(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の基板間に液晶が挟持されてなり、
前記基板間において互いに重なるよう配置された金属の反射層、及び透明電極層を有し、
前記金属の反射層と前記透明電極層との間には絶縁層を具備し、
前記透明電極層はストライプ状に複数形成されてなり、
前記反射層は、前記透明電極層間においてその他の部分よりも低反射であり、該低反射部は絶縁されていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】
前記金属の反射層と前記絶縁層との間には、前記透明電極層に対応するように配置された着色層を具備することを特徴とする請求項１に記載の電気光学装置。
【請求項３】
前記着色層は、電着法によって形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の電気光学装置。
【請求項４】
少なくとも一方の前記基板は、前記液晶側に前記金属の反射層を有し、
少なくとも他方の前記基板には、光学異方体が配置されてなることを特徴とする請求項２または３に記載の電気光学装置。
【請求項５】
前記着色層は、反射率が最大となる波長が４８０ｎｍ以下の着色層、及び反射率が最大となる波長が５３０ｎｍ以上の着色層を含むことを特徴とする請求項４に記載の電気光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー反射板に関し、詳しくはカラー反射板と電極に関する。さらに、本発明は、電気光学装置に関し、詳しくはカラー反射板を有する電気光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラーフィルター上に透明電極を形成する方法として特開昭６１−２３３７２０号公報，特開昭６１−２６０２２４号公報や特開昭６１−１９８１３１号公報、又は特開昭６２−１５３８２６号公報の様にカラーフィルター及び、保護層等の形状、材質について提案されている。また、特開昭６２−１２１７０１号公報にて提案されている高表示容量対応可能な電気光学装置（以下、ＮＴＮという）と上記カラーフィルター形成方法とを組合せセルを形成する方法が提案されている。又、特開昭６４−５００１９号公報にて赤（以下Ｒという），緑（以下Ｇという），青（以下Ｂという）の３色の光を主として透過するカラーフィルターを有したカラー液晶表示装置の各カラーフィルターの各色に応じて液晶層の厚みを変化させる方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来技術では、カラーフィルター上に透明電極を形成する方法については、その平坦化、耐熱性等の問題から、セルギャップムラによる表示ムラや表示電極例えばＩＴＯの比抵抗が大きいことによる電気光学特性の低下等に対する特性改善が検討されているが、白黒性と明るさの要求される反射型パネルにおいては実用レベルのものはない。前記反射型パネルに光学補償層として液晶セルを用いたもの、或いは、光学補償フィルムを用いたものを応用すれば表示容量が大きく白黒表示可能なカラー電気光学装置が提供できる可能性があるが、ＮＴＮの場合図７の分光反射率カーブに示す様に、分光反射率曲線は低い電圧１０Ｖ〜６０Ｖに於いては短波長側が良く反射し、電圧を上げるに従い、反射率の高い波長が長波長側へ移行する為、ＮＴＮにＲ，Ｇ，Ｂ３色一体のカラー反射板を組み合わせた場合、３色のカラーフィルターを同時に駆動させ白表示をさせた時、電気光学装置を通過し反射する光は、低い電圧でＢの反射率が高く、電圧を上げるに従いＲ，Ｇの反射率が上がり、Ｂの反射率が下がり、全体として青味がかった色から黄色味がかった色へと動き、色バランスが良くないという問題を有している。
【０００４】
また、全体の光の反射率が低下しＲ，Ｇ，Ｂ各々のカラーフィルター層の厚みを変化させ、該各々のカラーフィルター上の実効液晶層の厚みを制御して、液晶層のシャッター性を制御する方法が提案されているが、カラーフィルター層の厚みを常に同じ膜厚差で制御する事は難しく、又、特にＮＴＮ、ＦＴＮの様に液晶のねじれ角を大きくして、光学的な応答の急峻性を上げる場合該液晶層の配向安定性が各カラーフィルターにより液晶層厚が異なり確保する事が難しいという問題も有している。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題を解決するもので、その目的とする所は、明るく白、黒レベルの再現性が良い高品位のカラー表示可能な反射型電気光学装置を容易に、安価に提供する事に有る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラー反射板は、一対の基板間にシール部を介して液晶が挟持され、少なくとも一方の基板上の液晶層側に赤、緑、青の光を主として反射する３色一体カラー反射板と電極とが具備されてなることを特徴とする。
【０００７】
本発明のカラー反射板の製造方法は、基板上に少なくとも一層以上の金属薄膜を湿式めっきもしくは、乾式めっきに凹部分をつくり金属もしくは、無機物、有機物質を積層を形成することにより赤、緑、青に発色させ、カラー電極を形成した事を特徴とする。
【０００８】
本発明の電気光学装置は、前記カラー反射板を表示用電極としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の電気光学装置の製造方法は、
１）前記基板上に少なくとも一層以上の金属層をめっきにて形成し、表面を全反射率９０％以上且つ反射率８５％以上に凹凸をつくり、つぎに陽極電界をかけることにより、マイクロクラックもしくはマイクロポーラス層を形成し、さらに、電解物質を含む溶液中で３種類の電界をかけるか３種類の浴槽にて電解をおこなうことによりそのポアの中に、金属もしくは、無機物、有機物質の各々３種類の積層を形成し、カラー電極と反射板を同時に形成した事を特徴とする。
２）前記基板上に少なくとも一層以上のアルミを真空めっきにて表面の全反射率９０％以上且つ反射率８５％以上に形成したのち、マイクロポーラス層のできる溶液中で陽極酸化を行い、次に、金属イオンを含む溶液中で３種類の電界をかけるか３種類の浴槽にて２次電解を行うことにより、金属もしくは、無機物、有機物質の各々３種類の積層を形成し、カラー電極と反射板を同時に形成した事を特徴とする。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき、より詳細に説明する。尚、本発明の電気光学装置としては、従来より用いられている周知の配向処理によるねじれ配向されるものばかりでなく基板と平行に配向（ねじれていない）するものでも適用できるので以下に述べる実施例に限定されるものではない。更に、ねじれ配向させる場合には、そのねじれ角に制限があるわけではないが、コントラスト、表示特性、製造上の安定性から９０゜〜３６０゜が望ましい。しかし、ねじれ角に制限があるわけではないので９０゜未満や３６０゜以上でも適用は可能である。又、図１では光学的異方体として液晶セル３を用いて調光用セル（以下Ａセル）４の上方に配置している。
【００１１】
本実施例に用いた電気光学装置の構造を図１を用いて説明する。図１に示した様にカラー反射板を内部に有しセル厚７μｍで左ツイスト２３０゜と設定してＡセル４とし、本実施例では光学的異方体としてＡセル４と同じ複屈折性（セルギャップ：ｄと液晶もしくは光学的異方体の屈折率異方性：△ｎの積  △ｎ×ｄ＝０．９、△ｎ＝０．１２９）を持ちＡセル４を光学的に補償出来る様に液晶セル３を偏光体１，２の間に設置した。本実施例では液晶セル３は△ｎ×ｄ＝０．９としてｄ＝８μｍ，△ｎ＝０．１１３とした。ここで、Ａセル４と液晶セル３の相接する面の配向方向のなす角は７０゜〜１１０゜の範囲が望ましく、更に望ましくは９０゜である。本実施例では９０゜とした。又、各々の偏光体の偏光軸とＡセル４、液晶セル３各々の相接する面側の配向方向のなす角を２０〜５０゜で振り本実施例で用いている複屈折性と屈折率分散の値では非点灯時に黒く全点灯時に白となる条件は４５゜である。但し配向方向に対して偏光軸が電気光学装置の上からみて右か左かはポジかネガかの相違であり本実施例ではネガとなるようにした。しかし、上述した様に光学的異方体としてはＡセルと同じ複屈折性を有しておれば同様の効果があり、例えばポリビニルアルコールやポリカーボネート等の延伸した高分子フィルムを用いても良く、制約はされない。
【００１２】
又、本発明に於いてはカラー反射板の光学特性が重要であり、Ｂ、Ｇ、Ｒの各々の色座標が広いことが色再現性に対して良い事は言うまでもないが、一般的にカラー反射板の色純度（彩度）と反射率（明度）は金属電着法を用いた場合、数種類の金属を析出して形成するため、金属化合物自体と電着条件の選択幅が狭く、析出金属の粒子サイズの粒度分布に起因する。すなわち、粒度分布がシャープで、ある一定サイズの粒子がそろっていれば、一定波長の光を吸収又は散乱して原色に近い色を与え、逆に粒度分布がブロードであると、くすんだ色やブロンズ系の色になりやすい。そして本方法の場合は、色純度と反射率の関係は、逆の関係となる。よって、色純度を大幅に悪くさせない範囲で反射率の最大波長の反射率を上げる事が望ましい。そこで、色純度と反射率の関係より、Ｂに於いては反射率最大値はカラー反射板単体で１０００〜３０００Å時に８０％以上とし、反射率はこの範囲内で制御する事が望ましい。又、各々のカラーフィルターの反射率最大値の比が１．８以内更に望ましくは１．５以内に有るとより白色の再現性が良い事より各々のカラー反射板の反射率最大値の比を本実施例では１．５以内に設定した。以下実施例に於いてはこの関係に従った例を用いて説明する。尚、反射率最大値の比がずれると、色バランスが崩れ、反射率の大きな色側に全体の白色がずれる事となる。次に、反射率最大波長の関係を説明する。前記液晶セル条件に於いてスタティック電圧印加時のカラー反射板が無い場合の分光特性を図７に示す。但し、図中の数字は光学的応答が完全に飽和した時を１００とし以下１００に対して応答が何％になっているかを示す。又Ｒ、Ｇ，Ｂの各々の反射率最大値の波長をずらして形成した場合の分光特性を図８に示す。液晶セルや延伸した高分子フィルムを光学的異方体として用いた場合、図７より印加される電圧が高くなると段々長波長側へ分光反射率曲線が移行する事が分かる。そこで、図８に示したＧとＢの反射率最大波長が各々４９０ｎｍと５２０ｎｍの時の挙動より、ＧとＢの最大反射率波長が近いと、Ｂが多く抜け、Ｇの反射率最大波長より短波長側の分光反射率と重なり合い短波長側が抜け青味が強く成る事が容易に理解出来る。又図２に示したＧとＢの反射率最大波長が各々４５０ｎｍと５４０ｎｍの時の挙動より、ＧとＢの最大反射率波長が離れる程液晶の光学特性とカラー反射板の分光特性を掛け合わせた時の全体の分光特性でＲ，Ｇ，Ｂの３原色が分離され、きれいな加法混色関係が成立する。本実施例に於いては、Ｂの最大反射率波長を４８０ｎｍ以下、更に望ましくは４６５ｎｍ以下にし、Ｇの最大透過率波長を５３０ｎｍ以上、更に望ましくは５４０ｎｍから５６０ｎｍの間に設定した。
【００１３】
〔実施例１〕
図３を用いて説明する。ガラス基板５上にＲ、Ｇ、Ｂの各々に電解着色する金属化合物を溶解させた電解浴を電解着色法により１１０μｍ幅でストライプ状に着色してカラー反射板を１．５μｍ厚で形成した（ここで、反射層６と着色層７を総称してカラー反射板という）。この際カラー反射板は各々隣合う３色ストライプでその間にブラックマスク８が０．１〜１０μｍと成るように微粒子化した酸化金属を析出してブラックマスク８とする。また、電極の抵抗を下げるために本金属カラーフィルターとＩＴＯ電極とコンタクトをとる場合は、微粒子化した金属の酸化化合物の形でカラーフィルターの３色ストライプ間に析出して絶縁性のあるブラックマスクの替わりとし、カラー反射板の各々隣合う部分での色抜けを防止した。次に、図４を用いて本実施例の電気光学装置の構造を説明する。上記ガラス基板３のカラー反射層の上に透明絶縁膜を形成し、その上に３色ストライプに沿ってＩＴＯ電極を形成する。そして、ガラス基板５上にＩＴＯにてマトリックス状に成るように透明電極９を形成する。この後ポリイミドを用いて配向膜１１を３００〜４００Åで各々形成した。この時カラー反射板のあるガラス基板５の配向剤はシ−ル１３の下より０．８ｍｍ内側まで形成した後、ギャップ材１２を介して液晶を封入した。本実施例に於いては上記で説明した透明電極を含む基板としての各色の反射率及び、反射率最大波長をＲ（６２０ｎｍ）は７０％、Ｇは反射率６０％、反射率最大波長は５４０ｎｍ、Ｂは反射率５５％、反射率最大波長は４５０ｎｍとした。この様にして形成した電気光学装置の光学特性を１／４００デューティー相当の矩形波を印加してその時の分光反射率を使って調べた所、図２で示したと同様な良好な３原色混色関係が得られた。又、実際に、時分割駆動波形を印加し、サイド光源として輝度１６００ｎｉｔ、色座標（ｘ，ｙ）＝（０．３２０，０．３３６）の３波長形冷陰極管を用いて駆動した所駆動範囲内で平均化して良い白色の状態となり、特に点灯波形と非点灯波形印加時の反射率比（以下コントラストという）最大の時の電気光学装置表面ではコントラスト８．３、表面輝度５２ｎｉｔ、（ｘ，ｙ）＝（０．３２１，０．３２５）と非常に良い結果を得る事が出来、高品位の電気光学装置を形成できた。
【００１４】
〔実施例２〕
図５、図６を用いて説明する。図５に本実施例のカラー反射板付き基板の断面図を示す。ガラス基板５上に実施例１と同様に電解着色法により着色層７をストライプ状に電解着色後ポリシングしてカラー反射板を平坦化して形成した。この時カラーストライプは１００μｍ幅とし、ストライプ間はポリシング後１０μｍに成るように設定した。本実施例に於いては上記で説明した透明電極９を含む基板としての各色の反射率及び、反射率最大波長をＲ（６２０ｎｍ）は７５％、Ｇは反射率６０％、反射率最大波長は５４０ｎｍ、Ｂは反射率６０％、反射率最大波長は４６０ｎｍとした。その後、図６に示す様に実施例１と同様に電気光学装置を形成した所同様に良好な結果を得る事が出来た。尚、本方法においてカラーストライプ部分以外をフォトレジストで被い陽極酸化処理を施すことにより低反射部分のみを絶縁処理化することにより、樹脂材料による絶縁層を設ける必要はないので工程の短縮ができ色純度と反射率が大幅に改善された。
【００１５】
〔実施例３〕
図５，６を用いてカラー反射板の製造方法について説明する。図５に本実施例のカラー反射板付き基板の断面図を示す。ガラス基板５上に少なくとも一層以上のアルミを真空めっきにて表面の全反射率９０％以上且つ反射率８５％以上に形成したのち、マイクロポーラス層のできる溶液中で陽極酸化を行い。次に、金属イオンを含む溶液中たとえば、リン酸にＳｎＳ０4を加えた浴で青、ＭｎＳＯ4とＦｅＳＯ4で赤、硫酸浴にＣｕＳＯ4を加え２次電解することにより緑の発色をおこなった。リン酸浴と硫酸浴にＮｉ（ＣＨ3ＣＯＯ）2の場合は、３種類の電界をかけることにより３色の発色をおこなった。３種類の浴槽にて２次電解を行う場合は、金属塩の状態だけでなく、無機物、有機物質の各々３種類の積層を形成し、発色させることにより着色層７と反射層６を同時に形成した。このガラス基板５上に実施例２と同様にカラー反射板をストライプ状に電解着色後ポリシングしてカラー反射板を平坦化して形成した。この時カラーストライプは実施例２と同じに設定した。本実施例の特徴は、反射率が高く比抵抗の低いアルミをカラー反射基板に用いることにより反射板と電極とを兼ねることができ、しかも低反射部分を長時間陽極酸化する事により絶縁性と反射率を３％以下にすることにより色ぬけ部分をなくした。実施例２のようにオーバーコートとＩＴＯ膜がいらなくなったことにより、カラーフィルターの構造が簡便になると共にオーバーコートとＩＴＯ膜があることにより発生していたアルカリダメージ、ＩＴＯの密着不良等の不良項目がなくなり大幅な歩留まり向上がはかれた。また、工程が減ることにより生産性の向上とコストダウンがはかれた。
【００１６】
〔実施例４〕
図３、４を用い実施例１で示した電気光学装置で説明する。実施例１、２、３で述べて来た様に本発明では、本来光学的異方体として液晶セルや延伸した高分子フィルムを用いた電気光学装置の場合、上述したように、印加される電圧により分光反射率曲線が低い電圧に於いては短波長側が良く反射し、電圧を上げるに従い、反射率の高い波長が長波長側へ移行する。したがって、該電気光学装置にＲ，Ｇ，Ｂ３色のカラーフィルターを組み合わせた場合、３色のカラー反射電極を同時に駆動させ白表示をさせた時、電気光学装置を反射する光は、低い電圧でＢの反射率が高く、電圧を上げるに従いＲ，Ｇの反射率が上がり、Ｂの反射率が下がり、全体として青味がかった色から黄色味がかった色へと移行する事を考慮し、カラー反射電極とサイド光源の合わさった分光曲線として該カラー反射板の分光特性を制御し上記特性を補正する考え方である。しかし、より光学的な配色を制御するには、カラーフィルター間の液晶部を光学的無反射部分と捉えると、液晶層の厚みが理想的に同一なら、先にＢの反射率が他色より少なく反射し、結果的にＢの液晶シャッターが遅く開くと同じ光学的挙動になるため、該Ｂ上の液晶部のセル厚をＧ，Ｒに対して厚くし、液晶層にかかる電界強度を他色に対して相対的に低くする事により意図的にＢ部のシャッターを電圧に対して速くし、光学的しきい値を合わせる事は効果がある。そこで、実施例１で述べたカラー反射板を用いＢの膜厚が他色の１．５μｍより０．０５〜０．１μｍ厚く設定して分光反射率は合わせ、透明電極６を含む基板としての各色の反射率及び、反射率最大波長をＲ（６２０ｎｍ）は７０％、Ｇは反射率６０％、反射率最大波長は５４０ｎｍ、Ｂは反射率６５％、反射率最大波長は４５０ｎｍとした。この様にして作成したカラー反射板付基板を用いて実施例１と同様に電気光学装置を作成した所、Ｂと他色の光学的しきい値の揃った特性を持ち、且つＲの抜けに対してＢが低電圧側でも揃った白レベルの良い電気光学装置を作成出来た。
【００１７】
以上実施例１、２と実施例３を例に説明してきたが、カラー反射板の分光特性を揃え、且つ加えて該カラー反射板の膜厚を電解電圧を５Ｖ，６５Ｖ，１５Ｖ等に変えることにより制御し液晶のシャッター特性と合わせる事より、更に高画質の電気光学装置を得る事ができる。この時カラー反射板の膜厚は金属イオン濃度や金属の粒径と形成条件と深い相関が有るため再現性よく形成工程を管理することが重要である。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によればカラー反射板の反射率最大波長と反射率最大波長に於ける分光反射率の比を制御する事により、黒、白の色再現性の良い高品位のカラー表示可能な電気光学装置を容易に、安価に提供できるという大きな効果を有している。又、上記カラー反射板の分光反射率制御と該カラー反射板の膜厚制御を組み合わせる事により、より光学的しきい値の揃った色純度と明度の高い高品位の電気光学装置を提供出来るという効果も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で示す電気光学装置の構造を示す図。
【図２】本発明の実施例で示すカラー反射板付き電気光学装置の分光特性を示す図。
【図３】本発明の実施例１で示すカラー反射板付き基板の断面図。
【図４】本発明の実施例１で示す電気光学装置の構造を示す図。
【図５】本発明の実施例２で示すカラー反射板付き基板の断面図。
【図６】本発明の実施例２で示す電気光学装置の構造を示す図。
【図７】本発明の実施例で示す液晶光学特性の関係を示す図。
【図８】本発明の実施例で示すカラー反射板付き電気光学装置の分光特性を示す図。
【符号の説明】
１・上偏光体
２・下偏光体
３・液晶セル
４・Ａセル
５・ガラス基板
６・反射層
７・着色層
８・ブラックマスク（陽極酸化層）
９・透明電極
１０・透明絶縁膜
１１・配向膜
１２・ギャップ材
１３・シール
【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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