(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶装置において、前記一対の基板のうち一方の基板の液晶側の面に、波長の短い側の光の反射率が波長の長い側の光の反射率よりも高い光干渉手段および光反射手段が積層されて形成されてなることを特徴とする反射型液晶装置。
【請求項２】
上記光干渉手段の光の反射率が、可視光の青側の波長の反射率から、可視光の赤側の波長の反射率にかけて波長が長くなるにつれて徐々に低下する反射率とされてなることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶装置。
【請求項３】
上記光反射手段は、電極を兼ねる金属薄膜からなることを特徴とする請求項１または２に記載の反射型液晶装置。
【請求項４】
上記光反射手段は、スパッタ法により形成されたＡｌ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｔａ、Ａｇのいずれかからなることを特徴とする請求項３に記載の反射型液晶装置。
【請求項５】
上記光干渉手段は、干渉フィルタであることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の反射型液晶装置。
【請求項６】
上記光干渉手段は、前記金属薄膜表面付近の陽極酸化により形成された金属酸化膜であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の反射型液晶装置。
【請求項７】
上記干渉フィルタは、前記金属薄膜上にスピンコート法により形成されたアクリル樹脂の塗布膜であることを特徴とする請求項５に記載の反射型液晶装置。
【請求項８】
上記干渉フィルタの厚さは、１００〜２０００オングストロームであることを特徴とする請求項５または７に記載の反射型液晶装置。
【請求項９】
前記液晶層は高分子と液晶とからなる複合層により形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れかに記載の反射型液晶装置を表示部として備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型液晶装置および該反射型液晶装置をディスプレイとして備える電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、いわゆる電子手帳，携帯電話機，ノート型パーソナルコンピュータなど携帯して屋内，屋外を問わずに用いることのできる各種電子装置が増えてきている。また、液晶表示部を有するデジタル式あるいはアナログ式の腕時計は広く一般に普及するに至っている。
【０００３】
これらの電子機器において文字や記号など各種データを表示する表示部としては、バックライト等の光源が不要で、消費電力を低減することのできる反射型液晶装置が多用されている。
【０００４】
反射型液晶装置に用いることのできる液晶表示モードには様々なものがある。例えば、図９（ａ）は液晶層としてツイステッドネマティック（ＴＮ）液晶やスーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）液晶等を用い、偏光子を２枚用いて液晶層を挟持したものである。下基板１１０ａと上基板１１０ｂとの間に液晶１２０ａが挟持されて構成され、下基板１１０ａの外側表面に偏光子１００ａと反射板１３０ａが積層されて形成され、上基板１１０ｂの外側表面には偏光子１００ｂが形成されている。
【０００５】
図９（ｂ）は液晶層に電界誘起複屈折（ＥＣＢ）液晶やHeilmeier型ゲスト・ホスト（ＧＨ）液晶等を用い、一方の基板側のみに偏光子を１枚だけ用いたものである。下基板１１０ａと上基板１１０ｂとの間に液晶１２０ｂが挟持されて構成され、下基板１１０ａの外側表面に反射板１３０ｂが形成され、上基板１１０ｂの外側表面には偏光子１００ｂが形成されている。
【０００６】
図９（ｃ）は相転移型（ＰＣ型）液晶や高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）等を用い、偏光子を必要としない構成である。下基板１１０ａと上基板１１０ｂとの間に液晶１２０ｃが挟持されて構成され、下基板１１０ａの外側表面に反射板１３０ｃが形成され、上基板１１０ｂの外側表面には偏光子１００ｂが形成されている。
【０００７】
いずれも、通常の透過型のセルの背面（下基板１１０ａの外側）に反射板を形成して構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の液晶装置は反射板を下基板の背面に配置していたため、液晶の表示パターンと反射板上の影との間で２重像が観察され、表示品位が著しく低下していた。また、表示の明るさを確保するためには入射光の反射率を高める必要があり、反射板などの光反射手段には反射率の一層の向上が求められている。
【０００９】
一方で、電子手帳，携帯電話機や液晶表示部を有するデジタル式あるいはアナログ式の腕時計が多種多様化して市場に溢れる現状にあっては、商品性を高めるために、文字や記号等の液晶表示の視認性が良好であることは勿論のこと、それのみではなく他の製品，機種と差別化を図ることのできる装飾性やデザイン性が液晶表示にも求められてきている。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく案出されたものであり、反射型液晶装置において反射率を向上させることができるとともに、液晶表示に装飾性やデザイン性を付加することのできる新規な技術を提供することを主な目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明に係る反射型液晶装置は、上記目的を達成するために、一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置において、前記一対の基板のうち一方の基板の液晶側の面には、光反射手段および波長の短い側の光の反射率の方を波長の長い側の光の反射率よりも高くした光干渉手段が形成されるようにした。これによれば、上記光反射手段が一方の前記基板の液晶側の面に形成されているので、液晶装置の表示における視差を解消し、しかも表示を明るくすることができ視認性を一層高めることができる。
【００１２】
さらに、波長の短い側の光の反射率が波長の長い側の光の反射率よりも高い光干渉手段を前記基板の液晶側の面に形成しているので、入射光と反射光を干渉させて干渉色を発生させることができ、例えばシャボン玉の表面のように液晶装置は見る方向によって虹色あるいは玉虫色を呈するようになり、液晶表示の背景に装飾性やデザイン性を付加することができる。
より具体的に、光干渉手段の光の反射率が、可視光の青側の波長の反射率から、可視光の赤側の波長の反射率にかけて波長が長くなるにつれて徐々に低下する反射率とされてなる光干渉手段を採用できる。
【００１３】
なお、上記光反射手段には、金属電極を用いることができる。金属板を電極と光反射板とで兼用することで装置の小型化を図ることができる。
【００１４】
また、上記光反射手段は、スパッタ法により形成された金属薄膜とすることができ、この場合に、上記金属薄膜は、Ａｌ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｔａ、Ａｇの薄膜とすることが望ましい。これにより、光反射手段としての金属反射膜を容易かつ安価に形成することができる。
【００１５】
また、上記光干渉手段は、干渉フィルタとすることができ、この場合に、上記干渉フィルタは上記金属薄膜の表面近傍を陽極酸化することにより形成された金属酸化膜とすることができる。これによれば、スパッタ法により例えば、Ｔａの金属薄膜を光反射手段として形成した後、Ｔａ膜表面を陽極酸化することにより干渉フィルタを容易に形成することができるとともに、陽極酸化法による薄膜形成時間を調整するなどして、陽極酸化膜としてのＴａ2Ｏ5の膜厚を正確に制御することができるので、所望の干渉色を呈する干渉フィルタを歩留まり良く形成することができる。
【００１６】
また、上記干渉フィルタはスピンコート法によりアクリル樹脂等の所定の樹脂の塗布膜で形成することもできる。この場合には、簡易な装置構成で干渉フィルタを形成することができる。
【００１７】
なお、上記干渉フィルタの厚さは、１００〜２０００オングストロームであることが望ましい。これにより、入射光と反射光の干渉を効率的に起こすことができ、液晶表示の背景に種々の干渉色を発生させることができる。
【００１８】
また、前記液晶層は高分子と液晶とからなる複合層とすることができる。これにより、偏光子のない液晶装置を提供することができる。
【００１９】
また、上記反射型液晶装置を表示部として搭載することにより、電子手帳，携帯電話機や液晶表示部を有するデジタル式あるいはアナログ式の腕時計等の電子機器において、液晶表示の背景色が見る角度によって上記干渉色としての虹色や玉虫色を呈するようにできるため、新たな装飾性やデザイン性を付加することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１に本発明の液晶装置の構成例を示す。図１（ａ）は液晶装置の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＨ−Ｈ’断面における断面図である。図１において、符号Ｐは液晶装置としての液晶パネルを示す。本液晶装置は、基板１ａと対向基板１ｂとをシール材８で貼り合せ、これらの２枚の基板間に液晶１０が挟持されて構成される。
【００２２】
下方の基板１ａの液晶１０側の面には、光反射手段としての金属薄膜２が形成されている。金属薄膜２は、例えばタンタル（Ｔａ）をスパッタ法により、厚さ約１０００オングストロームで堆積させて形成する。
【００２３】
なお、上記金属薄膜２は、Ｔａ膜に限定されるものではなく、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｒ、Ａｇ等の薄膜を適宜採用することができる。
【００２４】
上記金属薄膜２の上には、光干渉手段としての干渉フィルタ３が形成されている。干渉フィルタ３は、例えば陽極酸化法により、Ｔａの陽極酸化膜として厚さ約２５０オングストロームのＴａ2Ｏ5膜で形成することができる。このＴａ2Ｏ5膜を形成する場合の陽極酸化法は、例えば成膜する側となる金属薄膜２を陽極として、所定の電解液に浸漬することにより行われる。
【００２５】
なお、干渉フィルタ３は、上述のようにＴａの陽極酸化膜で形成する場合に限られず、アクリル樹脂等の樹脂をスピンコートにより厚さ１００〜２０００オングストロームで塗布して形成することもできる。
【００２６】
干渉フィルタ３の上には、スパッタ法等により形成されるＩＴＯ（Indium-Tin Oxide)等からなる透明なコモン電極４が設けられ、さらに透明電極４の表面にはポリイミドなどからなる配向膜５がスピンコート等により被着されている。この配向膜５は例えばその表面をさらし等で所定方向に擦ることで配向処理がなされている。
【００２７】
また、上方の基板１ｂの液晶１０側の面には、組み合わせで数字やアルファベット等の符号を表すセグメント電極６ａおよびそれ自体で所定の文字，記号，図形等を表すキャラクタ電極６ｂが形成されている。セグメント電極６およびキャラクタ電極６ｂの表面には、ポリイミドなどからなる配向膜７がスピンコート等により被着され、上記配向膜５と同様にして配向処理がなされている。また、上基板１ｂの外側表面には偏光子９が形成されている。
【００２８】
このとき、配向膜５，７間におよそ１０μｍの隙が生じるように基板１ａ，１ｂの間隔が、スペーサ（図示省略）によって設定され、液晶パネルＰの周縁部には、封入された液晶１０の漏れを防ぐシール部材８が設けられている。
【００２９】
以上が、本実施形態に係る反射型の液晶装置（液晶パネルＰ）の概略構成であり、次にその作用について説明する。
【００３０】
まず、コモン電極４とセグメント電極６ａあるいはキャラクタ電極６ｂとの間に電圧を印加しない場合においては、光透過率７０％の透明状態となるいわゆるノーマリーホワイトモードの状態について説明する。なお、ノーマリーブラックモードでも実施可能であることは言うまでもない。
【００３１】
この際に、光反射手段としての金属薄膜２は基板１ａの内側に形成されているため、表示の視差が無くなり、視認性を向上することが可能となる。また、従来、下側基板１ａの裏面に貼り付けていた反射板がなくなる為、薄型の反射型液晶装置を提供することができる。
【００３２】
また、上記透過状態では、光反射手段としての金属薄膜２からの反射光が背景として見えることとなる。
【００３３】
この際に、金属薄膜２上に形成された光干渉手段としての干渉フィルタ３の作用により、入射光と反射光が干渉し合って特有の干渉色を呈することができる。
【００３４】
上記干渉光は、観者にとっては液晶パネルＰを見る方向によって、虹色あるいは玉虫色と表現されるようなグラデーション状態で微妙に色が変化する状態として視認されることとなる。
【００３５】
この干渉色の状態を定量的に示すと、図２に示すような波長と反射率の相関として表現される。図２は、横軸に干渉光の波長（ｎｍ），縦軸に反射率（％）を示すグラフである。
【００３６】
なお、干渉光の波長および反射率については、液晶パネルＰについて、落射式顕微分光計（日立製：Ｕ−６０００）によって法線方向の反射率を測定することによりデータを得たものである。
【００３７】
図２のグラフを見れば分かるように、液晶パネルＰは、干渉フィルタ３の作用により、波長が長い程反射率が低下するという特性を示す。
【００３８】
即ち、波長の短い側（可視光の青側）の反射率の方が、波長の長い側（可視光の赤側）の反射率より高いという性質を持つため、結果的に先に述べたように見る方向によって虹色あるいは玉虫色のようなグラデーション状態の色の変化を呈することとなる。
【００３９】
したがって、この液晶パネルＰを搭載した腕時計や携帯電話等の電子機器の表示部に装飾性やデザイン性を付加することができ、商品性をより向上させることが可能となる。
【００４０】
一方、例えば３０Ｈｚ，５Ｖの交流電圧を印加するとコモン電極４とセグメント電極６ａあるいはキャラクタ電極６ｂとが対向する部分だけ液晶１０の向きが変わって光遮断状態となり、上記透過状態と対比して約１５：１のコントラストを有する反射型の液晶表示を行うことができる。
【００４１】
なお、干渉フィルタ３の材質や厚さを変えることにより、前出の図２に示す波長と反射率の相関関係も変化するので、観者に見える干渉色のバリエーションを多様化させることが可能である。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば駆動方式について、上記実施形態はセグメント方式について説明したが、マトリクス方式で適用することも可能である。その際には、基板１ｂ側に形成される電極がマトリックス状に形成され、線順次に各走査線を選択し駆動することができる。
【００４３】
また、上記に示したセグメント方式による駆動領域と、マトリックス方式による駆動領域とを同一の基板に形成し、それぞれの表示を組み合わせて行うことも可能である。
【００４４】
図３に単純マトリクスタイプの液晶装置の斜視図を示す。下基板１ａの表面には金属薄膜２、干渉フィルタ３およびＸ方向電極２０が積層されて形成され、上基板１ｂの表面にはＹ方向電極３０が形成されている。さらに、Ｘ方向電極２０およびＹ方向電極３０の表面には配向膜（図示しない）が形成されている。
【００４５】
図４に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いたアクティブマトリクスタイプの液晶装置の斜視図を示す。下基板１ａの表面には金属薄膜２、干渉フィルタ３が積層されてなり、走査線４０および信号線３０がそれぞれ形成されている。さらに、各画素ごとにＴＦＴ６０と画素電極７０が形成され、各電極表面および上基板表面には配向膜（図示しない）が形成されている。図４には下基板１ａに走査線４０、信号線３０、ＴＦＴ６０および画素電極７０を形成した構成を示したが、当然、上基板にこれらを形成した構成とすることも可能である。
【００４６】
また、表示モードについて、上記実施形態はＴＮ液晶をはじめとしたＴＮモード、ＳＴＮ液晶を用いたＳＴＮモード、更にＳＴＮモードに位相差板を配置したモードを用いることができる。更にはＥＣＢ液晶やHeilmeire型ＧＨ液晶等の偏光板、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）などのモードにも適用できる。１枚偏光板タイプの場合、位相差板は少なくとも１枚配置される構成が望ましい。位相差板を複数枚配置することにより視角補償、色補償を行うことができるためよりコントラストが向上し、視角特性を広くした液晶装置を得ることができる。
【００４７】
このように偏光子を必要とする表示モードについて説明したが、偏光子を必要としないモードにも本発明を適用することができる。このようなモードの場合、液晶層として高分子と液晶とからなる複合層を用いる。一般的には相転移型ゲスト・ホスト液晶（ＰＣ−ＧＨ）高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）等にも適用可能である。この場合の液晶装置の断面図を図５に示す。図１（ｂ）に比較して偏光子がなく、また液晶層の構成が異なる。当然、これらの表示モードについても前述のセグメント方式による表示やマトリクス方式による表示を適用することができる。更には、セグメント方式とマトリクス方式とを組み合わせて表示をすることができる。
【００４８】
ここで、ＰＤＬＣモードの場合、複合層としては、例えば、高分子前駆体として４−ビフェニルメタクリレートと液晶ＰＮ−００１とを１：９の割合で混合したものに紫外線を照射して高分子が粒子状に分散した組織にしたもの等が用いられる。
【００４９】
さらに、図６に示すように下基板１ｂ表面に金属電極７０、干渉フィルタ３および配向膜５が積層されて形成される構成も可能である。この場合、金属電極８０が光反射板としての役割も果たすことになる。前述した多様の表示方式および駆動方式についても上記構成とすることができる。
【００５０】
ここで、前述に示した本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の実施形態について図７，図８を参照して説明する。
【００５１】
図７は、腕時計型電子機器１１００を示す斜視図である。１１０１は本実施形態に係る反射型の液晶装置（液晶パネルＰ）を用いた液晶表示部である。
【００５２】
この液晶表示部に用いられる液晶パネルＰは、先に述べたように、反射率が高く明るく見易いという長所のほかに、見る方向によって液晶表示の背景が虹色あるいは玉虫色のようなグラデーション状態の色の変化を呈するという特色を有する。
【００５３】
したがって、この腕時計型電子機器１１００に装飾性やデザイン性を付加することができ、この電子機器を手にする者に興趣を起こさせることができる。
【００５４】
また、図８は携帯電話を示す斜視図である。１０００は携帯電話本体を示し、そのうちの１００１は本実施形態に係る反射型の液晶装置（液晶パネルＰ）を用いた液晶表示部である。
【００５５】
この場合も上記例と同様に、液晶表示部に用いられる液晶パネルＰは、反射率が高く明るく見易いほかに、見る方向によって液晶表示の背景が虹色あるいは玉虫色のようなグラデーション状態の色の変化を呈し、装飾性やデザイン性を向上させることができる。
【００５６】
また、上記各々の電子機器は電池により駆動される電子機器であるので、光源ランプを持たない反射型液晶パネルを使えば、電池寿命を延ばすことが出来る。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施形態によって何等の制限を受けるものではなく、その他携帯型ゲーム機器等に応用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る反射型液晶装置の概略構成を示す（ａ）平面図および（ｂ）断面図である。
【図２】本実施形態に係る反射型液晶装置の波長と反射率の相関を示すグラフである。
【図３】本実施形態に係るダイレクトマトリクス方式の反射型液晶装置の斜視図である。
【図４】本実施形態にかかるアクティブマトリクス方式の反射型液晶装置の斜視図である。
【図５】本実施形態にかかる高分子分散型液晶モードの反射型液晶装置の断面図である。
【図６】本実施形態にかかる反射型液晶装置の他の概略構成を示す断面図である。
【図７】本実施形態にかかる反射型液晶装置を搭載した腕時計型電子機器を示す斜視図である。
【図８】本実施形態に係る反射型液晶装置を搭載した携帯電話を示す斜視図である。
【図９】従来の高分子分散型液晶装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ          透明ガラス基板
２                  金属薄膜（光反射手段）
３                  干渉フィルタ（光干渉手段）
４                  コモン電極（共通電極）
５                  配向膜（配向手段）
６ａ                セグメント電極
６ｂ                キャラクタ電極
７                  配向膜（配向手段）
８                  シール部材
９                  偏光子
１０                液晶
１１                高分子分散型液晶
２０                走査電極
３０                信号電極
４０                走査線
５０                データ線
６０                薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
７０                画素電極
８０                金属電極（光反射手段）
１００ａ，１００ｂ  偏光子
１１０ａ，１１０ｂ  透明ガラス基板
１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ  液晶
１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ  光反射板
１１００        腕時計型電子機器
１１０１        液晶表示部
１０００        携帯電話
１００１        液晶表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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