spacer) such as glass fiber or glass beads for setting the distance between the substrates to a predetermined value in the sealing material. It is mixed. However, such a gap material may be mixed in the liquid crystal layer 50 when the reflective liquid crystal device has a large size of several inches to 10 inches diagonal. The sealing material 32 is made of a resin adhesive or the like that seals the injection port after liquid crystal is vacuum-injected through the injection port of the sealing material 31.
[0046]
The color filter 23 has a color material film that transmits blue light, green light, and red light for each pixel, and a light shielding film called a black mask or a black matrix is formed at the boundary of each pixel, thereby mixing colors between the pixels. It is a known color filter such as a delta arrangement, a stripe arrangement, a mosaic arrangement, or a triangle arrangement that is configured to prevent. Although omitted in FIGS. 1 and 2, light shielding as a frame that defines the periphery of an image display region made of the same or different material as the light shielding film in the color filter 23, for example, in parallel with the inside of the seal material 52. A membrane may be provided. Alternatively, such a frame may be defined by an edge of a light-shielding case in which the reflective liquid crystal device is inserted.
[0047]
In the first embodiment, in particular, the refractive index n of the alignment film 15 in order from the upper layer on the first substrate 10.₁And film thickness d₁The refractive index n of the first insulating film 12₂And film thickness d₂, Refractive index n of transparent electrode 11_ThreeAnd film thickness d_Three, And the refractive index n of the second insulating film 13_FourAnd film thickness d_FourAre set as follows. That is, the refractive index n of the first insulating film 12₂Is the refractive index n of the alignment film 15₁And the refractive index n of the transparent electrode 11_Three(Ie, n₂<N₁And n₂<N_Three). Refractive index n of the second insulating film 13_FourIs the refractive index n of the alignment film 15₁And the refractive index n of the transparent electrode 11_Three(Ie, n_Four<N₁And n_Four<N_Three). Film thickness d of first insulating film 12₂Is set in the range of 50 to 100 nm. And the optical film thickness n of the transparent electrode 11_ThreeXd_ThreeIs less than 275, the optical film thickness n of the second insulating film 13_FourXd_FourIs {−0.59 × (n_ThreeXd_Three) +200} ± 80, and the optical film thickness n of the transparent electrode 11_ThreeXd_ThreeIs 275 or more and 550 or less, the optical film thickness n of the second insulating film 13_FourXd_FourIs {−0.57 × (n_ThreeXd_Three) +360} ± 80.
[0048]
The first insulating film 12 and the second insulating film 13 are mainly composed of, for example, silicon oxide so as to satisfy the above-described conditions, and the refractive index of the liquid crystal is 1.60 and the refractive index of the alignment film 15 is 1.65. The refractive indexes of the first insulating film 12 and the second insulating film 13 are, for example, 1.5 or less, respectively. Such first insulating film 12 and second insulating film 13 are made of, for example, silicon oxide.
[0049]
Here, the laminate in the system in which the laminate composed of the alignment film 15, the first insulating film 12, the transparent electrode 11, the second insulating film 13, and the reflector 14 on the first substrate 10 faces the liquid crystal layer 50. A description will be given of a simulation for obtaining the relationship between the reflectance with respect to external light and the refractive index and film thickness of each layer.
[0050]
Here, the following simulation is performed by the method of Louard.
[0051]
First, in general, the refractive index n of an absorber such as a metal film or a semiconductor film^*Is represented by a complex number as in the following equation.
[0052]
n^*= N-ik
Where n and k are optical constants of the absorber
These optical constants n and k are unique to each absorber and have wavelength dependency. It also varies depending on the film forming conditions and the film thickness. Therefore, once the absorber and its film formation conditions and film thickness are determined, it can be uniquely determined by empirical, experimental or simulation. Here, FIG. 3 shows an example of a chart for obtaining optical constants n and k for aluminum constituting the reflector 14 in the first embodiment.
[0053]
In FIG. 3, the horizontal axis indicates the wavelength of light (nm), the vertical axis indicates the optical constants n (left side) and k (right side), and the solid curve indicates the wavelength dependence of the optical constant n. The dotted curve is a curve showing the wavelength dependence of the optical constant k. Accordingly, for aluminum, for example, if the wavelength is 650 nm (red light), as indicated by the arrow in the chart, n = 1.3 is obtained by tracing the intersection of the solid curve and the wavelength of 650 nm, for example, If the wavelength is 700 nm, as indicated by an arrow in the chart, k = 6.8 can be obtained by following the intersection of the dotted curve and the wavelength of 700 nm. The optical constants n and k can be easily obtained for the wavelength of light.
[0054]
Next, the laminate including the alignment film 15, the first insulating film 12, the transparent electrode 11, the second insulating film 13, and the reflecting plate 14 on the first substrate 10 in the present embodiment faces the liquid crystal layer 50. The optical constants of the reflector 14 (absorber) in the system are n and k, and the refractive index of the liquid crystal (medium) of the liquid crystal layer 50 is n.₀Then, the amplitude reflectance r is expressed by the following equation. (However, as described above, the refractive index of the alignment film 15 is set to n in order from the upper layer.₁And the film thickness is d₁And the refractive index of the first insulating film 12 is n₂And the film thickness is d₂And the refractive index of the transparent electrode 11 is n_ThreeAnd the film thickness is d_ThreeAnd the refractive index of the second insulating film 13 is n_FourAnd the film thickness is d_FourAnd )
r = (r₁+ R_ae^-i ^θ ¹) / (1 + r₁r_ae^-i ^θ ¹)
However,
r_a= (R₂+ R_be^-i ^θ ²) / (1 + r₂r_be^-i ^θ ²)
r_b= (R_Three+ R_ce^-i ^θ ^Three) / (1 + r_Threer_ce^-i ^θ ^Three)
r_c= (R_Four+ R_Fivee^-i ^θ ^Four) / (1 + r_Fourr_Fivee^-i ^θ ^Four)
r₁= (N₁-N₀) / (N₁+ N₀)
r₂= (N₂-N₁) / (N₂+ N₁)
r_Three= (N_Three-N₂) / (N_Three+ N₂)
r_Four= (N_Four-N_Three) / (N_Four+ N_Three)
r_Five= (N−n_Five-Ik) / (n + n_Five-Ik)
θ₁= 4πn₁d₁/ Λ
θ₂= 4πn₂d₂/ Λ
θ_Three= 4πn_Threed_Three/ Λ
θ_Four= 4πn_Fourd_Four/ Λ
Therefore, the energy reflectivity R (= reflectance) is calculated by substituting the refractive index and film thickness of each film into the above θ.₁~ Θ_FourAnd r₁~ R_FiveIs calculated first, then these values are substituted into r_aTo r_cSequentially compute the values of r₁And r_aR is calculated by substituting, and the obtained amplitude reflectance r is multiplied by the conjugate complex number of r.
[0055]
Next, the reflection of the laminated body composed of the alignment film 15 facing the liquid crystal layer 50, the first insulating film 12, the transparent electrode 11, the second insulating film 13, and the reflection plate 14 obtained by performing the simulation as described above. Ratio (R) and film thickness d of the second insulating film 13_FourThe relationship with (nm) is shown in FIGS. Here, the reflectance (R) of the laminated body with respect to light having a wavelength of 550 nm corresponding to green light, which is highly sensitive to human vision and determines the brightness of the display image, is obtained. It is as follows.
[0056]
Refractive index n of the liquid crystal layer 50_o    = 1.6
Refractive index n of alignment film 15₁    = 1.65
Refractive index n of the first insulating film 12₂= 1.5
Refractive index n of transparent electrode 11_Three  = 1.9
Refractive index n of the second insulating film 13_Four= 1.46
Film thickness d of alignment film 15₁      = 40 (nm)
Film thickness d of first insulating film 12₂  = 75 (nm)
The film thickness d of the second insulating film 13_FourAs shown in FIGS. 4 and 5, respectively, the film thickness d of the transparent electrode 11 is varied while changing from 0 to 200 nm._Three4, 60, 80, 100, 120 and 140 (nm) as shown in FIG. 4 and 160, 180, 200, 220 and 240 (nm) as shown in FIG. The reflectance (R) of the laminate to be obtained is determined by simulation.
[0057]
As shown in FIGS. 4 and 5, the film thickness d of the second insulating film 13._Four, The reflectance R of this laminate changes periodically in a trigonometric manner with the center value of about 87%, the upper part is about 90 to 93% and the lower part is about 80 to 85%. Therefore, if the transparent electrode 11 and the second insulating film 13 are configured so as to use a range that swings above the center value in consideration of such change characteristics, a relatively simple configuration can be used extremely efficiently. A high reflectance can be obtained.
[0058]
From this point of view, in the present embodiment, the film thickness d of the second insulating film 13 at which the reflectance R becomes 87% or more is next._FourIs the film thickness d of the transparent electrode 11₂And the thickness d of the second insulating film 13 at which the reflectance R becomes the maximum value (maximum value)._FourIs the film thickness d of the transparent electrode 11₂For each value of. For example, in FIG. 4, the film thickness d of the transparent electrode 11₂When the thickness is 100 nm, the thickness d of the second insulating film 13 to be obtained in the range indicated by the arrow in which the corresponding reflectance R is 87% or more is taken into consideration when the variation in the thickness is taken into account._FourIs about 12 to 116 nm, and the film thickness d of the second insulating film 13 that gives the maximum value to be obtained._FourIs about 61 nm.
[0059]
The film thickness d of the second insulating film 13 giving the reflectance of 87% or more thus obtained._FourAnd the film thickness d of the transparent electrode 11₂FIG. 6 shows the relationship. The upper graph in FIG. 6 substantially corresponds to FIG. 4 (that is, the film thickness d of the transparent electrode 11)._Three6 is a graph for 0 to 140 nm), and the lower graph in FIG. 6 substantially corresponds to FIG. 5 (that is, the film thickness d of the transparent electrode 11)._ThreeIs a graph for 160 to 280 nm). In these graphs, the film thickness d of the transparent electrode 11 when the reflectance R becomes the maximum value._ThreeAnd the film thickness d of the second insulating film 13_FourAre plotted as optimum values, and an approximate line connecting them is also written (hereinafter referred to as the optimum line). On the upper side of this optimum line, the film thickness d of the second insulating film 13 giving a reflectance of 87%_FourAnd the film thickness d of the transparent electrode 11 corresponding thereto_ThreeAre plotted with the upper limit as an upper limit, and an approximate line (hereinafter referred to as an upper limit line) connecting them is also written. On the other hand, below this optimum line, the film thickness d of the second insulating film 13 giving a reflectance of 87%._FourAnd the corresponding film thickness d of the transparent electrode 11_ThreeAre plotted as lower limits, and an approximate line (hereinafter referred to as a lower limit line) connecting them is also written.
[0060]
The film thickness d of the transparent electrode 11 thus obtained._ThreeAnd the film thickness d of the second insulating film 13_Four7 is further converted into a unit of optical film thickness and shown in FIG. The optical film thickness is given by refractive index × film thickness. In this embodiment, the refractive index n of the transparent electrode 11 is used._Three= 1.9 and the refractive index n of the second insulating film 13_Four= 1.46 is given, the relationship shown in FIG. 7 can be obtained by simple conversion. The upper graph in FIG. 7 substantially corresponds to FIG. 4 (that is, the optical film thickness n of the transparent electrode 11)._ThreeXd_Three7 corresponds to FIG. 5 (that is, the optical film thickness n of the transparent electrode 11)._ThreeXd_ThreeIs a graph for 275-550 nm).
[0061]
Here, from FIG. 7, the change tendency of the upper limit line, the lower limit line, and the optimum line indicates the optical film thickness n of the transparent electrode 11._ThreeXd_ThreeIs different from 275 or less and 275 or more and 550 or less. That is, the optical film thickness n of the second insulating film 13 that provides the upper limit line and the lower limit line in this way._FourXd_FourThe optical film thickness n of the transparent electrode 11_ThreeXd_ThreeIs as follows.
[0062]
(A) Optical film thickness n of the transparent electrode 11_ThreeXd_ThreeIs less than 275:
Optical film thickness n of the second insulating film 13 giving the upper limit line_FourXd_FourIs
{−0.59 × (n_ThreeXd_Three) +200} +80
Optical film thickness n of the second insulating film 13 giving the lower limit line_FourXd_FourIs
{−0.59 × (n_ThreeXd_Three) +200} −80.
[0063]
These results are shown in the upper graph of FIG. 8 together with the optimum line.
[0064]
(B) Optical film thickness n of the transparent electrode 11_ThreeXd_ThreeWhen 275 or more and 550 or less:
Optical film thickness n of the second insulating film 13 giving the upper limit line_FourXd_FourIs
{−0.57 × (n_ThreeXd_Three) +360} +80
Optical film thickness n of the second insulating film 13 giving the lower limit line_FourXd_FourIs
{−0.57 × (n_ThreeXd_Three) +360} −80.
[0065]
These results are shown in the lower graph of FIG.
[0066]
As shown in FIG. 8, according to this simulation, external light (in the laminate including the reflective layer 14 facing the liquid crystal layer 50, the second insulating film 13, the transparent electrode 11, the first insulating film 12, and the alignment film 15 ( In particular, the reflectance R with respect to light in the vicinity of a wavelength of 550 nm is the refractive index n of the first insulating film 12.₂Is the refractive index n of the alignment film 15₁And the refractive index n of the transparent electrode 11_ThreeAnd the refractive index n of the second insulating film 13._FourIs the refractive index n of the alignment film 15₁And the refractive index n of the transparent electrode 11_ThreeAre set smaller than each other, and the film thickness d of the first insulating film 12 is further reduced.₂Is set to 50 to 100 nm, the refractive index and the film of the transparent electrode 11 and the second insulating film 13 are mainly constant regardless of the refractive index and the film thickness of the first insulating film 12 and the alignment film 15. It can be seen that it depends on the thickness. Then, under such a setting, the transparent electrode 11 and the second insulating film are satisfied so that the condition for making the reflectance (R) higher than the periodic fluctuation center (about 87% in this example) is satisfied. Since the refractive index and the film thickness of 13 are respectively set, a high reflectance is obtained with respect to external light (particularly, light having a wavelength of around 550 nm) incident through the liquid crystal layer 50 in the stacked body on the first substrate 10. It is done.
[0067]
The film thickness d of the alignment film 15₁May be set to about 10 to 80 nm, for example, so as to function well as an alignment film, and the film thickness d of the transparent electrode 11 may be set._ThreeFor example, the thickness may be set to 30 to 270 nm so as to function well as a pixel electrode.
[0068]
Moreover, according to the present embodiment, the reflective plate 14, the second insulating film 13, and the transparent film on the upper side of the first substrate 10 are compared with the traditional reflective liquid crystal device that reflects the reflective plate provided outside the first substrate. Since the external light is reflected by the multiple reflection by the laminated body including the electrode 11, the first insulating film 12, and the alignment film 15, the parallax in the display image is reduced and the brightness in the display image is also improved by the shortening of the optical path.
[0069]
In addition, if the transparent electrode 11 and the alignment film 15 are formed on the first substrate 10 without the first insulating film 12 interposed, in particular, the gap material (in the liquid crystal layer 50 or the sealing material 31 ( When a conductive foreign material having a larger size is mixed in the liquid crystal layer 50, the alignment films 15 and 25 are broken and the transparent electrode 11 and the transparent electrode 21 are short-circuited, that is, a device defect may occur. High nature. However, according to the first embodiment, such a device defect occurs due to the presence of the first insulating film 12 having a higher strength than the alignment film 15 or due to the cooperation between the alignment film 15 and the first insulating film 12. Probability can be significantly reduced.
[0070]
In the first embodiment, as described above, the first insulating film 12 and the second insulating film 13 are mainly composed of silicon oxide, and the reflector 14 is mainly composed of aluminum. In addition, the reflectance can be improved at a relatively low cost. However, the effects of the first embodiment as described above can be obtained even if the main component of the reflector 14 is made of another metal such as silver or chromium.
[0071]
In the first embodiment described above, the first insulating film 12 preferably contains inorganic oxide particles having an average particle diameter of 50 nm or less. If comprised in this way, adhesiveness with the alignment film 15 formed on the 1st insulating film 12 will become good, the said reflection type liquid crystal device can be manufactured comparatively easily, and apparatus reliability will be improved. Such inorganic oxide particles are composed of, for example, silicon oxide particles and aluminum oxide particles, and such inorganic oxide particles can be relatively easily contained in the silicon oxide film by, for example, a sol-gel method.
[0072]
In the first embodiment described above, the terminal portion drawn to the terminal region on the first substrate 10 of the transparent electrode 11 and the terminal portion drawn to the terminal region on the second substrate 10 of the transparent electrode 21 include, for example, A driving LSI including a data line driving circuit and a scanning line driving circuit which are mounted on a TAB (Tape Automated Bonding) substrate and supplies image signals and scanning signals to the transparent electrode 11 and the transparent electrode 21 at a predetermined timing is different. You may make it connect electrically and mechanically through an anisotropic conductive film. Alternatively, such a data line driving circuit and a scanning line driving circuit are formed in the peripheral region on the first substrate 10 or the second substrate 20 outside the sealing material 31 to form a so-called driving circuit built-in type reflective liquid crystal device. Further, an inspection circuit or the like for inspecting the quality, defects and the like of the liquid crystal device during manufacture or at the time of shipment may be formed to form a so-called peripheral liquid crystal reflective liquid crystal device.
[0073]
In addition, on the side of the second substrate 20 where the external light enters and exits, for example, an operation mode such as a TN (Twisted Nematic) mode, a VA (Vertically Aligned) mode, a PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) mode, or a normally white Depending on the mode / normally black mode, a polarizing film, a retardation film, a polarizing plate and the like are arranged in a predetermined direction. Further, a microlens may be formed on the second substrate 20 so as to correspond to one pixel. In this way, a bright liquid crystal device can be realized by improving the collection efficiency of incident light. Furthermore, a plurality of interference layers having different refractive indexes may be deposited on the second substrate 20 to form a dichroic filter that produces RGB colors by utilizing light interference. According to this counter substrate with a dichroic filter, a brighter color liquid crystal device can be realized.
[0074]
Next, the operation of the reflective liquid crystal device of the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
[0075]
In FIG. 2, when external light enters from the second substrate 20 side, the alignment film 15, the first insulating film 12, and the transparent film provided on the first substrate 10 through the transparent second substrate 20 and the liquid crystal layer 50. Multiple reflections are made by the laminated body including the electrode 11, the second insulating film 13, and the reflection plate 14, and the light is emitted from the second substrate 20 side again through the liquid crystal layer 50 and the second substrate 20. Accordingly, if an image signal and a scanning signal are supplied from the external circuit to the transparent electrode 11 and the transparent electrode 21 at a predetermined timing, the liquid crystal layer 50 at the intersection of the transparent electrode 11 and the transparent electrode 21 has a row or column. The electric field is sequentially applied every pixel or pixel. Here, for example, if a polarizing plate is disposed on the outer surface of the second substrate 20, the transparent electrode 11 controls the alignment state of the liquid crystal layer 50 in units of pixels, thereby modulating the external light and enabling gradation display. Become.
[0076]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the present invention is applied to a transflective liquid crystal device. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment. Components similar to those in the first embodiment shown in FIG. Omitted.
[0077]
In FIG. 9, the transflective liquid crystal device according to the second embodiment includes a transflective plate 111 instead of the reflector 14 according to the first embodiment, and in addition to the configuration of the first embodiment. A polarizing plate 107 and a retardation plate 108 are provided on the opposite side of the first substrate 10 from the liquid crystal layer 50, and a polarizing plate 105 and a retardation plate 106 are provided on the opposite side of the second substrate 20 from the liquid crystal layer 50. ing. Further, outside the polarizing plate 107, a fluorescent tube 119 and a light guide plate 118 for guiding the light from the fluorescent tube 119 from the polarizing plate 107 into the liquid crystal panel are provided. About another structure, it is the same as that of the case of 1st Embodiment.
[0078]
The transflective plate 111 is made of Ag, Al, or the like, and its surface is a reflective surface that reflects light incident from the second substrate 20 side. The transflective plate 111 is provided with an opening having a diameter of 2 μm for transmitting light source light from the first substrate 10 side, and the total area of the opening is about 10 with respect to the total area of the transflective plate 111. %, And openings are provided randomly.
[0079]
Here, the electric field applied to the liquid crystal layer 50 by the transparent electrode 11 laminated on the transflective plate 111 in the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows a semi-transmissive reflection electrode 111 ′ having a single layer structure that serves both as a pixel electrode and a semi-transmissive reflective plate provided with a fine (for example, 2 μm diameter) opening 111a ′. It is the conceptual diagram which showed typically the mode of the electric field applied to a liquid-crystal layer by reflective electrode 111 '. FIG. 11 is a conceptual diagram schematically showing the state of an electric field applied to the liquid crystal layer by the transparent electrode 11 laminated on the transflective plate 111 in the second embodiment.
[0080]
As shown in FIG. 10, in the comparative example, when the transflective electrode 111 ′ made of a single conductive layer is used, the external light reflected by the non-opening region except the opening region At passes during the reflective display. The liquid crystal portion to be driven can be driven by the longitudinal electric field Fr (electric field in the direction perpendicular to the substrate) by the transflective electrode 111 ′ portion in the non-opening region. However, at the time of transmissive display, the liquid crystal portion in the opening region At through which the light source light incident from the opening 111a ′ of the semi-transmissive reflective electrode 111 ′ passes is inclined by the semi-transmissive reflective electrode 111 ′ portion in the non-opening portion. It must be driven by the electric field Ft ′. In other words, during transmissive display, display is performed by driving the liquid crystal with a distorted electric field in the opening region At, so that the display quality deteriorates due to the disorder of the liquid crystal alignment as compared with the case where the liquid crystal is driven with a vertical electric field.
[0081]
On the other hand, as shown in FIG. 11, in the second embodiment, when using the transparent electrode 11 which is formed on the transflective plate 111 provided with the minute opening 111a and is not provided with the opening. At the time of reflective display, it can be driven by the vertical electric field Fr by the transparent electrode 11 portion in the non-opening region as in the comparative example. In addition, even during transmissive display, the liquid crystal portion in the opening region At through which the light source light incident from the opening 111a of the transflective electrode 111 passes can be driven with the vertical electric field Ft by the transparent electrode 11 portion facing the opening 111a. . Thus, since the electric field applied to the liquid crystal layer by the transparent electrode 11 is not affected no matter what the pattern of the transflective plate 111 is, it is transparent regardless of the opening pattern or the gap pattern in the transflective plate 111. The vertical electric field applied from the electrode 11 makes the alignment direction of the liquid crystal uniform in each dot or each pixel, thereby preventing display quality from being deteriorated due to the disorder of the alignment direction.
[0082]
Here, various specific examples of the opening of the transflective plate 111 in each of the embodiments described above will be described with reference to FIG.
[0083]
As shown in FIG. 12 (a), four rectangular slots may be arranged for each pixel in four directions, and four rectangular slots are arranged side by side for each pixel as shown in FIG. 12 (b). Alternatively, a large number of circular apertures may be discretely arranged for each pixel as shown in FIG. 12 (c), or one relatively large rectangular slot for each pixel as shown in FIG. 12 (d). May be arranged. Such an opening can be easily produced by a photo process / development process / peeling process using a resist. The planar shape of the opening 111a may be a square shape, a polygonal shape, an elliptical shape, an irregular shape, or a slit shape extending over a plurality of pixels. Further, it is possible to open the opening at the same time when the reflective layer is formed, and in this way, it is not necessary to increase the number of manufacturing steps. In any shape, the diameter of the opening is 0.01 μm or more and 20 μm or less, and the opening is formed with an area ratio of 5% or more and 30% or less with respect to the reflective layer. preferable.
[0084]
Alternatively, such a transflective plate 111 may be composed of a plurality of reflective plates that are separated from each other when viewed in a plan view from a direction perpendicular to the second substrate 20 and whose mutual gap is a light transmission region. In addition, the light source light from the first substrate 10 can be transmitted, and it can be composed of a semi-transparent reflective film such as a metal thin film that is very thin to the extent that light can be transmitted, a commercially available half mirror, or a known reflective polarizer. . This configuration is practically advantageous because the transflective layer can be configured without providing a large number of fine defects and fine openings, which complicates the device configuration and the manufacturing process, and is advantageous in terms of device reliability. It is also possible to improve the manufacturing yield.
[0085]
In FIG. 9 again, the light guide plate 118 constituting the backlight together with the fluorescent tube 119 is a transparent body such as an acrylic resin plate having a rough surface for scattering formed on the entire back surface or a printed layer for scattering. The light from the fluorescent tube 119, which is a light source, is received at the end face, and substantially uniform light is emitted from the upper surface of the drawing.
[0086]
As described above, in the second embodiment, the polarizing plate 105 and the retardation plate 106 are disposed on the upper side of the liquid crystal cell, and the polarizing plate 107 and the retardation plate 108 are disposed on the lower side of the liquid crystal cell. Good display control can be performed in both type display and transmission type display. More specifically, the retardation plate 106 reduces the influence on the color tone such as coloring due to the wavelength dispersion of light at the time of reflection type display (that is, the phase difference plate 106 is used to reduce the display at the time of reflection type display. In addition, the phase difference plate 108 reduces the influence on the color tone such as coloring due to the wavelength dispersion of light in the transmission type display (that is, the phase difference plate 106 optimizes the display in the reflection type display). In addition, it is possible to optimize the display at the time of transmissive display by using the phase difference plate 108 under the condition of achieving the above. For the retardation plates 106 and 108, a plurality of retardation plates can be arranged by color compensation or viewing angle compensation of the liquid crystal cell, respectively. As described above, if a plurality of retardation plates are used as the retardation plate 106 or 108, the color compensation or the visual compensation can be optimized more easily.
[0087]
Furthermore, the optical characteristics of the polarizing plate 105, the retardation plate 106, the liquid crystal layer 50, and the transflective plate 111 are set so as to increase the contrast at the time of reflective display, and the polarizing plate 107 and the retardation plate 108 under these conditions. By setting the optical characteristics in to increase the contrast during transmissive display, high contrast characteristics can be obtained in both reflective display and transmissive display. For example, during reflective display, external light passes through the polarizing plate 105 and becomes linearly polarized light, and further passes through the phase difference plate 106 and the liquid crystal layer 50 in a voltage non-applied state (dark display state) to become right circularly polarized light. And reaches the transflective plate 111 where the traveling direction is reversed and converted into left circularly polarized light, and again converted into linearly polarized light through the liquid crystal layer 50 in a state where no voltage is applied. The optical characteristics of the polarizing plate 105, the retardation plate 106, the liquid crystal layer 50, and the transflective plate 111 are set so as to be absorbed (that is, darken). At this time, the external light passing through the liquid crystal layer 50 portion in the voltage application state (bright display state) passes through the liquid crystal layer 50 portion, and thus is reflected by the transflective reflector 111 and emitted from the polarizing plate 105 (that is, , Brighten). On the other hand, during transmissive display, the light source light emitted from the backlight and transmitted through the semi-transmissive reflective plate 111 via the polarizing plate 107 and the retardation plate 108 is transmitted by the semi-transmissive reflective plate 111 during the reflective display described above. The optical characteristics of the polarizing plate 107 and the phase difference plate 108 are set so that the light is similar to the reflected left circularly polarized light. Then, although the light source and the optical path are different from those in the reflective display, the light source light transmitted through the transflective plate 111 in the transmissive display is reflected by the transflective plate 111 in the reflective display. Like the light, it passes through the liquid crystal layer 50 in a voltage non-applied state (dark display state) and is converted into linearly polarized light and absorbed by the polarizing plate 105 (that is, darkened). At this time, the light passing through the liquid crystal layer 50 portion in the voltage application state (bright display state) passes through the liquid crystal layer 50 portion and is emitted from the polarizing plate 105 (that is, brightens).
[0088]
As described above, the optical properties of the polarizing plate 105, the retardation plate 106, the liquid crystal layer 50, the transflective plate 111, the polarizing plate 107, and the retardation plate 108 that can provide high contrast characteristics in both the reflective display and the transmissive display. Two specific examples of characteristics are shown in FIGS. In FIG. 13 and FIG. 14, the five stacked rectangles are the liquid crystal cell including the polarizing plate 105, the retardation plate 106, the liquid crystal layer 50, and the like, the retardation plate 108 and the polarizing plate 107 in order from the top. The axial direction is indicated by arrows drawn in each rectangle. In the examples shown in FIGS. 13 and 14, the upper retardation plate 106 of the liquid crystal cell is composed of two retardation plates (hereinafter referred to as a first retardation plate 106a and a second retardation plate 106b). Further, in the example shown in FIG. 14, it is assumed that the lower retardation plate 108 of the liquid crystal cell is composed of two retardation plates (referred to as a third retardation plate 108a and a fourth retardation plate 108b).
[0089]
In FIG. 13, the absorption axis 1301 of the polarizing plate 105 is 35.5 degrees to the left with respect to the panel longitudinal direction. The delay axis direction 1302 of the first retardation plate 106a is 102.5 degrees to the left with respect to the panel longitudinal direction, and the retardation thereof is 455 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 its retardation is 544 nm. The rubbing direction 1304 of the alignment film on the transparent substrate 20 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 10 side of the liquid crystal cell is 37.5 degrees to the left with respect to the panel longitudinal direction. The liquid crystal is twisted 255 degrees counterclockwise from the transparent substrate 20 toward the transparent substrate 10. The product of the birefringence Δn of the liquid crystal and the cell gap d is 0.90 μm. The retardation axis direction 1306 of the retardation film 108 is 0.5 degrees to the right with respect to the longitudinal direction of the panel, and its retardation is 140 nm. The absorption axis 1307 of the polarizing plate 107 is 49.5 degrees to the left with respect to the longitudinal direction of the panel. Under this condition, the light emitted from the backlight passes through the transflective plate 111 disposed in the liquid crystal cell in a state where the green light having a wavelength of 560 nm is elliptically polarized with an ellipticity of 0.85. Further, the rotation direction is clockwise, and the polarization state is substantially the same as that of the external light incident from the polarizing plate 105 side and reflected by the transflective plate 111 through the liquid crystal layer in the dark display state. Therefore, if the optical characteristics are set as in this example, high contrast characteristics can be obtained in both the reflective display and the transmissive display.
[0090]
In FIG. 14, the absorption axis 1401 of the polarizing plate 105 is 110 degrees to the left with respect to the panel longitudinal direction. The delay axis direction 1402 of the first retardation plate 106a is 127.5 degrees to the left with respect to the panel longitudinal direction, and its retardation is 270 nm. The delay axis direction 1403 of the second retardation plate 106b is 10 degrees to the left with respect to the panel longitudinal direction, and its retardation is 140 nm. The rubbing direction 1404 of the alignment film on the transparent substrate 20 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 10 side of the liquid crystal cell is 50 degrees to the left with respect to the panel longitudinal direction. The liquid crystal is twisted 79 degrees clockwise from the transparent substrate 20 toward the transparent substrate 10. The product of the birefringence Δn of the liquid crystal and the cell gap d is 0.24 μm. The delay axis direction 1406 of the third retardation plate 108a is 100 degrees to the left with respect to the longitudinal direction of the panel, 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 270 nm. The absorption axis 1408 of the polarizing plate 108 is 20 degrees to the left with respect to the panel longitudinal direction. Under this condition, the light emitted from the backlight is in a relatively wide wavelength range centered on green light with a wavelength of 560 nm, and in an elliptically polarized state with an ellipticity of 0.96 at most, which is very circularly polarized. It passes through the transflective plate 111 disposed inside. Further, the rotation direction is counterclockwise, and the polarization state is almost the same as the external light incident from the polarizing plate 105 side and reflected by the transflective plate 111 through the liquid crystal layer in the dark display state. Therefore, if the optical characteristics are set as in this example, high contrast characteristics can be obtained in both the reflective display and the transmissive display.
[0091]
As described with reference to FIGS. 13 and 14, the liquid crystal device of the present invention includes the polarizing plate 105, the retardation plate 106, the polarizing plate 107, and the retardation plate 108. Good color compensation and high contrast characteristics can be obtained in any of the displays. Note that the setting of these optical characteristics is not limited to those illustrated in FIGS. 13 and 14, and the brightness and contrast ratio required in the specifications of the liquid crystal device are experimentally, theoretically, or by simulation. It can be set to match.
[0092]
In the second embodiment, the refractive index n of the first insulating film 12 is the same as in the first embodiment.₂Is the refractive index n of the alignment film 15₁And the refractive index n of the transparent electrode 11_ThreeThe refractive index n of the second insulating film 13 is set to be smaller than each other._FourIs the refractive index n of the alignment film 15₁And the refractive index n of the transparent electrode 11_ThreeAnd the thickness d of the first insulating film 12 is set to be smaller than the thickness d.₂Is set in the range of 50 to 100 nm, and the optical film thickness n of the transparent electrode 11 is_ThreeXd_ThreeIs less than 275, the optical film thickness n of the second insulating film 13_FourXd_FourIs {−0.59 × (n_ThreeXd_Three) +200} ± 80, and the optical film thickness n of the transparent electrode 11_ThreeXd_ThreeIs 275 or more and 550 or less, the optical film thickness n of the second insulating film 13_FourXd_FourIs {−0.57 × (n_ThreeXd_Three) +360} ± 80. Therefore, according to the transflective liquid crystal device of the second embodiment, at the time of the reflective display, it enters through the liquid crystal layer 50 in the laminate on the first substrate 10 as in the case of the first embodiment. A high reflectance with respect to external light (especially, light having a wavelength of around 550 nm) can be obtained.
[0093]
In addition, according to the present embodiment, compared to the traditional transflective liquid crystal device that reflects by the transflective plate provided outside the first substrate, the transflective plate 111 on the upper side of the first substrate 10, the first Since the external light is reflected by the multiple reflection by the laminated body composed of the two insulating films 13, the transparent electrode 11, the first insulating film 12, and the alignment film 15, the parallax in the display image is reduced and the display image in the display image is reduced by the shortening of the optical path. Brightness is also improved.
[0094]
Next, the operation of the transflective liquid crystal device of the second embodiment configured as described above will be described with reference to FIG.
[0095]
First, the reflective display will be described. In this case, as in the case of the first embodiment, when external light is incident from the second substrate 20 side in FIG. 9, the light is incident on the first substrate 10 via the transparent second substrate 20 and the liquid crystal layer 50. The multi-reflection is performed by the laminated body including the alignment film 15, the first insulating film 12, the transparent electrode 11, the second insulating film 13, and the transflective plate 111 provided, and the second reflection is performed again through the liquid crystal layer 50 and the second substrate 20. The light is emitted from the two substrate 20 side. Accordingly, if an image signal and a scanning signal are supplied from the external circuit to the transparent electrode 11 and the transparent electrode 21 at a predetermined timing, the liquid crystal layer 50 at the intersection of the transparent electrode 11 and the transparent electrode 21 has a row or column. The electric field is sequentially applied every pixel or pixel. Thus, by controlling the alignment state of the liquid crystal layer 50 in units of pixels, it is possible to modulate external light and display gradation.
[0096]
Next, transmissive display will be described. In this case, when light source light enters from the lower side of the first substrate 10 in FIG. 9, the light passes through the opening of the transflective plate 111 and passes through the liquid crystal layer 50 and the second substrate 20 to the second substrate 20 side. It is emitted from. Accordingly, if an image signal and a scanning signal are supplied from the external circuit to the transparent electrode 11 and the transparent electrode 21 at a predetermined timing, the liquid crystal layer 50 at the intersection of the transparent electrode 11 and the transparent electrode 21 has a row or column. The electric field is sequentially applied every pixel or pixel. Thus, by controlling the alignment state of the liquid crystal layer 50 in units of pixels, the light source light is modulated and gradation display becomes possible.
[0097]
In the first and second embodiments, the surfaces of the reflecting plate 14 and the semi-transmissive reflecting plate 111 facing the liquid crystal layer 50 are configured to be uneven so as to eliminate these specular feelings and show them on the scattering surface (white surface). You may do it. Further, the viewing angle may be widened 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 reflective plate 14 or the semi-transmissive reflective plate 111, or by roughening the base substrate itself with hydrofluoric acid. It is to be noted that a transparent flattening film is formed on the concavo-convex surface of the reflecting plate 14 or the transflective reflecting plate 111, and the surface facing the liquid crystal layer 50 (the surface on which the alignment film is formed) is flattened. This is desirable from the viewpoint of preventing orientation failure.
[0098]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, the present invention is applied to a TFD active matrix driving type transflective liquid crystal device.
[0099]
First, the configuration in the vicinity of the TFD driving element used in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a plan view schematically showing the TFD drive element together with the pixel electrode and the like, and FIG. 16 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG. 15. In FIG. 16, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member recognizable on the drawing.
[0100]
15 and 16, the TFD driving element 40 is formed on the second insulating film 13 formed on the TFD array substrate 10 ′, which is another example of the first substrate, and is formed on the second insulating film 13. The first metal film 42, the insulating layer 44, and the second metal film 46 are sequentially formed from the side of the two insulating film 13, and have a TFD structure or an MIM structure. The first metal film 42 of the TFD driving element 40 is connected to the scanning line 61 formed on the TFD array substrate 10 ′, and the second metal film 46 is connected to the pixel electrode 62. Instead of the scanning line 61, a data line (described later) may be formed on the TFD array substrate 10 'and connected to the pixel electrode 62, and the scanning line 61 may be provided on the counter substrate side.
[0101]
The TFD array substrate 10 'is made of an insulating and transparent substrate such as glass or plastic, or an opaque semiconductor substrate. As described above, in the present embodiment, the second insulating film 13 also functions as a base film of the TFD element 40, but an insulating film dedicated to the base film different from the second insulating film 13 may be formed from tantalum oxide or the like. If there is no problem or the surface state of the TFD array substrate 10 ′ is not a problem, such a base film can be omitted. The first metal film 42 is made of a conductive metal thin film, for example, tantalum alone or a tantalum alloy. The insulating film 44 is made of, for example, an oxide film formed by anodic oxidation on the surface of the first metal film 42 in the chemical conversion solution. The second metal film 46 is made of a conductive metal thin film, for example, chromium alone or a chromium alloy.
[0102]
Particularly in the present embodiment, the pixel electrode 62 is made of, for example, an ITO film, like the transparent electrode 11 in the second embodiment. That is, the pixel electrode 62 functions as a transparent pixel electrode laminated on the transflective plate 111 in the transflective liquid crystal device via the second insulating film 13. As shown in FIG. 15, in this embodiment, the transflective plate 111 is formed in an island shape for each pixel, and the gap functions as a light transmission region.
[0103]
Further, on the side facing the liquid crystal such as the pixel electrode 62, the TFD driving element 40, and the scanning line 61 (upper surface in the drawing), the first insulating film 12 is provided as in the case of the first embodiment. An alignment film 15 is provided thereon.
[0104]
As described above, several examples of the TFD driving element as the two-terminal type non-linear element have been described. The two-terminal nonlinear element having this can be applied to the transflective liquid crystal device of this embodiment.
[0105]
Next, the configuration and operation of the TFD active matrix drive type reflective liquid crystal device, which is the second embodiment configured by including the TFD drive element configured as described above, will be described with reference to FIGS. To do. FIG. 17 is an equivalent circuit diagram showing the liquid crystal element together with the drive circuit, and FIG. 18 is a partially broken perspective view schematically showing the liquid crystal element.
[0106]
17, in the TFD active matrix driving type liquid crystal device, a plurality of scanning lines 61 arranged on a TFD array substrate 10 ′ are connected to a Y driver circuit 100, and a plurality of scanning lines 61 arranged on the counter substrate are arranged. The data line 71 is connected to the X driver circuit 110. Note that the Y driver circuit 100 and the X driver circuit 110 may be formed on the TFD array substrate 10 ′ or its counter substrate, or are configured from an external IC independent of the liquid crystal device, and scanned via a predetermined wiring. It may be connected to the line 61 or the data line 71.
[0107]
In each matrix pixel region, the scanning line 61 is connected to one terminal of the TFD driving element 40 (see FIGS. 15 and 16), and the data line 71 is connected via the liquid crystal layer 50 and the pixel electrode 62. The other terminal of the TFD drive element 40 is connected. Therefore, when a scanning signal is supplied to the scanning line 61 corresponding to each pixel area and a data signal is supplied to the data line 71, the TFD driving element 40 in the pixel area is turned on, and the TFD driving element 40 is turned on via the TFD driving element 40. A driving voltage is applied to the liquid crystal layer 50 between the pixel electrode 62 and the data line 71.
[0108]
18, the transflective liquid crystal device includes a TFD array substrate 10 ′ and a transparent second substrate (counter substrate) 20 disposed to face the TFD array substrate 10 ′.
[0109]
The second substrate 20 is provided with a plurality of data lines 71 extending in a direction intersecting with the scanning lines 61 and arranged in a strip shape. An alignment film 25 is provided below the data line 71. The data line 71 is made of a transparent conductive thin film such as an ITO film. In FIG. 18, optical elements such as a light source and a polarizing plate are omitted.
[0110]
As described above, according to the TFD active matrix driving type transflective liquid crystal device of the second embodiment, an electric field is sequentially applied to the liquid crystal portion of each pixel electrode 62 between the pixel electrode 62 and the data line 71. By applying, the alignment state of each liquid crystal part can be controlled, and the intensity of external light and light source light emitted as display light through each liquid crystal part can be controlled. Here, as in the second embodiment, in the pixel opening region, the alignment film 15, the first insulating film 12, the pixel electrode (transparent electrode) 62, the second insulating film 13, and the semi-transmissive are sequentially formed from the liquid crystal layer 50 side. Since the reflection plate 111 is formed, a high reflectance can be obtained at the time of reflective display. At the time of transmissive display, the liquid crystal is driven by a vertical electric field, so that the alignment state of the liquid crystal is excellent. In particular, since electric power is supplied to each pixel electrode 62 through the TFD 40, crosstalk between the pixel electrodes 62 can be reduced, and higher-quality image display can be performed.
[0111]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, the present invention is applied to a TFT active matrix driving type transflective liquid crystal device. FIG. 19 is an equivalent circuit of various elements, wirings, and the like in a plurality of pixels formed in a matrix that constitutes an image display area of the liquid crystal device. FIG. 20 shows data lines, scanning lines, pixel electrodes, and the like. FIG. 21 is a plan view of a plurality of adjacent pixel groups of the TFT array substrate, and FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. In FIG. 21, the scales are different for each layer and each member so that each layer and each member can be recognized on the drawing.
[0112]
In the TFT active matrix type transflective liquid crystal device of the fourth embodiment shown in FIG. 19, a plurality of TFTs 130 for controlling the pixel electrodes 62 are formed in a matrix, and a data line 135 to which an image signal is supplied. Is electrically connected to the source of the TFT 130. The image signals S1, S2,..., Sn written to the data lines 135 may be supplied line-sequentially in this order, or may be supplied for each group of a plurality of adjacent data lines 135. good. Further, the scanning line 131 is electrically connected to the gate of the TFT 130, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the scanning line 131 in a pulse-sequential manner in this order at a predetermined timing. It is configured. The pixel electrode 62 is electrically connected to the drain of the TFT 130, and the image signal S <b> 1, S <b> 2,. Write at a predetermined timing. Image signals S1, S2,..., Sn written at a predetermined level on the liquid crystal via the pixel electrode 62 are held for a certain period with the counter electrode. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 170 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 62 and the counter electrode.
[0113]
In FIG. 20, a matrix-like pixel electrode 62 (the outline 62a of which is indicated by a dotted line in the figure) is provided on the TFT array substrate, and data lines are provided along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrode 62, respectively. 135, a scanning line 131, and a capacitor line 132 are provided. The data line 135 is electrically connected to the source region of the semiconductor layer 1 a made of a polysilicon film or the like through the contact hole 5. The pixel electrode 62 is electrically connected to the drain region of the semiconductor layer 1 a through the contact hole 8. The capacitor line 132 is disposed opposite to the first storage capacitor electrode extending from the drain region of the semiconductor layer 1a through the insulating film, and constitutes the storage capacitor 170. In addition, the scanning line 131 is arranged so as to face the channel region 1a 'indicated by the hatched region rising to the right in the drawing in the semiconductor layer 1a, and the scanning line 131 functions as a gate electrode. As described above, the TFTs 130 in which the scanning lines 131 are opposed to each other as the gate electrodes are provided in the channel region 1a ′ at the intersections between the scanning lines 131 and the data lines 135, respectively.
[0114]
As shown in FIG. 20, the liquid crystal device includes a TFT array substrate 10 ″ that constitutes another example of the first substrate, and a transparent second substrate (counter substrate) 20 that is disposed to face the TFT array substrate 10 ″. Particularly in the present embodiment, the pixel electrode 62 provided on the TFT array substrate 10 ″ is made of, for example, an ITO film, like the transparent electrode 11 in the first embodiment. That is, the pixel electrode 62 functions as a transparent pixel electrode laminated on the transflective plate 111 in the transflective liquid crystal device via the second insulating film 13. As shown in FIG. 20, in the present embodiment, the transflective plate 111 is formed in an island shape for each pixel, and the gap functions as a light transmission region. As in the case of the first embodiment, the first insulating film 12 and the alignment film 15 are provided on the side facing the liquid crystal such as the pixel electrode 62 and the TFT 130 (upper surface in the drawing).
[0115]
On the other hand, the second substrate 20 is provided with a counter electrode 121 as another example of a transparent electrode on almost the entire surface thereof, and a second light shielding called a black mask or a black matrix is provided in a non-opening region of each pixel. A membrane 122 is provided. An alignment film 25 is provided below the counter electrode 121.
[0116]
The TFT array substrate 10 ″ is provided with a pixel switching TFT 130 that controls the switching of each pixel electrode 62 at a position adjacent to each pixel electrode 62.
[0117]
Thus, the TFT array substrate 10 ″ arranged so that the pixel electrode 62 and the counter electrode 121 face each other and the second substrate 20 are surrounded by a sealing material as in the case of the first embodiment. Liquid crystal is sealed in the space, and the liquid crystal layer 50 is formed.
[0118]
Further, a first interlayer insulating film 112 is provided under the plurality of pixel switching TFTs 30. The first interlayer insulating film 112 functions as a base film for the TFT 30 by being formed on the entire surface of the TFT array substrate 10.
[0119]
In FIG. 21, the pixel switching TFT 130 includes a source region connected to the data line 135 through the contact hole 5, a channel region 1 a ′ opposed to the scanning line 131 through the gate insulating film, and the contact hole 8. In other words, the drain region connected to the pixel electrode 62 is included. The data line 131 is composed of a light-shielding and conductive thin film such as a low-resistance metal film such as Al or an alloy film such as metal silicide. Further, a second interlayer insulating film 114 having contact holes 5 and 8 formed thereon is formed thereon, and a third interlayer insulating film 117 having contact holes 8 formed thereon is further formed thereon. Is formed.
[0120]
The pixel switching TFT 130 may be a TFT having any structure such as an LDD structure, an offset structure, or a self-alignment structure. Further, in addition to the single gate structure, the TFT 130 may be composed of dual gates or triple gates or more.
[0121]
As described above, according to the TFT active matrix driving type transflective liquid crystal device of the fourth embodiment, an electric field is sequentially applied to the liquid crystal portion of each pixel electrode 62 between the pixel electrode 62 and the counter electrode 121. By applying, the alignment state of each liquid crystal part can be controlled, and the intensity of external light or light source light emitted as display light through each liquid crystal part can be controlled. Here, as in the second embodiment, in the pixel opening region, the alignment film 15, the first insulating film 12, the pixel electrode (transparent electrode) 62, the second insulating film 13, and the semi-transmissive are sequentially formed from the liquid crystal layer 50 side. Since the reflection plate 111 is formed, a high reflectance can be obtained at the time of reflective display. At the time of transmissive display, the liquid crystal is driven by a vertical electric field, so that the alignment state of the liquid crystal is excellent. In particular, since electric power is supplied to each pixel electrode 62 via the TFT 130, crosstalk between the pixel electrodes 62 can be reduced, and higher-quality image display is possible.
[0122]
(Fifth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the reflective liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIG. The fifth embodiment includes various electronic devices to which the above-described reflective or transflective liquid crystal device according to the first to fourth embodiments of the present invention is applied.
[0123]
First, when the liquid crystal device according to the first to fourth embodiments is applied to the display unit 1001 of the mobile phone 1000 as shown in FIG. 22A, for example, the display device 1001 is bright and has high contrast and almost no parallax. An energy-saving cellular phone that performs monochrome or color display can be realized.
[0124]
Further, when applied to the display unit 1101 of the wristwatch 1100 as shown in FIG. 22B, it is possible to realize an energy-saving wristwatch that displays bright, high contrast, almost no parallax, and high-definition monochrome or color display. .
[0125]
Further, in a personal computer (or information terminal) 1200 as shown in FIG. 22C, when applied to a display screen 1206 provided in a cover that can be freely opened and closed on a main body 1204 with a keyboard 1202, it is bright and has high contrast. In addition, it is possible to realize an energy-saving energy-saving personal computer that has almost no parallax and performs high-definition black-and-white or color display.
[0126]
In addition to the electronic equipment shown in FIG. 22, 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, an engineering workstation (EWS), a video phone, The reflective or transflective liquid crystal device according to the first to fourth embodiments can also be applied to electronic devices such as a POS terminal and a device equipped with a touch panel.
[0127]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented by appropriately changing the embodiment without departing from the scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing a passive-matrix-drive-type reflective liquid crystal device according to a first embodiment of the present invention when viewed from the counter substrate side with the color filter formed on the counter substrate removed for convenience. It is.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a reflective liquid crystal device showing a cross-section A-A ′ of FIG. 1 including a color filter.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of a chart for obtaining optical constants n and k for aluminum constituting the reflector in the first embodiment.
FIG. 4 is a characteristic diagram (part 1) showing a relationship between a film thickness of a second insulating film and a reflectance with respect to each film thickness of a transparent electrode obtained by simulation in the first embodiment.
FIG. 5 is a characteristic diagram (part 2) showing the relationship between the film thickness of the second insulating film and the reflectance for each film thickness of the transparent electrode obtained by simulation in the first embodiment.
6 is a graph for obtaining a high reflectivity together with an optimum line indicating the thickness of the second insulating film for obtaining the highest reflectivity for each film thickness of the transparent electrode based on the simulation results of FIGS. 5 and 6; FIG. It is a characteristic view which shows the upper limit line which shows a range, and a lower limit line.
7 is a characteristic diagram showing the optimum line, upper limit line, and lower limit line in FIG. 6 in terms of optical film thickness. FIG.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a linear approximation of the optimum line and the upper limit line and lower limit line in FIG.
FIG. 9 is a schematic plan view of a passive matrix driving type transflective liquid crystal device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a conceptual diagram schematically showing a state of an electric field applied to a liquid crystal layer by a transflective electrode having a single layer structure in a comparative example.
FIG. 11 is a conceptual diagram schematically showing a state of an electric field applied to a liquid crystal layer by a transparent electrode laminated on a transflective plate in the second embodiment.
FIG. 12 is an enlarged plan view showing various specific examples relating to the opening provided in the transflective layer of the second embodiment.
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating an example of a setting pattern of suitable optical characteristics in the second embodiment.
FIG. 14 is a conceptual diagram showing another example of a setting pattern of suitable optical characteristics in the second embodiment.
FIG. 15 is a plan view schematically showing a TFD drive element used in a TFD active matrix drive type liquid crystal device according to a third embodiment of the present invention, together with a pixel electrode and the like.
16 is a cross-sectional view along B-B ′ in FIG. 15;
FIG. 17 is an equivalent circuit diagram showing an equivalent circuit of a pixel portion of a liquid crystal device according to a third embodiment together with a peripheral drive circuit.
FIG. 18 is a partially broken perspective view schematically showing a liquid crystal device according to a third embodiment.
FIG. 19 is an equivalent circuit diagram of a pixel portion of a TFT active matrix driving type liquid crystal device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a plan view of a pixel portion of a liquid crystal device according to a fourth embodiment.
FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 20;
FIG. 22 is an external view of various electronic devices according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... 1st board
11 ... Transparent electrode
12 ... 1st insulating film
13 ... 2nd insulating film
14 ... Reflector
15 ... Alignment film
20 ... second substrate
25 ... Alignment film
31 ... Sealing material
32 ... Sealing material
111 ... transflective plate

Claims

A transparent first substrate, a transparent second substrate disposed opposite to the first substrate, a liquid crystal sandwiched between the first and second substrates, and the second substrate of the first substrate facing the second substrate. A reflective layer disposed on the side, a transparent second insulating film disposed on the reflective layer, a transparent electrode film for controlling an alignment state of the liquid crystal disposed on the second insulating film, and the transparent A liquid crystal device comprising a transparent first insulating film disposed on an electrode film, and an alignment film disposed on the first insulating film,
The refractive index n ₂ of the first insulating film is set smaller than the refractive index n _{1 of the} alignment film and the refractive index n ₃ of the transparent electrode film,
The refractive index n ₄ of the second insulating film is set smaller than the refractive index n _{1 of the} alignment film and the refractive index n ₃ of the transparent electrode film,
Thickness d ₂ of the first insulating film is in the range of 50 to 100 nm,
When the optical film thickness n ₃ × d ₃ (where d ₃ is the film thickness of the transparent electrode film) of the transparent electrode film is 275 or less, the optical film thickness n ₄ × d ₄ (however, d ₄ is the thickness of the second insulating film) within the range of {−0.59 × (n ₃ × d ₃ ) +200} ± 80, and the optical film thickness n ₃ × d of the transparent electrode film. _{When 3} is 275 or more and 550 or less, the optical film thickness n ₄ × d ₄ of the second insulating film is in a range of {−0.57 × (n ₃ × d ₃ ) +360} ± 80, The liquid crystal device according to claim 1, wherein the first insulating film, the second insulating film, the transparent electrode film, and the alignment film have respective refractive indexes and film thicknesses.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein the transparent electrode is insulated from the reflective layer by the second insulating film.

A light source is provided on the opposite side of the first substrate from the liquid crystal, and the reflective layer is composed of a plurality of reflective films that are separated from each other when viewed in a plan view from a direction perpendicular to the second substrate.
3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the transparent electrode film is provided at a position facing a gap between the plurality of reflection films and a position facing the plurality of reflection films.

A light source is provided on the opposite side of the first substrate from the liquid crystal, and the reflective layer is formed of a reflective film provided with a plurality of openings that can transmit light from the first substrate side.
The liquid crystal device according to claim 1, wherein the transparent electrode film is provided at a position not facing the opening and a position facing the opening.

The liquid crystal device according to claim 1, wherein a film thickness d ₃ of the transparent electrode film is set to 30 to 270 nm.

An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to any one of claims 1 to 5.