CN1138173C - 液晶装置及电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种液晶装置，在暗环境下，如果点亮背照光源119，则从导光片118的表面发出的白光通过偏振片107及相位差片108，再通过设置在基板102的内表面上的半透射半反射片111及透明电极116后，被导入液晶层3内。然后，被导出液晶单元外，依次通过相位盖片106和偏振片105，射出到外部。在亮环境下，从偏振片105入射的外界光通过液晶层3后，通过透明电极116，被半透射半反射片111反射，再通过偏振片105射出到外部。

Description

液晶装置及电子装置
技术领域
本发明涉及液晶装置的技术领域，特别是涉及能切换反射型显示和透射型显示而进行显示的液晶装置的结构及使用该液晶装置的电子装置的技术领域。
背景技术
迄今，由于反射型液晶装置的消耗功率小，所以多半被用于携带式机器或装置所附属的显示部分等，但由于需要利用外界光才能辨认显示，所以存在着在暗处不能读显示的问题。因此，设计出了这样一种形式的液晶装置，即在明亮的场所与通常的反射型液晶装置一样利用外界光，但在黑暗的场所利用内部光源能辨认显示。这样的液晶装置的结构如实开昭57-049271号公报所述，在与液晶面板的观察侧相反的一侧的外面，依次配置了偏振片、半透射半反射片、以及背照光源。在该液晶装置中，在周围是明亮的情况下，取入外界光，利用被半透射半反射片反射的光，进行反射型显示，如果周围变暗，便将背照光源点亮，利用透过半透射半反射片的光，进行能辨认显示的透射型显示。
作为另一种液晶装置，是特开平8-292413号公报中记载的提高了反射型显示的亮度的液晶装置。该液晶装置这样构成：在与液晶面板的观察侧相反的一侧的外面，依次配置了半透射半反射片、偏振片、以及背照光源。在周围是明亮的情况下，取入外界光，利用被半透射半反射片反射的光，进行反射型显示，如果周围变暗，便将背照光源点亮，利用透过偏振片和半透射半反射片的光，进行能辨认显示的透射型显示。如果这样构成，则在液晶单元和半透射半反射片之间没有偏振片，所以能获得比上述的液晶装置亮的反射型显示。
发明的公开
可是，在上述特开平8-292413号公报中记载的液晶装置中，由于在液晶层和半透射半反射片之间存在透明基板，所以存在产生双影或显示模糊等现象的问题。
另外，近年来随着携带式机器和OA机器的发展，要求液晶显示彩色化，在使用反射型液晶装置的机器中多半情况下要求彩色化。可是，在上述公报中记载的液晶装置和滤色片相组合的方法中，由于将半透射半反射片配置在液晶面板的后方，所以在液晶层或滤色片和半透射半反射片之间存在液晶面板的厚的透明基板，由于视差的作用而产生双影或显示模糊等现象，存在不能充分地显现颜色的问题。
为了解决该问题，在特开平9-258219号公报中提出了使反射片紧挨着液晶层配置的反射型彩色液晶装置。可是，在该液晶装置中，如果周围变暗，就不能识别显示。
另外，在特开平7-318929号公报中提出了将兼作半透射半反射膜的像素电极设置在液晶单元的内表面上的半透射半反射型的液晶装置。另外，还公开了将由ITO(铟锡氧化物)膜构成的像素电极通过绝缘膜层叠在由金属膜构成的半透射半反射膜上的结构。可是，在该液晶装置中，由于在液晶单元的背面一侧，在半透射半反射片和偏振片之间没有使来自背照光源的入射的偏振光变化的光学元件，所以来自该背照光源的入射光作为通过偏振片的线偏振光经常入射到液晶单元上。其结果，如果设定位于液晶单元的表面一侧的偏振片或相位差片、液晶单元等的光学特性，使之提高反射型显示时的对比度特性，那么在透射型显示时就不能获得良好的对比度特性，反之，如果以提高透射型显示时的对比度特性的方式设定这些光学特性，那么在反射型显示时就不能获得良好的对比度特性。同样，如果这样来设定这些光学特性，使之在反射型显示时对于由光的波长分散引起的着色进行良好的色补偿，那么在透射型显示时就不能良好地进行这种色补偿，反之如果这样来设定这些光学特性，使之在透射型显示时良好地进行这种色补偿，那么在反射型显示时就不能良好地进行这种色补偿。即，要在反射型显示时和透射型显示时这两种情况下获得高对比度或进行良好的色补偿，一般来说是非常困难的，存在不能进行高品位的图像显示的问题。
本发明就是鉴于上述问题而完成的，其课题在于在能切换反射型显示和透射型显示的液晶装置中，提供一种不会发生由视差造成的双影或显示模糊等、在反射型显示时和透射型显示时都能进行高品位的图像显示的半透射半反射型的液晶装置及使用该液晶装置的电子装置。
利用下述的液晶装置，能完成本发明的上述课题，该液晶装置备有：一对透明的第一及第二基板；夹在该第一及第二基板之间的液晶层；在上述第二基板的上述液晶层一侧的表面上形成的、至少层叠了半透射半反射层及透明电极层的层叠体；配置在上述第二基板的与上述液晶层相反一侧的照明装置；配置在上述第一基板的与上述液晶层相反一侧的第一偏振片；配置在上述第一基板和上述第一偏振片之间的第一相位差片；配置在上述第二基板和上述照明装置之间的第二偏振片、以及配置在上述第二基板和上述第二偏振片之间的第二相位差片。
如果采用本发明的液晶装置，则在反射型显示时，利用层叠体中包含的半透射半反射层，将从第一基板一侧入射的外界光反射到液晶层一侧。这时，由于层叠体配置在第二基板的液晶层一侧，所以在该层叠体和液晶层之间几乎没有间隙，因此不会发生由视差造成的双影或显示模糊。另一方面，在透射型显示时，使从照明装置发射后从第二基板一侧入射的光源光通过层叠体中包含的半透射半反射层及透明电极层，透射到液晶层一侧。因此，在暗处能利用光源光进行明亮的显示。这样的半透射半反射层可以由设有微细的开口或能使光透过一部分区域的反射膜构成，也可以由在全部区域呈半透射半反射性的膜(例如，光能透过的极薄的金属薄膜或市场上出售的半反射镜等)构成。
在本发明的液晶装置中，特别是由在半透射半反射层中的未形成开口、间隙等的非开口区域(反射区域或非透射区域)反射的外界光通过层叠在该半透射半反射层上的透明电极层，再透过被与该非开口区域相对的透明电极层部分驱动的液晶部分。即，由与该非开口区域相对的透明电极层部分用纵向电场驱动液晶部分，用该液晶部分进行反射型显示。另一方面，透过在半透射半反射层中的形成了开口、间隙等的开口区域(非反射区域或透射区域)的光通过层叠在该半透射半反射层上的透明电极层，再透过被与该开口区域相对的透明电极层部分驱动的液晶部分。即，由与该开口区域相对的透明电极层部分用纵向电场驱动液晶部分，用该液晶部分进行透射型显示。这样由于不管半透射半反射层的图形怎样，都不影响由透明电极层加在液晶层上的电场，所以在反射型显示时及透射型显示时，与半透射半反射层上的开口形状或间隙形状无关，在各点内或各像素内液晶的取向变得均匀，能防止由取向混乱引起的显示品质的恶化。
另外在本发明的液晶装置中，由于备有第一偏振片和第一相位差片、以及第二偏振片和第二相位差片，所以在反射型显示和透射型显示时都能进行良好的显示控制。更具体地说，利用第一相位差片降低反射型显示时由光的波长分散引起的着色等对色调的影响，同时利用第二相位差片能降低透射型显示时由光的波长分散引起的着色等对色调的影响。另外，关于第一及第二相位差片也可分别利用液晶单元的着色补偿或视角补偿，设置多个相位差片。作为第一或第二相位差片，如果使用多个相位差片，则能更容易地进行着色补偿或视角补偿的最佳化。另外，通过设定第一偏振片、第一相位差片、液晶层及半透射半反射层的光学特性，来提高反射型显示时的对比度，同时在该条件下，设定第二偏振片及第二相位差片的光学特性，来提高透射型显示时的对比度，在反射型显示和透射型显示时，都能获得高的对比度特性。
作为这样的半透射半反射层的材料，可以使用以铝(铝)为主要成分的金属，但如果是Cr(铬)或Ag(银)等能反射可见光区域的外界光的金属，则该材料不作特别限定。
作为本发明的液晶装置的驱动方式，可以采用TFT(薄膜晶体管)有源矩阵驱动方式、TFD(薄膜二极管)有源矩阵驱动方式、以及段(segment)驱动方式等众所周知的各种驱动方式。这时，在反射型显示和透射型显示中，液晶单元的电压-反射率(透射率)特性多半不同，所以反射型显示时和透射型显示时驱动电压不同，最好分别进行最佳化。另外，对应于驱动方式，在第一基板上形成适当的多个条状或段状的透明电极，或在第一基板的几乎全部表面上形成透明电极。或者，也可以在第一基板上不设置相对电极，而用与第二基板上的透明电极之间的基板平行的横向电场进行驱动。
在本发明的液晶装置的一种形态中，在上述层叠体中，从靠近上述第二基板一侧开始依次层叠上述半透射半反射层、滤色片、保护膜及上述透明电极层。
如果采用该形态，则由于在半透射半反射层上还备有滤色片，所以能用外界光进行反射型彩色显示和利用照明装置进行透射型彩色显示。滤色片最好对380nm以上780nm以下波长范围的全部光具有25％以上的透射率。通过这样处理，能实现明亮的反射型彩色显示和透射型彩色显示。
另外，半透射半反射层通常采用以铝为主要成分的金属，但金属铝耐溶剂性非常弱，难以处理，还容易受伤。然而，在该形态下，用滤色片及保护膜覆盖由金属铝等形成的半透射半反射层的反射面，形成透明电极层，所以铝不直接接触形成ITO膜等透明电极用的显影液。因此，金属铝的处理容易，也不容易受伤。丙烯酰类透明树脂或氧化硅等材料可以用作这样的保护膜。
另外，滤色片和透明电极层之间的保护膜可以省略。这是作为TFT有源矩阵型液晶装置的形成了有源元件的基板的对置基板采用本发明的情况，是对置基板的透明电极层不需要进行图形刻蚀的情况。
在本发明的液晶装置的另一种形态中，在上述层叠体中，从靠近上述第二基板一侧开始依次层叠上述半透射半反射层、绝缘膜及上述透明电极层。
如果采用该形态，则由于能用绝缘膜使透明电极层和半透射半反射层绝缘，所以即使用铝等导电性金属以任意的图形形成半透射半反射层，也不会由于半透射半反射层的存在而在透明电极层的绝缘状态方面发生问题。另外，由于用绝缘膜覆盖由金属铝等形成的半透射半反射层的反射面，形成透明电极层，所以铝不直接接触形成ITO膜等透明电极用的显影液。因此，金属铝的处理容易，也不容易受伤。
在该层叠体中还层叠了绝缘膜的状态下，也可以在上述第一基板的朝向上述液晶层一侧的表面上，从靠近上述第一基板一侧开始依次形成滤色片及保护膜。
如果这样来构成，则不是在第二基板一侧，而是在第一基板一侧形成，利用保护膜保护的滤色片，能用外界光进行反射型彩色显示和利用照明装置进行透射型彩色显示。
在该层叠体中还层叠了绝缘膜的状态下，也可以使上述半透射半反射层的表面氧化后形成上述绝缘膜。
如果采用该形态，则能获得非常薄、而且绝缘性高的绝缘膜。在此情况下，最好使用铝作为半透射半反射层。因为铝即使被氧化也能维持其反射率。另外，在这样使绝缘膜氧化时，可以对半透射半反射层进行阳极氧化，也可以进行热氧化。
在该层叠体中还层叠了绝缘膜的状态下，上述绝缘膜也可以由两种以上不同的绝缘膜层叠形成。
如果这样来构成，则能提高绝缘膜的绝缘性。另外，可以用铝的氧化物等作为一个绝缘膜，用SiO2(氧化硅)膜或由有机物形成的覆盖膜等作为另一个绝缘膜。形成SiO2膜时，可以采用蒸镀、溅射或CVD法形成，形成有机膜时，可以采用旋转涂敷法形成。
在该层叠体中还层叠了绝缘膜的状态下，在上述层叠体中，还可以在上述绝缘膜和上述透明电极层之间还层叠滤色片。
如果这样来构成，则在第一基板上能形成由半透射半反射层、绝缘膜、滤色片及透明电极层层叠而成的层叠体，能用绝缘膜保护半透射半反射层，同时能用外界光进行反射型彩色显示和利用照明装置进行透射型彩色显示。特别是由于用绝缘膜覆盖由金属铝等形成的半透射半反射层的反射面，并形成了滤色片及透明电极层，所以铝不直接接触形成滤色片用的显影液或形成透明电极用的显影液。
在此情况下，在上述层叠体中，在上述滤色片和上述透明电极层之间还可以形成保护膜。
如果这样来构成，则在第一基板上能形成由半透射半反射层、绝缘膜、滤色片及透明电极层层叠而成的层叠体，能用绝缘膜保护半透射半反射层，且能用保护膜保护滤色片，同时能用外界光进行反射型彩色显示和利用照明装置进行透射型彩色显示。
在该层叠体中还层叠了绝缘膜的状态下，还可以备有在上述绝缘膜上形成的、连接到上述透明电极层上的有源元件。
如果这样来构成，则利用由绝缘膜与半透射半反射层绝缘了的有源元件，能构成能进行高品位的反射型显示及透射型显示的有源驱动方式的液晶装置。这里，作为有源元件可以使用以TFT元件为代表的三端元件或以TFD元件为代表的两端元件。
在本发明的液晶装置的另一形态中，在上述半透射半反射层上形成多个开口部分。
如果采用该形态，则在充分存在外界光线的情况下，将外界光取入后，用半透射半反射层的非开口部分进行反射，能进行反射型显示。在外界光线不充分的情况下，点亮照明装置，将光源光从半透射半反射层的开口部分导入液晶层，能进行透射型显示。开口部分的直径最好为0.01微米以上20微米以下。经过这样处理，人难以识别，能抑制由于设置了开口部分而产生的显示品质的恶化，能同时实现反射型显示和透射型显示。另外，开口部分相对于半透射半反射层的面积比最好在5％以上30％以下。经过这样处理，能抑制反射型显示的亮度下降，同时利用从半透射半反射层的开口部分导入液晶层的光源光，能实现透射型显示。
在本发明的液晶装置的另一形态中，互相以规定的间隔形成多个上述半透射半反射层。
如果采用该形态，则从照明装置发出的光源光从形成多个呈线状的半透射半反射层的间隙被导入液晶层，利用该被导入的光源光，能实现透射型显示。在此情况下，半透射半反射层的间隔最好在0.01微米以上20微米以下，半透射半反射层的间隔相对于半透射半反射层的面积比最好在5％以上30％以下。
在本发明的液晶装置的另一形态中，非驱动时呈暗(黑)状态。
如果采用该形态，则由于非驱动时呈暗状态，所以在透射型显示时，能抑制来自未被驱动的液晶的像素之间或点之间的漏光，能获得对比度更高的透射型显示。另外，在反射型显示时，能抑制来自像素之间或点之间的在显示中不需要的反射光，所以能获得对比度更高的显示。这样一般情况下，在与反射电极的间隙相对的位置上不用设置被称为黑色基体或黑色掩膜的遮光膜，就能提高透射型显示时及反射型显示时的对比度。此外，通过设置这样的遮光膜，能将反射型显示时亮度下降的事态防患于未然。
在本发明的液晶装置的另一形态中，上述半透射半反射层包含95重量％以上的铝，而且层厚在10nm以上40nm以下。
如果采用该形态，则利用较薄的半透射半反射层，能获得良好的透射率及反射率。根据实验，在该层的厚度范围内，能制作透射率为1％以上40％以下、反射率为50％以上95％以下的半透射半反射层。
在本发明的液晶装置的另一形态中，在上述第一基板的与上述液晶层相反的一侧还备有散射片。
如果采用该形态，则利用散射片观看时在散射面(白色面)上能获得半透射半反射层的镜面感。另外，利用散射片的散射，能进行视角大的显示。另外，散射片的位置如果位于第一基板与液晶层相反的一侧，则在什么位置都没有特别的关系。如果考虑到散射片的后方散射(在外界光入射的情况下，向入射光一侧的散射)的影响，则最好配置在第一偏振片和第一基板之间。后方散射是对于液晶装置的显示没有关系的散射光，如果存在该后方散射，则在反射型显示时会降低对比度。通过配置在第一偏振片和第一基板之间，能利用第一偏振片将后方散射光的光量减少约一半。
在本发明的液晶装置的另一形态中，上述半透射半反射层上有凹凸。
如果采用该形态，则由于凹凸的作用，不会有半透射半反射层的镜面感，能在散射面(白色面)上观看。另外，利用凹凸产生的散射，能进行大视角显示。能用感光性的丙烯酰树脂在半透射半反射层的基底上形成该凹凸形状，或者利用氢氟酸使作为基底的玻璃基板本身的表面粗糙而形成。另外，在半透射半反射层的凹凸表面上再形成透明的平坦膜，使面向液晶层的表面(形成取向膜的表面)平坦化，这一点从防止液晶的取向不良的观点看是必要的。
利用备有上述本发明的液晶装置的电子装置来完成本发明的上述课题。
如果采用本发明的电子装置，则能实现不会发生由视差造成的双影或显示模糊、能切换反射型显示和透射型显示的使用了半透射半反射型液晶装置或半透射半反射型彩色液晶装置的各种电子装置。这样的电子装置不管是在亮的场所还是在暗的场所，都能实现与外界光无关的图像质量高的显示。
附图的简单说明
图1是表示本发明的液晶装置的第一实施例的简略结构的纵剖面图。
图2a是表示在比较例中由单层结构的半透射半反射电极施加在液晶层上的电场的情况的示意图。
图2b是表示在第一实施例中由层叠在半透射半反射片上的透明电极施加在液晶层上的电场的情况的示意图。
图3是表示在第一实施例中合适的光学特性的设定图形之一例的示意图。
图4是表示在第一实施例中适用的光学特性的设定图形的另一例的示意图。
图5是表示本发明的液晶装置的第二实施例的简略结构的纵剖面图。
图6a是表示第二实施例的偏振片、相位差片及液晶单元的研磨(rubbing)方向的关系的说明图。
图6b是表示具有图6a所示的关系时液晶装置的驱动电压-反射率R/透射率T的特性曲线图。
图7是表示本发明的液晶装置的第三实施例的简略结构的纵剖面图。
图8是表示在本发明的液晶装置的第三实施例中的间隙中配置的由反射层构成的半透射半反射层之一例的平面图。
图9是表示在第三实施例中的间隙中配置的由反射层构成的半透射半反射层的另一例的平面图。
图10是表示在第三实施例中的间隙中配置的由反射层构成的半透射半反射层的另一例的平面图。
图11是表示本发明的液晶装置的第四实施例的简略结构的纵剖面图。
图12是表示本发明的液晶装置的第五实施例的简略结构的纵剖面图。
图13a是表示本发明的液晶装置的第六实施例的简略结构的纵剖面图。
图13b是图13a所示的第六实施例的局部斜视图。
图14是表示将本发明的液晶装置的第七实施例中的TFT驱动元件与像素电极等一起放大了的剖面图。
图15是表示将本发明的液晶装置的第8实施例中的TFD驱动元件与像素电极等一起放大了的剖面图。
图16a是表示本发明的液晶装置的第九实施例的简略结构的纵剖面图。
图16b是图16a所示的第九实施例的局部斜视图。
图17a是表示本发明的液晶装置的第十实施例的简略结构的纵剖面图。
图17b是图17a所示的第十实施例的局部斜视图。
图18是表示各实施例的半透射半反射层上设的开口部分的各种具体例的放大平面图。
图19是表示各实施例中的滤色片的每个着色层的光透射率的曲线图。
图20是本发明的第十一实施例的各种电子装置的简略斜视图。
实施发明用的最佳形态
以下，根据附图说明实施本发明的每个实施例的最佳形态。
(第一实施例)
参照图1至图4，说明本发明的液晶装置的第一实施例。图1是表示本发明的第一实施例的结构的简略纵剖面图。另外，第一实施例虽然基本上是单纯矩阵型的液晶显示装置，但同样的结构也能适用于有源矩阵型的装置或其他分段型的装置、以及其他液晶装置。
如图1所示，在第一实施例中，液晶层103被框状的密封材料104封闭在两个透明基板101及102之间，形成液晶单元。液晶层103由具有规定的扭曲角的向列液晶构成。在上侧的透明基板101的内表面上由ITO(铟锡氧化物)膜等形成多个条状的透明电极109，在透明电极109的表面上形成取向膜110，沿着规定的方向被施以研磨处理。
另一方面，在下侧的透明基板102的内表面上依次形成由半透射半反射片111、由SiO2形成的保护膜112、以及滤色片114，在该滤色片114上按照规定的图形排列着R(红)、G(绿)、B(蓝)三色着色层。在滤色片114的表面上覆盖了透明的保护膜115，在该保护膜115的表面上由ITO膜等形成多个条状的透明电极116。与透明电极109交叉地排列多个在滤色片114的每个着色层上形成的条状的透明电极116。
另外，在备有MIM元件或TFT元件的有源矩阵型的装置的情况下，各透明电极116的形状呈矩形，通过有源元件连接在布线上(参照后文所述的第七及第八实施例)。
半透射半反射片111由铬或铝等形成，其表面成为反射从透明基板101一侧入射的光的反射面。在透明电极116的表面上形成取向膜117，沿着规定的方向被施以研磨处理。另外，在半透射半反射片111上设有直径为2微米的开口部分，开口部分的总面积相对于半透射半反射片的总面积的比例约为10％，开口部分是随机设定的。
现在，参照图2a及图2b，说明在第一实施例中，由层叠在半透射半反射片111上的透明电极116施加在液晶层103上的电场。图2a是表示在使用设有微细的(例如直径为2微米的)开口部分111a’的半透射半反射片和兼作像素电极的单层结构的半透射半反射电极111’的比较例中，由该半透射半反射电极111’施加在液晶层上的电场的情况的示意图。图2b是表示在第一实施例中，由层叠在半透射半反射片111上的透明电极116施加在液晶层103上的电场的情况的示意图。
如图2a所示，在比较例中，在利用由单一导电层构成的半透射半反射电极111’的情况下，进行反射型显示时，能由位于非开口区域的半透射半反射电极111’部分利用纵向电场Fr(垂直于基板方向的电场)驱动除了开口区域At外的被非开口区域反射的外界光通过的液晶部分。可是，进行透射型显示时，必须由位于非开口区域的半透射半反射电极111’部分利用倾斜电场Ft’来驱动从半透射半反射电极111’的开口部分111a’入射的光源光通过的位于开口区域At的液晶部分。即，透射型显示时，由于利用开口区域At处的倾斜电场驱动液晶以进行显示，所以与利用纵向电场驱动液晶的情况相比较，由于液晶取向的混乱，致使显示品质恶化。
如图2b所示，与此不同，在第一实施例中，在利用设有微小的开口部分111a的半透射半反射片111上未设置层叠形成的开口部分的透明电极116的情况下，进行反射型显示时，与比较例的情况相同，能由位于非开口区域的透明电极111部分利用纵向电场Fr驱动。而且，在透射型显示时也能由与开口部分111a相对的透明电极111部分利用纵向电场Fr驱动从半透射半反射电极111的开口部分111a入射的光源光通过的位于开口区域At的液晶部分。这样，不管半透射半反射片111的图形如何，都不会影响由透明电极116施加在液晶层上的电场，所以与半透射半反射片111上的开口形状或间隙形状无关，利用从透明电极116施加的纵向电场，使各点内或各像素内液晶的取向均匀，能防止由取向混乱引起的显示品质的恶化。
另外，后文将说明这样的微小的开口部分111a的各种具体的结构(参照图18)。
再回到图1中，将偏振片105配置在上侧透明基板101的外表面上，将相位差片106配置在偏振片105和透明基板101之间。另外，在液晶单元的下侧，将相位差片108配置在透明基板102的背后，将偏振片107配置在该相位差片108的背后。而且，在偏振片107的下侧配置了背照光源，该背照光源有发射白光的荧光管119、以及其入射端面沿着该荧光管119的导光片118。导光片118是丙烯酰树脂片等透明体，在其整个背面形成散射用的粗糙面，或者形成散射用的印刷层，用其端面接收作为光源的荧光管119的光，从图中的上方发出大致均匀的光。作为另外的背照光源，可以采用LED(发光二极管)或EL(场致发光)等。
在第一实施例中，为了防止透射型显示时从各点之间的区域漏光，在滤色片114的各着色层之间形成的作为遮光部分的黑色基本层113呈平面地大致与点之间对应地设置。黑色基本层113或是覆盖铬层、或是用感光性黑色树脂形成。
这样在第一实施例中，偏振片105及相位差片106配置在液晶单元的上侧，偏振片107及相位差片108配置在液晶单元的下侧，所以不管是在反射型显示或透射型显示时，都能进行良好的显示控制。更具体地说，利用相位差片106，能降低反射型显示时由光的波长分散引起的着色等对色调的影响(即，利用相位差片106谋求反射型显示时显示的最佳化)，同时利用相位差片108，能降低透射型显示时由光的波长分散引起的着色等对色调的影响(即，在利用相位差片106谋求反射型显示时显示的最佳化的条件下，进一步利用相位差片108谋求透射型显示时显示的最佳化)。另外，关于各相位差片106及107，通过液晶单元的着色补偿、或视角补偿，也能配置多个相位差片。这样如果使用多个相位差片作为相位差片106或107，则能更容易地进行着色补偿或视角补偿的最佳化。
另外，通过设定偏振片105、相位差片106、液晶层103及半透射半反射片111的光学特性，来提高反射型显示时的对比度，同时在该条件下通过设定偏振片107及相位差片108的光学特性，来提高透射型显示时的对比度，由此在反射型显示或透射型显示时，都能获得高的对比度特性。例如，设定偏振片105、相位差片106、液晶层103及半透射半反射片111的光学特性，以便在反射型显示时，外界光通过偏振片105后变成线偏振光，再通过相位差片106及处于未加电压状态(暗显示状态)的液晶层103部分后，变成右旋圆偏振光，到达半透射半反射片111，在这里被反射后，其传播方向逆转，同时变成左旋圆偏振光，再通过处于未加电压状态的液晶层103部分后，变成线偏振光，并被偏振片105吸收(即，变暗)。这时，由于通过处于加电压状态(亮显示状态)的液晶层103部分的外界光通过液晶层103部分，被半透射半反射片111反射后从偏振片105射出(即，变亮)。另一方面，设定偏振片107及相位差片108的光学特性，以便在透射型显示时，从背照光源发出并通过偏振片107及相位差片108后、透过半透射半反射片111的光源光变成与上述的反射型显示时被半透射半反射片111反射的左旋圆偏振光同样的光。于是，与反射型显示时相比，虽然光源及光路不同，但透射型显示时透过半透射半反射片111的光源光与反射型显示时被半透射半反射片111反射的外界光一样，通过处于未加电压状态的液晶层103部分后，变成线偏振光，并被偏振片105吸收(即，变暗)。这时，通过处于加电压状态(亮显示状态)的液晶层103部分的光通过液晶层103部分，从偏振片105射出(即，变亮)。
这样在反射型显示和透射型显示中的任意一种显示时，都能获得高对比度特性的偏振片105、相位差片106、液晶层103、半透射半反射片111、偏振片107及相位差片108的光学特性的两个具体例示于图3及图4。另外，在图3及图4中，层叠的5个长方形从上至下分别示出了偏振片105、相位差片106、包含液晶层103等的液晶单元、相位差片108及偏振片107各层，用各长方形中示出的箭头表示轴方向。另外，在图3及图4所示的例中，液晶单元上侧的相位差片106由两个相位差片构成(以下，假定为第一相位差片106a及第二相位差片106b)，在图4所示的例中，液晶单元下侧的相位差片108由两个相位差片构成(假定为第三相位差片108a及第四相位差片108b)。
在图3中，偏振片105的吸收轴1301相对于面板的纵向向左偏转35.5度。第一相位差片106a的延迟轴方向1302相对于面板的纵向向左偏转102.5度，其延迟量为455nm。第二相位差片106b的延迟轴方向1303相对于面板的纵向向左偏转48.5度，其延迟量为544nm。液晶单元的透明基板101一侧的取向膜的摩擦方向1304相对于面板的纵向向右偏转37.5度。液晶单元的透明基板102一侧的取向膜的摩擦方向1305相对于面板的纵向向左偏转37.5度。液晶从透明基板101向透明基板102左旋扭曲255度。另外，液晶的双折射Δn和单元间隙d的积为0.90微米。相位差片108的延迟轴方向1306相对于面板的纵向向右偏转0.5度，其延迟量为140nm。偏振片107的吸收轴1307相对于面板的纵向向左偏转49.5度。在该条件下，从背照光源发出的光是波长为560nm的绿色光，呈椭圆率为0.85的椭圆偏振光的状态，通过配置在液晶单元内的半透射半反射片111。另外，其旋转方向为右旋，从偏振片105一侧入射，通过呈暗显示状态的液晶层后，变成与被半透射半反射片111反射的外界光大致相同的偏振状态。因此，如果设定为该例中的光学特性，则在反射型显示和透射型显示中的任意一种显示时，都能获得高对比度特性。
在图4中，偏振片105的吸收轴1401相对于面板的纵向向左偏转110度。第一相位差片106a的延迟轴方向1402相对于面板的纵向向左偏转127.5度，其延迟量为270nm。第二相位差片106b的延迟轴方向1403相对于面板的纵向向左偏转10度，其延迟量为140nm。液晶单元的透明基板101一侧的取向膜的摩擦方向1404相对于面板的纵向向右偏转51度。液晶单元的透明基板102一侧的取向膜的摩擦方向1405相对于面板的纵向向左偏转50度。液晶从透明基板101向透明基板102右旋扭曲79度。另外，液晶的双折射Δn和单元间隙d的积为0.24微米。第三相位差片108a的延迟轴方向1406相对于面板的纵向向左偏转100度，其延迟为140nm。第四相位差片108b的延迟轴1407相对于面板的纵向向左偏转37.5度，其延迟量为270nm。偏振片108的吸收轴1408相对于面板的纵向向左偏转20度。在该条件下，从背照光源发出的光在以波长为560nm的绿色光为中心的较宽的波长范围内，呈椭圆率最大为0.96的极其接近于圆偏振光的椭圆偏振光的状态，通过配置在液晶单元内的半透射半反射片111。另外，其旋转方向为左旋，从偏振片105一侧入射，通过呈暗显示状态的液晶层后，变成与被半透射半反射片111反射的外界光大致相同的偏振状态。因此，如果设定为该例中的光学特性，则在反射型显示和透射型显示中的任意一种显示时，都能获得高对比度特性。
如以上参照图3及图4所述，在本发明的液晶装置中，由于备有偏振片105及相位差片106、以及偏振片107及相位差片108，所以在反射型显示和透射型显示中的任意一种显示时，都能获得良好的色补偿和高对比度特性。另外，这些光学特性的设定不限于图3及图4所示的例，可以根据实验、理论或模拟等，进行液晶装置的规格中所要求的亮度和对比度相平衡的设定。
其次参照图1，说明如上构成的本实施例的反射型显示和透射型显示。
首先在反射型显示的情况下，从图的上侧入射到该液晶装置中的外界光分别透过偏振片105、相位差片106，再通过液晶层103、滤色片114后，被作为半透射半反射层之一例的半透射半反射片111反射，再从偏振片105射出。这时，利用加在液晶层103上的电压，能控制亮状态和暗状态、以及其中间的亮度。
在透射型显示的情况下，来自背照光源的光利用偏振片107及相位差片108而变成规定的偏振光，从半透射半反射片111上的微小的开口部分被导入滤色片114及液晶层103中，通过液晶层103后，透过相位差片106。这时，根据加在液晶层103上的电压，能控制偏振片105的透过状态(亮状态)和吸收状态(暗状态)、以及其中间状态(亮度)。
如果采用上述的本实施例的结构，能实现不会发生双影或显示模糊的能切换反射型显示和透射型显示的彩色液晶装置。
另外，本实施例的半透射半反射片111采用设置了开口部分的铝金属层，用保护膜112覆盖其表面，在它上面形成滤色片114和保护膜115、透明电极116。因此，铝金属层不直接接触ITO显影液或滤光片显影液，所以铝金属层不会被显影液溶解。另外，能容易处理易受伤的铝金属层。另外，作为这样的半透射半反射片111，最好含有95重量％以上的铝，而且其厚度在10nm以上至40nm以下。
(第二实施例)
参照图5及图6说明本发明的液晶装置的第二实施例。图5是表示本发明的液晶装置的第二实施例的结构的简略纵剖面图。该实施例基本上是单纯矩阵型的液晶显示装置，但同样的结构也能适用于有源矩阵型的装置或其他分段型的装置、以及其他液晶装置。
在该实施例中，液晶层403被框状的密封材料404封闭在两个透明基板401及402之间，形成液晶单元。液晶层403由介电系数各向异性负的向列液晶构成。在上侧的透明基板401的内表面上由ITO等形成多个条状的透明电极409，在透明电极409的表面上形成垂直于液晶排列的取向膜410，沿着规定的方向被施以摩擦处理。通过该摩擦处理，液晶分子沿摩擦方向有大约85度的预倾斜(pre-tilt)角。在备有MIM元件或TFT元件的有源矩阵型的装置的情况下，透明电极409呈矩形，通过有源元件连接布线。
另一方面，在下侧的透明基板402的内表面上用感光性丙烯酰树脂形成高度约为0.8微米的凹凸，在其表面上溅射厚度为25nm的添加了1.0重量％的Nd的铝，形成半透射半反射片411。在该半透射半反射片411上通过保护膜412形成滤色片414，在该滤色片414上按照规定的图形排列了R(红)、G(绿)、B(蓝)三色着色层。在滤色片414的表面上覆盖着透明的保护膜415，在该保护膜415的表面上由ITO等形成多个条状的透明电极416。与透明电极409交叉地排列多个在上述滤色片414的每个着色层上形成的条状的透明电极416。在透明电极416的表面上形成取向膜417。另外，对该取向膜417不进行摩擦处理。
偏振片405配置在上侧的透明基板401的外表面上，相位差片(1/4波片)406配置在偏振片405和透明基板401之间。另外，在液晶单元的下侧，相位差片(1/4波片)408配置在透明基板402的背后，偏振片407配置在该相位差片(1/4波片)408的背后。而且，在偏振片407的后方配置了背照光源，该背照光源有发射白光的荧光管419、以及其入射端面沿着该荧光管419的导光片418。导光片418是这样一种透明体，即其背面全部呈散射用的粗糙面、或形成了散射用的印刷层的丙烯酰树脂片等透明体，用其端面接收作为光源的荧光管419的光，从图中的上面发射大致均匀的光。作为另外的背照光源，可以采用LED(发光二极管)或EL(场致发光)等。
在该实施例中，为了防止透射型显示时从各点之间的区域漏光，在滤色片414的各着色层之间形成的作为遮光部分的黑色基本层413呈平面地大致与点之间对应地设置。黑色基本层413通过覆盖铬层、或用感光性黑色树脂形成。
这里如图6a所示，偏振片405和偏振片407的透射轴P1及P2设定为同一方向，相位差片(1/4波片)406及408的滞相轴C1及C2的方向设定为相对于这些偏振片的透射轴P1及P2沿时针方向旋转θ＝45度的方向。另外，透明基板401内表面上的取向膜410的摩擦处理方向R1与相位差片(1/4波片)406及408的滞相轴C1及C2的方向一致。该摩擦方向R1规定为施加液晶层403的电场时使液晶分子的长轴颠倒的方向。液晶层403采用负的向列液晶。
另外在图6b中示出了本实施例的反射型显示时的反射率R的驱动电压特性、以及透射型显示时的透射率T的驱动电压特性。不加电场时的显示状态呈暗(黑)状态。如果采用该液晶单元，就不需要形成黑色基本层413。
其次参照图5说明如上构成的本实施例的反射型显示及透射型显示。
首先在反射型显示的情况下，从图的上侧入射到该液晶装置中的外界光分别透过偏振片405、相位差片406，通过液晶层403后，再通过滤色片414后，被半透射半反射片411反射，再从偏振片405射出。这时，利用加在液晶层403上的电压，能控制亮状态和暗状态、以及其中间的亮度。
另外在透射型显示的情况下，来自背照光源的光利用偏振片407及相位差片408而变成规定的偏振光，从半透射半反射片411被导入液晶层403中，通过滤色片414、液晶层403后，透过相位差片406。这时，根据加在液晶层403上的电压，能控制从偏振片405透过的状态(亮状态)和吸收状态(暗状态)、以及其中间的亮度。
如果采用上述的本实施例的结构，能实现不会发生双影或显示模糊的能切换反射型显示和透射型显示的彩色液晶装置。
另外，本实施例的半透射半反射片411采用铝为主要成分的金属层，用保护膜412覆盖其表面，在它上面形成滤色片414和保护膜415、透明电极416。因此，铝金属层不直接接触ITO显影液或滤色片显影液，所以铝金属层不会被显影液溶解。另外，能容易处理易受伤的铝金属层。例如，添加了1.0重量％的Nd的厚度为25nm的铝，其反射率为80％，透射率为10％，作为半透射半反射片411能发挥充分的作用。
另外带有凹凸的半透射半反射片411由于能将光反射到宽广的范围内，所以能实现视角大的液晶装置。
(第三实施例)
参照图7至图10说明本发明的液晶装置的第三实施例。图7是表示本发明的液晶装置的第三实施例的结构的简略纵剖面图。该实施例基本上是单纯矩阵型的液晶显示装置，但同样的结构也能适用于有源矩阵型的装置或其他分段型的装置、以及其他液晶装置。
在该实施例中，液晶层203被框状的密封材料204封闭在两个透明基板201及202之间，形成液晶单元。液晶层203由具有规定的扭曲角的向列液晶构成。在上侧的透明基板201的内表面上形成滤色片213，在该滤色片213上按照规定的图形排列了R(红)、G(绿)、B(蓝)三色着色层。在滤色片213的表面上覆盖了透明的保护膜212，在该保护膜212的表面上由ITO等形成多个条状的透明电极211。在透明电极211的表面上形成取向膜210，并沿规定方向进行摩擦处理。
另一方面，在下侧的透明基板202的内表面上，在相对于每一个上述滤色片213的着色层而形成的条纹状的反射层216上，排列着多条其面积比反射层216宽一圈的条状的透明电极215，该透明电极215与透明电极211交叉。在备有MIM元件或TFT元件的有源矩阵型的装置的情况下，各反射层216及透明电极215呈矩形，通过有源元件连接布线。该反射层216由铬或铝等形成，其表面成为反射从透明基板201一侧入射的光的反射面。在透明电极215的表面上形成取向膜214，沿着规定的方向被施以摩擦处理。
这样在第三实施例中，由相隔规定的间隔呈条状排列的反射层216构成半透射半反射层之一例，在此情况下，相邻的条状的反射层216的各间隙具有透过来自背照光源的光源光的功能。
偏振片205配置在上侧的透明基板201的外表面上，相位差片206及散射片207分别配置在偏振片205和透明基板201之间。另外，在液晶单元的下侧，相位差片209配置在透明基板202的背后，偏振片208配置在该相位差片209的背后。而且，在偏振片208的下侧配置了背照光源，该背照光源有发射白光的荧光管218、以及其入射端面沿着该荧光管218的导光片217。导光片217是这样一种透明体，即其背面全部呈散射用的粗糙面、或形成了散射用的印刷层的丙烯酰树脂片等透明体，用其端面接收作为光源的荧光管218的光，从图中的上面发射大致均匀的光。作为另外的背照光源，可以采用LED(发光二极管)或EL(场致发光)等。
其次参照图7说明如上构成的本实施例的反射型显示及透射型显示。
首先在反射型显示的情况下，从图的上侧入射到该液晶装置中的外界光分别透过偏振片205、相位差片206及散射片207，通过滤色片213、液晶层203后，被反射层216反射，再从偏振片205射出。这时，利用加在液晶层203上的电压，能控制亮状态和暗状态、以及其中间的亮度。
另外在透射型显示的情况下，来自背照光源的光利用偏振片208及相位差片209而变成规定的偏振光，从未形成反射层216的间隙部分被导入液晶层203及半透射半反射片213上，然后，透过散射片207、相位差片206。这时，根据加在液晶层203上的电压，能控制偏振片205的透过状态(亮状态)和吸收状态(暗状态)、以及其中间的亮度。
现在用图8至图10，更详细地说明反射型显示和透射型显示。图8是将本发明应用于采用MIM元件的有源矩阵型液晶装置时的下侧透明基板202的正面简略图。连接在扫描线501上的MIM元件(或TFD元件)502在岛状的铝反射层503上层叠形成，并连接在其面积比铝反射层503宽一圈的岛状的ITO透明电极504上。图9是将本发明应用于单纯矩阵型的液晶装置时的下侧透明基板202的正面简略图。以与液晶单元的上侧透明基板内表面上形成的条状的ITO透明电极601交叉的方式、在下侧透明电极内表面上形成铝反射层602及其面积比铝反射层602宽一圈的条状的ITO透明电极603。另外，图10是将本发明应用于单纯矩阵型的液晶装置时的下侧透明基板202的另一例的正面简略图。以与液晶单元的上侧透明基板内表面上形成的条状的ITO透明电极601交叉的方式、在下侧透明电极内表面上形成其宽度比岛状的铝反射层602’的各地宽一圈的条状的ITO透明电极603。
反射型显示时，入射到液晶单元的外界光被反射层503反射(图8的情况)、或被反射层602反射(图9的情况)、或被反射层602’反射(图10的情况)。就是说，利用加在液晶层上的电压，能调制入射到反射层503、602或602’上的外界光。透射型显示时，从背照光源入射到液晶单元的光中，只有通过了反射层503、602或602’的间隙的光源光才能被导入液晶层。可是，入射到像素电极或点电极以外的光与显示无关，只降低透射型显示的对比度，所以通过设置遮光膜(黑色基本层)或使液晶层的显示方式为常黑方式来阻断上述入射的光。即，利用与铝反射层503、602或602’不重合的入射到ITO透明电极504或603部分的来自背照光源的光，可进行透射型的显示。
例如假设图9中的上侧透明基板内表面的ITO透明电极601的线宽(L)为198微米，下侧透明基板内表面的铝反射层602的线宽(W1)为46微米，在它上面形成的ITO透明电极603的线宽(W2)为56微米，则能使入射到液晶层的外界光中的约70％反射，能使从背照光源射出后入射到下侧的透明基板上的光中的约10透过。
如果采用上述的本实施例的结构，能实现不会发生双影或显示模糊的能切换反射型显示和透射型显示的彩色液晶装置。
另外，在本实施例的铝反射层216的表面上形成了ITO透明电极215，所以铝反射层216不易受伤，另外铝反射层216和ITO透明电极215两者成为电极线，所以能降低电极线电阻。
另外，配置在液晶单元的上侧面上的散射片207能使被铝反射层216反射的光以广角射出，所以能实现视角大的液晶装置。
(第四实施例)
参照图11说明本发明的液晶装置的第四实施例。图11是表示本发明的液晶装置的第四实施例的结构的简略纵剖面图。该实施例基本上是单纯矩阵型的液晶显示装置，但同样的结构也能适用于有源矩阵型的装置或其他分段型的装置、以及其他液晶装置。
在该实施例中，也与上述的实施例一样，液晶层303被框状的密封材料304封闭在两个透明基板301及302之间，形成液晶单元。液晶层303由具有规定的扭曲角的向列液晶构成。在上侧的透明基板301的内表面上形成滤色片313，在该滤色片313上按照规定的图形排列了R(红)、G(绿)、B(蓝)三色着色层。在滤色片313的表面上覆盖了透明的保护膜312，在该保护膜312的表面上由ITO等形成多个条状的透明电极311。在透明电极311的表面上形成取向膜310，并沿规定方向进行摩擦处理。
另一方面，在下侧的透明基板302的内表面上，在相对于每一个上述滤色片313的着色层而形成的条纹状的反射层317上，通过保护膜316形成其面积比反射层317宽一圈的条状的透明电极315。而且与透明电极311交叉地排列着多条该透明电极315。在备有MIM元件或TFT元件的有源矩阵型的装置的情况下，各反射层317及透明电极316呈矩形，通过有源元件连接布线。该反射层317由铬或铝等形成，其表面成为反射从透明基板301一侧入射的光的反射面。在透明电极315的表面上形成取向膜314，沿着规定的方向被施以摩擦处理。
这样在第四实施例中，由相隔规定的间隔呈条状排列的反射层317构成半透射半反射层之一例，在此情况下，相邻的条状的反射层317的各间隙具有透过来自背照光源的光源光的功能。
偏振片305配置在上侧的透明基板301的外表面上，相位差片306及散射片307分别配置在偏振片305和透明基板301之间。另外，在液晶单元的下侧，相位差片309配置在透明基板302的背后，偏振片308配置在该相位差片309的背后。而且，在偏振片308的下侧配置了背照光源，该背照光源有发射白光的荧光管319、以及其入射端面沿着该荧光管319的导光片318。导光片318是这样一种透明体，即其背面全部呈散射用的粗糙面、或形成了散射用的印刷层的丙烯酰树脂片等透明体，用其端面接收作为光源的荧光管319的光，从图中的上面发射大致均匀的光。作为另外的背照光源，可以采用LED(发光二极管)或EL(场致发光)等。
其次参照图11说明如上构成的本实施例的反射型显示及透射型显示。
首先在反射型显示的情况下，从图的上侧入射到该液晶装置中的外界光分别透过偏振片305、相位差片306及散射片307，通过滤色片313、液晶层303后，被反射层317反射，再从偏振片305射出。这时，利用加在液晶层303上的电压，能控制亮状态和暗状态、以及其中间的亮度。
另外在透射型显示的情况下，来自背照光源的光利用偏振片308及相位差片309而变成规定的偏振光，从未形成反射层317的间隙部分被导入液晶层303及半透射半反射片313上，然后，透过散射片307、相位差片306。这时，根据加在液晶层303上的电压，能控制偏振片305的透过状态(亮状态)和吸收状态(暗状态)、以及其中间的亮度。
关于上述的透明电极315及反射层317的平面形状与第三实施例的情况相同，在应用于使用了MIM元件的有源矩阵型液晶装置的情况下，如图8所示，在应用于单纯矩阵型的液晶装置的情况下，如图9或图10所示。
例如假设图9中的上侧透明基板里面的ITO透明电极601的线宽(L)为240微米，下侧透明基板里面的铝反射层602的线宽(W1)为60微米，在它上面通过保护膜形成的ITO透明电极603的线宽(W2)为70微米，则能使入射到液晶层的外界光中的约75％反射，能使从背照光源射出后入射到下侧的透明基板上的光中的约8％透过。
采用上述的本实施例的结构，能实现不会发生双影或显示模糊的能切换反射型显示和透射型显示的彩色液晶装置。
另外，在本实施例的铝反射层317的表面上形成了保护膜316之后形成ITO透明电极315，所以铝反射层317不直接接触ITO透明电极315的显影液或刻蚀液。另外，由于有保护膜316，所以不易受伤。通过使铝反射层317和ITO透明电极315短路，能减少断线的概率，同时能降低电极线的电阻。
另外配置在液晶单元的上侧的面上的散射片307能使被铝反射层317反射的光以广角射出，所以能实现视角大的液晶装置。
(第五实施例)
参照图12说明本发明的液晶装置的第五实施例。图12是表示本发明的液晶装置的第五实施例的结构的简略纵剖面图。第五实施例具有与第四实施例大致相同的结构，唯一不同的是反射层的结构。另外，在图12中，与第四实施例的图11相同的构成要素标以相同的参照符号，其说明从略。
即在图12中，以如方式下形成反射层317’。
首先，采用旋转涂敷法等在透明基板302的内侧表面上涂敷感光性抗蚀剂，用通过有微小的开口部分的掩模调整过的光量进行曝光。然后，根据需要，进行感光性抗蚀剂的烧固、显影。通过显影，与掩模的开口部分对应的部分被局部地除掉，能形成具有波浪形的剖面形状的支撑层。这里，通过上述光刻工序，只将与掩模的开口部分对应的部分除去，或者只留下与掩模的开口部分对应的部分，然后，通过刻蚀或加热等，使凹凸形状圆滑，形成波浪形的剖面形状即可，另外，也可以在一度形成的上述支撑层的表面上再层叠另外一层，形成更圆滑的表面。
其次，采用蒸镀、溅射等方法，在支撑层的表面上覆盖薄膜状的金属，形成备有反射面的金属膜，然后进行图形刻蚀，形成条状(参照图9)或岛状(参照图8或图10)。作为金属，可以使用铝、铬、Ag、Au等。由于反射层317’的形状是按照支撑层表面的波浪形的凹凸形状而形成的，所以其全部表面呈粗糙面。
采用上述的本实施例的结构，能实现不会发生双影或显示模糊的能切换反射型显示和透射型显示的彩色液晶装置。
特别是如果采用本实施例，由于带有凹凸的反射层317’能将反射光反射到大的范围内，所以能实现视角大的液晶装置。
(第六实施例)
参照图13a及图13b说明本发明的液晶装置的第六实施例。图13a是本发明的液晶装置的第六实施例的简略纵剖面图，图13b是其一部分的斜视图。第六实施例具有与上述第四实施例大致相同的结构，只是反射层及其保护层的结构不同。另外，在图13a及图13b中，与第四实施例的图11相同的构成要素标以相同的参照符号，其说明从略。
即在图13a及图13b中，这样形成反射层617，采用蒸镀法形成由铝构成的反射层，厚度为50～300nm，各点呈岛状或条状(参照图8至图10)。另外，作为反射层617虽然最好采用铝，但也可以用铬等其他金属代替。
另外，在反射层617上不象第四实施例那样形成保护膜，而是通过对蒸镀后的反射层进行阳极氧化形成由铝2O3(氧化铝)构成的绝缘层616。阳极氧化的条件是：使用含有1～10重量％的水杨酸铵和20～28重量％的乙二醇的溶液，成电压为5～250V，电流密度为0.001～0.1mA/cm2。假定这样形成的氧化膜的厚度为140nm或该数的整数倍，则能防止由干涉产生的着色。而且，透明电极315配置在绝缘层616上，其他结构与图11所示的第四实施例的情况相同。
如上所述，如果采用第六实施例，则能获得非常薄且绝缘性高的绝缘膜616。特别是通过由铝形成反射层617，氧化后也能维持其反射率。另外，在这样通过氧化形成绝缘膜616时，既可以利用阳极氧化法，也可以利用热氧化法。
(第七实施例)
参照图14说明本发明的液晶装置的第七实施例。图14是表示将本发明的第七实施例的TFT驱动元件和像素电极等一起放大后的剖面图。另外，在第七实施例的基板上形成TFT驱动元件，并连接在通过绝缘膜在该TFT驱动元件上形成的透明电极上，这样的结构也能适用于本发明的各实施例。
在图14中，TFT元件被设置在透明基板702上形成的层间绝缘膜721上，该TFT元件具有栅极722、栅绝缘膜723、i-Si层724、n+-Si层725、源极726及漏极727。在TFT元件上形成的层间绝缘膜731上形成由铝构成的反射层728，对蒸镀后的反射层进行阳极氧化后形成的绝缘层729被设置在反射层728上。在绝缘层729上形成由ITO构成的透明电极730(像素电极)，该透明电极730通过接触孔连接在漏极727上。
如上所述，如果采用第七实施例，则由于通过TFT元件向各透明电极(像素电极)730供电，所以能降低透明电极730之间的交扰(Crosstalk)，能进行品位更高的图像显示。另外，这样构成的TFT元件可以是LDD结构、偏置(offset)结构、自对准结构等任意一种结构的TFT。另外，除了单栅极结构外，也可以是双栅极或三重栅极以上的结构。
(第八实施例)
参照图15说明本发明的液晶装置的第八实施例。图15是表示将本发明的第八实施例的TFD驱动元件和像素电极等一起放大后的剖面图。另外，在第八实施例的基板上形成TFD驱动元件，并连接在通过绝缘膜在该TFD驱动元件上形成的透明电极上，这样的结构能适用于本发明的各实施例。
在图15中，在基板802上形成的层间绝缘膜821上形成由钽构成的第一导电层841，在第一导电层841上形成对钽进行阳极氧化获得的绝缘层842。在绝缘层842上形成由铬构成的第二导电层843。另外，在层间绝缘膜821上形成由铝构成的反射层844，在反射层844上形成对蒸镀后的反射层进行阳极氧化获得的绝缘膜845。在绝缘膜845上形成的透明电极(像素电极)846连接在第二导电层843上。
如上所述，如果采用第八实施例，则由于通过TFD元件向各透明电极(像素电极)846供电，所以能降低透明电极846之间的交扰，能进行品位更高的图像显示。另外，也可以设置ZnO(氧化锌)压敏电阻、MSI(金属一半绝缘体)驱动元件、RD(环形二极管)等具有双向二极管特性的两端型非线性元件，来代替图中所示的TFD元件。
(第九实施例)
参照图16a及图16b说明本发明的液晶装置的第九实施例。图16a是本发明的液晶装置的第九实施例的简略纵剖面图，图16b是其一部分的斜视图。第九实施例具有与上述第六实施例大致相同的结构，只是反射层的结构不同。另外，在图16a及图16b中，与第六实施例的图13a及图13b相同的构成要素标以相同的参照符号，其说明从略。
即在图16a及图16b中，用蒸镀法形成厚度为50～300nm的条状的由铝构成的反射层808。然后与第一实施例一样，在反射层808上特别设置开口部分810。通过光刻工序，开口部分810与反射层808能同时形成。另外，作为铝的刻蚀方法，可以采用这样一些方法：使用磷酸、硝酸及醋酸的混合液的湿刻蚀法、使用氯类气体的干刻蚀法等。另外，通过对蒸镀后的反射层进行阳极氧化，在反射层808上形成绝缘膜809。阳极氧化条件与实施例6所述的条件相同，形成与实施例6同样的厚度。然后，将透明电极807配置在绝缘层809上，其他结构与第六实施例的情况相同。
如上所述，如果采用第九实施例，则在设有开口部分810的反射层808上能获得非常薄且绝缘性高的绝缘膜809。特别是通过形成由铝构成的反射层808，氧化后也能维持其反射率。
(第十实施例)
参照图17a及图17b说明本发明的液晶装置的第十实施例。图17a是本发明的液晶装置的第十实施例的简略纵剖面图，图17b是其一部分的斜视图。第十实施例具有与上述第九实施例大致相同的结构，只是绝缘膜的结构不同。另外，在图17a及图17b中，与第九实施例的图16a及图16b相同的构成要素标以相同的参照符号，其说明从略。
即在图17a及图17b中，设置在设有开口部分810的反射层808上的绝缘层由包含绝缘膜909a及909b的多层结构构成。更具体地说，作为绝缘层，除了对由金属构成的反射层808进行阳极氧化获得的氧化膜909a以外，还利用旋转涂敷法层叠形成涂敷了有机物质的绝缘膜909b。另外，作为绝缘膜909b除了有机绝缘膜以外，还可以蒸镀SiO2膜等。其他方面与第九实施例相同，这里将其说明省略。
如上所述，如果采用第十实施例，则能提高绝缘膜的绝缘性。另外，可以采用铝的氧化物等作为一个绝缘膜，另一个绝缘膜可以使用SiO2膜或由有机物质构成的覆盖膜等，在形成这种SiO2膜时，可以采用蒸镀、溅射或CVD法形成，在形成有机膜时，可以采用旋转涂敷法等形成。
现在，参照图18说明以上所述的各实施例中的反射层111、411、808等的开口部分的各种具体例。
如图18(a)所示，可以在每个像素上在上下左右四个位置上配置四个矩形开口，如图18(b)所示，可以在每个像素上横向并列地配置四个矩形开口，如图18(c)所示，可以在每个像素上离散地配置多个圆形开口，如图18(d)所示，可以在每个像素上配置一个较大的矩形开口。这时最好将开口部分的总面积相对于反射层的总面积设定为约10％的比例。在使用抗蚀剂的照相工序/显影工序/剥离工序中能容易地制作这样的开口部分。开口部分111a的平面形状除了图示的以外，还可以是正方形的、或多边形、椭圆形、不规则形状等都可以，还可以是跨过多个像素延伸的狭缝状。另外，也可以在形成反射层时同时形成开口部分，如果这样处理，则不必增加制造工序数。另外，不管形状如何，开口部分的直径最好在0.01微米以上20微米以下，另外开口部分相对于反射层的面积比最好在5％以上30％以下。
参照图19说明以上说明的第一至第十实施例中使用的滤色片117、414、213、313等的着色层。图19是表示滤色片117等的各着色层的透射率的特性曲线图。在各实施例中，进行反射型显示时，入射光一旦透过滤色片117等的任意的着色层后，通过液晶层并被半透射半反射层反射，再透过着色层射出。因此，与通常的透射型的液晶装置不同，由于两次通过滤色片117等，所以在通常的滤色片的情况下，显示变暗，对比度低。可是，在各实施例中，如图19所示，滤色片117等的R、G、B各着色层被淡色化，其可见光区域的最低透射率61为25～50％。着色层的淡色化可以这样进行，即减薄着色层的厚度，或者降低混合在着色层中的颜料或染料的浓度。通过这样处理，进行反射型显示时能不降低显示的亮度。
在进行透射型显示时，由于只一次透过滤色片117等，所以该滤色片117等的淡色化造成显示的淡色化，但在各实施例中，背照光源多半被反射电极遮住，所以当然能确保显示的亮度。
(第十一实施例)
参照图20说明本发明的第十一实施例。第十一实施例是备有以上说明的第一至第十实施例中的任意一种的电子装置的实施例。即，第十一实施例涉及在各种环境下作为必须降低消耗功率的携带式机器的显示部分，适合采用上述第一至第十实施例中所示的液晶装置的各种电子装置。图20示出了三种本发明的电子装置。
图20(a)表示携带式电话，显示部分72设置在本体71的正面的上侧。携带式电话不管是在室内还是室外，在所有的环境下都能使用。特别是大多在汽车中使用，但夜间在汽车内太暗。因此在携带式电话上使用的显示装置最好是以消耗功率低的反射型显示为主、根据需要可以利用辅助光进行透射型显示的半透射半反射型液晶装置。如果将上述的第一至第十实施例中所述的液晶装置作为携带式电话的显示部分72使用，则在反射型显示时或透射型显示时都能获得比以往明亮的、对比度大的携带式电话。
图20(b)表示电子表，显示部分74设置在本体的中央73。电子表用途中的重要方面是高级感。如果将本发明的第一实施例至第十实施例中记载的液晶作为电子表的显示部分74用，则不仅明亮、对比度大，而且由光的波长引起的特性变化小，所以色斑也小。因此，与以往的电子表相比较，能获得具有非常高级感的彩色显示。
图20(c)表示携带式信息机器，显示部分76设置在本体75的上侧，输入部分77设置在下侧。另外触摸键多半设置在显示部分76的前面。通常的触摸键由于表面反射大，所以看不清显示。因此，即便是携带型的，也多半是将透射型液晶装置作为显示部分使用。可是透射型液晶装置由于经常利用背照光源，所以耗电量大，电池寿命短。在此情况下，如果将上述第一至第十实施例的液晶装置作为携带式信息机器的显示部分76用，则不管在反射型、还是半透射半反射型、或是透射型显示的情况下，都能获得亮而清楚的携带式信息机器。
本发明的液晶装置不限于上述各实施例所述的液晶装置，在不违反权利要求书及说明书中所述的发明的要旨或想法的范围内可以进行适当的变更，进行了这样的变更的液晶装置也包含在本发明的技术范围内。
工业上利用的可能性
本发明的液晶装置不管在暗处或亮处，都能作为能获得明亮的高品位的图像显示的各种显示用装置来利用，另外，还能作为构成各种电子装置的显示部分的液晶装置来利用。另外，本发明的电子装置可以作为用这样的液晶装置构成的下述的装置来利用：液晶电视、导像器型或监视器直观型磁带摄像机、车辆导航装置、电子笔记本、电子计算器、文字处理机、工作站、携带式电话、电视电话、POS终端、触摸面板等。

Claims (14)

1.一种液晶装置，备有：
一对第一及第二基板；
夹在该第一及第二基板之间的液晶层；
在上述第二基板的上述液晶层一侧的表面上形成的透明电极；在该透明电极和上述第二基板之间形成的反射膜；和
配置在上述第二基板的背后的背照光源；
其特征在于：
在形成在上述第二基板上的上述反射膜上，设置将来自上述背照光源的光透过到上述液晶层一侧的空隙或开口，并且在包括该空隙或开口的上述反射膜上、在上述反射膜和上述透明电极之间，形成具有多个着色区的滤色片。
2.一种淮晶装置，具有：
一对第一及第二基板；
夹在该第一及第二基板之间的液晶层；
形成在上述第二基板的上述液晶层一侧的表面上、从与上述第二基板垂直的方向看，在平面上互相离开的多个透明电极；和
在该多个透明电极和上述第二基板之间、与上述多个透明电极相对的区域上形成的反射膜；
其特征在于：
上述反射膜并不形成在与上述多个透明电极间的空隙的至少一部分相对的区域上。
3.一种液晶装置，其特征在于具有：
一对第一及第二基板；
夹在该第一及第二基板之间的液晶层；
形成在上述第二基板的上述液晶层一侧的表面上的多个透明电极；和
在该多个透明电极和上述第二基板之间、与上述多个透明电极分别对应而设置的多个反射膜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶装置，其特征在于：在上述反射膜和上述透明电极之间，绝缘膜和保护膜至少其中之一夹在中间。
5.根据权利要求2或3所述的液晶装置，其特征在于：在上述反射膜和上述透明电极层之间夹有滤色片。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶装置，其特征在于：上述反射膜是半透射反射膜。
7.根据权利要求4所述的液晶装置，其特征在于：上述绝缘膜形成在上述反射层上，该绝缘膜是使上述反射层的表面部分氧化后形成的。
8.根据权利要求7所述的液晶装置，其特征在于：上述绝缘膜是由两种以上不同的绝缘膜层叠形成的。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶装置，其特征在于：还备有设置在上述第二基板上、与上述多个透明电极分别连接的多个开关元件。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶装置，其特征在于：非驱动时呈暗(黑)状态。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶装置，其特征在于：上述反射层包含95重量％以上的铝，而且层厚在10nm以上至40nm以下。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶装置，其特征在于：在上述第一基板的与上述液晶层相反的一侧还配备有散射片。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的液晶装置，其特征在于：上述反射层上有凹凸。
14.一种电子装置，其特征在于：备有权利要求1至3中任一项中所述的液晶装置。
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Assignor: Seiko Epson Corp.

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Denomination of invention: Liquid crystal device and electronic device

Granted publication date: 20040211

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Record date: 20050112

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Name of requester: LIANJIAN ( CHINA )TECHNOLOGY CO., LTD.

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