JP3482827B2 - Transflective liquid crystal display - Google Patents

Transflective liquid crystal display

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JP3482827B2 JP20915697A JP20915697A JP3482827B2 JP 3482827 B2 JP3482827 B2 JP 3482827B2 JP 20915697 A JP20915697 A JP 20915697A JP 20915697 A JP20915697 A JP 20915697A JP 3482827 B2 JP3482827 B2 JP 3482827B2
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133553Reflecting elements
    • G02F1/133555Transflectors

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、出力表示用の、あ
るいは、表示画面から直接に入力が可能な液晶表示装置
に関し、特に、明るい場所では反射型として、逆に、暗
い場所では透過型として使用可能な半透過型の液晶表示
装置に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device for output display or capable of direct input from a display screen, and in particular, as a reflective type in a bright place and conversely as a transmissive type in a dark place. The present invention relates to a transflective liquid crystal display device that can be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置は、一般に、電極が配設さ
れた一対の電極板と、これら電極板間に封入された液晶
物質とでその主要部が構成されている。上記電極間に電
圧を印加することにより液晶物質の配向状態を変化させ
てこの液晶物質を透過する光の偏光面を制御すると共
に、偏光フィルムによりその透過、不透過を制御して画
面表示を行うものである。
2. Description of the Related Art In general, a liquid crystal display device is mainly composed of a pair of electrode plates on which electrodes are arranged and a liquid crystal substance enclosed between the electrode plates. By applying a voltage between the electrodes, the alignment state of the liquid crystal substance is changed to control the plane of polarization of the light passing through the liquid crystal substance, and the polarizing film controls the transmission and non-transmission of the liquid crystal for screen display. It is a thing.

【0003】液晶表示装置は、バックライトとして光源
(ランプ)を内蔵する透過型液晶表示装置が一般的であ
る。しかし、これら透過型液晶表示装置は、バックライ
ト用ランプによる消費電力が大きく、電池駆動の場合は
使用時間が短いため、本来液晶表示装置が有すべき携帯
用としての特徴を活かしきれていないという問題があっ
た。このため、近年、外光を利用する(すなわち、バッ
クライト用ランプを内蔵しない)反射型の液晶表示装置
の開発が活発となっている。
The liquid crystal display device is generally a transmissive liquid crystal display device having a light source (lamp) as a backlight. However, since these transmissive liquid crystal display devices consume a large amount of power due to a backlight lamp and have a short operating time when driven by a battery, they are not able to take full advantage of the liquid crystal display device's inherent portable characteristics. There was a problem. For this reason, in recent years, development of a reflection type liquid crystal display device that utilizes external light (that is, no built-in backlight lamp) has become active.

【0004】反射型液晶表示装置として、例えば図3の
模式図に示すように、ガラス等の背面基板30の液晶39と
対向する面側に、反射膜31および、カラーフィルタ32を
順次積層した構造としたものが多く提案されている。な
お、カラーフィルタ32は、例えばR(赤)、G(緑)、
B(青)等に着色された光透過性の画素(以下、単に画
素と記す)が、所定のパターンに従って複数形成されて
いるものである。また、反射膜31は、前述した電極を兼
ねた、反射電極として用いる場合もあるものである。
As a reflective liquid crystal display device, for example, as shown in the schematic view of FIG. 3, a structure in which a reflective film 31 and a color filter 32 are sequentially laminated on the surface side of a rear substrate 30 such as glass facing the liquid crystal 39. Many have been proposed. The color filter 32 is, for example, R (red), G (green),
A plurality of light-transmitting pixels (hereinafter, simply referred to as pixels) colored B (blue) or the like are formed according to a predetermined pattern. The reflective film 31 may also be used as a reflective electrode that doubles as the above-mentioned electrode.

【0005】従来、図3に示す、背面基板30に形成する
反射膜31として、アルミニウム薄膜が多く使用されてい
たものである。アルミニウムは、可視域の光の反射率が
高い金属といえる。しかし、近年、液晶表示装置の表示
品位の向上が要求されているものであり、アルミニウム
薄膜の反射率は、必ずしも満足すべきものとはいえなく
なってきている。また、アルミニウムは、液晶やガラス
基板と接した場合、さらに光反射率が低下するという問
題もあったものである。
Conventionally, an aluminum thin film is often used as the reflective film 31 formed on the rear substrate 30 shown in FIG. Aluminum can be said to be a metal having a high reflectance for light in the visible range. However, in recent years, it has been required to improve the display quality of the liquid crystal display device, and the reflectance of the aluminum thin film is not always satisfactory. Further, aluminum has a problem that the light reflectance is further lowered when it comes into contact with a liquid crystal or a glass substrate.

【0006】このため、反射膜の素材として銀を用いる
ことが提案されているものである。銀は、アルミニウム
と比較すると、光の反射率が優れているといえる(例え
ば、銀はアルミニウムと比較して光の反射率が、およそ
10%程度優れる)。しかし、銀は、ガラスやプラスチッ
クといった基板に対する密着力が低く、銀薄膜として基
板上に形成した場合、基板より剥がれ易いといった欠点
があるものである。また、純度の高い銀にて、基板上に
銀薄膜を形成した場合、純度の高い銀薄膜は、熱や酸素
の影響で凝集し易いものであり、熱処理を行った際、銀
薄膜が白濁し、光反射率が低下しやすい欠点も有してい
るものである。
For this reason, it has been proposed to use silver as a material for the reflective film. It can be said that silver has a higher light reflectance than aluminum (for example, silver has a light reflectance approximately equal to that of aluminum.
10% better). However, silver has a drawback that it has a low adhesion to a substrate such as glass or plastic, and when it is formed on the substrate as a silver thin film, it is easily peeled off from the substrate. Further, when a silver thin film is formed on a substrate with high-purity silver, the high-purity silver thin film easily aggregates due to the influence of heat and oxygen, and the silver thin film becomes cloudy when heat-treated. However, it also has a drawback that the light reflectance tends to decrease.

【0007】本発明者らは、上述した銀の欠点を補い、
高反射率の銀を実用レベルで提供する技術を、特願平7
−88798号にて提案しているものである。この技術
は、背面基板に形成する反射膜を、混合酸化物薄膜にて
銀合金薄膜を挟持した3層構造とするものである。混合
酸化物薄膜の一方は、基板との接着性を向上すべく基板
上に形成する接着層となるものである。かかる構成とす
ることで、銀合金薄膜の表面が混合酸化物で覆われるた
め、銀合金薄膜が保護されるというメリットを有するも
のである。
The present inventors have made up for the above-mentioned drawbacks of silver,
Japanese Patent Application No. Hei 7 (1999) describes a technology for providing silver with high reflectance at a practical level.
It has been proposed in No. -88798. In this technique, the reflective film formed on the back substrate has a three-layer structure in which a silver alloy thin film is sandwiched between mixed oxide thin films. One of the mixed oxide thin films serves as an adhesive layer formed on the substrate to improve the adhesiveness with the substrate. With such a configuration, the surface of the silver alloy thin film is covered with the mixed oxide, which has an advantage that the silver alloy thin film is protected.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】反射型液晶表示装置の
表示性能として、画面表示の際の「白」の明るさが最も
重要なポイントの一つとしてあげられる。「白」を明る
くするためには、液晶の表示モードを、電圧を印加しな
いときに、表示装置に入射した光が液晶物質を透過し、
透過光が反射膜31にて反射し表示画面が「白」に見え
る、いわゆるノーマリーホワイトモードとし、かつ、光
を反射する反射膜31を、鏡のように全面ベタ状に(すな
わち、全て電気的に繋がっている状態に)形成すること
が望ましい。このとき、観察者側基板30’の開口率を無
視すれば、「白」の開口率は 100%となるものである。
The brightness of "white" at the time of screen display is one of the most important points in the display performance of a reflective liquid crystal display device. In order to make "white" brighter, the liquid crystal display mode is set such that when no voltage is applied, the light incident on the display device passes through the liquid crystal substance,
The so-called normally white mode in which the transmitted light is reflected by the reflective film 31 and the display screen looks "white", and the reflective film 31 that reflects light is made to be a solid surface like a mirror (that is, all are electrically It is desirable to form them in a state in which they are continuously connected. At this time, ignoring the aperture ratio of the viewer-side substrate 30 ', the aperture ratio of "white" is 100%.

【0009】しかるに、上述した構造とした反射型液晶
表示装置では、明るい場所における「白」の明るさを優
先すべく「白」の開口率を高めた場合、暗い部屋内で
は、画面表示が見えなくなるという基本的な問題が生じ
るものである。
However, in the reflection type liquid crystal display device having the above-mentioned structure, when the aperture ratio of "white" is increased to give priority to the brightness of "white" in a bright place, the screen display can be seen in a dark room. The fundamental problem is that it will disappear.

【0010】上述したように、本発明者らが提案した、
接着層や金属酸化物薄膜と接触する構成とした銀薄膜な
いし銀合金薄膜は、所定の形状とすべくパターン加工を
行った際、銀にサイドエッチングが入りやすく、所望す
る形状かつ、高い精度にパターン形成が行えないという
問題があるものである。さらに、本発明者らの提案によ
る反射膜は、銀合金薄膜を、例えばストライプ状の電極
とすべくパターニングを行うものであり、電極パターン
間の隙間がロスとなり反射する部位が減り、「白」の開
口率は80〜90%程度となり、「白」の明るさが劣ってい
るものであった。
As mentioned above, the present inventors have proposed,
The silver thin film or silver alloy thin film that is configured to contact the adhesive layer or the metal oxide thin film has a desired shape and high precision when the pattern processing is performed to obtain a predetermined shape, because silver is easily side-etched. The problem is that pattern formation cannot be performed. Further, the reflective film proposed by the present inventors is for patterning a silver alloy thin film so as to form, for example, a striped electrode, and the gap between the electrode patterns is lost to reduce the portion to be reflected, resulting in “white”. The aperture ratio was about 80-90%, and the brightness of "white" was inferior.

【0011】さらにまた、本発明者らの提案による技術
では、カラーフィルタを上側の基板(観察者側に位置す
る基板)に配設していたため、カラーフィルタの大きさ
(開口率)や液晶セルのギャップ(セル厚)によって
は、入射光が反射光として戻るときに、異なった色の画
素(カラーフィルタ)を通過することがあり、色同志が
混色して暗くなることがあった。
Furthermore, in the technique proposed by the present inventors, since the color filter is disposed on the upper substrate (the substrate located on the observer side), the size of the color filter (aperture ratio) and the liquid crystal cell. Depending on the gap (cell thickness) of the above, when the incident light returns as reflected light, it may pass through pixels of different colors (color filters), and the colors may be mixed and dark.

【0012】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
ので、その課題とするところは、明るい場所では反射型
として、また、暗い場所では透過型として使用可能な半
透過型の液晶表示装置において、反射型の液晶表示装置
として高い視認性を有し、かつ、暗室下でも透過型の液
晶表示装置として色の視認性の高い半透過型の液晶表示
装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and its problem is a transflective liquid crystal display device that can be used as a reflective type in a bright place and as a transmissive type in a dark place. In order to provide a semi-transmissive liquid crystal display device having high visibility as a reflective liquid crystal display device and having high color visibility as a transmissive liquid crystal display device even in a dark room.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】半透過型の液晶表示装置
においては、背面基板に形成する反射膜の膜厚を薄くす
ることにより、背面基板の裏面に光源を配した半透過型
の液晶表示装置として使用することが可能となる。しか
し、この場合、反射膜の膜厚が薄いため、画素の形成さ
れていない部位(非開口部)では、背面基板裏面からの
光が反射膜で遮光されずに透過してしまうものである。
これがため、暗い部屋内で、液晶表示装置を使用する
と、非開口部からの透過光が目立ち、液晶表示装置の表
示品位が低下してしまうものである。
In a transflective liquid crystal display device, a transflective liquid crystal display in which a light source is arranged on the back surface of the back substrate is formed by reducing the film thickness of a reflective film formed on the back substrate. It can be used as a device. However, in this case, since the thickness of the reflective film is thin, light from the rear surface of the rear substrate is transmitted without being blocked by the reflective film at the portion (non-opening portion) where the pixel is not formed.
Therefore, when the liquid crystal display device is used in a dark room, the transmitted light from the non-opening portion is conspicuous, and the display quality of the liquid crystal display device is deteriorated.

【0014】このため、本発明者らは、半透過型の液晶
表示装置とする場合、非開口部の透過光を無くし、か
つ、少しでも色純度を確保するため、反射膜の膜厚を厚
くするとともに、各画素の中央部領域に相対した反射膜
部位に開孔を設けることを提案するものである。
Therefore, in the case of a semi-transmissive liquid crystal display device, the present inventors increase the thickness of the reflective film in order to eliminate the transmitted light in the non-opening portion and to secure the color purity as much as possible. At the same time, it is proposed to provide an opening in the reflection film portion facing the central area of each pixel.

【0015】また、本発明の液晶表示装置を反射型とし
て用いる場合、反射膜の光反射率を向上し表示画面を明
るく視認性を上げるため、反射膜に光の反射率が優れた
銀を用いるものである。また、反射膜の光反射率をあげ
るため、反射膜は鏡のように全面ベタ状(全て電気的に
繋がった状態)とするものである。さらに、前述したよ
うに、銀は、ガラスやプラスチックといった基板に対す
る密着力が低く、銀薄膜として基板上に形成した場合、
基板より剥がれ易いといった欠点があるが、この欠点を
解決するため、反射膜を接着層と銀系薄膜とで構成し、
接着層を介して背面基板に銀系薄膜を形成することを提
案するものである。
Further, when the liquid crystal display device of the present invention is used as a reflection type, in order to improve the light reflectance of the reflective film and brighten the display screen to improve the visibility, silver having excellent light reflectance is used for the reflective film. It is a thing. Further, in order to increase the light reflectance of the reflective film, the reflective film has a solid shape like a mirror (all electrically connected). Furthermore, as described above, silver has low adhesion to a substrate such as glass or plastic, and when formed as a silver thin film on a substrate,
Although there is a drawback that it is easier to peel off than the substrate, in order to solve this drawback, the reflective film is composed of an adhesive layer and a silver-based thin film,
It is proposed to form a silver-based thin film on the back substrate via the adhesive layer.

【0016】すなわち、請求項1に係わる発明は、少な
くとも、透明電極を配設した観察者側基板と、基板上に
光の反射膜とカラーフィルタとをこの順に積層形成した
背面基板と、これら基板間に封止された液晶とからなる
半透過型液晶表示装置において、前記反射膜が、基板上
接着層と銀系薄膜とをこの順に積層してなる層構成
であり、反射膜がベタパターン配設され、さらに、カ
ラーフィルタが積層された前記反射膜の部位の一部に、
光の透過のための開孔を有することを特徴とする半透過
型液晶表示装置とするものである。
That is, the invention according to claim 1 is at least an observer-side substrate on which a transparent electrode is provided, a back substrate on which a light reflecting film and a color filter are laminated in this order, and these substrates. A semi-transmissive liquid crystal display device comprising a liquid crystal sealed between the reflective film and the reflective film on the substrate.
An adhesive layer and a silver-based thin film is a laminated two-layer structure comprising in this order, the reflective film is provided in a solid pattern, further, a part of the site of the reflective film color filters are laminated on,
A semi-transmissive liquid crystal display device having an opening for transmitting light.

【0017】また、接着層は、基板への密着性のある、
金属薄膜、あるいは、金属酸化物薄膜を用い、あらかじ
め基板上に形成することを提案するものである。すなわ
ち、請求項2に係わる発明は、接着層が、基板への密着
性の有る金属薄膜あるいは金属酸化物薄膜の少なくとも
一方より選択される接着層であることを特徴とするもの
である。
Further, the adhesive layer has adhesiveness to the substrate,
It is proposed to form a metal thin film or a metal oxide thin film on a substrate in advance. That is, in the invention according to claim 2, the adhesive layer adheres to the substrate.
The adhesive layer is selected from at least one of a metal thin film and a metal oxide thin film having properties.

【0018】接着層は、アルミニウムやアルミニウム合
金、ニッケル・クロム合金、マグネシウム合金、あるい
はチタン等の高融点金属や、これらの合金等の金属薄膜
で形成しても良い。また、接着層は、金属窒化物で形成
しても良いといえるが、酸化インジウム、酸化スズ、酸
化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン等の金属酸化
物、あるいは、これらを混合した混合酸化物の薄膜で形
成することが簡便で望ましいといえる。
The adhesive layer may be formed of a high melting point metal such as aluminum, an aluminum alloy, a nickel-chromium alloy, a magnesium alloy, or titanium, or a metal thin film of these alloys. It can be said that the adhesive layer may be formed of a metal nitride, but a thin film of a metal oxide such as indium oxide, tin oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, or a mixed oxide in which these are mixed. It can be said that it is simple and desirable to form by.

【0019】また、一般に、銀薄膜ないし銀合金薄膜
は、表面に銀の硫化物を形成して変色しやすいものであ
り、また、柔らかく傷つきやすいという欠点を有してい
る。これを防止するため、銀合金薄膜上に、透明な金属
酸化物を形成することが望ましい。すなわち、請求項3
に係わる発明は、カラーフィルタと銀系薄膜との間に、
金属酸化物薄膜を挿入したことを特徴とするものであ
る。
In general, a silver thin film or a silver alloy thin film has a drawback that it is liable to be discolored by forming silver sulfide on the surface and is soft and easily scratched. In order to prevent this, it is desirable to form a transparent metal oxide on the silver alloy thin film. That is, claim 3
The invention relating to, between the color filter and the silver-based thin film,
It is characterized in that a metal oxide thin film is inserted.

【0020】上述したように本発明においては、反射膜
の、カラーフィルタの画素と対向する部位(例えば、中
央部)に、円形や四角形の開孔を形成するものである。
開孔の形成手段として、ドライエッチング法を用いても
構わないが、コストや生産性を考慮すると、エッチング
液を用いたウェットエッチング法にて加工することが好
ましい。また、多層(2層ないし3層)構成の反射膜の
エッチングは、エッチング液を変えて、選択的に各層に
各々エッチングを行っていっても良いが、1種類のエッ
チング液を用い、1回のエッチングで全ての層にエッチ
ングを行うことがコストや生産性の点で好ましい。
As described above, in the present invention, a circular or quadrangular opening is formed in a portion (for example, a central portion) of the reflective film facing the pixel of the color filter.
Although a dry etching method may be used as the means for forming the openings, it is preferable to process it by a wet etching method using an etching solution in consideration of cost and productivity. The etching of the reflective film having a multi-layer (two or three layers) structure may be performed by changing the etching solution and selectively etching each layer. However, one kind of etching solution is used once. It is preferable from the viewpoints of cost and productivity to perform etching on all layers by etching.

【0021】そのため、反射膜へのエッチングを1回の
エッチングで済ますべく、本発明者らは鋭意検討を行っ
たものである。その結果、本発明者らは、接着層もしく
は金属酸化物薄膜の少なくとも一方を、酸化インジウム
や酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性酸化物に、酸化セリウ
ム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化
タンタル等の絶縁性酸化物を添加した混合酸化物とする
ことが良いことを見いだした。
Therefore, the inventors of the present invention have diligently studied in order to etch the reflective film only once. As a result, the present inventors have found that at least one of the adhesive layer and the metal oxide thin film is formed of a conductive oxide such as indium oxide, zinc oxide, or tin oxide, with cerium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, or oxide. It has been found that it is preferable to use a mixed oxide to which an insulating oxide such as tantalum is added.

【0022】すなわち、請求項4に係わる発明は、接着
が金属酸化物薄膜でありかつ前記金属酸化物薄膜、も
しくは請求項3に記載の金属酸化物薄膜の少なくとも一
方が、導電性金属酸化物に絶縁性酸化物を添加した混合
酸化物であることを特徴とする。
That is, in the invention according to claim 4, the adhesive layer is a metal oxide thin film, and the metal oxide thin film is also
Preferably , at least one of the metal oxide thin films according to claim 3 is a mixed oxide in which an insulating oxide is added to a conductive metal oxide.

【0023】上記の酸化物のうち、酸化亜鉛と酸化チタ
ンはアルカリに溶けやすく、また、酸化スズを混合酸化
物中に多く添加すると、エッチング液(多くの場合酸性
である)に溶けにくくなるため、混合酸化物の基材とし
ては、あまり相応しいはいえない。同様に、酸化ジルコ
ニウム、酸化ニオブ、酸化タンタルも、その量を多くす
ると、酸性の液(エッチング液)に溶解しにくい混合酸
化物となる。これらの検討結果から、接着層の主たる基
材を酸化インジウムとし、第2の添加材として酸化セリ
ウムがより好ましいことを、本発明者らは見いだした。
Of the above oxides, zinc oxide and titanium oxide are easily dissolved in alkali, and when a large amount of tin oxide is added to the mixed oxide, it becomes difficult to dissolve in an etching solution (often acidic). However, it is not very suitable as a base material for mixed oxides. Similarly, if the amounts of zirconium oxide, niobium oxide, and tantalum oxide are increased, they become mixed oxides that are difficult to dissolve in an acidic liquid (etching liquid). From these examination results, the present inventors have found that indium oxide is the main base material of the adhesive layer and cerium oxide is more preferable as the second additive.

【0024】従って、請求項5に係わる発明は、接着層
が金属酸化物薄膜でありかつ前記金属酸化物薄膜、もし
くは請求項3に記載の金属酸化物薄膜の少なくとも一方
が、酸化インジウムを基材とし、これに酸化セリウムを
添加した混合酸化物であることを特徴とする。なお、酸
化スズ、酸化チタン等他の金属酸化物は、少量であれ
ば、接着層もしくは金属酸化物薄膜物に添加しても構わ
ない。
Therefore, the invention according to claim 5 is the adhesive layer.
Is a metal oxide thin film and the metal oxide thin film,
In addition , at least one of the metal oxide thin films according to claim 3 is a mixed oxide in which indium oxide is used as a base material and cerium oxide is added thereto. Other metal oxides such as tin oxide and titanium oxide may be added to the adhesive layer or the metal oxide thin film as long as they are in small amounts.

【0025】前述したように、銀は、熱や酸素等の影響
により、凝集、移動しやすい金属である。このため、接
着層と銀系薄膜からなる2層構成とした場合でも、 200
℃以上の高温とする熱処理により、接着層とする、基板
との密着性の良い上記金属酸化物の上で、銀系薄膜は凝
集、白濁し光反射率が低下しやすい。また、金属酸化物
薄膜で銀系薄膜を挟持する3層構成では金属酸化物薄膜
に粒界があり、水分やアルカリ金属元素が存在すると、
金属酸化物の粒界や表面を銀が移動しやすく、反射膜の
信頼性低下の原因となるものである。
As described above, silver is a metal that easily aggregates and moves under the influence of heat, oxygen and the like. Therefore, even if a two-layer structure consisting of an adhesive layer and a silver-based thin film is used,
By the heat treatment at a high temperature of ℃ or more, the silver-based thin film easily aggregates and becomes cloudy on the above-mentioned metal oxide, which is used as the adhesive layer and has good adhesion to the substrate, and the light reflectance is likely to decrease. Further, in a three-layer structure in which a silver-based thin film is sandwiched between metal oxide thin films, there are grain boundaries in the metal oxide thin film, and if water or an alkali metal element is present,
Silver easily moves on the grain boundaries and the surface of the metal oxide, which causes a decrease in reliability of the reflective film.

【0026】銀の移動を抑制するには、銀に異種金属を
添加することが効果的な手段といえる。しかし、異種金
属の添加は、銀の光学特性(特に、光反射率)を低下さ
せやすいものである。そのため、本発明者らは鋭意検討
を行い、また種々のテストを行ったものである。その結
果、銀に添加しても光学特性に影響を与えにくく、か
つ、銀系薄膜の信頼性を向上せしむる金属元素として、
銀以外の白金、パラジウム、金等の貴金属や、銅、ニッ
ケルが好適であることを見いだした。これら仕事関数の
高い(電子を放出しにくい)金属の銀への添加が、金属
酸化物と銀とが接触する構成の反射膜の信頼性向上に効
果があることを、本発明者らは経験的に見いだしたもの
である。
It can be said that adding a different metal to silver is an effective means for suppressing the migration of silver. However, the addition of a different kind of metal tends to deteriorate the optical characteristics of silver (in particular, the light reflectance). Therefore, the inventors of the present invention have made earnest studies and conducted various tests. As a result, as a metal element that does not affect the optical characteristics even when added to silver, and improves the reliability of the silver-based thin film,
It was found that precious metals other than silver, such as platinum, palladium and gold, and copper and nickel are suitable. The present inventors have found that the addition of a metal having a high work function (hard to emit electrons) to silver is effective in improving the reliability of a reflective film in which metal oxide and silver are in contact with each other. It was the one that I found out.

【0027】すなわち請求項6に係わる発明は、銀
膜が、白金、パラジウム、金、銅あるいは、ニッケルの
うちから1種以上選択された金属を添加した銀合金より
なることを特徴とする。
That is, in the invention according to claim 6, the silver- based thin film is made of a silver alloy to which one or more metals selected from platinum, palladium, gold, copper, and nickel are added. Is characterized by.

【0028】本発明の半透過型液晶表示装置において
は、表示を反射光で見る場合、表示装置への入射光(外
光)は、液晶を一旦通過した後反射膜に当たり、反転し
て再度液晶を通過し、観察者の目に入る形となる。すな
わち、半透過型液晶表示装置を反射型として使用する場
合、入射光(外光)は液晶を2回通過することになる。
一方、背面基板裏面にバックライト用のランプを置き、
背面基板を透過したバックライト光で表示を見る場合、
バックライト光は背面基板の開孔部を透過した後、液晶
を1回通過しただけで観察者の目に入るものである。
In the semi-transmissive liquid crystal display device of the present invention, when the display is viewed with reflected light, the incident light (external light) to the display device once passes through the liquid crystal and then hits the reflective film, is inverted, and is again liquid crystal. It passes through and becomes a shape that can be seen by the observer. That is, when the transflective liquid crystal display device is used as a reflective type, incident light (external light) passes through the liquid crystal twice.
On the other hand, put a lamp for backlight on the back side of the back substrate,
When viewing the display with backlight light that has transmitted through the rear substrate,
The backlight light passes through the aperture of the rear substrate and then passes through the liquid crystal only once to enter the eyes of the observer.

【0029】従って、通常のTN型やSTN型の液晶で
は、液晶のねじりの量が、反射と透過で変わるために、
位相板や偏光板を変えて最適化しなければならない。こ
のため、例えば液晶のねじりの量を調整する旋光補償機
構(例えば、高分子液晶等を用いた偏光板)が別途必要
になる等、表示装置の構造が極めて複雑となるものであ
る。
Therefore, in a normal TN type or STN type liquid crystal, the amount of twist of the liquid crystal changes due to reflection and transmission,
It has to be optimized by changing the phase plate and polarizing plate. Therefore, the structure of the display device becomes extremely complicated, for example, an optical rotation compensation mechanism (for example, a polarizing plate using a polymer liquid crystal or the like) for adjusting the amount of twist of the liquid crystal is separately required.

【0030】請求項7に係わる発明は、これを解決すべ
くなされたものである。すなわち、液晶が、偏光フィル
ムを必要としない液晶であるか、もしくは、液晶のセル
厚方向の光路長によって偏光状態が実質的に変わらない
液晶であることを特徴とする
The invention according to claim 7 is made to solve this. That is, the liquid crystal is a liquid crystal that does not require a polarizing film or is a liquid crystal whose polarization state does not substantially change depending on the optical path length of the liquid crystal in the cell thickness direction.

【0031】液晶の厚みによって液晶表示への影響を与
えにくい液晶として、垂直や水平配向の液晶(一般に、
VAまたはIPSと呼称される液晶)等があげられ、本
発明の半透過型の液晶表示装置には、こうした垂直や水
平配向の液晶を用いることが望ましい。また、ゲストホ
スト、高分子分散型液晶は、偏光フィルムを必要としな
い液晶であり、光路長によって実質的に液晶表示に影響
しない。本発明はこれらの液晶を用いることができる。
As a liquid crystal that is unlikely to affect the liquid crystal display due to the thickness of the liquid crystal, vertically or horizontally aligned liquid crystal (generally,
Liquid crystals called VA or IPS) and the like, and it is desirable to use such a vertically or horizontally aligned liquid crystal in the transflective liquid crystal display device of the present invention. The guest host and the polymer-dispersed liquid crystal do not require a polarizing film, and do not substantially affect the liquid crystal display due to the optical path length. The present invention can use these liquid crystals.

【0032】本発明に用いるカラーフィルタの各画素の
色は、赤(R)、緑(G)、青(B)とすることが好ま
しいが、黄(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)とし
た補色タイプであっても構わない。本発明では、カラー
フィルタの各画素間には反射膜が形成されるので、透過
型液晶表示装置に用いられるカラーフィルタに通常形成
される遮光パターン(例えば、ブラックマトリクスパタ
ーン)は不要となる。また、カラーフィルタ上のオーバ
ーコート層(保護層)は特に必要としないが、カラーフ
ィルタ表面の凹凸に起因する配向不良を防ぐ意味におい
ては、オーバーコート層を形成したほうが好ましいとい
える。また、透明電極を形成する場合も、オーバーコー
ト層上に透明電極を形成することが望ましい。なお、I
PSと呼ばれる横電界方式の液晶駆動方式では、透明電
極は不要となるものである。
The color of each pixel of the color filter used in the present invention is preferably red (R), green (G) and blue (B), but yellow (Y), magenta (M) and cyan (C). ) May be a complementary color type. In the present invention, since the reflective film is formed between the pixels of the color filter, the light-shielding pattern (for example, black matrix pattern) normally formed in the color filter used in the transmissive liquid crystal display device is unnecessary. Further, although an overcoat layer (protective layer) on the color filter is not particularly required, it can be said that it is preferable to form the overcoat layer in the sense of preventing alignment failure due to unevenness on the surface of the color filter. Also, when forming the transparent electrode, it is desirable to form the transparent electrode on the overcoat layer. Note that I
In the horizontal electric field type liquid crystal driving method called PS, the transparent electrode is unnecessary.

【0033】なお、本発明の半透過型液晶表示装置に
は、偏光板、位相差板、λ/4波長板、旋光補償フィル
ム、マイクロレンズ、光の散乱膜、回折格子、反射防止
膜、アンチグレアフィルム、ホログラム等の光機能フィ
ルムを形成しても構わない。
In the transflective liquid crystal display device of the present invention, a polarizing plate, a retardation plate, a λ / 4 wavelength plate, an optical rotation compensation film, a microlens, a light scattering film, a diffraction grating, an antireflection film and an antiglare film. An optical functional film such as a film or a hologram may be formed.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態の例を
詳細に説明する。 <実施例>本実施例に係わる半透過型液晶表示装置1
は、図1に示すように、ガラス基板10上に順次積層され
た、金属酸化物薄膜で銀系薄膜を挟持する3層構成の反
射膜11、R(赤)、G(緑)、B(青)3色のカラーフ
ィルタ12、オーバーコートを兼用する光の散乱膜13、透
明電極14、黒色染料により着色されたゲストホスト液晶
19、TFT(薄膜トランジスタ)15により駆動される透
明電極16、反射防止膜を積層したAG(アンチグレア)
フィルム18により構成される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail. <Example> A transflective liquid crystal display device 1 according to this example
As shown in FIG. 1, a three-layered reflective film 11, R (red), G (green), and B (sequentially laminated on a glass substrate 10 and sandwiching a silver-based thin film between metal oxide thin films, is formed. Blue) Three-color filter 12, light-scattering film 13 that also serves as an overcoat, transparent electrode 14, guest-host liquid crystal colored with a black dye
19, a transparent electrode 16 driven by a TFT (thin film transistor) 15, and an AG (anti-glare) layered with an antireflection film
It is composed of the film 18.

【0035】また、本実施例に係わる半透過型液晶表示
装置1においては、カラーフィルタ12の各画素の中心と
対向する反射膜11部位に開孔9を形成している。図1の
A部(点線部)を拡大した図が図2であり、反射膜11と
開孔9を拡大して示している。
Further, in the semi-transmissive liquid crystal display device 1 according to this embodiment, the opening 9 is formed in the portion of the reflective film 11 facing the center of each pixel of the color filter 12. FIG. 2 is an enlarged view of the portion A (dotted line portion) of FIG. 1, and shows the reflection film 11 and the opening 9 in an enlarged manner.

【0036】図2に示すように、コーニング社製「17
37材」であるガラス基板10上に形成した反射膜11は、
金属酸化物薄膜で銀系薄膜を挟持する3層構成となって
いる。反射膜11は、酸化インジウム、酸化セリウム、酸
化スズ、酸化チタンの混合酸化物による接着層23、銀合
金による銀系薄膜24(膜厚 130nm)、および、酸化イン
ジウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化チタンの混合酸
化物による金属酸化物薄膜25で構成されている。また、
本実施例では、円形とした開孔9の面積は、各画素(図
2では、B(青))の約6%としたものである。さらに
また、本実施例では、開孔9の形成を含め、反射膜11を
所定の形状にするべくパターン加工を行う際、70重量%
の硫酸液に 0.5重量%の硝酸を混合した混酸をエッチン
グ液として使用するフォトリソ法を用いたものであり、
このエッチング液を用いたことでエッチング精度はおよ
そ±1μmとなり、開孔9を形状良くエッチング形成で
きたものである。
As shown in FIG. 2, "17" manufactured by Corning Incorporated
The reflective film 11 formed on the glass substrate 10 of "37 materials" is
It has a three-layer structure in which a silver-based thin film is sandwiched between metal oxide thin films. The reflective film 11 includes an adhesive layer 23 made of a mixed oxide of indium oxide, cerium oxide, tin oxide, and titanium oxide, a silver-based thin film 24 (thickness 130 nm) made of a silver alloy, and indium oxide, cerium oxide, tin oxide, and oxide. The metal oxide thin film 25 is made of a mixed oxide of titanium. Also,
In this embodiment, the area of the circular opening 9 is about 6% of each pixel (B (blue) in FIG. 2). Furthermore, in this embodiment, when patterning is performed to form the reflection film 11 into a predetermined shape, including formation of the opening 9, 70% by weight
The photolithography method using a mixed acid prepared by mixing 0.5% by weight of nitric acid with the sulfuric acid solution of
By using this etching solution, the etching accuracy is approximately ± 1 μm, and the opening 9 can be formed with a good shape.

【0037】本実施例で用いた、銀合金は、銀に、金、
銅、白金を添加したものであり、その組成は、銀97.5at
%(原子パーセント)、金1at%(原子パーセント)、
銅1at%(原子パーセント)、白金 0.5at%(原子パー
セント)とした。また、接着層23および金属酸化物薄膜
25を構成する混合酸化物は、金属元素のみの換算(酸素
元素はノーカウントとする)で、インジウム76.5at%
(原子パーセント)、セリウム20at%(原子パーセン
ト)、スズ3at%(原子パーセント)、チタン 0.5at%
(原子パーセント)の組成とした。
The silver alloy used in this example is silver, gold,
Copper and platinum are added, and the composition is 97.5at of silver.
% (Atomic percent), 1 at% gold (atomic percent),
Copper was 1 at% (atomic percent) and platinum was 0.5 at% (atomic percent). Also, the adhesive layer 23 and the metal oxide thin film
The mixed oxide composing 25 is indium 76.5at% in terms of metal element only (oxygen element is not counted).
(Atomic percent), cerium 20at% (atomic percent), tin 3at% (atomic percent), titanium 0.5at%
The composition is (atomic percent).

【0038】本実施例の反射膜11を有する液晶表示装置
の光反射率は約16%であり、明るい部屋内における表示
の視認性は良好であった。また、暗い部屋内でも、ガラ
ス基板10の裏面に3波長型蛍光ランプを配設することに
より、表示内容を明瞭に識別できた。
The light reflectance of the liquid crystal display device having the reflection film 11 of this embodiment was about 16%, and the visibility of the display in a bright room was good. Further, even in a dark room, the display content could be clearly identified by disposing the three-wavelength fluorescent lamp on the back surface of the glass substrate 10.

【0039】<比較例>以下、図3を用い、比較例を示
す。本比較例では、反射膜31を膜厚 130nmのアルミニウ
ム膜とし、さらに、反射膜31に開孔を設けなかった以外
は、上記の実施例と同じ構成とした表示装置としたもの
である。暗い部屋内で、ガラス基板30の裏面に配設した
3波長型蛍光ランプより光照射を行ったが、表示内容は
読み取ることが出来なかった。また、本比較例の反射膜
31を有する液晶表示装置としての光反射率は約15%とな
り、開孔を形成していないにもかかわらず、上記実施例
の反射膜11と差は見られなかった。
<Comparative Example> A comparative example will be described below with reference to FIG. In this comparative example, the display device has the same configuration as that of the above-described example except that the reflection film 31 is an aluminum film having a film thickness of 130 nm and the reflection film 31 is not provided with an opening. In a dark room, light was irradiated from a three-wavelength fluorescent lamp arranged on the back surface of the glass substrate 30, but the displayed contents could not be read. In addition, the reflective film of this comparative example
The light reflectance of the liquid crystal display device having 31 was about 15%, which was not different from that of the reflection film 11 of the above-mentioned embodiment, although no aperture was formed.

【0040】以上、TFT(薄膜トランジスタ)を用い
た半透過型液晶表示装置の例を示したが、単純マトリク
ス方式(X−Y方向のストライプパターンの透明電極で
駆動する方式)の液晶表示装置に本発明を用いれば、T
FT配線の分の開孔率が稼げるため、より広い開孔率が
とれ、生産コストの低い液晶表示装置とすることができ
る。
An example of a semi-transmissive liquid crystal display device using a TFT (thin film transistor) has been shown above, but the present invention is applied to a liquid crystal display device of a simple matrix system (system driven by a transparent electrode having a stripe pattern in the XY directions). Using the invention, T
Since the aperture ratio for the FT wiring can be increased, a wider aperture ratio can be obtained, and a liquid crystal display device with low production cost can be obtained.

【0041】本発明に用いた反射膜の構成では、銀系薄
膜の上にオーバーコート層を介して間接的に透明電極を
配設するものである。かかる構成とすると、オーバーコ
ート層の微小欠陥部を通して、銀系薄膜と透明電極とが
電気的に短絡(ショート)することがありうる。しか
し、本発明では、銀系薄膜の上に形成する混合酸化物薄
膜中の酸化セリウムの濃度を上げ、混合酸化物薄膜の導
電性を低下させることで、この問題を解消できるという
メリットがあるといえる。
In the structure of the reflective film used in the present invention, the transparent electrode is indirectly provided on the silver-based thin film via the overcoat layer. With such a configuration, the silver-based thin film and the transparent electrode may be electrically short-circuited (short circuit) through the minute defect portion of the overcoat layer. However, in the present invention, there is an advantage that this problem can be solved by increasing the concentration of cerium oxide in the mixed oxide thin film formed on the silver-based thin film and decreasing the conductivity of the mixed oxide thin film. I can say.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明により、使用場所の明暗に係わら
ず使用可能な、すなわち、明るい部屋や屋外、暗い部屋
や屋内、または夜においても使用可能な、半透過型液晶
表示装置を提供することが可能となる。
According to the present invention, it is possible to provide a transflective liquid crystal display device which can be used regardless of whether the place of use is bright or dark, that is, can be used in a bright room or outdoors, a dark room or indoors, or at night. Is possible.

【0043】さらに、本発明では、反射膜をカラーフィ
ルタの下に形成することにより、前述した(発明が解決
しようとする課題)の項で記した混色の問題を解決した
ものであり、明るい表示が可能となるものである。ま
た、反射膜に所望する開孔を形成する等、反射膜を所定
のパターンに形成する際、銀系薄膜の合金組成と、金属
酸化物薄膜の組成とを選択することにより、1回のエッ
チングで精度の良いパターン形成が可能となり生産性の
向上に寄与できる等、本発明は実用上優れているといえ
る。
Further, in the present invention, the problem of color mixture described in the above section (Problems to be solved by the invention) is solved by forming a reflective film under a color filter, and a bright display is obtained. Is possible. Further, when forming the reflection film in a predetermined pattern such as forming a desired opening in the reflection film, it is possible to perform one etching by selecting the alloy composition of the silver-based thin film and the composition of the metal oxide thin film. It can be said that the present invention is practically excellent in that it can form a pattern with high accuracy and contributes to improvement in productivity.

【0044】[0044]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の半透過型液晶表示装置の一実施例を示
す断面説明図。
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an embodiment of a semi-transmissive liquid crystal display device of the present invention.

【図2】本発明の半透過型液晶表示装置の一実施例の要
部を示す拡大説明図。
FIG. 2 is an enlarged explanatory view showing a main part of an embodiment of a transflective liquid crystal display device of the present invention.

【図3】従来の液晶表示装置の一例を示す断面説明図。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view showing an example of a conventional liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2 液晶表示装置 9 開孔 10、30 基板 11、31 反射膜 12、32 カラーフィルタ 13 散乱膜 33 オーバーコート層 14、16、34、36 透明電極 15、35 TFT 18、38 AGフィルム 19、39 液晶 23 接着層 24 銀系薄膜 25 酸化物薄膜 1, 2 liquid crystal display device 9 open holes 10, 30 substrates 11, 31 Reflective film 12, 32 color filter 13 Scattering film 33 Overcoat layer 14, 16, 34, 36 Transparent electrodes 15, 35 TFT 18, 38 AG film 19, 39 LCD 23 Adhesive layer 24 Silver-based thin film 25 oxide thin film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1335 B32B 9/00 G02B 5/08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1335 B32B 9/00 G02B 5/08

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも、透明電極を配設した観察者側
基板と、基板上に光の反射膜とカラーフィルタとをこの
順に積層形成した背面基板と、これら基板間に封止され
た液晶とからなる半透過型液晶表示装置において、 前記反射膜が、基板上に接着層と銀系薄膜とをこの順に
積層してなる層構成であり、反射膜がベタパターン
配設され、さらに、カラーフィルタが積層された前記反
射膜の部位の一部に、光の透過のための開孔を有するこ
とを特徴とする半透過型液晶表示装置。
1. An observer-side substrate having at least a transparent electrode, a back substrate on which a light reflecting film and a color filter are laminated in this order, and a liquid crystal sealed between these substrates. In the transflective liquid crystal display device, the reflective film has an adhesive layer and a silver-based thin film on a substrate in this order.
A two-layer structure formed by laminating a reflection film is <br/> arranged in a solid pattern, further, the anti-color filters are stacked
Some parts of the reflection film, the transflective liquid crystal display device characterized by having an opening for light transmission.
【請求項2】接着層が、基板への密着性の有る金属薄膜
あるいは金属酸化物薄膜の少なくとも一方より選択され
る接着層であることを特徴とする請求項1に記載の半透
過型液晶表示装置。
2. The transflective liquid crystal display according to claim 1, wherein the adhesive layer is an adhesive layer selected from at least one of a metal thin film and a metal oxide thin film having adhesiveness to a substrate. apparatus.
【請求項3】カラーフィルタと銀系薄膜との間に、金属
酸化物薄膜を挿入したことを特徴とする請求項1または
2に記載の半透過型液晶表示装置。
3. A transflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein a metal oxide thin film is inserted between the color filter and the silver-based thin film.
【請求項4】接着層が金属酸化物薄膜でありかつ前記金
属酸化物薄膜、もしくは請求項3に記載の金属酸化物薄
の少なくとも一方が、導電性金属酸化物に絶縁性酸化
物を添加した混合酸化物であることを特徴とする請求項
1または3に記載の半透過型液晶表示装置。
4. The adhesive layer is a metal oxide thin film and the gold
A metal oxide thin film or a metal oxide thin film according to claim 3.
At least one of the films is a mixed oxide obtained by adding an insulating oxide to a conductive metal oxide.
3. The transflective liquid crystal display device according to 1 or 3 .
【請求項5】接着層が金属酸化物薄膜でありかつ前記金
属酸化物薄膜、もしくは請求項3に記載の金属酸化物薄
の少なくとも一方が、酸化インジウムを基材とし、こ
れに酸化セリウムを添加した混合酸化物であることを特
徴とする請求項1または3に記載の半透過型液晶表示装
置。
5. The adhesive layer is a metal oxide thin film and the gold
A metal oxide thin film or a metal oxide thin film according to claim 3.
At least one of the film, an indium oxide as a base material, a semi-transmissive liquid crystal display device according to claim 1 or 3, characterized in that a mixed oxide doped cerium oxide thereto.
【請求項6】銀薄膜が、白金、パラジウム、金、銅あ
るいは、ニッケルのうちから1種以上選択された金属を
添加した銀合金よりなることを特徴とする請求項1、
2、3、4または5に記載の半透過型液晶表示装置。
6. The silver- based thin film is formed of a silver alloy to which a metal selected from at least one of platinum, palladium, gold, copper, or nickel is added.
6. The transflective liquid crystal display device according to item 2, 3, 4 or 5.
【請求項7】液晶が、偏光フィルムを必要としない液
晶、もしくは、液晶のセル厚方向の光路長によって偏光
状態が実質的に変わらない液晶であることを特徴とする
請求項1、2、3、4、5または6に記載の半透過型液
晶表示装置。
7. A liquid crystal which does not require a polarizing film, or a liquid crystal whose polarization state does not substantially change depending on the optical path length of the liquid crystal in the cell thickness direction. 7. The transflective liquid crystal display device according to 4, 5, or 6.
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