(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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電極と、
該反射電極上に配置された単層構造を持つ透明絶縁膜と、
該透明絶縁膜上に配置された配向膜と
を備えており、
前記透明絶縁膜の屈折率は、前記液晶の屈折率及び前記配向膜の屈折率よりも小さく設定されており、
前記透明絶縁膜の膜厚は、前記第２基板側から入射される赤色光に対する前記反射電極、前記透明絶縁膜及び前記配向膜からなる積層体の多重反射による反射率を極大とする第１所定膜厚以上であり且つ前記第２基板側から入射される青色光に対する前記積層体の反射率を極小とする第２所定膜厚以下の膜厚に設定されていることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
前記透明絶縁膜の膜厚は、前記第１及び第２所定膜厚よりも、前記第１及び第２所定膜厚間にあると共に前記赤色光に対する反射率及び前記青色光に対する反射率を相互に最接近させる第３所定膜厚に近い膜厚に設定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。
【請求項３】
前記透明絶縁膜の屈折率は、１．５以下であり、
前記透明絶縁膜の膜厚は、１００ｎｍ以上１７０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装置。
【請求項４】
前記透明絶縁膜は、酸化シリコンを主成分とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記透明絶縁膜は、平均粒径が５０ｎｍ以下の無機酸化物粒子を含有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項６】
前記反射電極は、アルミニウムを主成分とすることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項７】
前記反射電極は、導電性の反射膜からなる複数のストライプ状の反射電極であり、
前記第２基板に、導電性の透過膜からなり前記ストライプ状の反射電極と相交差する複数のストライプ状の透明電極を更に備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項８】
前記反射電極は、導電性の反射膜からなる複数のマトリクス状の画素電極からなり、
前記第１基板上に、各画素電極に接続された２端子型スイッチング素子と、該２端子型スイッチング素子に接続された複数の走査線及び複数のデータ線の一方とを更に備え、
前記第２基板上に、前記一方と相交差する前記複数の走査線及び前記複数のデータ線の他方を更に備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項９】
前記反射電極は、導電性の反射膜からなる複数のマトリクス状の画素電極からなり、
前記第１基板上に、各画素電極に接続された３端子型スイッチング素子と、該３端子型スイッチング素子に接続された複数の走査線及び複数のデータ線とを更に備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶装置。
【請求項１０】
請求項１から９の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。
【発明の詳細な説明】
【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反射型液晶装置や半透過反射型液晶装置など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反射板や半透過反射板を兼ねる反射電極を設けた内面反射方式を採る液晶装置及びこれ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、二重写りとなる。このため、伝統的な反射型液晶装置は、高精細の画像表示用には基本的に適しておらず、特に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】
【発明が解決しようとする課題】
この種の液晶装置の技術分野においては、表示画像の高品位化と共に低コスト化という一般的要請の下、表示画像の明るさや精細度を高めつつ同時に装置構成や製造プロセスを単純化することは、極めて重要な課題である。
【０００５】
しかしながら、前述した画素電極に反射板を兼ねさせる技術によれば、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。
【０００６】
更に、この技術によれば、反射板を兼ねる画素電極における反射率は波長依存性を有しており、外光に含まれる青色光、赤色光及び緑色光に対する反射率が相互に顕著に異なるため、白黒表示の場合に、白色が青みがかったり緑がかったりして美しく表示できない。また、カラー表示を行う場合に、色バランスが崩れて本来の色を忠実に再現できなかったり、或いは特別な補正（例えば、画像信号処理回路やカラーフィルタを用いた補正）が必要となったりする問題点がある。特に外光強度は調整不可能であるが故に、カラー表示の場合に何らかの補正により色バランスを採るためには、反射率の低い色の反射光強度に他の反射率の高い色の光の反射光強度を合わせる（即ち、落とす）しかなく、このため、カラー表示全体としての明るさは最も低い反射率に依存して非常に暗くなってしまうという問題点もある。
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、装置構成及び製造プロセスを単純化し得ると共に明るく且つ美しい白やカラーの高品位の画像表示が可能である反射型や半透過反射型の液晶装置及びこれを用いた電子機器を提供することを課題とする。
【０００８】
【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、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電極と、該反射電極上に配置された単層構造を持つ透明絶縁膜と、該透明絶縁膜上に配置された配向膜とを備えており、前記透明絶縁膜の屈折率は、前記液晶の屈折率及び前記配向膜の屈折率よりも小さく設定されており、前記透明絶縁膜の膜厚は、前記第２基板側から入射される赤色光に対する前記反射電極、前記透明絶縁膜及び前記配向膜からなる積層体の多重反射による反射率を極大とする第１所定膜厚以上であり且つ前記第２基板側から入射される青色光に対する前記積層体の反射率を極小とする第２所定膜厚以下の膜厚に設定されている。
【０００９】
尚、本発明において液晶の屈折率とは、液晶の異常光屈折率をｎｏとし、常光屈折率をｎｅとした場合のｎｏとｎｅとの平均値と定義する。
【００１０】
本発明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電極、透明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、反射電極により液晶の配向状態を制御することにより、当該反射電極により反射され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、即ち反射電極に供給される画像信号に応じた画像表示を行うことが可能となる。
【００１１】
ここで、本願発明者の研究及びシミュレーション等によれば、このような液晶に対面する第１基板上における反射電極、透明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透明絶縁膜の屈折率に依存して変化する。より具体的には、透明絶縁膜の屈折率が、液晶の屈折率及び配向膜の屈折率よりも小さい程、通常白色光からなる外光を構成する赤色光、青色光及び緑色光のいずれに対しても上記積層体における反射率が高くなることが判明している。しかるに本発明では、透明絶縁膜の屈折率は、液晶の屈折率及び配向膜の屈折率よりも小さく設定されている。
【００１２】
更に本願発明者の研究及びシミュレーション等によれば、このような液晶に対面する第１基板上における反射電極、透明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透明絶縁膜の膜厚に依存して変化する。より具体的には、青色光（即ち、波長が４５０ｎｍ程度である電磁波）に対する反射率の極大値は、比較的透明絶縁膜の膜厚が薄い際に現れ、赤色光（即ち、波長が６５０ｎｍ程度である電磁波）に対する反射率の極大値は、比較的透明絶縁膜の膜厚が厚い際に現れる。そして、緑色光（即ち、波長が５５０ｎｍ程度である電磁波）に対する反射率の極大値は、透明絶縁膜の膜厚が、上述の青色光に対する極大値を与える比較的薄い膜厚と、赤色光に対する極大値を与える比較的厚い膜厚との間にある膜厚である際に現れることが判明している。しかも、透明絶縁膜の膜厚によらず全般に、青色光に対する反射率は３者間で最も高くなり、赤色光に対する反射率は３者間で最も低くなり、緑色光に対する反射率はこれらの中間となる。即ち、透明絶縁膜の膜厚が赤色光に対する反射率の極大値を与える第１所定膜厚では、青色光及び緑色光に対する反射率は、既に極大値を過ぎて単調に減少する傾向に入っており、透明絶縁膜の膜厚がこれよりも厚くなるに連れて、赤色光に対する反射率は徐々に減少するが、既に単調減少傾向にある青色光に対する反射率及び緑色光に対する反射率は共により顕著に減少するので、３者間における反射率の差は小さくなる。そして、この傾向は、透明絶縁膜の膜厚が青色光に対する反射率の極小値を与える第２所定膜厚となるまで続き、透明絶縁膜の膜厚がこれよりも厚くなると、青色光に対する反射率は増加に転じると共に、緑色光に対する反射率及び赤色に対する反射率は共になお単調減少を続けるため、３者間における反射率の差は、増加傾向に転じることになる。このように、全般に青色光に対する反射率が１番高く、緑色光に対する反射率が２番目に高く且つ赤色光に対する反射率が１番低く、同時に反射率の極大値を与える各色光毎の透明絶縁膜の膜厚は、青色光、緑色光及び赤色光の順に並ぶので、通常白色光からなる外光を構成するこれら３者に対する反射率を均一化するためには、赤色光についての極大値を与える膜厚（即ち、第１所定膜厚）と青色光についての極小値を与える膜厚（即ち、第２所定膜厚）との間にある膜厚に、透明絶縁膜の膜厚を設定すればよいことになる。しかるに、本発明では、透明絶縁膜の膜厚は、第１所定膜厚以上であり且つ第２所定膜厚以下の膜厚に設定されている。
【００１３】
以上の結果、本発明の液晶装置によれば、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基板の内側（即ち、液晶に面する側）において、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。従って、明るく高精細の反射型表示が可能となり、高精細のカラー表示も可能となる。そして特に、このような明るく高精細の反射型表示のために、第１基板上に反射電極と、反射電極上に単層構造を持つ透明絶縁膜とを形成すれば良いので、前述の如き反射板を兼ねる画素電極上に高屈折層と低屈折層とを交互に積層する従来技術と比べて、第１基板上の積層体の構造の単純化ひいては装置構成全体の単純化が図られており、その製造プロセスの単純化も図られている。これらに加えて、単層構造を有する透明絶縁膜の存在及び上述の如き透明絶縁膜における特殊な膜厚設定により、青色光の反射率、赤色光の反射率及び緑色光の反射率が均一化されているので、白黒表示の場合に、青みがかったり緑がかったりすることなく白を美しく表示できる。特に、カラーフィルタが存在しないため、カラーフィルタによる色補正を行えない白黒表示用の液晶装置の場合に非常に有効である。更に、カラー表示の場合にも、画像信号処理回路やカラーフィルタによる特別な補正を必要とせず、比較的簡単に且つ３者の反射率を３者間で最も反射率が低いものに揃える補正により表示画像を暗くすることもなく、本来の色を忠実に再現することが可能となる。
【００１４】
このように本発明により、装置構成及び製造プロセスを単純化し得ると共に明るく且つ美しい白色やカラーの高品位の画像表示が可能である液晶装置を実現できる。
【００１５】
本発明の液晶装置の一の態様では、前記透明絶縁膜の膜厚は、前記第１及び第２所定膜厚よりも、前記第１及び第２所定膜厚間にあると共に前記赤色光に対する反射率及び前記青色光に対する反射率を相互に最接近させる第３所定膜厚に近い膜厚に設定されている。
【００１６】
この態様によれば、透明絶縁膜の膜厚は、第１及び第２所定膜厚間にあると共に赤色光に対する反射率及び青色光に対する反射率を相互に最接近させる第３所定膜厚近傍の膜厚に設定されているので、緑色光に対する反射率を間に挟む青色光及び赤色光に対する反射率の並びにおいて、これら３者の反射率の差を非常に小さくすることができ、表示画像における明るさを殆ど犠牲にすることなく、白黒表示の場合に、より白を美しく表示し、カラー表示の場合に、本来の色をより忠実に再現することが可能となる。
【００１７】
本発明の液晶装置の他の態様では、前記透明絶縁膜の屈折率は、１．５以下であり、前記透明絶縁膜の膜厚は、１００ｎｍ以上１７０ｎｍ以下である。
【００１８】
この態様によれば、屈折率が１．５以下であり、膜厚が１００ｎｍ以上１７０ｎｍ以下である単層構造を持つ透明絶縁膜を反射電極上に形成すれば各色光に対する反射率の均一化が図れるので、当該反射率の均一化のための第１基板上の積層体の構造及び製造プロセスの単純化を図れる。
【００１９】
本発明の液晶装置の他の態様では、前記透明絶縁膜は、酸化シリコンを主成分とする。
【００２０】
この態様によれば、酸化シリコンを主成分とする透明絶縁膜を反射電極上に形成すれば各色光に対する反射率の均一化が図れるので、比較的容易な製造プロセス且つ比較的低コストで当該反射率の均一化が図れる。
【００２１】
本発明の液晶装置の他の態様では、前記透明絶縁膜は、平均粒径が５０ｎｍ以下の無機酸化物粒子を含有する。
【００２２】
この態様によれば、透明絶縁膜は、平均粒径が５０ｎｍ以下の無機酸化物粒子を含有するので、当該透明絶縁膜上に形成される配向膜との接着性が良くなり、比較的容易に当該液晶装置を製造できると共に装置信頼性を高められる。
【００２３】
本発明の液晶装置の他の態様では、前記反射電極は、アルミニウムを主成分とする。
【００２４】
この態様によれば、アルミニウムを主成分とする反射電極を第１基板上に形成すれば各色光に対する反射率の均一化が図れるので、比較的容易な製造プロセス且つ比較的低コストで当該反射率の均一化が図れる。
【００２５】
本発明の液晶装置の他の態様では、前記反射電極は、導電性の反射膜からなる複数のストライプ状の反射電極であり、前記第２基板に、導電性の透過膜からなり前記ストライプ状の反射電極と相交差する複数のストライプ状の透明電極を更に備える。
【００２６】
この態様によれば、所謂パッシブマトリクス駆動方式の反射型や半透過反射型の液晶装置が構築され、第１基板上の複数のストライプ状の反射電極と第２基板上の複数のストライプ状の透明電極との間で、反射電極と透明電極との各交差個所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、当該反射電極により反射され各液晶部分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。
【００２７】
或いは、本発明の液晶装置の他の態様では、前記反射電極は、導電性の反射膜からなる複数のマトリクス状の画素電極からなり、前記第１基板上に、各画素電極に接続された２端子型スイッチング素子と、該２端子型スイッチング素子に接続された複数の走査線及び複数のデータ線の一方とを更に備え、前記第２基板上に、前記一方と相交差する前記複数の走査線及び前記複数のデータ線の他方を更に備える。
【００２８】
この態様によれば、ＴＦＤ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｄｉｏｄｅ：薄膜ダイオード）等の２端子型スイッチング素子を用いた所謂アクティブマトリクス駆動方式の反射型や半透過反射型の液晶装置が構築され、第１基板上の画素電極と第２基板上のデータ線又は走査線との間で、各画素電極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、当該画素電極により反射され各液晶部分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。特に、ＴＦＤ等のスイッチング素子を介して各画素電極に電力を供給するため、画素電極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。
【００２９】
或いは、本発明の液晶装置の他の態様では、前記反射電極は、導電性の反射膜からなる複数のマトリクス状の画素電極からなり、前記第１基板上に、各画素電極に接続された３端子型スイッチング素子と、該３端子型スイッチング素子に接続された複数の走査線及び複数のデータ線とを更に備える。
【００３０】
この態様によれば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）等の３端子型スイッチング素子を用いた所謂アクティブマトリクス駆動方式の反射型や半透過反射型の液晶装置が構築され、第１基板上の各画素電極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、当該画素電極により反射され各液晶部分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。特に、ＴＦＴ等の３端子型スイッチング素子を介して各画素電極に電力を供給するため、画素電極間におけるクロストークを低減でき、より高品位の画像表示が可能となる。尚、第２基板上に、画素電極に対向配置された導電性の透過膜からなる対向電極を更に備えて、各画素電極における液晶部分を第１基板に垂直な縦電界で駆動してもよいし、このような対向電極なしで第１基板に平行な横電界で駆動してもよい。
【００３１】
本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の液晶装置を備える。
【００３２】
従って、本発明の電子機器によれば、本発明の液晶装置を用いて、装置構成及び製造プロセスを単純化し得ると共に明るく且つ美しい白やカラーの高品位の画像表示が可能である携帯電話、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。
【００３３】
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。
【００３４】
【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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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）に配置された複数のストライプ状の反射電極１１と、反射電極１１上に配置された単層構造を持つ透明絶縁膜１２と、透明絶縁膜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上に反射電極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。
【００３７】
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。
【００３８】
反射電極１１は、例えばアルミニウムを主成分とする導電性の反射膜からなり、アルミニウム蒸着等により形成される。透明電極２１は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜などの透明導電性薄膜からなる。
【００３９】
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、スピンコート等により形成され、ラビング処理等の所定の配向処理が施されている。
【００４０】
液晶層５０は、反射電極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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、当該反射型液晶装置をいれる遮光性のケースの縁により規定してもよい。
【００４３】
第１実施形態では特に、透明絶縁膜１２の屈折率は、液晶層５０を構成する液晶の屈折率及び配向膜１５の屈折率よりも小さく設定されている。更に、透明絶縁膜１２の膜厚は、第２基板２０側から入射される赤色光に対する反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の多重反射による反射率を極大とする第１所定膜厚以上であり且つ第２基板２０側から入射される青色光に対する反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の反射率を極小とする第２所定膜厚以下の膜厚に設定されている。
【００４４】
透明絶縁膜１２は、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１．６６に対して、透明絶縁膜１２の屈折率は、例えば１．５以下とされている。また、透明絶縁膜１２の膜厚は、例えば１００ｎｍ以上１７０ｎｍ以下となるように、スパッタリングにより形成される。
【００４５】
ここで、反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５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透明絶縁膜１２の屈折率との関係及びこの反射率と透明絶縁膜１２の膜厚との関係を求めるためのシミュレーションについて説明する。
【００４６】
ここでは、Ｒｏｕａｒｄの方法により以下のシミュレーションを行うことにする。
【００４７】
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。
【００４８】
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、成膜条件によっても変化する。従って、吸収体並びにその成膜条件が決まれば、経験的、実験的或いはシミュ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電極１１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。
【００４９】
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。
【００５０】
次に、本実施の形態における反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５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電極１１（吸収体）の光学定数をｎ、ｋとし、透明絶縁膜１２（誘電体）の屈折率をｎ２とすると共にその膜厚をｄ２とし、配向膜１５（誘電体）の屈折率をｎ１とすると共にその膜厚をｄ１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。
【００５１】
ｒ＝（ｒ１＋ｒ２ｅ−ｉθ１＋ｒ３ｅ−ｉ（θ１＋θ２）＋ｒ１ｒ２ｒ３ｅ−ｉθ２）／
（１＋ｒ１ｒ２ｅ−ｉθ１＋ｒ１ｒ３ｅ−ｉ（θ１＋θ２）＋ｒ２ｒ３ｅ−ｉθ２）
但し、
ｒ１＝（ｎ１−ｎ０）／（ｎ１＋ｎ０）
ｒ２＝（ｎ２−ｎ１）／（ｎ２＋ｎ１）
ｒ３＝（ｎ−ｎ２−ｉｋ）／（ｎ＋ｎ２−ｉｋ）
θ１＝４πｎ１ｄ１／λ
θ２＝４πｎ２ｄ２／λ
従って、エネルギ反射率Ｒ（＝反射率）は、上記振幅反射率ｒに、ｒ１、ｒ２、ｒ３を代入し、その分母と分子で夫々実数項と虚数項とにまとめて、その共役複素数を乗じることにより得られる。
【００５２】
先ず、以上の如きシミュレーションを行って得られる、液晶層５０に面している反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の反射率（Ｒ）と透明絶縁膜１２の屈折率（ｎ２）との関係を図４に示す。この場合、透明絶縁膜１２の膜厚（ｄ２）は、１００ｎｍとしてシミュレーションを行っている。
【００５３】
図４に示すように、透明絶縁膜１２の屈折率が、液晶層５０を構成する液晶の屈折率及び配向膜１５の屈折率よりも小さい程、通常白色光からなる外光を構成する青色光（波長＝４５０ｎｍ、図中実線で示された特性曲線）、赤色光（波長＝６５０ｎｍ、図中破線で示された特性曲線）及び緑色光（波長＝５５０ｎｍ、図中点線で示された特性曲線）のいずれに対しても、反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体における反射率が高くなる。これらの特性曲線からすると、この場合には、透明絶縁膜１２の屈折率が小さい程、積層体の反射率が高くなり、例えば、屈折率ｎ＝１．２以下であれば、反射率は、最も低い赤色光について９０％程度にできる。但し、透明絶縁膜１２の屈折率は、１．５以下であれば、最も低い赤色光について８５％以上を確保できる。特に、１．３０〜１．４５程度の値であれば、製造は容易であり且つ反射率も最も低い赤色光について９０％近い値にできるので、実践的に有利である。
【００５４】
尚、この例では、透明絶縁膜１２の厚みを１００ｎｍとしているが、透明絶縁膜１２の膜厚を５０ｎｍから２００ｎｍ程度の範囲で変化させても、同様の傾向が観察される。即ち、透明絶縁膜１２の屈折率を１．５以下に設定すれば、最も低い赤色光について約８０％以上を確保できる。
【００５５】
次に、上述のシミュレーションを行って得られる、液晶層５０に面している反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の反射率（Ｒ）と透明絶縁膜１２の膜厚（ｄ２）との関係を図５から図７に示す。
【００５６】
先ず、図５に示す例では、液晶の屈折率を１．６０とし、配向膜１５の屈折率を１．６６とし、透明絶縁膜１２の屈折率を１．３８とし、配向膜１５の膜厚を３０ｎｍとしてシミュレーションを行っている。
【００５７】
図５に示すように、透明絶縁膜１２の膜厚が約７０ｎｍのとき、青色光（波長＝４５０ｎｍ、図中実線で示された特性曲線）がその極大値をとる。透明絶縁膜１２の膜厚が約９０ｎｍのとき、緑色光（波長＝５５０ｎｍ、図中点線で示された特性曲線）がその極大値をとる。透明絶縁膜１２の膜厚が約１００ｎｍのとき、赤色光（波長＝６５０ｎｍ、図中破線で示された特性曲線）がその極大値をとる。更に、透明絶縁膜１２の膜厚が約１５５ｎｍのとき、青色光（波長＝４５０ｎｍ、図中実線で示された特性曲線）がその極小値をとる。
【００５８】
次に、図６に示す例では、透明絶縁膜１２の屈折率を１．４６とし、他の条件は図５に示した例と同様としてシミュレーションを行っている。
【００５９】
図６に示すように、図５の例と比較して、透明絶縁膜１２の屈折率が高くなった分だけ、全体に反射率は低下しているが、各色光毎の極大値については、図５の例と同様の傾向が見られる。即ち、透明絶縁膜１２の膜厚が、約７０ｎｍのとき、青色光（波長＝４５０ｎｍ、図中実線で示された特性曲線）がその極大値をとり、透明絶縁膜１２の膜厚が約９０ｎｍのとき、緑色光（波長＝５５０ｎｍ、図中点線で示された特性曲線）がその極大値をとり、透明絶縁膜１２の膜厚が約１００ｎｍのとき、赤色光（波長＝６５０ｎｍ、図中破線で示された特性曲線）がその極大値をとる。更に、透明絶縁膜１２の膜厚が約１５０ｎｍのとき、青色光（波長＝４５０ｎｍ、図中実線で示された特性曲線）がその極小値をとる。
【００６０】
次に、図７に示す例では、透明絶縁膜１２の屈折率を１．５４とし、他の条件は図５又は図６に示した例と同様としてシミュレーションを行っている。
【００６１】
図７に示すように、図５又は図６の例と比較して、透明絶縁膜１２の屈折率が高くなった分だけ、全体に反射率は更に低下しているが、各色光毎の極大値については、図５又は図６の例と同様の傾向が見られる。即ち、透明絶縁膜１２の膜厚が、約７０ｎｍのとき、青色光（波長＝４５０ｎｍ、図中実線で示された特性曲線）がその極大値をとり、透明絶縁膜１２の膜厚が約９０ｎｍのとき、緑色光（波長＝５５０ｎｍ、図中点線で示された特性曲線）がその極大値をとり、透明絶縁膜１２の膜厚が約１００ｎｍのとき、赤色光（波長＝６５０ｎｍ、図中破線で示された特性曲線）がその極大値をとる。更に、透明絶縁膜１２の膜厚が約１４５ｎｍのとき、青色光（波長＝４５０ｎｍ、図中実線で示された特性曲線）がその極小値をとる。
【００６２】
以上のように、緑色光に対する反射率の極大値は、透明絶縁膜１２の膜厚が上述の青色光に対する極大値を与える比較的薄い膜厚（約７０ｎｍ）と、赤色光に対する極大値を与える比較的厚い膜厚（約１００ｎｍ）との間にある膜厚（約９０ｎｍ）である際に現れる。しかも、図５から図７に示したように、透明絶縁膜１２の膜厚によらず全般に、青色光に対する反射率は３者間で最も高くなり、赤色光に対する反射率は３者間で最も低くなり、緑色光に対する反射率はこれらの中間となる。即ち、透明絶縁膜１２の膜厚が赤色光に対する反射率の極大値を与える第１所定膜厚（例えば、約１００ｎｍ）では、青色光及び緑色光に対する反射率は、既に極大値を過ぎて単調に減少する傾向に入っており、透明絶縁膜１２の膜厚がこれよりも厚くなるに連れて、赤色光に対する反射率は徐々に減少するが、既に単調減少傾向にある青色光に対する反射率及び緑色光に対する反射率は共により顕著に減少するので、３者間における反射率の差は小さくなる。そして、この傾向は、透明絶縁膜１２の膜厚が青色光に対する反射率の極小値を与える第２所定膜厚（例えば、約１５０ｎｍ）となるまで続く。そして、透明絶縁膜１２の膜厚が、この第２所定膜厚よりも厚くなると、青色光に対する反射率は増加に転じると共に、緑色光に対する反射率及び赤色に対する反射率は共になお単調減少を続けるため、３者間における反射率の差は、増加傾向に転じることになる。このように、全般に青色光に対する反射率が１番高く、緑色光に対する反射率が２番目に高く且つ赤色光に対する反射率が１番低く、同時に反射率の極大値を与える各色光毎の透明絶縁膜１２の膜厚は、青色光、緑色光及び赤色光の順に並ぶので、通常白色光からなる外光を構成するこれら３者に対する反射率を均一化するためには、赤色光についての極大値を与える第１所定膜厚（例えば、約１００ｎｍ）と青色光についての極小値を与える第２所定膜厚（例えば、約１５０ｎｍ）との間にある膜厚に、透明絶縁膜１２の膜厚を設定すればよい。そこで、第１実施形態では、透明絶縁膜１２の膜厚は、約１００ｎｍ以上であり且つ約１５０ｎｍ以下の膜厚に設定される。
【００６３】
図８に、上述のシミュレーションを用いて計算した、第１実施形態において透明絶縁膜１２の膜厚を、１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の一例として１３０ｎｍに設定した場合の分光反射率（即ち、波長毎の反射率）を、比較例として透明絶縁膜１２の膜厚を４０ｎｍに設定した場合の分光反射率と共に示す。ここでは、透明絶縁膜１２の屈折率を１．４６としてシミュレーションを行っている。
【００６４】
図８において、比較例の場合、図中実線の特性曲線に示されるように、波長が長くなるに連れて反射率の落ち込みが激しい。例えば、青色光（即ち、波長が４５０ｎｍ付近の電磁波）に対する反射率が９０％近くあるのに対して、赤色光（即ち、波長が６５０ｎｍ付近の電磁波）に対する反射率が８４％程しかない。このため、色間における何等の補正を行わなければ、白黒表示の場合に、白の表示が青みがかってしまう。或いは、カラー表示の場合には、表示画像が青っぽくなったり本来の色を忠実に再現できなくなってしまう。これに対して、本実施形態の場合、図中点線の特性曲線に示されるように、特に可視光の範囲（即ち、約４００ｎｍから７００ｎｍの範囲）では、波長によらずにほぼ一定の反射率が得られている。例えば、青色光（即ち、波長が４５０ｎｍ付近の電磁波）に対する反射率が８８％程度であるのに対して、緑色光（即ち、波長が５５０ｎｍ付近の電磁波）に対する反射率も８８％程度であり、赤色光（即ち、波長が６５０ｎｍ付近の電磁波）に対する反射率も８６％程度である。
【００６５】
上記シミュレーションの結果に従って本実施形態では、透明絶縁膜１２の膜厚は、好ましくは赤色光に対する反射率及び青色光に対する反射率を相互に最接近させる第３所定膜厚（例えば、約１３０ｎｍ）近傍の膜厚に設定される。このように設定すれば、図８に示したように、これら３者の反射率の差を非常に小さくすることができ、表示画像における明るさを殆ど犠牲にすることなく、白黒表示の場合に、より白を美しく表示でき、カラー表示の場合に、本来の色をより忠実に再現できる。
【００６６】
以上の結果、第１実施形態では、透明絶縁膜１２の屈折率（例えば、１．５以下）は、液晶層５０を構成する液晶の屈折率（例えば、１．６）及び配向膜１５の屈折率（例えば、１．６６）よりも小さく設定されており、しかも、透明絶縁膜１２の膜厚は、第２基板２０側から入射される赤色光に対する反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の多重反射による反射率を極大とする第１所定膜厚（例えば、１００ｎｍ）以上であり且つ第２基板２０側から入射される青色光に対する反射率を極小とする第２所定膜厚（例えば、１５０ｎｍ）以下の膜厚に設定されているので、液晶層５０に面する反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の外光に対する各色毎の反射率を非常に均一化できる。しかも、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電極１１、透明絶縁膜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。従って、最終的には、明るく且つ美しい白色やカラーの高精細の反射型表示が可能となり、高精細のカラー表示も可能となる。
【００６７】
加えて、仮に第１基板１０上に、透明絶縁膜１２を形成することなく、反射電極１１及び配向膜１５のみ形成したのでは、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、反射電極１１と透明電極１２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よりも強度が高い透明絶縁膜１２の存在により、或いは、配向膜１５と透明絶縁膜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。
【００６８】
そして特に、このような明るく高精細の反射型表示のため及び装置欠陥率の改善のために、反射電極１１上に単層構造を持つ透明絶縁膜１２とを形成すれば良いので、前述の如き反射板を兼ねる画素電極上に高屈折層と低屈折層とを交互に積層する従来技術と比べて、第１基板１０上の積層体の構造の単純化ひいては装置構成全体の単純化が図られる。
【００６９】
また、第１実施形態では上述のように、透明絶縁膜１２は酸化シリコンを主成分とし、反射電極１１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各色毎の反射率の均一化を図れる。但し、透明絶縁膜１２の主成分を窒化シリコンとしたり、反射電極１１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多少なりとも得られる。
【００７０】
以上説明した第１実施形態では、透明絶縁膜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、透明絶縁膜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、酸化スズ粒子、酸化アンチモンからなり、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。
【００７１】
以上説明した第１実施形態では、反射電極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、反射電極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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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上に設けられた反射電極１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５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、外部回路から反射電極１１及び透明電極１２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、反射電極１１及び透明電極１２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、反射電極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。ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として反射型液晶装置からは画像信号に応じたコントラストを持つ反射光が出射する。
【００７５】
以上の結果、第１実施形態の反射型液晶装置によれば、外光が第２基板２０側から入射した後、液晶層５０を介して、反射膜１１、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体により多重反射され、再び液晶層５０を介して表示光として出射されるので、最終的には外光を利用して視差が少なく、明るく且つ美しい白色やカラーの画像表示を行うことが可能となる。
【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１２を参照して説明する。第２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反射型液晶装置に適用したものである。
【００７７】
先ず、本実施の形態に用いられる２端子型非線形素子の一例としてのＴＦＤ駆動素子付近における構成について図９及び図１０を参照して説明する。ここに、図９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１０は、図８のＢ−Ｂ’断面図である。尚、図１０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。
【００７８】
図９及び図１０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’上に形成された絶縁膜４１を下地として、その上に形成されており、絶縁膜４１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（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｄｉｏｄｅ）或いはＭＩＭ構造（ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｍｅｔａｌ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、反射電極の他の一例である導電性の反射膜からなる画素電極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。
【００７９】
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。下地をなす絶縁膜４１は、例えば酸化タンタルからなる。但し、絶縁膜４１は、第２金属膜４６の堆積後等に行われる熱処理により第１金属膜４２が下地から剥離しないこと及び下地から第１金属膜４２に不純物が拡散しないことを主目的として形成されるものである。従って、ＴＦＤアレイ基板１０’を、例えば石英基板等のように耐熱性や純度に優れた基板から構成すること等により、これらの剥離や不純物の拡散が問題とならない場合には、絶縁膜４１は省略することができる。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。
【００８０】
本実施形態では特に、画素電極６２は、第１実施形態における反射電極１１と同様に、例えばアルミニウムを主成分とする導電性の反射膜からなり、アルミニウム蒸着により形成される。即ち、画素電極６２は、当該反射型液晶装置における反射板を兼ねる画素電極として機能する。
【００８１】
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透明絶縁膜１２が設けられており、その上に例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１５が設けられている。
【００８２】
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反射型液晶装置に適用可能である。
【００８３】
次に、以上にように構成された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１１及び図１２を参照して説明する。ここに、図１１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１２は、液晶素子を模式的に示す部分破断斜視図である。
【００８４】
図１１において、ＴＦＤアクティブマトリクス駆動方式の反射型液晶装置は、ＴＦＤアレイ基板１０’上に配列された複数の走査線６１が、走査線駆動回路の一例を構成する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、データ線駆動回路の一例を構成する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く、この場合には、駆動回路内蔵型の反射型液晶装置となる。或いは、Ｙドライバ回路１００及びＸドライバ回路１１０は、反射型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に接続されてもよく、この場合には、駆動回路を含まない反射型液晶装置となる。
【００８５】
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９及び図１０参照）、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。
【００８６】
図１２において、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。第２基板２０は、例えばガラス基板からなる。ＴＦＤアレイ基板１０’には、マトリクス状に反射膜からなる画素電極６２が設けられており、各画素電極６２は、走査線６１に接続されている。
【００８７】
本実施形態では特に、第１実施形態における透明絶縁膜１２及び配向膜１５と同様に、画素電極６２、ＴＦＤ駆動素子４０、走査線６１等の液晶に面する側には、透明絶縁膜１２及び配向膜１５が設けられている。
【００８８】
他方、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、例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２５が設けられている。更に、第２基板２０には、その用途に応じて、ストライプ状、モザイク状、トライアングル状等に配列された色材膜からなる不図示のカラーフィルタが設けらる。
【００８９】
データ線７１は、第１実施形態におけるストライプ状の透明電極２１と同様に、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜などの透明導電性薄膜からなり、本発明におけるストライプ状の透明電極の他の一例を構成している。
【００９０】
第２実施形態において、透明絶縁膜１２は、第１実施形態の場合と同様に、その屈折率が、液晶層５０を構成する液晶の屈折率及び配向膜１５の屈折率よりも小さく設定されている。更に、透明絶縁膜１２の膜厚は、第２基板２０側から入射される赤色光に対する画素電極６２、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の多重反射による反射率を極大とする第１所定膜厚以上であり且つ第２基板２０側から入射される青色光に対する画素電極６２、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の反射率を極小とする第２所定膜厚以下の膜厚に設定されている。そして、より具体的には、透明絶縁膜１２は、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１．６６に対して、透明絶縁膜１２の屈折率は、例えば１．５以下とされている。また、透明絶縁膜１２の膜厚は、例えば１００ｎｍ以上１７０ｎｍ以下となるように、スパッタリングにより形成される。
【００９１】
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、画素電極６２により反射され各液晶部分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。この際、第２基板２０側から入射した外光が、液晶層５０を介して、画素電極６２、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体により多重反射され、再び液晶層５０を介して表示光として出射されるので、最終的には外光を利用して視差が少なく、明るく且つ美しい白色やカラーの画像表示を行うことが可能となる。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。
【００９２】
（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１３から図１５を参照して説明する。第３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反射型液晶装置に適用したものである。図１３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１４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１５は、図１４のＣ−Ｃ’断面図である。尚、図１４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。
【００９３】
図１３において、第３実施形態のＴＦＴアクティブマトリクス方式の反射型液晶装置では、マトリクス状に配置された反射電極の他の一例である画素電極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、対向基板（後述する）に形成された対向電極（後述する）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。
【００９４】
図１４において、ＴＦＴアレイ基板上には、マトリクス状に反射膜からなる画素電極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。
【００９５】
図１５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。ＴＦＴアレイ基板１０”は、不透明でもよく、例えば石英基板、半導体基板からなる。第２基板２０は、透明な例えばガラス基板や石英基板からなる。
【００９６】
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実施形態における反射電極１１と同様に、例えばアルミニウムを主成分とする導電性の反射膜からなり、アルミニウム蒸着等により形成される。即ち、画素電極６２は、当該反射型液晶装置における反射板を兼ねる画素電極として機能する。
【００９７】
更に、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透明絶縁膜１２が設けられており、その上に例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１５が設けられている。
【００９８】
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、例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜２５が設けられている。更に、第２基板２０には、その用途に応じて、ストライプ状、モザイク状、トライアングル状等に配列された色材膜からなる不図示のカラーフィルタが設けらる。
【００９９】
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。
【０１００】
このように構成され、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。
【０１０１】
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、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のための下地膜として機能する。第１層間絶縁膜１１２は、例えば、ＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）、ＰＳＧ（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケートガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。
【０１０２】
図１５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。これら第２及び第３層間絶縁膜１１４及び１１７についても、第１層間絶縁膜１１２と同様に、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＢＰＳＧなどの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。
【０１０３】
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。
【０１０４】
本実施形態においては特に、画素電極６２上に形成された透明絶縁膜１２は、第１実施形態の場合と同様に、その屈折率が、液晶層５０を構成する液晶の屈折率及び配向膜１５の屈折率よりも小さく設定されている。更に、透明絶縁膜１２の膜厚は、第２基板２０側から入射される赤色光に対する画素電極６２、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の多重反射による反射率を極大とする第１所定膜厚以上であり且つ第２基板２０側から入射される青色光に対する画素電極６２、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体の反射率を極小とする第２所定膜厚以下の膜厚に設定されている。そして、より具体的には、透明絶縁膜１２は、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１．６６に対して、透明絶縁膜１２の屈折率は、例えば１．５以下とされている。また、透明絶縁膜１２の膜厚は、例えば１００ｎｍ以上１７０ｎｍ以下となるように、スパッタリングにより形成される。
【０１０５】
以上説明したように、第３実施形態のＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の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、画素電極６２により反射され各液晶部分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。この際、第２基板２０側から入射した外光が、液晶層５０を介して、画素電極６２、透明絶縁膜１２及び配向膜１５からなる積層体により多重反射され、再び液晶層５０を介して表示光として出射されるので、最終的には外光を利用して視差が少なく、明るく且つ美しい白色やカラーの画像表示を行うことが可能となる。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。
【０１０６】
尚、第２基板２０上に対向電極を設けることなく、第１基板１０上の画素電極６２間における基板に平行な横電界で駆動してもよい。
【０１０７】
（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１６を参照して説明する。第４実施形態は、上述した本発明の第１から第３実施形態の反射型液晶装置を適用した各種の電子機器からなる。
【０１０８】
先ず、第１から第３実施形態における反射型液晶装置を、例えば図１６（ａ）に示すような携帯電話１０００の表示部１００１に適用すれば、装置構成及び製造プロセスを単純化し得ると共に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反射型表示を行う省エネルギ型の携帯電話を実現できる。
【０１０９】
また、図１６（ｂ）に示すような腕時計１１００の表示部１１０１に適用すれば、装置構成及び製造プロセスを単純化し得ると共に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反射型表示を行う省エネルギ型の腕時計を実現できる。
【０１１０】
更に、図１６（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、装置構成及び製造プロセスを単純化し得ると共に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反射型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。
【０１１１】
以上図１６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３実施形態の反射型液晶表示装置を適用可能である。
【０１１２】
以上説明した第１から第４実施形態では、本発明を反射型液晶装置に適用しているが、反射板を兼ねる反射電極に代えて、光透過用の開孔が設けられた半透過反射板を兼ねる半透過反射電極を用いたり、反射電極間に光透過用の間隙を設けるなどして且つ該電極の液晶と反対側に光源を設けることにより、本発明を半透過反射型液晶装置に適用することも可能である。
【０１１３】
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電極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実施形態におけるシミュレーションを行って得られる、液晶層に面している反射電極、透明絶縁膜及び配向膜からなる積層体の反射率と透明絶縁膜の屈折率との関係を示す特性図である。
【図５】第１実施形態におけるシミュレーションを行って得られる、液晶層に面している反射電極、透明絶縁膜及び配向膜からなる積層体の反射率と透明絶縁膜の膜厚との関係の一例を示す特性図である。
【図６】第１実施形態におけるシミュレーションを行って得られる、液晶層に面している反射電極、透明絶縁膜及び配向膜からなる積層体の反射率と透明絶縁膜の膜厚との関係の他の例を示す特性図である。
【図７】第１実施形態におけるシミュレーションを行って得られる、液晶層に面している反射電極、透明絶縁膜及び配向膜からなる積層体の反射率と透明絶縁膜の膜厚との関係の他の例を示す特性図である。
【図８】第１実施形態におけるシミュレーションを行って得られる、液晶層に面している反射電極、透明絶縁膜及び配向膜からなる積層体の反射率と反射光の波長との関係（分光反射率）を示す特性図である。
【図９】本発明の第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１０】図９のＢ−Ｂ’断面図である。
【図１１】第２実施形態の反射型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１２】第２実施形態の反射型液晶装置を模式的に示す部分破断斜視図である。
【図１３】本発明の第３実施形態であるＴＦＴアクティブマトリクス駆動方式の反射型液晶装置の画素部の等価回路図である。
【図１４】第３実施形態の反射型液晶装置の画素部の平面図である。
【図１５】図１４のＣ−Ｃ’断面図である。
【図１６】本発明の第４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
１０’…ＴＦＤアレイ基板
１０”…ＴＦＴアレイ基板
１１…反射電極
１２…透明絶縁膜
１５…配向膜
２０…第２基板
２１…透明電極
２３…カラーフィルタ
２４…カラーフィルタ平坦化膜
２５…配向膜
３１…シール材
３２…封止材
４０…ＴＦＤ
５０…液晶層
６１…走査線
６２…画素電極
７１…データ線
１３０…ＴＦＴ
１３１…走査線
１３２…容量線
１３５…データ線
１７０…蓄積容量
【図１】
0003557933.tif 000002
【図２】
0003557933.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003557933.tif 000008
【図８】
0003557933.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003557933.tif 000011
【図１１】
0003557933.tif 000012
【図１２】
0003557933.tif 000013
【図１３】
0003557933.tif 000014
【図１４】
0003557933.tif 000015
【図１５】
0003557933.tif 000016
【図１６】
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