(57)【要約】【課題】拡散層の上にＩＣＯ系の透明膜からなる下地層を含む光反射層を形成し、その光反射層の上にカラーフィルタを形成する場合、カラーフィルタ形成工程で受ける熱履歴によって、拡散層から光反射層が剥離するのを防止する。【解決手段】液晶セルの裏面側パネル基板の内面に樹脂からなる拡散層３３を介して光反射層３２が形成されており、光反射層３２が下地層３２２，反射層３２１およびキャップ層３２７の各層をこの順で積層した構成で、少なくとも下地層３２２にインジウムおよびセリウムを含有した酸化物が用いられている液晶表示素子において、拡散層３３と下地層３２２との間に、下地層３２２の屈折率より０．３以上小さい屈折率を有する金属酸化物からなるプライマー層３５を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ともに透明電極を有する観察面側の第１パネル基板と裏面側の第２パネル基板とを周辺シール材を介して圧着してなる液晶セルを含み、上記第２パネル基板の内面側に樹脂からなる拡散層を介して光反射層が形成されており、上記光反射層が下地層，反射層およびキャップ層の各層をこの順で積層した構成で、少なくとも上記下地層にインジウムおよびセリウムを含有した酸化物が用いられている液晶表示素子において、
上記拡散層と上記下地層との間に、上記下地層の屈折率より０．３以上小さい屈折率を有する金属酸化物からなるプライマー層が形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
上記プライマー層の厚みが５〜２０ｎｍである請求項１に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型および半透過反射型（以下、反射／半透過型と略記する。）の液晶表示素子に関し、さらに詳しく言えば、その液晶セルの内面に設けられる光反射層に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー液晶表示素子を含めて反射／半透過型の液晶表示素子は、液晶セルの裏面側パネル基板の内面側に反射／半透過層を備えた内面反射型と呼ばれる構成を採用することが多くなっている。
【０００３】
内面反射型においては、反射で見るときには偏光板が１枚だけであるため、偏光板での光ロスが少なく明るい表示が得られ、また、視差による二重像が生じないなどの特徴がある。その反射材料としては、比較的成膜が容易で、かつ、反射特性も波長依存性が少ないという理由から、多くの場合、アルミニウム膜が用いられている。
【０００４】
しかしながら、他方においてアルミニウムは反射効率が余りよくなく、また、下層との密着性もよくないため剥離しやすいなどの欠点がある。このため、反射効率の点から、アルミニウムに代えて銀合金を使用する動きがある。
【０００５】
この種の銀合金には、ＡＰ系合金（Ａｇ／Ｐｄ合金）膜や、ＡＰＣ系合金（Ａｇ／Ｐｄ／Ｃｕ合金）膜などが知られているが、銀は反射特性に波長依存性があるため、反射色が黄色味を帯び、透過光については青味を帯びるといった問題がある。
【０００６】
参考までに、ＴｉＯ２／ＡＰＣ系合金／Ｉｎ２Ｏ３の３層構造の多層膜とした場合、色度座標値で、反射色：ｘ＝０．３１９，ｙ＝０．３３０（黄色系）であり、透過色：ｘ＝０．２９３，ｙ＝０．２９４（青色系）である。また、反射率Ｒ＝６４．４％，透過率Ｔ＝２３．８％，効率（Ｒ＋Ｔ）８８．２％である。
【０００７】
反射材料として銀を使用する場合の上記した欠点を補う方法の一つとして、銀の両面に屈折率の高い透明膜を設ける方法が知られている。銀の上面側に設けられる膜はキャップ膜と呼ばれ、このキャップ膜によれば、その干渉作用により反射特性に波長依存性がなくなり、反射色を白色にする効果がある。銀の下面側に設けられる下地膜には、下層（例えば、樹脂製の拡散層）との密着性を高めたり、銀の腐蝕を防止する作用を有する材料が選択される。
【０００８】
銀の反射特性に波長依存性をなくすには、上記キャップ膜（透明膜）に約２．０の屈折率が要求され、これを満たすものとして、例えば窒化珪素や酸化チタンなどが使用されている。窒化珪素や酸化チタンは電気絶縁膜であるため帯電しやすく、成膜するには高周波スパッタ（ＲＦ）法やＤＣリアクティブスパッタ法を用いる必要がある。
【０００９】
しかしながら、高周波スパッタ法は成膜スピードが遅く、また、成膜スピードを上げようとして電源パワーを大きくすると異常放電を発生する危険がある。また、ＤＣリアクティブスパッタ法は、金属を反応させながら窒化物や酸化物に成膜するため、膜質の均一性などの成膜コントロールが難しい。
【００１０】
さらに、窒化珪素ついて言えば、そのスパッタ成膜品は酸素元素を含んだ膜となりやすく、文献などでは屈折率２．０（Ｓｉ３Ｎ４）となっているが、実際のところ、ＲＦスパッタ成膜では屈折率が１．６５程度と低めになってしまう。
【００１１】
このような問題を解消するため、下地層，反射層およびキャップ層をこの順序で積層した光反射層において、反射層を銀を主体とした合金とし、下地層およびキャップ層をインジウムおよびセリウムを含有した酸化物とする発明が出願されている。（下記の特許文献１参照）。
【００１２】
インジウムおよびセリウムを含有した酸化物（ＩＣＯ系）は、銀の反射特性に波長依存性をなくすために必要とされる約２．０の屈折率を有するため、銀系の反射層をＩＣＯ系の透明膜で挟んだ光反射層は、反射光および透過光ともに白色に補正される。また、ＩＣＯ系の透明膜は導電性であることから、ＤＣスパッタ法で成膜することができる。
【００１３】
高輝度化を図った反射／半透過型液晶表示素子では、液晶セルの内面に拡散層を備え、その拡散層の上に光反射層が形成される。通常、拡散層にはエポキシ系アクリル樹脂などが用いられている。ＩＣＯ系の透明膜は密着性もよいため、光反射層に含まれる下地層をＩＣＯ系の透明膜とすることにより、拡散層との密着性も高められる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−３２８３６７号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
カラー表示を得る場合、光反射層の上にＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタが形成されるが、カラーフィルタの形成工程には焼成が含まれる。焼成は各色ごとに行われ、その焼成温度は約２３０〜２４０℃である。
【００１６】
上記したように、下地層をＩＣＯ系の透明膜とすることにより、拡散層との密着性が高められるが、カラーフィルタの形成工程で何回（３〜４回）も熱が加えられると、その熱履歴によって拡散層から剥離してしまうことがある。
【００１７】
したがって、本発明の課題は、拡散層の上にＩＣＯ系の透明膜からなる下地層を含む光反射層を形成し、さらにその光反射層の上にカラーフィルタを形成する場合において、カラーフィルタ形成工程で受ける熱履歴によって、拡散層から光反射層が剥離するのを防止することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ともに透明電極を有する観察面側の第１パネル基板と裏面側の第２パネル基板とを周辺シール材を介して圧着してなる液晶セルを含み、上記第２パネル基板の内面側に樹脂からなる拡散層を介して光反射層が形成されており、上記光反射層が下地層，反射層およびキャップ層の各層をこの順で積層した構成で、少なくとも上記下地層にインジウムおよびセリウムを含有した酸化物が用いられている液晶表示素子において、上記拡散層と上記下地層との間に、上記下地層の屈折率より０．３以上小さい屈折率を有する金属酸化物からなるプライマー層が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
このように、光反射層の下地層と拡散層との間にプライマー層が形成されているため、カラーフィルタ形成工程での焼成により繰り返し熱を受けたとしても、光反射層が拡散層から剥離することはほとんどない。また、プライマー層の屈折率は、下地層（ＩＣＯ系の透明膜）の屈折率に対して０．３以上離れているため、ＩＣＯ系の透明膜による白色補正作用に悪影響を与えることもない。
【００２０】
プライマー層を形成する金属酸化物としては、酸化珪素のほかに酸化マグネシウム，酸化アルミニウム，酸化ゲルマニウムなどを例示することができる。プライマー層の厚みは、光反射層の剥離を効果的に防止し得る範囲内にあるべきで、その好ましい範囲は５〜２０ｎｍである。５ｎｍ未満では薄すぎて剥離防止効果が発揮されず、２０ｎｍを超えると逆に剥離が発生しやすい状態となるので好ましくない。
【００２１】
反射層には銀を主体とした合金が用いられるが、銀が腐蝕しやすいという問題をなくすには、Ａｇ／Ｐｄ系合金もしくはＡｇ／Ｐｄ／Ｃｕ系合金を採用することが好ましい。ＩＣＯ系の透明膜は、この種の銀合金との間でもきわめて安定な光反射層を形成する。
【００２２】
本発明において、キャップ層内には少なくとも１層のＩＣＯ系の透明膜が含まれる。キャップ層の層構成の好ましい態様の一つとして、反射層上にＩＣＯ系の透明膜よりも低屈折率の金属酸化物からなる第１層を形成し、その上にＩＣＯ系の透明膜を形成して２層構成（光反射層全体としては、下地層および反射層を含めて４層構成）とすることが挙げられる。
【００２３】
また、キャップ層の層構成の好ましい別の態様として、反射層側から順に、ＩＣＯ系の透明膜からなる第１層，屈折率が１．７以下の絶縁物からなる第２層，ＩＣＯ系の透明膜からなる第３層，屈折率が１．７以下の絶縁物からなる第４層の４層構成（光反射層全体としては、下地層および反射層を含めて６層構成）としてもよく、この場合、ＩＣＯ系の透明膜からなる第１層の層厚は１〜５ｎｍであり、また、第３層の屈折率は１．９〜２．１であることが好ましい。
【００２４】
なお、本発明は、液晶セルの内面にカラーフィルタを備えた反射／半透過型の液晶表示素子に好適であるが、カラーフィルタを有しないモノクロ表示の反射／半透過型液晶表示素子にも適用可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の液晶表示素子の基本的な構成を模式的に示す断面図で、図２は本発明の要部である光反射層の各層と、その上下に位置する他の層とをそれぞれ分離して示す断面図である。
【００２６】
まず、基本的な構成として、この液晶表示素子は、第１パネル基板２０と第２パネル基板３０とを周辺シール材４０を介して圧着してなる液晶セル１０を備えている。各パネル基板２０，３０の内面には、それぞれ透明電極２１，３１が形成されている。
【００２７】
この液晶セル１０において、第１パネル基板２０が表示観察面側のＦ（フロント）板で、第２パネル基板３０が裏面側のＲ（リヤ）板であり、第２パネル基板３０の内面には、例えばエポキシ系アクリル樹脂からなる拡散層３３が形成されており、この拡散層３３の上に光反射層３２が設けられている。光反射層３２上にはカラーフィルタ３４が形成されており、透明電極３１はカラーフィルタ３４上に形成されている。
【００２８】
図２を参照して、光反射層３２には、反射層３２１と、反射層３２１の下面側（拡散層３３側）に形成された下地層３２２と、反射層３２１の上面側に形成されたキャップ層３２７とが含まれているが、本発明では、光反射層３２と拡散層３３との間にプライマー層３５が形成されている。
【００２９】
プライマー層３５は、光反射層３２と拡散層３３との密着性を向上させ、カラーフィルタ３４の形成工程での焼成時に加えられる熱により、光反射層３２が拡散層３３から剥離するのを防止するための層で、例えば酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化アルミニウム，酸化ゲルマニウムなどの金属酸化物からなる。
【００３０】
プライマー層３５の屈折率は、光反射層３２に含まれているＩＣＯ系（インジウムおよびセリウムを含有した酸化物）の透明膜が有する屈折率よりも０．３以上小さくする。これは、ＩＣＯ系の透明膜による白色補正作用に悪影響を与えないためである。
【００３１】
また、プライマー層３５の厚みも重要であり、光反射層の剥離を効果的に防止するうえで、プライマー層３５の厚みは５〜２０ｎｍであることが好ましい。すなわち、５ｎｍ未満では薄すぎて剥離防止効果が発揮されず、２０ｎｍを超えると逆に剥離が発生しやすい状態となるので好ましくない。
【００３２】
反射層３２１には、好ましくはＡｇ／Ｐｇ系合金もしくはＡｇ／Ｐｄ／Ｃｕ系合金が用いられるが、このほかに銀とチタンとの合金，銀とジルコニウムとの合金，銀とセリウムとの合金などが用いられてもよい。
【００３３】
反射層３２１に透過性を持たせることにより、この液晶表示素子は半透過液晶表示素子として機能する。反射層３２１に透過性を持たせる代表的な方法としては、反射層３２１の厚みを薄く形成する第１の方法と、反射層３２１に細孔を形成し、その細孔から光を透過させる第２の方法とがある。
【００３４】
上記第１の方法による反射層は、その層厚を薄くしすぎると反射光が十分得られず、逆に厚くしすぎると透過光の光量が低下してしまうので、２０〜４０ｎｍとすることが好ましい。また、上記第１の方法を用いる場合、光が反射膜を透過する時に透過光に色付きが生ずることがあるために、反射層３２１の下面側に形成する下地層３２２の屈折率は１．９〜２．１とすることが好ましい。
【００３５】
また、上記第２の方法による反射層は、９０ｎｍ以上の膜厚を有するようにすることが反射率を向上させる観点から好ましい。この第２の方法は、反射膜をべた状に形成した後、フォトリソ方式を用いて、反射膜に細孔を形成する。このとき上記細孔は、表示の最小単位である画素に対してランダムに形成してもよいし、透過領域と反射領域とを分けて形成してもよい。
【００３６】
なお、上記第２の方法では、反射膜に細孔を形成する際にエッチング液が用いられるが、本発明においては、拡散層３３の上にプライマー層３５が形成されているため、エッチング液の拡散層３３への浸透が阻止される。
【００３７】
下地層３２２およびキャップ層３２７には、ともにＩＣＯ系の透明膜が含まれる。銀系反射膜の反射光は黄色味がかり、透過光は青味を帯びるが、ＩＣＯ系の透明膜の屈折率は約２．０と高く、その厚みを特定の膜厚とすることにより、反射光および透過光が白色に補正される。この例において、下地層３２２はＩＣＯ系の透明膜の単一層よりなるが、より性能を上げるため他の材料と積層して複数の層構成としてもよい。
【００３８】
この例において、キャップ層３２７は、反射膜３２１側から順に、厚みが１〜５ｎｍのＩＣＯ系の第１透明膜３２３と、屈折率が１．７以下の例えばＳｉＯ２からなる第１低屈折率膜３２４と、屈折率が１．９〜２．１のＩＣＯ系の第２透明膜３２５と、屈折率が１．７以下の例えばＳｉＯ２からなる第２低屈折率膜３２６とを積層した４層構成からなる。このように、キャップ層３２７を高屈折率のＩＣＯ系膜と低屈折率の絶縁膜とを交互に積層することにより、さらに白色度が改善される。
【００３９】
反射層３２１がＡｇ／Ｐｄ系合金膜で、その膜厚が２０〜４０ｎｍの半透過仕様である場合には、下地層３２２の膜厚は２０〜８０ｎｍで、キャップ層３２７の各膜厚は、ＩＣＯ系の第１透明膜３２３が１〜５ｎｍ，次の第１低屈折率膜３２４が１０〜４０ｎｍ，次のＩＣＯ系の第２透明膜３２５が３０〜７０ｎｍ，最上層の第２低屈折率膜３２６が１０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００４０】
これに対して、反射層３２１がＡｇ／Ｐｄ系合金膜で、その膜厚が５０ｎｍを超える反射仕様である場合には、キャップ層３２７の上側のＩＣＯ系の第２透明膜３２５を４０〜１００ｎｍにすることが好ましい。
【００４１】
プライマー層３５，下地層３２２，反射層３２１，ＩＣＯ系の第１透明膜３２３，第１低屈折率膜３２４，ＩＣＯ系の第２透明膜３２５および第２低屈折率膜３２６の７層は、同一真空槽内において順次積層しながら連続して成膜することができる。
【００４２】
すなわち、第２パネル基板３０上に形成された拡散膜３３上に、プライマー層３５としての屈折率１．６５のＳｉＯ２膜を成膜した後、そのＳｉＯ２膜の上から順に、下地層３２２としての屈折率２．０５のＩＣＯ系の透明膜，反射層３２１としてのＡｇ／Ｐｄ系合金膜，ＩＣＯ系の第１透明膜３２３，第１低屈折率膜（ＳｉＯ２）３２４，ＩＣＯ系の第２透明膜３２５および第２低屈折率膜（ＳｉＯ２）３２６を連続してスパッタ成膜することができる。
【００４３】
エポキシ系アクリル樹脂からなる拡散層３３上に、プライマー層３５としてのＳｉＯ２膜を５〜１０ｎｍ厚に形成した後、その上に光反射層３２に含まれる上記した各層を成膜して、カラーフィルタ形成工程の焼成時に加えられる加熱条件を想定して、２３０〜２４０℃×３０分間×３〜４回の耐熱試験を行なったところ、光反射層３２が拡散層３３から剥離することはなかった。
【００４４】
これに対して、プライマー層３５を形成することなく、拡散層３３上に直接光反射層３２を形成した比較列について、上記と同様な耐熱試験を行なったところ、数１０μ〜２ｍｍ大の円もしくは長円形状に光反射層３２が剥離してしまった。
【００４５】
なお、上記実施形態では、プライマー層３５，下地層３２２，反射層３２１…の７層を同一真空槽内で成膜したが、プライマー層３５については別の真空槽内で成膜してもよい。
【００４６】
一般に、反射層３２１の成膜温度は酸化防止のためにも１００℃以下の低温で行う。反射膜に細孔を形成する際のエッチング液の浸透防止のため、プライマー層３５は高温で成膜した方がよいので、拡散層３３のダメージ抑制の観点から、プライマー層３５は別の真空槽で高温成膜を行うことが好ましい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液晶セルの裏面側パネル基板の内面に樹脂からなる拡散層を介して光反射層が形成されており、光反射層が下地層，反射層およびキャップ層の各層をこの順で積層した構成で、少なくとも下地層にインジウムおよびセリウムを含有した酸化物が用いられている液晶表示素子において、拡散層と下地層との間に、下地層の屈折率より０．３以上小さい屈折率を有する金属酸化物からなるプライマー層を形成したことにより、拡散層と光反射層との密着性が高められ、カラーフィルタ形成工程で受ける熱履歴によって、拡散層から光反射層が剥離するのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の実施形態を示す模式的断面図。
【図２】本発明の要部である光反射層に含まれる各層を分離して示す断面図。
【符号の説明】
１０  液晶セル
２０  第１パネル基板
２１  透明電極
３０  第２パネル基板
３１  透明電極
３２  光反射層
３２１  反射層
３２２  下地層
３２３  ＩＣＯ系の第１透明膜
３２４  第１低屈折率膜
３２５  ＩＣＯ系の第２透明膜
３２６  第２低屈折率膜
３２７  キャップ層
３３  拡散層
３４  カラーフィルタ
３５  プライマー層
４０  周辺シール材
【図１】
2004177844.tif 000003
【図２】
2004177844.tif 000004