JP3799883B2 - 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 - Google Patents
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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＋ｒaｅ-i θ 1）／（１＋ｒ1ｒaｅ-i θ 1）
但し、
ｒa＝（ｒ2＋ｒbｅ-i θ 2）／（１＋ｒ2ｒbｅ-i θ 2）
ｒb＝（ｒ3＋ｒcｅ-i θ 3）／（１＋ｒ3ｒcｅ-i θ 3）
ｒc＝（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ｒaからｒcの値を順次計算し、次にｒ1とｒa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ｎo ＝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
【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＋ｒaｅ-i θ 1）／（１＋ｒ1ｒaｅ-i θ 1）
但し、
ｒa＝（ｒ2＋ｒbｅ-i θ 2）／（１＋ｒ2ｒbｅ-i θ 2）
ｒb＝（ｒ3＋ｒcｅ-i θ 3）／（１＋ｒ3ｒcｅ-i θ 3）
ｒc＝（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ｒaからｒcの値を順次計算し、次にｒ1とｒa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ｎo ＝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
Claims (6)
- 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液晶装置。 - 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請求項１に記載の液晶装置。
- 前記第１基板の前記液晶と反対側に光源が設けられ、前記反射層は、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ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶装置。 - 前記第１基板の前記液晶と反対側に光源が設けられ、前記反射層は、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ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶装置。 - 前記透明電極膜の膜厚ｄ3が、３０〜２７０ｎｍに設定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の液晶装置。
- 請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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