(57)【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り、上記第２パネル基板の内面側に光反射層を備えた液晶表示素子において、
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あり、
上記反射層が銀を主体とした合金からなり、
上記下地層がインジウムおよびセリウムを含有した酸化物の層を含み、
上記キャップ層が、少なくとも１層以上の屈折率が１．７以下の絶縁物の層と、少なくとも２層以上のインジウムおよびセリウムを含有した酸化物の層とからなり、
上記キャップ層の最下層が、インジウムおよびセリウムを含有した酸化物の層であり、かつその層厚が１〜５ｎｍであることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
上記キャップ層において、上記絶縁物の層がインジウムおよびセリウムを含有した酸化物の層間に配設されている請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
上記反射層の銀合金がパラジウムを含有させた合金であり、上記絶縁物の層がＳｉＯ２からなる膜である請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
上記キャップ層の最上層がＳｉＯ２からなる絶縁物の膜であり、その上にカラーフィルタが配設される請求項１〜３のいずれか１項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／半透過型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】
液晶表示素子は古くから表示手段として各分野で広く使用されているが、最近になって、反射／半透過型のカラー液晶携帯電話機が実用化され、これもまた急速に普及している。これらの製品は、ほとんどが液晶セル内に反射／半透過層を備えた内面反射型と呼ばれる構成を採用している。
【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】
銀合金膜の上面側に設けられる層をキャップ層と呼んでおり、このキャップ層は、銀のマイグレーションを防止する作用を有するとともに、屈折率の異なる膜を配設して複層化し、干渉作用により反射特性に波長依存性をなくす作用を有する層構成の検討が行われている。
【０００８】
そのキャップ膜の構成を例示すると、反射層の直上に屈折率の低い透明膜、続いて屈折率の高い透明膜を積層するとさらに反射色の白色度を上げるられることが判明している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記高屈折率の膜としては、屈折率が約２．０のインジウム（Ｉｎ）とセリウム（Ｃｅ）を含有した酸化物（以下、「ＩＣＯ系」と略記する）が銀系反射膜との相性が良いことが知られている。
【００１０】
この膜はＤＣスパッタ法で成膜ができるため、均一で高速成膜が可能である。また低屈折率の膜としては種々の材料が使用可能であるが、屈折率が約１．５のＳｉＯ２等が使用可能である。
【００１１】
キャップ膜として銀系反射層の上に低屈折率のＳｉＯ２の膜、さらにその上に高屈折率のＩＣＯ系の膜を成膜すると、きわめて白色度のよい光反射層を得ることができる。
【００１２】
しかしながら、このような膜構成では銀系反射層とＳｉＯ２の膜は密着性が若干劣る傾向があるため、液晶パネルの作成工程において、この界面から膜剥がれが発生する課題がある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、銀系反射層と低屈折率のＳｉＯ２の膜の間にＩＣＯ系の膜を挿入することにより解決される。
【００１４】
すなわち、本発明の態様１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り、上記第２パネル基板の内面側に光反射層を備えた液晶表示素子において、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あり、上記反射層が銀を主体とした合金からなり、上記下地層がインジウムおよびセリウムを含有した酸化物の層を含み、上記キャップ層が、少なくとも１層以上の屈折率が１．７以下の絶縁物の層と、少なくとも２層以上のインジウムおよびセリウムを含有した酸化物の層とからなり、上記キャップ層の最下層が、インジウムおよびセリウムを含有した酸化物の層であり、かつその層厚が１〜５ｎｍであることを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【００１５】
このような構成にすることで、光反射層の反射光および透過光の白色度が損なわれず、反射層とキャップ層との密着力を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の態様２は、上記キャップ層において、上記絶縁物の層がインジウムおよびセリウムを含有した酸化物の層間に配設されている態様１に記載の液晶表示素子を提供する。
【００１７】
態様２のような構成にすることで、さらに白色度を向上させることができ、かつ高屈折率の膜を生産性よく作成することができる。
【００１８】
さらに、本発明の態様３は、上記反射層の銀合金がパラジウムを含有させた合金であり、上記絶縁物の層がＳｉＯ２からなる膜である態様１または２に記載の液晶表示素子を提供する。
【００１９】
態様３のような構成にすることで、反射層の銀のマイグレーションを効果的に抑制することができ、かつ低屈折率の膜を生産性よく、簡便に作成することができる。
【００２０】
そしてまた、本発明の態様４は、上記キャップ層の最上層がＳｉＯ２からなる絶縁物の膜であり、その上にカラーフィルタが配設される態様１、２または３に記載の液晶表示素子を提供する。
【００２１】
態様４のような構成にすることで、キャップ層の最上層とその表面に形成されるカラーフィルタとの密着力が適正になり、カラーフィルタの解像度が向上し、色再現性のよいカラー表示を実現することができる。
【００２２】
通常、銀系反射層と低屈折率の絶縁膜との間に高屈折率のＩＣＯ系の膜を挿入すると、反射色の白色度が低下する。しかし、本発明では、この挿入するＩＣＯ系の膜の厚みが１〜５ｎｍと極く薄いため、白色度が低下することはない。一方、銀系反射層とＩＣＯ系の膜との密着力及びＩＣＯ系膜とＳｉＯ２膜との密着力は強固なため、反射層の剥離を確実に防止することができる。
【００２３】
挿入するＩＣＯ系の膜の厚さが１ｎｍより薄いと、ＩＣＯ系の膜は連続膜とはならず島状の膜となるため、銀系反射層とＳｉＯ２膜が直接接する割合が増加し、膜の密着力が低下する。また、ＩＣＯ系の膜の厚さが５ｎｍ以上になると密着力は問題ないが反射色の白色度が低下する。膜の密着力および白色度の観点から、ＩＣＯ系の膜の厚さとしては２〜４ｎｍが好ましい。
【００２４】
本発明の構成による光反射層は、導電性を有する銀系反射層およびＩＣＯ系の膜と、絶縁性の膜であるＳｉＯ２とからなり、全体としては面抵抗値が数１００ＫΩ以上の絶縁層となる。上記光反射層が絶縁性を有するため、液晶表示素子を製造する工程における上下電極間の短絡や隣接間電極のリーク不良を低減するという効果もある。
【００２５】
銀系反射層の上に薄膜のＩＣＯ系の膜、ＳｉＯ２膜、ＩＣＯ系の膜を積層し、さらに最上層にＳｉＯ２膜を積層したものは、さらに面抵抗値が１ＭΩ以上と絶縁性が高くこの効果が高い。また、このように最上層に低屈折率の膜を配置した構成の多層膜では、反射時の白色度をさらに向上させる効果もある。
【００２６】
本発明において、低屈折率の膜としてはＳｉＯ２を例に上げて説明したが、屈折率が１．７以下で透明性の絶縁膜であれば、ＳｉＮ等の他の材料でも使用可能である。
【００２７】
銀が腐蝕しやすいという点は、銀（Ａｇ）をパラジウム（Ｐｄ）との合金（以下、「ＡＰ系合金」と略記する）とすることにより解決される。ＩＣＯ系の透明膜は、このＡＰ系合金との間でもきわめて安定な光反射層を形成する。
【００２８】
また、最近の液晶セル内面に拡散層を有する高輝度の反射／半透過型液晶表示素子では、特に反射層が拡散層から剥離しやすい傾向がある。このため本発明の構成は反射色の白色度を維持したまま、反射層の密着度も向上できるため、このような課題も解決される。
【００２９】
本発明の構成による光反射層は、液晶表示素子がモノクロ型でも十分にその性能を発揮するが、液晶セルの内面にカラーフィルタを備えたカラー液晶表示素子に対しても有効である。
【００３０】
すなわち、液晶セルの内面にカラーフィルタを備えたカラー液晶表示素子においては、そのカラーフィルタにて光が吸収されるため、より明るい反射特性が要求されることになるが、本発明の反射膜との組み合わせにより、もっとも好ましい効果が発揮される。
【００３１】
本発明に関わる光反射層は、密着力を強くするためにＩＣＯ系の膜をキャップ層の最下層に配設しているが、キャップ層の最上層にこのＩＣＯ系の膜を配設すると、カラーフィルタとの密着力が強くなりすぎて、場合によってはカラーフィルタ残りが発生する場合がある。これを改善するためには、キャップ層の最上層を屈折率が１．７以下の透明な絶縁膜にすることが好ましい。
【００３２】
【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を他の構成要素と分離して示す断面図である。
【００３３】
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。
【００３４】
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板で、第２パネル基板３０が裏面側のＲ板であり、第２パネル基板３０の内面には光反射層３２が設けられている。この実施形態では、光反射層３２の下に拡散層３３が設けられている。なお、透明電極３１はカラーフィルタ３４を介して光反射層３２の上に形成されている。
【００３５】
図２を参照して、光反射層３２は反射層３２１と、反射層３２１の下面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から構成されている。
【００３６】
さらに、キャップ層３２７は、最下層に厚みが１〜５ｎｍのＩＣＯ系の膜３２３、その上に、屈折率が１．７以下の絶縁物の膜３２４、屈折率が１．９〜２．１のＩＣＯ系の膜３２５、そして最上層に屈折率が１．７以下の絶縁物の膜３２６を積層して形成されている。
【００３７】
この実施形態において、反射層３２１にはＡＰ系合金膜が用いられている。なお、本発明はＡＰ系合金膜に限定されるものでなく、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であってもよい。この反射層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。
【００３８】
上記反射層３２１に透過性を持たせる方法としては、反射層３２１の厚みを薄く形成する第１の方法、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の方法等がある。
【００３９】
上記第１の方法の反射層は、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、反射層の下面側に形成する下地層の屈折率は１．９〜２．１とすることが好ましい。
【００４０】
また、上記第２の方法による反射膜は５０ｎｍ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。
【００４１】
この実施形態において、下地層３２２およびキャップ層３２７には、ともにＩＣＯ系の膜が含まれる。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、このＩＣＯ系膜の屈折率は約２．０と高く、特定の厚みを有しているので、反射光および透過光が白色に補正される。特に、本発明のようにキャップ層を高屈折率のＩＣＯ系膜と低屈折率の膜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。
【００４２】
反射層３２１のＡＰ系合金膜の膜厚が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の各膜厚は薄膜のＩＣＯが１〜５ｎｍ、次の低屈折率膜が１０〜４０ｎｍ、次のＩＣＯ系膜が３０〜７０ｎｍ、最上層の低屈折率膜が１０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００４３】
これに対して、反射層３２１のＡＰ系合金膜の膜厚が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膜を４０〜１００ｎｍにすることが好ましい。下地層３２２は単層であってもよいし、より性能を上げるため他の材料と積層して複数の膜構成としてもよい。またキャップ層をさらに多層構造にすることも可能である。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明に関わる層構成からなる液晶表示素子の具体的な実施例について説明する。なお、例１、例３、例５および例６は本発明の実施例であり、例２および例４は比較例である。
【００４５】
〔例１〕
この例１においては、図２を参照して、反射層３２１に銀系反射膜を採用し、下地層３２２にＩＣＯ系膜を採用している。そして、キャップ層３２７は、下から順に、反射層３２１との密着力を向上させる薄膜のＩＣＯ系膜３２３、屈折率が１．７以下の絶縁膜３２４であるＳｉＯ２膜、高屈折率膜であるＩＣＯ系膜３２５が積層形成されている。
【００４６】
ＩＣＯ系膜を形成するためのスパッタ成膜方法は、Ｉｎ：Ｃｅ＝約９：１で、かつ、数種類の微量の添加物を含むターゲットを用意し、ＤＣスパッタにてＤＣパワーを４ＫＷとした。また、この成膜は常温で実施し、真空度は２×１０−３ｔｏｒｒとした。
【００４７】
反射層３２１は、銀とパラジウムとの合金ターゲットを用い、ＤＣパワーを１ＫＷとして成膜した。また、低屈折率の絶縁膜であるＳｉＯ２は高周波スパッタ法にて成膜した。
【００４８】
各層の膜厚は、ＩＣＯ系膜からなる下地層３２２が４０ｎｍ、ＡＰ膜からなる反射層３２１が４０ｎｍ、薄膜のＩＣＯ系膜３２３が３ｎｍ、低屈折率の絶縁膜３２４のＳｉＯ２膜が２０ｎｍ、ＩＣＯ系膜３２５が５０ｎｍとなるように調整した。
また、上記ＳｉＯ２膜３２４の屈折率は１．５５、ＩＣＯ系膜３２２、３２５の屈折率は２．０３であった。
【００４９】
このような構成からなる光反射層の反射率は７５％，透過率は１５％であり、反射／透過率（反射率＋透過率）＝９０％となった。例１では反射色がｘｙ色度座標値（０．３１１，０．３２０）で、ほぼ目標の白色化が実現できた。
この光反射層を半透過型モノクロ液晶表示素子の内面に形成したところ、作製中に光反射層の剥がれがなく、良好な反射特性で明るい表示が得られた。
【００５０】
〔例２〕
この例２は、上記例１のキャップ層において反射層３２１直上の薄膜のＩＣＯ層３２３を抜いた他は同じ構成とした。この光反射層の反射色は上記例１とほぼ同一の反射／透過特性、白色度を示したが、液晶パネル作成工程において反射層の膜剥がれが発生するものがあった。
【００５１】
〔例３〕
上記例１のキャップ層３２７の最上層にＳｉＯ２膜を高周波スパッタ法にて２０ｎｍとなるように成膜し、このＳｉＯ２膜の上に顔料分散法による黒のブラックマスクと赤，青，緑からなるカラーフィルタを形成して、半透過カラー液晶表示素子を作製した。カラーフィルタ作成工程では何度も熱履歴を受けるが、本発明の反射層は膜剥がれもなく、明るく、かつ、白色度が良好で色バランスのよいカラー液晶表示素子が得られた。
【００５２】
〔例４〕
この例４においては、例１のキャップ層の上に顔料分散法にてブラックマスクおよびカラーフィルタを形成した。換言すれば、例３のキャップ層の最上層が、ＳｉＯ２膜ではなく、ＩＣＯ系膜とした膜構成である。
光反射層の反射率、反射色等は例１と遜色のない特性を示すが、光反射層の上にカラーフィルタを形成する工程で、カラーフィルタとＩＣＯ系の膜との密着力が向上しすぎて、カラーフィルタの現像時に現像残りが発生する部分があった。
【００５３】
〔例５〕
この例５においては、拡散層上に、例３と同様な層構成を形成して、半透過カラーで内面拡散型の液晶表示素子を作製した。
これによれば、反射特性がさらに改善され、拡散層上の単板評価では、反射率は８０％，透過率は１９％であり、反射／透過率（反射率＋透過率）＝９９％ときわめて効率のよい光反射層が実現でき、従来の外部拡散型のものより遙かに明るい表示が得られた。
【００５４】
〔例６〕
この例では完全反射型の液晶表示素子を得るため、下地層３２２が４０ｎｍ、反射層３２１が９０ｎｍ、キャップ層は順番にＩＣＯ系薄膜が３ｎｍ、ＳｉＯ２膜が２０ｎｍ、ＩＣＯ系膜が７０ｎｍ、最上層のＳｉＯ２膜が２０ｎｍとした。この様な構成の反射膜を、例５と同様に拡散層上に形成するとともに、さらにその上にカラーフィルターを形成し、カラーフィルタ基板を得た。この基板を用いてカラー液晶表示素子を作成した結果、例５よりも反射特性が向上し、明るいカラー表示を得ることができた。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、下地層，反射層およびキャップ層からなる光反射層において、キャップ層の最下層に極く薄いＩＣＯ系膜を挿入することにより、光反射層とキャップ層との密着性を高めることができる。
【００５６】
さらに、キャップ層を低屈折率の膜、高屈折率の膜の多層構造にすることにより、銀系反射膜特有の反射光の黄色味を解消して白色化することができ、銀系反射膜の効率のよさを一段と発揮させることができる。また、ＩＣＯ系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、生産性の面でも好ましい。
【００５７】
また、本構造の多層反射膜では絶縁膜を含むため全体としては絶縁性膜となり、液晶パネルを組み立てた場合の短絡、リークを防止できるメリットもある。
【００５８】
さらに、キャップ層の最上層にＳｉＯ２膜を配設することにより、カラーフィルタとキャップ層との密着力が適正化され、カラーフィルタ残り等の不具合の発生を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を隣接部材と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系膜
３２４  低屈折率膜
３２５  ＩＣＯ系膜
３２６  低屈折率膜
３２７  キャップ層
３３  拡散層
３４  カラーフィルタ
４０  周辺シール材
【図１】
0003886375.tif 000002
【図２】
0003886375.tif 000003