JP2006293013A

JP2006293013A - 半透過型液晶表示素子用基板及び該基板を備える半透過型液晶表示素子

Info

Publication number: JP2006293013A
Application number: JP2005113495A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ikadai; 正博筏井; Etsuo Ogino; 悦男荻野
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-10-26
Also published as: US20060227267A1; TW200641463A; KR20060107941A; CN1847948A

Abstract

【課題】半透過型液晶表示素子に発生する表示ムラの発生を抑制することができる半透過型液晶表示素子用基板及び該基板を備える半透過型液晶表示素子を提供する。
【解決手段】半透過型液晶表示素子１００は、透明基板４１と、該透明基板４１上に積層された高屈折率透明膜４３及び低屈折率透明膜４４とから成る反射ミラー４２と、該反射ミラー４２上に積層された液晶部５０とを備える。高屈折率透明膜４３は、光触媒性が実質的に不活性な誘電体化合物から成る。
【選択図】図２

Description

本発明は、半透過型液晶表示素子用基板及び該基板を備える半透過型液晶表示素子に関し、特に、互いに屈折率の異なる２つの透明膜を交互に所定の積層数で積層して成る反射ミラーを備える半透過型液晶表示素子用基板及び該基板を備える半透過型液晶表示素子に関する。

携帯電話などの表示部に用いられる液晶表示素子は、バックライトと、誘電体透明膜から成る多層膜と、該多層膜上に積層されたカラーフィルタ（カラー画素）とを備える半透過型（semi-transmissive, transreflective）のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

半透過型液晶表示素子は、バックライト不使用時には、多層膜により適度な反射率を有し、太陽光や蛍光灯からの光の下で十分な表示を行うことができ、消費電力を抑制し、バックライト使用時には、適度な透過率を有する。

多層膜は、ガラス基板上に順次積層された高屈折透明膜及び低屈折透明膜から成る反射ミラーから構成されており、高屈折透明膜としては、疎水性を有すると共に紫外線の照射により光触媒活性を発揮する二酸化チタン（ＴｉＯ₂）が用いられることが多く、また、低屈折透明膜としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）が用いられることが多い。二酸化チタンが光触媒活性を有するので、多層膜上にカラーフィルタを積層する前に二酸化チタンに紫外線を照射することにより、多層膜表面上の有機物を分解して容易に除去することができる。

また、液晶表示素子として、多層の誘電体透明膜から成る反射増加膜と、該反射増加膜上に積層された金属から成る反射膜と、該反射膜上に積層されたカラーフィルタ（カラー画素）とを備え、波長４００〜８００ｎｍの光に対する反射率が９０％以上に設定された反射型のものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第３２５５６３８号公報特開２００４−７８２０４号公報

しかしながら、二酸化チタンは、疎水性を有するので、水溶性の洗浄液で多層膜を洗浄するには適していない。このため、多層膜の最表面に膜厚１０ｎｍ以下の親水性膜を積層することが求められる（特許文献１（段落［００４５］）参照）。

また、二酸化チタンは、光触媒活性を有するので、受光により濡れ性が高度の親水性に変化したり、接触する基材との間に生じる大きな相互作用により親和性や密着性に影響を与えたり、接触する基材としての樹脂成分を構成する有機物を分解して劣化させたりする（チョーキング）。これにより、二酸化チタンの下面で当接するガラス基板や二酸化チタンの上面に積層されるカラー画素との密着性が悪化する。

上記樹脂成分には、二酸化チタン上に塗布されたフォトリソグラフィ用のレジストがあり、二酸化チタンの光触媒活性により、該レジストの濡れ性が不安定となったり、該レジストの分解によりその密着性が低下したりすると、多層膜のパターニング工程に求められるパターンの均一性を確保することができない。

さらには、二酸化チタンは、光触媒活性を有するので、バックライトからの光に含まれる紫外線により、光電荷分離を引き起こし、その結果、液晶表示素子に表示ムラを発生させる。

また、上記反射型液晶表示素子では、光触媒活性を有する二酸化チタンを用いても、金属から成る反射膜に発生する浮遊容量が大きく且つ安定であるため、二酸化チタンに発生した光電荷分離の影響、即ち液晶表示素子の表示ムラは誤差範囲内である。しかしながら、反射増加膜と液晶部との間に金属から成る反射膜を設ける必要がある。

本発明の目的は、半透過型液晶表示素子に発生する表示ムラの発生を抑制することができる半透過型液晶表示素子用基板及び該基板を備える半透過型液晶表示素子を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の半透過型液晶表示素子用基板は、透明基板と、当該透明基板上に形成され、互いに屈折率の異なる第１の透明誘電体膜及び第２の透明誘電体膜を交互に所定の積層数で積層して成る反射ミラーとを備える半透過型液晶表示素子用基板において、前記反射ミラーは、前記反射型液晶表示素子の液晶部と前記透明基板との間に設けられ、前記第１の透明誘電体膜は光触媒性が実質的に不活性である化合物から成ることを特徴とする。

請求項２記載の半透過型液晶表示素子用基板は、請求項１記載の半透過型液晶表示素子用基板において、前記化合物は酸化ニオブから成ることを特徴とする。

請求項３記載の半透過型液晶表示素子用基板は、請求項２記載の半透過型液晶表示素子用基板において、前記酸化ニオブは五酸化二ニオブ又はその酸素欠乏体から成ることを特徴とする。

請求項４記載の半透過型液晶表示素子用基板は、請求項２又は３記載の半透過型液晶表示素子用基板において、前記酸化ニオブは、波長４００〜８００ｎｍにおける屈折率が２．２〜２．５の間にあることを特徴とする。

請求項５記載の半透過型液晶表示素子用基板は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板において、前記第１の透明誘電体膜は、波長４００〜８００ｎｍにおける屈折率が前記第２の透明誘電体膜の屈折率よりも高く、前記反射ミラーは、その最表面層が前記第１の透明誘電体膜から成ることを特徴とする。

請求項６記載の半透過型液晶表示素子用基板は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板において、前記第１の透明誘電体膜は、波長４００〜８００ｎｍにおける屈折率が前記第２の透明誘電体膜の屈折率よりも高く、前記透明基板と当接していることを特徴とする。

請求項７記載の半透過型液晶表示素子用基板は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板において、前記積層数は３又は４であり、前記反射ミラーは、可視光領域における波長の光の透過率が８０％以上で且つ反射率が２０％以下である光学特性を有することを特徴とする。

請求項８記載の半透過型液晶表示素子用基板は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板において、前記積層数は５又は６であり、前記反射ミラーは、波長４００〜６００ｎｍの光の透過率が６０〜７５％で且つ反射率が２５〜４０％である光学特性と、波長６００〜７５０ｎｍの光の透過率が６０〜８５％で且つ反射率が１５〜４０％である光学特性とを有することを特徴とする。

請求項９記載の半透過型液晶表示素子用基板は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板において、前記積層数は７〜１４であり、前記反射ミラーは、波長４００〜６００ｎｍの光の透過率が５５〜７０％で且つ反射率が３０〜４５％である光学特性と、波長６００〜７５０ｎｍの光の透過率が５５〜８０％で且つ反射率が２０〜４５％である光学特性とを有することを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項１０記載の半透過型液晶表示素子は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板と、前記反射ミラー上に形成されたカラー画素とを備え、前記液晶部は前記カラー画素上に形成されていることを特徴とする。

請求項１１記載の半透過型液晶表示素子は、請求項１０記載の半透過型液晶表示素子において、前記第１の透明誘電体膜は、波長４００〜８００ｎｍにおける屈折率が前記第２の透明誘電体膜の屈折率よりも高く、前記カラー画素と当接していることを特徴とする。

請求項１２記載の半透過型液晶表示素子は、請求項１０又は１１記載の半透過型液晶表示素子において、波長４００〜８００ｎｍの光に対する反射率が４５〜８０％の範囲に設定された半透過型液晶表示素子、及び波長４００〜８００ｎｍの光に対する反射率が５〜４５％の範囲に設定された透過型液晶表示素子のいずれか一方から成ることを特徴とする。

請求項１記載の半透過型液晶表示素子用基板によれば、反射型液晶表示素子の液晶部と透明基板との間に設けられる反射ミラーの第１の透明誘電体膜が、光触媒性が実質的に不活性である化合物から成るので、半透過型液晶表示素子に発生する表示ムラの発生を抑制することができる。

請求項２記載の半透過型液晶表示素子用基板によれば、第１の透明誘電体膜を構成する化合物が酸化ニオブから成るので、表示ムラの発生をより確実に抑制することができる。

請求項３記載の半透過型液晶表示素子用基板によれば、酸化ニオブが五酸化二ニオブ又はその酸素欠乏体から成るので、表示ムラの発生をより確実に抑制することができる。

請求項４記載の半透過型液晶表示素子用基板によれば、酸化ニオブが波長４００〜８００ｎｍにおける屈折率が２．２〜２．５の間にあるので、第２の透明誘電体膜との屈折率の差を確実に大きくすることができる。

請求項５記載の半透過型液晶表示素子用基板によれば、反射ミラーの最表面層が第２の透明誘電体膜の屈折率よりも高い屈折率を有する第１の透明膜から成るので、反射ミラーと、反射ミラー上に積層される基材、例えば半透過型液晶表示素子のカラー画素との間における密着性を改善することができる。

請求項６記載の半透過型液晶表示素子用基板によれば、透明基板が第２の透明誘電体膜の屈折率よりも高い屈折率を有する第１の透明膜と当接しているので、反射ミラーと透明基板との間における密着性を改善することができる。

請求項７記載の半透過型液晶表示素子用基板によれば、積層数が３又は４である反射ミラーが、可視光領域における波長の光の透過率が８０％以上で且つ反射率が２０％以下である光学特性を有するので、可視光領域の波長の光に対する表示ムラの発生を抑制することができる。

上記目的を達成するために、請求項１０記載の半透過型液晶表示素子は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板と、反射ミラー上に形成されたカラー画素と、カラー画素上に形成された液晶部とを備えるので、表示ムラの発生を抑制することができる。

請求項１１記載の半透過型液晶表示素子によれば、第２の透明誘電体膜の屈折率よりも高い屈折率を有する第１の透明誘電体膜がカラー画素と当接しているので、反射ミラーとカラー画素との間における密着性を改善することができる。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、透明基板と、当該透明基板上に形成され、互いに屈折率の異なる第１の透明誘電体膜及び第２の透明誘電体膜を交互に所定の積層数で積層して成る反射ミラーとを備える半透過型液晶表示素子用基板において、反射型液晶表示素子の液晶部と透明基板との間に設けられる反射ミラーの第１の透明誘電体膜が、光触媒性が実質的に不活性である化合物から成ると、半透過型液晶表示素子に発生する表示ムラを抑制することができるのを見出した。

本発明は、上記研究の結果に基づいてなされたものである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る半透過型液晶表示素子の構成を概略的に示す断面図である。

図１において、本実施の形態に係る半透過型液晶表示素子１００は、バックライト１０と、偏光板２０と、位相差板３０と、図２で後述する半透過型液晶表示素子用基板４０と、液晶部５０と、拡散板６０と、位相差板７０と、偏光板８０とが下から順に積層されて構成されている。半透過型液晶表示素子１００は、入射角が０°で一方の面に照射された可視光領域の波長４００〜８００ｎｍの光に対する反射率（以下、単に「反射率」という）が４５〜８０％の範囲に設定されている。

なお、反射率（％）は、赤（red）に対応する波長６４０ｎｍ、緑（green）に対応する波長５３０ｎｍ、及び青（blue）に対応する波長４６０ｎｍを含む可視光領域における波長４００〜７５０ｎｍの光が反射した割合を示し、また、透過率（％）は、赤（red）に対応する波長６４０ｎｍ、緑（green）に対応する波長５３０ｎｍ、及び青（blue）に対応する波長４６０ｎｍを含む可視光領域における波長４００〜８００ｎｍの光が透過した割合を示す。

液晶部５０は、誘電体多層膜反射ミラー上にモザイク状に配置された赤、緑、及び青のセルから成るカラー画素５１と、カラー画素５１を保護するためのオーバーコート５２と、ＩＴＯ（Indium-Tin Oxide）から成る透明導電膜５３と、透明基板５４と、透明基板５４の下面上に積層されたＩＴＯなどから成る複数の透明導電膜５５と、透明導電膜５３及び透明導電膜５５により挟持された５５０ｎｍの波長の光に対する屈折率（以下、単に「屈折率」という）１．５０〜１．５２の液晶から成る液晶層５６と、該液晶が外部に漏出しないように液晶層５６の周囲に設けられたシール材５７とを備える。

図２は、図１における半透過型液晶表示素子用基板４０の構成を詳細に示す断面図である。

図２において、半透過型液晶表示素子用基板４０は、図１における位相差板３０上に積層された透明基板４１と、該透明基板４１上に積層された反射ミラー４２とを備える。したがって、反射ミラー４２は、透明基板４１と液晶部５０との間に設けられる。

透明基板４１は、例えば、屈折率が１．５３〜１．５５程度のソーダライムシリケートガラスから成る。なお、透明基板４１は、石英ガラス、シリケート系のガラス、ＮＨテクノグラス社製「ＮＡ３５ガラス」（商品名）、旭硝子社製「ＡＮガラス」（商品名）などの無アルカリガラス、低アルカリガラス、透明なプラスティック基板などであってもよい。

反射ミラー４２は、積層数ｍ（ｍは正の整数）、例えば４層の光吸収の少ない誘電体が積層されて構成された誘電体多層膜から成る。誘電体多層膜は、一対の高屈折率材料から成る高屈折率透明膜４３及び低屈折率材料から成る低屈折率透明膜４４が、例えば２層積層されて構成されており、光を反射する反射膜として機能する。一対の高屈折率透明膜４３と低屈折率透明膜４４の屈折率の差は大きいほどよい。

高屈折率透明膜４３は、透明基板４１上に積層された、例えば膜厚６３．９ｎｍの高屈折率透明膜４３ａと、２つの低屈折率透明膜４４に挟持された、例えば膜厚５．７ｎｍの高屈折率透明膜４３ｂとから成る。

高屈折率透明膜４３ａ，４３ｂを構成する高屈折率材料は、光触媒性が実質的に不活性な誘電体化合物から成る。これにより、該化合物が紫外線などを受光することによって内部に生じる光電荷分離を原因とする半透過型液晶表示装置１００の表示ムラの発生を抑制することができる。

上記光触媒性が実質的に不活性な誘電体化合物としては、屈折率が２．２〜２．５の五酸化二ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）や、屈折率が２．２〜２．５の五酸化二ニオブの酸素欠乏体を用いることができる。五酸化二ニオブは、不純物などがなく高純度の欠陥が少ないものを容易に入手することができるので、成膜された高屈折率透明膜４３ａ，４３ｂ内部に生じる欠陥を少なくすることができる。

以上のことから、高屈折率材料として、光触媒活性が高い化合物、例えば二酸化チタンを用いることがないので、高屈折率透明膜４３ａ，４３ｂに当接する基材としての樹脂成分との相互作用を小さくすることができると共に、親和性及び密着性を改善することができる。

また、低屈折率透明膜４４は、高屈折率透明膜４３ａ上に積層された、例えば膜厚５２．３ｎｍの低屈折率透明膜４４ａと、高屈折率透明膜４３ｂ上に積層された、例えば膜厚１２．０ｎｍの低屈折率透明膜４４ｂとから成り、低屈折率透明膜４４ｂ上には、カラー画素５１が積層される。

低屈折率透明膜４４ａ，４４ｂを構成する低屈折率材料は、例えば、屈折率が１．４５〜１．４６の二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）から成る。二酸化ケイ素は、不純物などの欠陥が少ない純度の高いものを容易に入手することができるので、高屈折率透明膜４３ａ，４３ｂ内部に生じる欠陥を少なくすることができる。

なお、低屈折率材料としては、二酸化ケイ素に限られることはなく、光触媒性が実質的に不活性な誘電体を用いることができる。これにより、光触媒活性が高い化合物を用いることをなくして、該光触媒活性が高い化合物が紫外線などを受光することによって内部に生じる光電荷分離を原因とする液晶表示装置１００の表示ムラの発生を抑制することができるだけでなく、低屈折率透明膜４４ａ，４４ｂに当接する基材としての樹脂成分との相互作用を小さくすることができると共に、親和性及び密着性を改善することができる。

また、低屈折率材料は、屈折率が１．５以下であることが好ましい。これにより、高屈折率透明膜４３との屈折率の差を確実に大きくすることができる。なお、低屈折率材料は、少量の酸化アルミニウムなどを含有してもよく、これにより、積層膜としたときに生じる膜の歪みを軽減し、化学的耐久性を向上させることができる。

反射ミラー４２の透過率及び反射率は、高屈折率透明膜４３及び低屈折率透明膜４４の各膜厚と、上記積層数ｍの値とを適宜変更することにより所望の値にされる。

上記積層数ｍの値は、３〜１４であることが好ましい。積層数ｍの値を小さく、例えば３〜４とすることにより、積層に要する時間を少なくして量産性を向上させることができる。積層数ｍの値を大きくすることにより、反射ミラー４２による反射で生じる着色を抑制する効果をより向上させることができる。さらに、積層数ｍの値が６以上であると、反射率曲線をよりフラットにし、着色抑制効果をより大きくすることができ、より好ましい。なお、積層数ｍの値が、１２を超えると量産性を向上させるのが困難になるので、１２以下が好ましい。

また、各高屈折率透明膜４３及び低屈折率透明膜４４の膜厚は、透明基板４１から遠ざかるに従い各層毎に漸減する。これに代えて、各高屈折率透明膜４３及び低屈折率透明膜４４の膜厚は、透明基板４１から遠ざかるに従い各層毎に漸増してもよいし、高屈折率透明膜４３の膜厚のみが透明基板４１から遠ざかるに従い各層毎に漸増又は漸減してもよいし、高屈折率透明膜４４の膜厚のみが透明基板４１から遠ざかるに従い各層毎に漸増又は漸減してもよい。このように各高屈折率透明膜４３及び低屈折率透明膜４４を配置することにより、可視光領域における反射率の最大値と最小値との差を小さくして所望のフラットな光学特性を実現し、反射による着色を抑制することができる。

以下、高屈折率透明膜４３及び低屈折率透明膜４４の成膜方法について詳述する。

本成膜方法では、例えばインライン型のスパッタリング装置を使用し、五酸化二ニオブと二酸化ケイ素を交互に透明基板４１上に積層することにより成膜を行う。なお、カルーセル型のスパッタリング装置を使用してもよい。スパッタリング装置のターゲットとしては、導電性の五酸化二ニオブと、石英ガラスとを用いる。

また、本成膜成方法にしたがって成膜された五酸化二ニオブは酸素欠乏体として得られるので、酸素欠乏状態にない五酸化二ニオブよりも屈折率の値を高くして、二酸化ケイ素との屈折率の差を大きくすることができる。これにより、膜厚を必要以上に厚くしたり、上記積層数ｍの値を必要以上に大きくしたりする光学設計上の制約をなくして反射ミラー４２に所望の光学特性を容易に与えることができ、もって、生産効率を向上させることができる。

具体的には、インライン型のスパッタリング装置を使用し、所定の成膜条件下で、透明基板４１上に高屈折率透明膜４３ａを形成し、この高屈折率透明膜４３ａ上に低屈折率透明膜４４ａを形成し、この低屈折率透明膜４４ａ上に高屈折率透明膜４３ｂを形成することにより、積層数ｍの値が４の半透過型液晶表示素子用基板４０を製造する。

液晶表示素子の試験片の作製は、例えば、以下のように行う。

まず、透明基板として、７２質量％のＳｉＯ₂、１３質量％のＮａ₂Ｏ、８質量％のＣａＯ、１．８質量％のＡｌ₂Ｏ₃、及び０．９質量％のＫ₂Ｏを主として含むサイズが３７０ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍのソーダライムガラスを使用する。

次に、この透明基板上に、インライン型スパッタリング装置を用いて反射ミラーを、例えば以下に説明する成膜方法にしたがって形成する。スパッタリング装置の成膜条件は、透明基板４１の搬送速度が０．２ｍ／ｍｉｎ、トランスファＳ３１（Transfer S31）における成膜温度が２００℃、バッファＳ４１（Buffer S41）における成膜温度が２５０℃である。スパッタリング装置のターゲットとしては、６０ｃｍ×１２ｃｍのものを１つ又は複数個使用し、高屈折率透明膜４３ａ，４３ｂに対しては導電性の五酸化二ニオブを、低屈折率透明膜４４ａ，４４ｂに対しては石英ガラスを用いる。

続いて、反射ミラー上に、液晶部５０と光学的に等価で、屈折率が１．５０〜１．６０、例えば１．５２の仮想的な層から成るマッチング層を形成する。

積層数ｍの値が４の半透過型液晶表示素子用基板４０では、反射ミラー４２における第１層目の高屈折率透明膜４３ａの形成は、抵抗値が約１Ωｃｍである導電性の五酸化二ニオブターゲットを１本使用し、アルゴン（Ａｒ）と酸素（Ｏ₂）の流量比がＡｒ：Ｏ₂＝１８４ｓｃｃｍ：６ｓｃｃｍであり、成膜圧力が０．６Ｐａである処理雰囲気下で、電力密度が４１．６ｋＷ／ｍ²の直流電流（ＤＣ）をターゲットに印加することにより行う。これにより得られる高屈折率透明膜４３ａの膜厚は、例えば６３．９ｎｍである。なお、この五酸化二ニオブは、その化学量論比（Ｎｂ₂Ｏ₅）に対して酸素が若干欠乏した酸素欠乏体から成る。

次いで、第２層目の低屈折率透明膜４４ａの形成は、二酸化ケイ素から成る石英ターゲットを４本使用し、流量比がＡｒ：Ｏ₂＝６４ｓｃｃｍ：５２ｓｃｃｍであり、成膜圧力が０．４Ｐａである処理雰囲気下で、電力密度が１５．６ｋＷ／ｍ²の直流電流をターゲットに印加することにより行う。これにより得られる低屈折率透明膜４４ａの膜厚は、例えば５２．３ｎｍである。

第３層目の高屈折率透明膜４３ｂの形成は、上記と同様の導電性の五酸化二ニオブターゲットを１本使用し、流量比がＡｒ：Ｏ₂＝３１５ｓｃｃｍ：１０ｓｃｃｍであり、成膜圧力が１．１Ｐａである処理雰囲気下で、電力密度が１２．７ｋＷ／ｍ²の直流電流をターゲットに印加することにより行う。これにより得られる高屈折率透明膜４３ｂの膜厚は、例えば５．７ｎｍである。

第４層目の低屈折率透明膜４４ｂの形成は、上記と同様の石英ターゲットを２本使用し、流量比がＡｒ：Ｏ₂＝１６８ｓｃｃｍ：１３７ｓｃｃｍであり、成膜圧力が１．１Ｐａである処理雰囲気下で、電力密度が６．９ｋＷ／ｍ²の直流電流をターゲットに印加することにより行う。これにより得られる低屈折率透明膜４４ｂの膜厚は、例えば１２．０ｎｍである。

また、同様に製造された積層数ｍの値が３〜７の半透過型液晶表示素子用基板４０の具体例を、その成膜条件及びその膜厚と共に表１並びに図３及び図４に示す。

図３及び図４は、図２の半透過型液晶表示素使用基板４０の光学特性を示す図である。

図３及び図４に示すように、積層数が３又は４の半透過型液晶表示素使用基板４０は、可視光領域における波長４００〜７５０ｎｍの光の透過率が８０％以上、具体的には８０〜９０％で且つ反射率が２０％以下、具体的には１０〜２０％である光学特性を有する。この光学特性は、赤（６４０ｎｍ）、緑（５３０ｎｍ）、青（４６０ｎｍ）に対応する波長領域における透過率及び反射率の最大値と最小値との差は、いずれも、１０％以内であり、光学スペクトルにはリップルが発生しておらず、フラットな特性を示している。これにより、赤、緑、及び青に対応するカラー画素５１の表示ムラの発生を抑制することができる。

また、積層数が５又は６の液晶表示素使用基板４０は、波長４００〜６００ｎｍの光の透過率が６０〜７５％で且つ反射率が２５〜４０％である光学特性と、波長６００〜７５０ｎｍの光の透過率が６０〜８５％で且つ反射率が１５〜４０％である光学特性とを有する。これにより、積層数が５又は６の液晶表示素使用基板４０は、積層数が３又は４のものよりも反射率を高くすることができる。

また、積層数が７〜１４の範囲にある液晶表示素使用基板４０は、波長４００〜６００ｎｍの光の透過率が５５〜７０％で且つ反射率が３０〜４５％である光学特性と、波長６００〜７５０ｎｍの光の透過率が５５〜８０％で且つ反射率が２０〜４５％である光学特性とを有する。これにより、積層数が７〜１４の範囲にある液晶表示素使用基板４０は、積層数が５又は６のものよりも反射率を高くすることができる。

なお、上記実施の形態において使用するスパッタリング装置は、インライン型であるとしたが、カルーセル型であってもよい。

また、上記実施の形態では、ターゲットに印加される電力は、直流電流（ＤＣ）であるとしたが、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波（ＲＦ）や、アーキング（異常放電）を防止するＤＣパルスであってもよい。

また、高屈折材料の成膜方法として、導電性化合物、例えば導電性を有する五酸化二ニオブから成るターゲットを用いたＤＣスパッタリング法を用いたが、ニオブ単体から成るターゲットを用いた反応性スパッタリング法や、導電性を有しない、すなわち絶縁性の五酸化二ニオブから成るターゲットを用いたＲＦスパッタリング法を用いてもよい。これらの成膜方法のうち、ＤＣスパッタリング法では、ニオブ単体や絶縁性の五酸化二ニオブよりも活性化エネルギーが高い導電性の五酸化二ニオブをターゲットとして用いるので、ターゲットの遷移領域を活用することができ、その結果、他の成膜方法よりも成膜速度を高くして生産効率を向上させることができる。

低屈折率材料の成膜方法としては、導電性化合物、例えば導電性の二酸化ケイ素から成るターゲットを用いた反応性ＤＣスパッタリング法を用いてもよい。

なお、本実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、上記反射率の値が４５〜８０％の範囲で設定された半透過型液晶表示装置１００であるとしたが、上記反射率の値が５〜４５％の範囲で設定された透過型液晶表示装置であってもよい。透過型液晶表示装置は、上記反射率の値が９０％以上で設定された反射型液晶表示装置よりも暗い環境の下で主に使用される。したがって、液晶表示素子の設計上の要求仕様（用途等）に従って半透過型液晶表示素子用基板４０の透過率及び反射率が設定される。

また、上記実施の形態において、誘反射ミラー４２の最外層の上面に、膜厚１０ｎｍ以下の二酸化ケイ素を主成分とする親水性薄膜が積層されてもよい。これにより、水溶性の洗浄液による洗浄を容易に行うことができる。

また、透明基板４１と高屈折率透明膜４３ａの間に、二酸化ケイ素を主成分とする下地膜を設けてもよい。下地膜により、透明基板４１と高屈折率透明膜４３ａの間における密着性を向上させることができると共に、透明基板４１を構成するソーダライムシリケートガラス内部から溶出するナトリウムイオンによる汚染を防止することができる。また、透明基板４１が透明なプラスティック基板から成る場合には、上記下地膜と透明基板４１の間に、ポリオルガノシロキサン類から成るハードコーティングを設けることが好ましい。これにより、透明基板４１の内部から水分が溶出するのを防止することができる。

さらには、上記下地膜と透明基板４１の間に、表面に微細な凹凸が形成されたアクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂から成る透明凹凸散乱層を設けてもよい。これにより、透明基板４１の内部を通過する反射光を拡散させて液晶表示装置１００使用時における見た目のギラツキ感を抑制することができる。なお、透明凹凸散乱層の屈折率は、透明基板４１の屈折率とほぼ同一であることが好ましい。

次に、本発明の実施例について説明する。

発明者等は、表示ムラの発生を抑制するために、半透過型液晶表示素子１００の実験片を作製し、高屈折率透明膜４３ａ，４３ｂの光触媒性が半透過型液晶表示素子１００に与える影響について研究した。

具体的には、高屈折率透明膜４３ａ，４３ｂとして、五酸化二ニオブを使用した図１及び表１に示したような積層数４の半透過型液晶表示素子１００（実施例１）と、実施例１と同様の構成を有し、五酸化二ニオブに代えて、光触媒性が活性である二酸化チタンを高屈折率透明膜として使用した液晶表示素子（比較例１）とを作製し、反射ミラーのカラー画素との密着性を評価した。

なお、比較例１でも、反射ミラーの形成は、高屈折率透明膜４３ａ，４３ｂとして二酸化チタンを使用した以外は、上記実施例１と同様の成膜方法により行った。

このようにして作製された実施例１及び比較例１の液晶表示素子において、反射ミラーのカラー画素との密着性に関する測定を行った結果を表２に示す。

なお、表２において、「カラー画素との密着性」とは、セロハン粘着テープをカラー画素表面に貼着して剥離させるテープ試験を光照射中及び光照射後に行うことによって、実施例１及び比較例１の反射ミラーとカラー画素の界面における接着性を４段階で評価したものであり、表２において「○」はカラー画素の反射ミラーからの剥離が全く無いことを、「×」はカラー画素が反射ミラーから剥離したときのその剥離面積が全体の０〜３％であることを示す。また、「表示ムラの有無」における「有」は、光照射中に表示ムラが発生したことを、同「無」は、光照射中に表示ムラが発生しなかったことを示す。

表２から、高屈折率透明膜として、二酸化チタンに代えて五酸化二ニオブを使用すると、二酸化チタンに比べて、樹脂成分との相互作用が小さくなり、親和性及び密着性が向上して、高屈折率透明膜の低屈折率透明膜との密着性を改善することができると共に、これにともなって反射ミラーのカラー画素との密着性を改善することができるのが分かった。なお、反射ミラーの最表面層を高屈折率透明膜とした場合には、反射ミラーのカラー画素との密着性をより改善することができるのが分かった。

また、表２から、実施例１では、比較例１の二酸化チタンの光触媒活性によって発生する光電荷分離に起因する光照射中における表示ムラの発生を抑制することができるのが分かった。

本発明の実施の形態に係る半透過型液晶表示素子用基板は、半透過型液晶表示素子、透過型液晶表示素子などに適用することができる。

本発明の実施の形態に係る半透過型液晶表示素子の構成を概略的に示す断面図である。図１における半透過型液晶表示素子用基板の構成を詳細に示す断面図である。図２における半透過型液晶表示素子用基板の光学特性を示す図である。図２における半透過型液晶表示素子用基板の光学特性を示す図である。

符号の説明

４０半透過型液晶表示素子用基板
４１透明基板
４２反射ミラー
４３ａ，４３ｂ高屈折率透明膜
４４ａ，４４ｂ低屈折率透明膜
５０液晶部
５１カラー画素
１００半透過型液晶表示素子

Claims

透明基板と、当該透明基板上に形成され、互いに屈折率の異なる第１の透明誘電体膜及び第２の透明誘電体膜を交互に所定の積層数で積層して成る反射ミラーとを備える半透過型液晶表示素子用基板において、前記反射ミラーは、前記反射型液晶表示素子の液晶部と前記透明基板との間に設けられ、前記第１の透明誘電体膜は光触媒性が実質的に不活性である化合物から成ることを特徴とする半透過型液晶表示素子用基板。
前記化合物は酸化ニオブから成ることを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶表示素子用基板。
前記酸化ニオブは五酸化二ニオブ又はその酸素欠乏体から成ることを特徴とする請求項２記載の半透過型液晶表示素子用基板。
前記酸化ニオブは、波長４００〜８００ｎｍにおける屈折率が２．２〜２．５の間にあることを特徴とする請求項２又は３記載の半透過型液晶表示素子用基板。
前記第１の透明誘電体膜は、波長４００〜８００ｎｍにおける屈折率が前記第２の透明誘電体膜の屈折率よりも高く、前記反射ミラーは、その最表面層が前記第１の透明誘電体膜から成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板。
前記第１の透明誘電体膜は、波長４００〜８００ｎｍにおける屈折率が前記第２の透明誘電体膜の屈折率よりも高く、前記透明基板と当接していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板。
前記積層数は３又は４であり、前記反射ミラーは、可視光領域における波長の光の透過率が８０％以上で且つ反射率が２０％以下である光学特性を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板。
前記積層数は５又は６であり、前記反射ミラーは、波長４００〜６００ｎｍの光の透過率が６０〜７５％で且つ反射率が２５〜４０％である光学特性と、波長６００〜７５０ｎｍの光の透過率が６０〜８５％で且つ反射率が１５〜４０％である光学特性とを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板。
前記積層数は７〜１４であり、前記反射ミラーは、波長４００〜６００ｎｍの光の透過率が５５〜７０％で且つ反射率が３０〜４５％である光学特性と、波長６００〜７５０ｎｍの光の透過率が５５〜８０％で且つ反射率が２０〜４５％である光学特性とを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板。
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半透過型液晶表示素子用基板と、前記反射ミラー上に形成されたカラー画素とを備え、前記液晶部は前記カラー画素上に形成されていることを特徴とする半透過型液晶表示素子。
前記第１の透明誘電体膜は、波長４００〜８００ｎｍにおける屈折率が前記第２の透明誘電体膜の屈折率よりも高く、前記カラー画素と当接していることを特徴とする請求項１０記載の半透過型液晶表示素子。
波長４００〜８００ｎｍの光に対する反射率が４５〜８０％の範囲に設定された半透過型液晶表示素子、及び波長４００〜８００ｎｍの光に対する反射率が５〜４５％の範囲に設定された透過型液晶表示素子のいずれか一方から成ることを特徴とする請求項１０又は１１記載の半透過型液晶表示素子。