JP4138077B2 - 反射型の液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は液晶を表示体として利用した表示装置（液晶表示装置またはＬＣＤと呼ばれる）の構成に関する。特に液晶に所定の電圧を印加するための電極の構造に関する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来の表示装置としては、ＣＲＴが最も一般的である。しかし、ＣＲＴは装置の容積、重量、消費電力が大きく、特に、大面積の表示装置には適していなかった。そこで、近年、ＣＲＴに比べて軽量化、低消費電力化及び大画面化で有利な液晶表示装置（以下、液晶パネルと呼ぶ）が注目されている。
【０００３】
液晶パネルに利用される液晶の種類によって駆動方法も様々だが、液晶の複屈折性を用いた駆動方法が知られている。これは、液晶物質が分子軸の長軸方向と短軸方向とで誘電率が異なるという性質を利用し、光の偏光や透過量、さらには散乱量を制御するという駆動方法である。液晶材料としては、ネマティック液晶、強誘電性液晶、反強誘電性液晶などが用いられる。
【０００４】
特に、最近ではガラス基板上に薄膜半導体を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を複数形成し、そのＴＦＴでもって回路を組んだ液晶パネルの開発が急速に進んでいる。この様な液晶パネルは特にアクティブマトリクス型液晶パネルと呼ばれている。
【０００５】
このアクティブマトリクス型液晶パネルの表示方式としては、大きく分けて透過型と反射型とがある。反射型液晶パネルは、液晶層を透過した光が各画素に設けられた画素電極で反射され、その反射光（映像情報を含んだ光）が利用者の目に入ることで映像を見ることができる。
【０００６】
この様な反射型液晶パネル（以下、反射型ＬＣＤと呼ぶ）は、透過型液晶パネルに較べて有効な画素面積が広いという利点がある。これは透過型液晶パネルの様に開口率に制限されるということがないからである。そのため、反射型は透過型に較べて明るい表示が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反射型ＬＣＤは透過型ＬＣＤに較べて光学系の光損失が大きいと言われている。従って、反射型ＬＣＤの最大の課題は入射した光を如何に有効に活用するかにある。即ち、より明るい表示を行うためには、可能な限り多くの光を利用し、光損失を低減することが必要不可欠な要素となる。
【０００８】
こういった理由から画素電極の反射率はできるだけ高いことが望まれる。なぜならば反射率が低いと光の利用効率が極端に落ち、表示全体が暗くなってしまうからである。また、バックライトの光量を高めて明るい表示にしても、消費電力の増加や発熱の問題等に対する対策で結局はコストアップにつながる。
【０００９】
この様な光損失を低減するため、反射型ＬＣＤの画素電極としては反射率の高いアルミニウム系材料（純アルミニウム、アルミニウム合金、又は不純物を含むアルミニウムなど）が用いられる。なお、銀電極はさらに反射率が高いという特徴があるが、加工性に難があるため、取扱いの比較的容易なアルミニウム系材料を用いる場合が多い。
【００１０】
ところが、本出願人が調べたところ、アルミニウム系材料で形成された電極に直接光を当てた場合に較べて、電極表面に配向膜の様な高屈折率物質が形成された状態では反射率が大幅に低下してしまうことが判明した。
【００１１】
この様に、画素電極として反射率の高い材料を選択しても他の要因で反射率が損なわれるため、反射率向上に向けてさらなる工夫が望まれる。
【００１２】
本願発明はその様な問題を解決する手段を提供するものである。即ち、画素電極の光反射率を向上させ、反射型ＬＣＤに入射した光の利用効率を向上させるための技術を開示するものである。
【００１３】
そして、低コストで、明るく消費電力の少ない液晶パネルを実現し、さらにはその様な液晶パネルを表示ディスプレイとして搭載した電子機器を実現することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願発明の主旨は、反射型の液晶パネルにおいて画素電極の上に誘電体多層膜でなる増反射膜を形成することによって、反射光を増幅させ、光の有効利用を図るというものである。
【００１５】
なお、誘電体多層膜の増反射効果を利用する技術として誘電体ミラーが知られているが、誘電体ミラーは８層以上もの積層を行って形成する場合が殆どであり、誘電体ミラーによって形成される直接接続された容量は非常に小さいものであった。
【００１６】
実際の液晶パネルでは、この誘電体多層膜による容量（Ｃ_d ）と、液晶と配向膜による合成容量（Ｃ_lc）とが直列に接続されるので、総容量をＣ_total とすると、
１／Ｃ_total ＝１／Ｃ_d ＋１／Ｃ_lc
の関係が成り立つ。
【００１７】
また、合成容量にかかる電圧をＶ_total ：液晶と配向膜にかかる電圧をＶ_lc：誘電体多層膜にかかる電圧をＶ_d とすると、
Ｃ_total Ｖ_total ＝Ｃ_d Ｖ_d ＝Ｃ_lcＶ_lc
と表される。これを変形して液晶にかかる電圧を求めると、
Ｖ_lc＝Ｃ_d Ｖ_total ／（Ｃ_lc＋Ｃ_d ）
となる。即ち、誘電体多層膜によって形成される容量が小さいと、液晶にかかる電圧が小さくなってしまうという問題が生じてしまっていた。
【００１８】
ところが、本願発明では誘電体多層膜を電極として用いることを念頭においているため、積層数も２層または４層といった具合に非常に少ない。即ち、誘電体多層膜による容量が液晶による容量に較べて大きいので、液晶に印加される電圧が小さくなるといった問題を生じないという利点が得られる。
【００１９】
また、液晶表示装置をアクティブマトリクス駆動する場合、誘電体多層膜を設けない液晶セルのピーク電圧をＶ_LC,peak 、ＴＦＴ等スイッチング素子の耐電圧をＶ_max とすると、誘電体多層膜を設けた液晶セルをＴＦＴの耐電圧内で駆動するためには、Ｖ_LC,peak ≦Ｃ_d Ｖ_max ／（Ｃ_lc＋Ｃ_d ）となる様に誘電体多層膜の層数及び膜厚を調節すべきである。
【００２０】
ここでピーク電圧（Ｖ_LC,peak ）とは、誘電体多層膜を設けない液晶セルのしきい値特性、即ち液晶セルに印加される電圧（Ｖ）と液晶セルの明るさ（Ｔ）を示すＶ−Ｔカーブにおいて、明るさの最大値を１００％、最小値を０％とした場合、ノーマリブラックモードで明るさ１００％、ノーマリホワイトモードで明るさ０％を示す電圧をいう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施の形態について図１を用いて説明する。図１に示すのは、反射型ＬＣＤを構成するアクティブマトリクス基板（ＴＦＴで回路を構成した基板）の画素の断面構造である。
【００２２】
図１において、１０１は絶縁表面を有する基板、１０２は公知の手段によって形成されたＴＦＴである。ＴＦＴ１０２は本出願人による特開平７−１３５３１８号公報に記載された技術を利用することで容易に作製できる。
【００２３】
また、ＴＦＴ１０２は平坦化膜１０３で覆われ、その上にはコンタクトホールを介してＴＦＴ１０２と接続する画素電極１０４が形成される。画素電極１０４は反射率の高い材料、具体的にはアルミニウム系材料が好ましい。勿論、他の金属膜（銀、タンタル、クロムなど）を利用しても構わない。
【００２４】
画素電極１０４を形成したら、第１の誘電体膜１０５を形成する。第１の誘電体膜１０５は屈折率が 1.2〜1.6 程度と低めの材料を用いる。具体的には、アクリル、ポリイミド、フッ化マグネシウム、二酸化シリコンなどが挙げられる。
【００２５】
また、第１の誘電体膜１０５の上には第２の誘電体膜１０６を積層形成する。第２の誘電体膜１０６は第１の誘電体膜１０５よりも屈折率が高い材料、好ましくは屈折率が 1.8〜2.5 と高めの材料を用いる。具体的には、二酸化チタン、ジルコニア、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、窒化シリコン、二酸化セリウムなどが挙げられる。
【００２６】
なお、誘電体膜の成膜方法としては減圧熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、蒸着法などの気相法を用いても良いが、溶液塗布によるスピンコート法を用いることも有効である。スピンコート法を用いると、画素電極による段差を緩和して誘電体多層膜全体の平坦化が図れるという利点が得られる。
【００２７】
この時、第１の誘電体膜１０５の屈折率（ｎ_L ）と第２の誘電体膜１０６の屈折率（ｎ_H ）との差が大きいほど高い反射率が得られる。この事は、次式に示す誘電体多層膜の反射率計算式からも明らかである。
【００２８】
【数１】

【００２９】
上記の式によると、第１の誘電体膜１０５の屈折率（ｎ_L ）と第２の誘電体膜１０６の屈折率（ｎ_H ）との差が大きいと、ｎ_L ／ｎ_H が小さくなるため反射率（Ｒ）は１に近づく、即ち全反射に近い状態になることが判る。
【００３０】
また、第１の誘電体膜１０５及び第２の誘電体膜１０６は、それぞれ薄膜の増反射条件を満たす様な屈折率と膜厚の関係を持たせる必要がある。薄膜の増反射条件とは薄膜表面で反射した光と薄膜を透過してから薄膜表面で反射した光とが互いに強め合う条件であり、次式で与えられる。
【００３１】
【数２】

【００３２】
この式において、ｎは薄膜の屈折率、ｄは薄膜の膜厚、λは薄膜に入射する光の中心波長である。なお、中心波長とは増反射可能な光のピーク波長を意味する。この様に、薄膜の光学膜厚（屈折率×膜厚）を光の中心波長（λ）の１／４となる様に設定した時、その薄膜をλ／４膜と呼ぶ。
【００３３】
即ち、入射する光の中心波長と屈折率とが決まれば増反射条件の式から最適な膜厚が決まる。換言すれば、屈折率が薄膜固有の値と考えると、反射率が最も高くなる波長（中心波長）をどこに設定するかを、誘電体膜の膜厚で制御することができる。
【００３４】
この増反射条件を満たす中心波長（λ）をどこに設定するかは画素電極で反射された反射光の波長依存性に大きく影響するため重要である。
【００３５】
例えば、１枚の液晶パネルにカラーフィルターを設けてカラー表示を行う単板式プロジェクターなどに本願発明の反射型ＬＣＤを適用する場合、広範囲な可視光領域（約 400〜700 nmの波長領域）において反射率がほぼ一定であることが望ましい。こうすることで、赤、緑、青のどの色が入射しても同じ様な反射率を確保することが可能となる。
【００３６】
また、図１では低屈折率の薄膜（低屈折率膜と呼ぶ。この屈折率をｎ_L で表す）と高屈折率の薄膜（高屈折率膜と呼ぶ。この屈折率をｎ_H で表す）とを２層だけ積層した誘電体多層膜を例示しているが、低屈折率膜と高屈折率膜との２層構造を一組として、その組を複数回重ねた構造とすることも可能である。
【００３７】
即ち、低屈折率膜、高屈折率膜、低屈折率膜、高屈折率膜・・・といった具合に屈折率の異なる誘電体膜を交互に偶数層重ねていくことで理論的には増反射効果が高くなる。従って、増反射効果だけを考えれば、積層回数を増やした方が高い反射率を得ることができる。
【００３８】
しかしながら、誘電体多層膜の積算膜厚が厚くなると誘電体膜による容量が小さくなり、その結果、液晶に印加される電圧が小さくなってしまうという弊害（誘電体膜による電圧損失）がある。この様なことが起こると、画素を駆動するための駆動電圧が高くなり、消費電力の増加につながってしまう。
【００３９】
これは、誘電体多層膜による容量と液晶による容量とが直列に接続されているためであり、液晶に印加される電圧を上げるためには、誘電体多層膜によって形成される容量を大きくする必要がある。
【００４０】
そのため、誘電体多層膜の積算膜厚はなるべく薄い方が好ましい。従って、増反射効果を高めることと、誘電体膜による電圧損失を抑えることとの兼ね合いによって誘電体膜の積層回数を決定することが望ましい。
【００４１】
本出願人のシミュレーション結果によれば、最も単純な図１に示した構造でも十分な増反射効果が得られる。従って、誘電体多層膜の構成としては、画素電極／低屈折率膜／高屈折率膜の組み合わせか、もしくは画素電極／低屈折率膜／高屈折率膜／低屈折率膜／高屈折率膜の組み合わせが良いと言える。
【００４２】
なお、誘電体膜による電圧損失に最も大きく影響する支配項は、低屈折率膜によって形成される容量分による損失である。これは低屈折率膜の方が必然的に比誘電率が小さく、形成しうる容量も小さくなりやすいからである。従って、低屈折率膜による容量を大きくすることが誘電体膜による電圧損失を抑制する上で非常に有効に働く。
【００４３】
そういった意味で、低屈折率膜の方の中心波長を短波長側にし、高屈折率膜の方の中心波長を長波長側にすることは有効である。なぜならば、この様な構成とすることで、必然的に低屈折率膜の方が膜厚が薄くなり、低屈折率膜によって形成される容量を大きくする方向に作用するからである。
【００４４】
以上の様な構成でなる本願発明について、以下に記載する実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【００４５】
【実施例】
〔実施例１〕
本願発明の一実施例について説明する。本実施例では、本願発明を単板式プロジェクターに対応した反射型ＬＣＤに適用する場合について説明する。
【００４６】
本実施例の反射型ＬＣＤは、単位画素に相当する領域内に赤、緑、青の３原色に対応した画素が配置された構成からなっている。即ち、光源から到達した入射光（白色光）がカラーフィルターを通過することによって、赤、緑、青の各色に対応した波長光となって各色に対応した画素に入射する。
【００４７】
従って、本実施例では同一構造の画素電極において、赤、緑、青の各波長光を効率良く反射しなければならず、可視光領域（約 400〜700 nm）において波長依存性を持たないフラットな反射特性を必要とする。
【００４８】
また、本実施例では誘電体膜による電圧損失の影響をできるだけ抑制するために最も簡単な２層構造（低屈折率膜と高屈折率膜とを２層に積層した構造）を採用する場合について説明する。なお、この構造は図１に示す構造であるので、説明には図１を用いることにする。
【００４９】
本出願人は図１に示す構造を作製する前に、予めシミュレーション実験を行い、誘電体多層膜の組み合わせを検討した。ここでは、まずその実験データに基づいて本実施例の構成を説明する。
【００５０】
本出願人はシミュレーションに際して第１の誘電体膜１０５（低屈折率膜）として二酸化シリコン膜を想定し、屈折率を 1.43 とした。また、第２の誘電体膜１０６（高屈折率膜）としてジルコニア膜を想定し、屈折率を 2.04 とした。
【００５１】
まず、第１の誘電体膜１０５の中心波長と第２の誘電体膜１０６の中心波長をそれぞれどの位に設定するかを系統的にシミュレーションで調べた。また、今回のシミュレーションもｎ_L ＝1.43、ｎ_H ＝2.04の場合（ｎ_L ／ｎ_H ＝０．７の場合）について調べた。
【００５２】
なお、本シミュレーションでは可視光領域（光波長が 400nm〜 700nmの領域）における平均反射率（以下、単に平均反射率と呼ぶ）が０．９１以上（９１％以上）となる条件をボーダーラインとして、それ以上の平均反射率となる条件を選定した。
【００５３】
なお、０．９１という数値は蒸着法で成膜したアルミニウム膜の反射率であり、アルミニウム系材料を用いる限り、従来の方法ではこれ以上の反射率の実現は困難である。即ち、０．９１以上の平均反射率を実現するということは、従来の技術では成しえなかった高反射率を実現することに他ならない。
【００５４】
ここで代表的なシミュレーション結果を図２に示す。図２は横軸に波長を、縦軸に反射率をプロットしている。
【００５５】
図２（Ａ）は高屈折率膜の中心波長を 650nmに固定して低屈折率膜の中心波長を 400nm、500 nm、550 nm、600 nmと変えた時の反射率特性を表している。また、図２（Ｂ）は高屈折率膜の中心波長を 600nmに固定して低屈折率膜の中心波長を 400nm、450 nm、500 nm、550 nmと変えた時、また、図２（Ｃ）は高屈折率膜の中心波長を 550nmに固定して低屈折率膜の中心波長 400nm、500 nm、550 nmと変えた時の場合である。
【００５６】
なお、実際にはさらに多くのデータを取得しているが、おおよその傾向は同じで、低屈折率膜の中心波長を長波長側に設定するほど反射率が低下する傾向にある。即ち、低屈折率膜の中心波長は短波長側にする方がより高い反射率が得られるので好ましい。
【００５７】
ここで上述のシミュレーション結果をまとめたものを図３（Ａ）、（Ｂ）に示す。図３（Ａ）、（Ｂ）は横軸に低屈折率膜の中心波長、縦軸に可視光領域（ 400〜700 nm）の平均反射率をプロットしたグラフである。
【００５８】
図３において、１つのプロットが可視光領域の平均反射率を表している。即ち、平均反射率が０．９１以上であるプロットを抽出することで、中心波長の最適な設定条件を選定することが可能である。
【００５９】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）のグラフにおいて、平均反射率が０．９１以上となる条件を抽出してまとめると、次の様な二つの条件となる。
（１） 350nm≦λ_L ≦ 550nm、 380nm≦λ_H ≦ 700nm
（２） 450nm≦λ_L ≦ 650nm、 300nm≦λ_H ≦ 450nm
ただし、λ_L は低屈折率膜の中心波長、λ_H は高屈折率膜の中心波長を示している。（１）又は（２）のいずれかの範囲内の組み合わせであれば、平均反射率を０．９１以上とすることが可能である。
【００６０】
また、中心波長の設定によってさらに高い平均反射率を実現することも可能である。可視光領域における平均反射率が９２％以上となる条件は、
（１） 400nm≦λ_L ≦ 500nm、 400nm≦λ_H ≦ 700nm
（２） 500nm≦λ_L ≦ 600nm、 300nm≦λ_H ≦ 450nm
であることがシミュレーション結果から得られている。なお、λ_L 、λ_H 等の定義は前述の通りであり、（１）又は（２）のいずれかの条件を満たせば良い。
【００６１】
さらに、平均反射率が９３％以上となる条件は、 400nm≦λ_L ≦ 500nm、 450nm≦λ_H ≦ 700nm（λ_L 、λ_H 等の定義は前述の通り）である。
【００６２】
また、平均反射率が高い条件ほど反射特性のフラットネスが良好であることが確認されている。即ち、平均反射率が高くなる様な条件を設定するほど、可視光領域の全域でほぼ同一の反射率が得られる。
【００６３】
実際には、誘電体膜の屈折率と中心波長が決まれば、その誘電体膜が必要とする膜厚が決まるので、膜厚制御を行うことで所望の中心波長に調節することができる。この様に本願発明では誘電体膜の膜厚制御によって、所望の増反射膜を形成することができる。
【００６４】
この時、第１の誘電体膜１０５と第２の誘電体膜１０６とは増反射条件をもとに膜厚が決められる。即ち、第１の誘電体膜１０５の屈折率をｎ_L 、膜厚をｄ_L とし、第２の誘電体膜１０６の屈折率をｎ_H 、膜厚をｄ_H とした時、λ_L ＝４ｎ_L ｄ_L 、λ_H ＝４ｎ_H ｄ_H の関係を満たす様な膜厚に調節される。
【００６５】
従って、前述の範囲内で低屈折率膜の中心波長と高屈折率膜の中心波長とを組み合わせ、上記２式により膜厚に換算することで第１の誘電体膜１０５及び第２の誘電体膜１０６の膜厚が決定される。
【００６６】
なお、ここで述べた条件は反射率のみに注目して選定された条件である。この条件に誘電体膜による電圧損失を考慮すると、さらに良好な条件を選定することが可能である。即ち、低屈折率膜の形成する容量を大きくする、換言すれば高屈折率膜の膜厚よりも低屈折率膜の膜厚を薄くすることが有効である。
【００６７】
なお、本実施例では低屈折率膜の屈折率（ｎ_L ）が1.43、高屈折率膜の屈折率（ｎ_H ）が2.04である場合についてシミュレーションを行ったが、本シミュレーションの結果はこの屈折率の組み合わせに限定されるものではない。
【００６８】
前述の〔数１〕に示した様に理論的にはｎ_L ／ｎ_H が小さくなるほど反射率は高くなる。従って、屈折率比（ｎ_L ／ｎ_H ）が０．７以下であっても反射率は全体的に高くなる傾向に向かうため、平均反射率が０．９１以上であるというボーダーラインを下回ることはない。即ち、前述の中心波長の設定範囲はｎ_L ／ｎ_H ≦０．７という条件の中では常に成り立つと言える。
【００６９】
〔実施例２〕
本実施例では、低屈折率膜と高屈折率膜との積層構造でなる一組の誘電体多層膜を、２回重ねた場合（誘電体膜の４層構造とした場合）の構成について説明する。説明には図４を用いる。
【００７０】
図４（Ａ）において、４０１は絶縁表面を有する基板、４０２は公知の手段によって形成されたＴＦＴである。ＴＦＴ４０２は平坦化膜４０３で覆われ、その上にはコンタクトホールを介してＴＦＴ４０２と接続する画素電極４０４が設けられている。本実施例では画素電極４０４として１wt% のチタンを含有させたアルミニウム膜を用いた。勿論、この材料に限定される必要はない。
【００７１】
本実施例では画素電極４０４の上に第１の誘電体膜４０５（低屈折率膜）、第２の誘電体膜４０６（高屈折率膜）、第３の誘電体膜４０７（低屈折率膜）、第４の誘電体膜４０８（高屈折率膜）を積層形成する。第１及び第３の誘電体膜には屈折率が 1.2〜1.6 程度と低めの材料を用い、第２及び第４の誘電体膜には屈折率が 1.8〜2.5 と高めの材料を用いた。
【００７２】
ところで、本実施例では便宜上、第１及び第２の誘電体膜でなる誘電体多層膜を誘電体（Ａ）４０９と呼ぶ。また、第３及び第４の誘電体膜でなる誘電体多層膜を誘電体（Ｂ）４１０と呼ぶ。この時、実施例１における第１の誘電体膜１０５に相当するのが誘電体（Ａ）４０９であり、第２の誘電体膜１０６に相当するのが誘電体（Ｂ）４１０であると考えれば良い。
【００７３】
本実施例では、第１の誘電体膜４０５及び第２の誘電体膜４０６を同一中心波長（誘電体（Ａ）４０９の中心波長λ_A に相当）に設定し、第３の誘電体膜４０７及び第４の誘電体膜４０８を同一中心波長（誘電体（Ｂ）４１０の中心波長λ_B に相当）に設定した。そして、可視光領域内において両者の中心波長を幅広く組み合わせたシミュレーションを行ない、最適な増反射条件を求めた。
【００７４】
なお、屈折率及び中心波長の組み合わせに関しては模式的には図４（Ｂ）の様に示される。図４（Ｂ）に示す様に、金属膜４１１（画素電極）上には低屈折率膜と高屈折率膜とが交互に形成される。ここで（低）とは低屈折率膜を、（高）とは高屈折率膜を意味する。
【００７５】
本実施例の構造とした時の代表的なシミュレーション結果を図５に示す。図５（Ａ）〜（Ｅ）は横軸に波長、縦軸に反射率をプロットしたグラフであり、誘電体（Ａ）の中心波長を 400nm、 500nm、 550nm、 600nm、 650nmに固定した場合のそれぞれについて、誘電体（Ｂ）の中心波長を変化させた場合を表している。図中において、実線や点線で描かれた曲線が誘電体（Ｂ）の各中心波長に対応した反射率特性を示している。
【００７６】
なお、実際にはさらに多くのデータを取得しているが、おおよその傾向は同じで、誘電体（Ａ）の中心波長も誘電体（Ｂ）の中心波長も長波長側に設定するほど反射率の低下する波長域が長波長側に移動する傾向にある。
【００７７】
次に、上述のシミュレーション結果をまとめたものを図６に示す。なお、図６では横軸に誘電体（Ｂ）４１０の中心波長、縦軸に可視光領域における平均反射率をとり、誘電体（Ａ）４０９の中心波長を 400〜650 nmの範囲で振った時のデータをプロットしている。また、屈折率は実施例１と同様に、低屈折率膜は1.43とし、高屈折率膜は2.04とした。
【００７８】
図６より、本出願人は可視光領域における平均反射率が０．９１以上となる条件は、 400nm≦λ_A ≦ 570nm、 400nm≦λ_B ≦ 800nm（ただしλ_A は誘電体（Ａ）の中心波長、λ_B は誘電体（Ｂ）の中心波長とする）であるとした。さらに、平均反射率が０．９３以上となる様な条件は、 400nm≦λ_A ≦ 500nm、 600nm≦λ_B ≦ 700nm（ただしλ_A 、λ_B はの定義は上述の通り）であるとした。
【００７９】
従って、第１及び第３の誘電体の屈折率をｎ_L 、第２及び第４の誘電体膜の屈折率をｎ_H とし、第１、第２、第３及び第４の誘電体膜の膜厚を各々ｄ₁ 、ｄ₂ 、ｄ₃ 、ｄ₄ とする時、第１、第２、第３及び第４の誘電体膜の膜厚は、 400nm≦λ_A ≦570 、 400nm≦λ_B ≦800 又は 400nm≦λ_A ≦ 500nm、 600nm≦λ_B ≦ 700nm（ただしλ_A ＝４ｎ_L ｄ₁ ＝４ｎ_H ｄ₂ 、λ_B ＝４ｎ_L ｄ₃ ＝４ｎ_H ｄ₄ ）を満たす様に調節される。
【００８０】
上記の範囲内において、誘電体膜（Ａ）４０９及び誘電体膜（Ｂ）４１０の中心波長を適切に設定することで０．９１以上（好ましくは０．９３以上）の高い平均反射率の画素電極を形成することができる。
【００８１】
また実際には、実施例１と同様に低屈折率膜と高屈折率膜とからなる誘電体膜の膜厚を制御することで所望の中心波長に調節し、上述の様な構造の増反射膜を形成する。
【００８２】
なお、実施例１と同様に、低屈折率膜の屈折率（ｎ_L ）と高屈折率膜の屈折率（ｎ_H ）との比（ｎ_L ／ｎ_H ）が０．７以下となる組み合わせであれば、上述の波長範囲は全て有効となる。
【００８３】
また、実施例１にも示した様に、誘電体容量による液晶の電圧損失を防ぐためにも低屈折率膜の膜厚を高屈折率膜の膜厚より薄くすることが有効である。
【００８４】
〔実施例３〕
本実施例の画素構造について図７を用いて説明する。なお、構造は図４と類似しているので、図４と同一の部分に関しては同一の符号を用いることにする。本実施例では画素電極４０４の上に第１の誘電体膜７０１（低屈折率膜）、第２の誘電体膜７０２（高屈折率膜）、第３の誘電体膜７０３（低屈折率膜）、第４の誘電体膜７０４（高屈折率膜）を積層形成する。
【００８５】
なお、第１及び第３の誘電体膜には屈折率（ｎ_L ）が 1.2〜1.6 程度と低めの材料を用い、第２及び第４の誘電体膜には屈折率（ｎ_H ）が 1.8〜2.5 と高めの材料を用いた。
【００８６】
また、本実施例は説明の便宜上、第１及び第２の誘電体膜でなる誘電体多層膜を誘電体（Ｃ）７０５と呼び、第３及び第４の誘電体膜でなる誘電体多層膜を誘電体（Ｄ）７０６と呼ぶことにする。
【００８７】
本実施例では実施例２と異なり、誘電体（Ｃ）及び誘電体（Ｄ）の中で設定する中心波長を変化させてシミュレーションを行った。即ち、第１の誘電体膜７０１及び第３の誘電体膜７０３（どちらも低屈折率膜）の中心波長を同一波長（λ_L ）に設定し、第２の誘電体膜７０２及び第４の誘電体膜７０４（どちらも高屈折率膜）の中心波長を同一波長（λ_H ）に設定する様にした。
【００８８】
なお、本実施例では第１及び第３の誘電体膜として同一屈折率の低屈折率膜を用いているが、それぞれ異なる屈折率としても構わない。本実施例の場合、誘電体（Ｃ）及び誘電体（Ｄ）という単位の中で低屈折率膜と高屈折率膜の積層構造とを形成していれば問題はない。
【００８９】
以上の様な構造について、可視光領域内において両者の中心波長を幅広く組み合わせたシミュレーションを行ない、最適な増反射条件を求めた。
【００９０】
なお、屈折率の組み合わせに関しては模式的には図７（Ｂ）の様に示される。図７（Ｂ）に示す様に、金属膜７０７（画素電極）上には低屈折率膜と高屈折率膜とが交互に形成される。勿論、（低）とは低屈折率膜を、（高）とは高屈折率膜を意味する。
【００９１】
ここで、本実施例の構造とした時のシミュレーション結果を図８に示す。図８（Ａ）〜（Ｃ）は横軸に波長、縦軸に反射率をプロットしたグラフであり、高屈折率膜の中心波長を 550nm、 600nm、 650nmに固定した場合のそれぞれについて、低屈折率膜の中心波長を変化させた場合を表している。
【００９２】
なお、実際にはさらに多くのデータを取得しているが、おおよその傾向は同じで、低屈折率膜の中心波長も高屈折率膜の中心波長も長波長側に設定するほど、反射率の低下する波長域が長波長側に移動する傾向にある。
【００９３】
次に、上述のシミュレーション結果をまとめたものを図９に示す。なお、図９では横軸に高屈折率膜（７０２と７０４の誘電体膜）の中心波長、縦軸に可視光領域における平均反射率をとり、低屈折率膜（７０１と７０３）の誘電体膜）の中心波長を 350〜600 nmの範囲で振った時のデータをプロットしている。また、屈折率は実施例１、２と同様に、低屈折率膜は1.43とし、高屈折率膜は2.04とした。
【００９４】
図９より、本出願人は可視光領域における平均反射率が０．９１以上となる条件は、
（１） 500nm≦λ_L ≦ 550nm、 400nm≦λ_H ≦ 500nm
（２） 350nm≦λ_L ≦ 500nm、 500nm≦λ_H ≦ 550nm
（３） 350nm≦λ_L ≦ 500nm、 550nm≦λ_H ≦ 750nm
であるとした。ただしλ_L は低屈折率膜の中心波長、λ_H は高屈折率膜の中心波長とする。勿論、設定する中心波長は（１）、（２）又は（３）のいずれかの条件を満たす様に選択すれば良い。
【００９５】
さらに、平均反射率が０．９３以上となる様な条件は、
（４） 500nm≦λ_L ≦ 525nm、 400nm≦λ_H ≦ 500nm
（５） 450nm≦λ_L ≦ 500nm、 500nm≦λ_H ≦ 550nm
（６） 400nm≦λ_L ≦ 450nm、 550nm≦λ_H ≦ 650nm
（７） 350nm≦λ_L ≦ 400nm、 600nm≦λ_H ≦ 700nm
であるとした。ただしλ_L 、λ_H はの定義は上述の通りであり、（４）、（５）、（６）又は（７）のいずれかの条件を満たせば良い。
【００９６】
従って、（１）の条件範囲から中心波長を選択する場合、第１及び第３の誘電体膜の膜厚並びに屈折率を各々ｄ_L 、ｎ_L とし、第２及び第４の誘電体膜の膜厚並びに屈折率を各々ｄ_H 、ｎ_H とする時、第１及び第３の誘電体膜の膜厚ｄ_L 並びに前記第２及び第４の誘電体膜の膜厚ｄ_H は、 500nm≦λ_L ≦550 nm、 400nm≦λ_H ≦500 nm（ただしλ_L ＝４ｎ_L ｄ_L 、λ_H ＝４ｎ_H ｄ_H ）を満たす様に調節される。勿論、他の（２）〜（７）の条件範囲においても同様である。
【００９７】
上記の範囲内において、中心波長λ_L 及びλ_H を適切に設定することで０．９１以上（好ましくは０．９３以上）の高い平均反射率の画素電極を形成することができる。
【００９８】
また実際には、実施例１と同様に低屈折率膜と高屈折率膜とからなる誘電体膜の膜厚を制御することで所望の中心波長に調節し、上述の様な構造の増反射膜を形成する。
【００９９】
なお、実施例１と同様に、低屈折率膜の屈折率（ｎ_L ）と高屈折率膜の屈折率（ｎ_H ）との比（ｎ_L ／ｎ_H ）が０．７以下となる組み合わせであれば、上述の波長範囲は全て有効となる。
【０１００】
また、実施例１にも示した様に、誘電体容量による液晶の電圧損失を防ぐためにも低屈折率膜の膜厚を高屈折率膜の膜厚より薄くすることが有効である。
【０１０１】
〔実施例４〕
実際に本実施例の構造を有する反射型ＬＣＤを試作して、本願発明を適用した場合と適用しない場合とについて反射率の比較を行ったところ、図１０に示す様な結果が得られた。なお、本実施例では画素電極としてアルミニウム膜に１wt% のチタンを含有させた材料を用いた。膜厚は 200nmである。
【０１０２】
また、画素電極の上には下から順に誘電体多層膜、配向膜（膜厚 240nm）、液晶層（３μｍ）、配向膜（ 240nm）、透明導電膜（ 120nm）、ガラス基板が設けられており、これらを透過した光が画素電極表面で反射される。従って、ここで得られた反射率は配向膜等による光損失を含めた反射率である。
【０１０３】
図１０に示す様に、リファレンスとした画素電極のみの構造に較べて本願発明を採用した画素電極の構造では明らかに反射率が向上することが確認された。なお、本願発明を採用しない場合には視光領域における平均反射率は８０．１％であったが、実施例１の構造を採用した画素電極では平均反射率が８５．５％、実施例２の構造を採用した画素電極では平均反射率が８６．８％と、大幅に反射率を改善することができた。
【０１０４】
また、上記反射型ＬＣＤについて、液晶のしきい値特性及び液晶の応答速度を比較検討した。その結果、本願発明を適用することで液晶のしきい値特性及び応答速度に影響はなく、液晶の電気特性に悪影響を与える様な弊害は生じないことが確認された。
【０１０５】
また、本実施例の構造を採用した反射型ＬＣＤを用いて実際に液晶プロジェクターを組み立ててみたところ、従来に較べて明るい表示が可能となり、輝度及びコントラストの向上が実現された。
【０１０６】
〔実施例５〕
本実施例では、増反射膜を形成する誘電体膜の成膜方法としてスピンコート法を用いる場合について説明する。なお、実施例１〜実施例４に示したデータは誘電体膜をスピンコート法により成膜している。
【０１０７】
誘電体膜をスピンコート法で成膜する場合、塗布溶液としては有機溶媒中に無機固形分を分散させたコロイド溶液を用いれば良い。膜厚は溶液の濃度、スピンコート時の回転数、スピン時間などで決定される。この条件は成膜する誘電体膜の種類によっても異なるので実施者が適宜設定すれば良い。
【０１０８】
本出願人は日産化学製のＬ−１００１（屈折率1.43）を１／３に希釈した溶液とＨ−１０００（屈折率2.04）を１／３に希釈した溶液を用いた。その際、Ｌ−１００１の塗布条件（スピン時間と回転数）は、1st ：500rpm、5sec、2nd ：2000rpm 、20sec とした。また、Ｈ−１０００の塗布条件は、1st ：500rpm、5sec、2nd ：1000rpm 、20sec とした。
【０１０９】
そして、スピンコートした誘電体膜に対して９０℃５分のプリベークを行ない、その後、２５０℃２時間のポストベークを行った。勿論、この様なベーク工程（キュア工程とも呼ぶ）は本実施例の条件に限定されるものではない。こうして所望の屈折率と膜厚を有する誘電体膜を得た。
【０１１０】
本願発明では画素電極を形成した後（画素電極形成のためのパターニング工程を行った後）に誘電体膜を形成するため、画素電極によって形成された段差を覆う様にして誘電体膜を形成しなければならない。
【０１１１】
そのため、本実施例の様に段差被覆性の高いスピンコート法を利用することは非常に有効である。スピンコート法を利用することで段差を十分に平坦化する様な状態で誘電体膜が形成され、その上に形成される配向膜は十分に平坦なものとなる。従って、液晶層は平坦面上に形成されることになり、段差によるディスクリネーションの発生などを防止することができる。
【０１１２】
〔実施例６〕
実施例１〜実施例４の構成に従って図１、図４又は図７の構造を形成したら、誘電体多層膜上に配向膜を形成する。また、対向電極と配向膜とを備えた対向基板を用意し、ＴＦＴ側基板と対向基板との間に液晶材料を封入すれば図１１に示す様な構造のアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。液晶材料を封入する工程は、公知のセル組工程を用いれば良いので詳細な説明は省略する。
【０１１３】
なお、図１１において１１は絶縁表面を有する基板、１２は画素マトリクス回路、１３はソースドライバー回路、１４はゲイトドライバー回路、１５は対向基板、１６はＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）、１７は信号処理回路である。
【０１１４】
信号処理回路１７としては、Ｄ／Ａコンバータ、γ補正回路、信号分割回路などの従来ＩＣで代用していた様な処理を行う回路を形成することができる。勿論、ガラス基板上にＩＣチップを設けて、ＩＣチップ上で信号処理を行うことも可能である。
【０１１５】
さらに、本実施例では液晶表示装置を例に挙げて説明しているが、アクティブマトリクス型の表示装置であればＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置やＥＣ（エレクトロクロミックス）表示装置に本願発明を適用することも可能であることは言うまでもない。
【０１１６】
〔実施例７〕
本願発明の電気光学装置は、様々な電子機器のディスプレイとして利用される。その様な電子機器としては、ビデオカメラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクションＴＶ、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話等）などが挙げられる。それらの一例を図１２に示す。
【０１１７】
図１２（Ａ）は携帯電話であり、本体２００１、音声出力部２００２、音声入力部２００３、表示装置２００４、操作スイッチ２００５、アンテナ２００６で構成される。本願発明を表示装置２００４等に適用することができる。
【０１１８】
図１２（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示装置２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６で構成される。本願発明を表示装置２１０２に適用することができる。
【０１１９】
図１２（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体２２０１、カメラ部２２０２、受像部２２０３、操作スイッチ２２０４、表示装置２２０５で構成される。本願発明は表示装置２２０５等に適用できる。
【０１２０】
図１２（Ｄ）はヘッドマウントディスプレイであり、本体２３０１、表示装置２３０２、バンド部２３０３で構成される。本発明は表示装置２３０２に適用することができる。
【０１２１】
図１２（Ｅ）はリア型プロジェクターであり、本体２４０１、光源２４０２、表示装置２４０３、偏光ビームスプリッタ２４０４、リフレクター２４０５、２４０６、スクリーン２４０７で構成される。本発明は表示装置２４０３に適用することができる。
【０１２２】
図１２（Ｆ）はフロント型プロジェクターであり、本体２５０１、光源２５０２、表示装置２５０３、光学系２５０４、スクリーン２５０５で構成される。本発明は表示装置２５０３に適用することができる。
【０１２３】
以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【０１２４】
【発明の効果】
本願発明を実施することで、アルミニウム系材料を用いた画素電極の反射率を大幅に向上させることが可能となった。また、その反射光は波長 400〜700 nmの可視光領域においてほぼ一定値となる様なフラットな特性を示した。
【０１２５】
特に、誘電体膜を２層に重ねて形成した増反射膜を設けた場合、反射光のフラットネスが良好であり、また、増反射膜自体の膜厚が薄くて済むので液晶の電圧損失を極力抑えることができた。
【０１２６】
また、誘電体膜を４層に重ねた構造は、２層構造に較べて平均反射率は高くなるが、波長依存性が大きくなってしまう傾向にあるが、本願発明を実施することでその様な波長依存性の少ないフラットな反射特性を得ることができた。
【０１２７】
以上により、加工性の困難な銀電極などを利用することなく、汎用性の高いアルミニウム系材料を用いて反射率９１％以上（好ましくは９３％以上）の画素電極を有する液晶表示装置を作製することが可能となり、低コストで液晶表示装置を得ることが可能となった。
【０１２８】
また、画素電極の光反射率を向上させ、光の有効利用を図ることでバックライトの出力を抑えても明るい表示が可能となった。即ち、バックライトが消費する消費電力を低減し、コストパフォーマンスの高い液晶表示装置を実現することが可能となった。
【０１２９】
さらに、その様な液晶表示装置を表示ディスプレイとして搭載した電子機器（具体的には液晶プロジェクター等）のコントラストや輝度を向上させることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 誘電体２層構造の画素構造を示す図。
【図２】 誘電体２層膜の反射率特性を示す図。
【図３】 誘電体２層膜の平均反射率を示す図。
【図４】 誘電体４層構造の画素構造を示す図。
【図５】 誘電体４層構造の反射率特性を示す図。
【図６】 誘電体４層構造の平均反射率を示す図。
【図７】 誘電体４層構造の画素構造を示す図。
【図８】 誘電体４層構造の反射率特性を示す図。
【図９】 誘電体４層構造の平均反射率を示す図。
【図１０】 液晶セルの反射率特性を示す図。
【図１１】 液晶表示装置の構成を示す図。
【図１２】 電子機器の構成を示す図。

Claims (13)

1. 金属膜からなる画素電極と、
   前記画素電極上に形成された第１の誘電体膜と、
   前記第１の誘電体膜上に形成された、前記第１の誘電体膜よりも屈折率の高い第２の誘電体膜とを有し、
   前記第１の誘電体膜の膜厚及び屈折率を各々ｄ_L、ｎ _L 、前記第２の誘電体膜の膜厚及び屈折率を各々ｄ_H、ｎ_Hとし、その際に前記膜厚ｄ _L は前記膜厚ｄ _H より薄く、かつ前記第１の誘電体膜の膜厚ｄ_L及び第２の誘電体膜の膜厚ｄ_Hは、
   （１）４００ｎｍ≦λ_L≦５００ｎｍ、４００ｎｍ≦λ_H≦７００ｎｍ
   （２）５００ｎｍ≦λ_L≦６００ｎｍ、３００ｎｍ≦λ_H≦４５０ｎｍ
   （ただしλ_L＝４ｎ_Lｄ_L、λ_H＝４ｎ_Hｄ_H）
   のいずれかの条件を満たすことを特徴とする反射型の液晶表示装置。
2. 請求項１において、
   前記第１の誘電体膜の屈折率は１．２〜１．６であることを特徴とする反射型の液晶表示装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記第２の誘電体膜の屈折率は１．８〜２．５であることを特徴とする反射型の液晶表示装置。
4. 請求項１又は請求項２において、
   前記第１の誘電体膜は、アクリル、ポリイミド、フッ化マグネシウムまたは二酸化シリコンであることを特徴とする反射型の液晶表示装置。
5. 請求項１又は請求項３において、
   前記第２の誘電体膜は、二酸化チタン、ジルコニア、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、窒化シリコンまたは二酸化セリウムであることを特徴とする反射型の液晶表示装置。
6. 金属膜からなる画素電極と、
   前記画素電極上に形成された第１の誘電体膜と、
   前記第１の誘電体膜上に形成された前記第１の誘電体膜よりも屈折率の高い第２の誘電体膜と、
   前記第２の誘電体膜上に形成され、前記第１の誘電体膜と同一膜厚で、かつ同一屈折率の第３の誘電体膜と、
   前記第３の誘電体膜上に形成され、前記第３の誘電体膜よりも屈折率が高く、前記第２の誘電体膜と同一膜厚で、かつ同一屈折率の第４の誘電体膜とを有し、
   前記第１及び第３の誘電体膜の膜厚をｄ_L、前記第１及び第３の誘電体膜の屈折率をｎ_L、前記第２及び第４の誘電体膜の膜厚をｄ_H、前記第２及び第４の誘電体膜の屈折率をｎ_Hとし、その際に前記膜厚ｄ _L は前記膜厚ｄ _H より薄く、かつ前記第１及び第３の誘電体膜の膜厚ｄ_L並びに前記第２及び第４の誘電体膜の膜厚ｄ_Hは、
   （１）５００ｎｍ≦λ_L≦５５０ｎｍ、４００ｎｍ≦λ_H≦５００ｎｍ
   （２）３５０ｎｍ≦λ_L≦５００ｎｍ、５００ｎｍ≦λ_H≦５５０ｎｍ
   （３）３５０ｎｍ≦λ_L≦５００ｎｍ、５５０ｎｍ≦λ_H≦７５０ｎｍ
   （ただしλ_L＝４ｎ_Lｄ_L、λ_H＝４ｎ_Hｄ_H）
   のうちのいずれかの条件を満たすことを特徴とする反射型の液晶表示装置。
7. 請求項６において、
   前記第１の誘電体膜及び前記第３の誘電体膜の屈折率は１．２〜１．６であることを特徴とする反射型の液晶表示装置。
8. 請求項６又は７において、
   前記第２の誘電体膜及び前記第４の誘電体膜の屈折率は１．８〜２．５であることを特徴とする反射型の液晶表示装置。
9. 請求項６において、
   前記第１の誘電体膜及び前記第３の誘電体膜は、アクリル、ポリイミド、フッ化マグネシウムまたは二酸化シリコンであることを特徴とする反射型の液晶表示装置。
10. 請求項６又は９において、
    前記第２の誘電体膜及び前記第４の誘電体膜は、二酸化チタン、ジルコニア、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、窒化シリコンまたは二酸化セリウムであることを特徴とする反射型の液晶表示装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項において、
    ｎ_L／ｎ_H≦０．７の関係が成り立つことを特徴とする反射型の液晶表示装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載された反射型の液晶表示装置を表示ディスプレイとして有することを特徴とする電子機器。
13. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載された反射型の液晶表示装置を有することを特徴とするビデオカメラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクションテレビ、ヘッドマウントディスプレイ、ナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、または携帯情報端末。

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