JPH1031210A

JPH1031210A - 反射型カラー表示装置

Info

Publication number: JPH1031210A
Application number: JP8203141A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hiji; 直樹氷治; Taketo Hikiji; 丈人曳地; Shigeru Yamamoto; 滋山本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1996-07-12
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】屈折率の周期的な変化により特定波長帯域の
色光を反射する調光層を複数積層した反射型カラー表示
装置において、見る角度によって表示色が変化しないと
ともに、色純度も低下しないようにする。【解決手段】外光の入射側から順に、調光層５１，５
２，５３を積層する。調光層５１，５２，５３は、それ
ぞれ外光入射角が０゜のときに青、緑、赤の色光を反射
するものとする。調光層５１と調光層５２との間には、
青色光を吸収し、緑色光および赤色光を透過させるカラ
ーフィルタ層８１を設ける。調光層５２と調光層５３と
の間には、青色光および緑色光を吸収し、赤色光を透過
させるカラーフィルタ層８２を設ける。外光入射角が大
きいことにより、調光層５２の反射波長帯域が青の波長
帯域側にシフトし、調光層５３の反射波長帯域が緑の波
長帯域側にシフトしても、調光層５２によって青色光が
反射され、調光層５３によって緑色光、さらには青色光
が反射されることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電界などの外部
刺激の有無または程度に応じて、屈折率の周期的な変化
により特定波長帯域の色光を反射する調光層を複数積層
した反射型カラー表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電界や磁界などの外部刺激の有無または
程度に応じて、特定波長帯域の色光を反射し、または透
過させる反射型表示素子として、素子内の屈折率の周期
的な変化を利用した干渉反射方式によるものが考えられ
ている。

【０００３】この干渉反射方式による反射型表示素子
は、外光の利用効率が高い、明暗のコントラストが高
い、色純度が高い、などの特長を有するほか、反射波長
帯域が異なることにより表示色が異なる複数の表示素子
を積層することによって、多色表示が可能となる。

【０００４】この屈折率の周期的な変化を利用した干渉
反射方式による反射型表示素子として、特開平６−２９
４９５２号には、液晶と高分子とを交互に層状に形成し
た液晶高分子複合体を調光層とするものが示されてい
る。

【０００５】この場合、液晶層と高分子層との周期的な
屈折率の差によって、特定波長帯域の反射光を生じる。
また、調光層に印加される電圧に応じて液晶の屈折率が
変化するので、その電圧を変えることによって、反射率
が０％の透過状態から一定の反射率の状態まで、反射率
を制御することができる。そして、屈折率の変化の周期
が異なる複数の調光層ないし表示素子を積層することに
よって、多色の調光が可能となり、フルカラー表示が可
能な反射型カラー表示装置を実現することができる。

【０００６】図１２は、この特開平６−２９４９５２号
に示された反射型カラー表示装置で、透明基板１１，１
２間に調光層５１が挟持された表示素子１、透明基板１
３，１４間に調光層５２が挟持された表示素子２、およ
び透明基板１５，１６間に調光層５３が挟持された表示
素子３が積層され、表示素子３の裏面側に黒色の光吸収
層２５が設けられたものである。

【０００７】調光層５１，５２，５３は、それぞれ上記
の液晶高分子複合体として形成され、それぞれ青（４０
０〜５００ｎｍ）、緑（５００〜６００ｎｍ）、赤（６
００〜７００ｎｍ）の色光を反射するもので、それぞれ
の反射率を独立に制御できるように、それぞれに対して
透明電極４１，４２，４３，４４，４５，４６が設けら
れる。したがって、加法混色により任意の表示色が得ら
れる。

【０００８】なお、特開平７−９２４８３号の図８およ
び００３２，００３３段には、液晶と高分子とが交互に
層状に形成された光学素子において、素子の外光の入射
側の表面に光散乱板を設けることにより、視野角を広く
することが示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶高
分子複合体のような、屈折率の周期的な変化を利用した
反射型表示素子では、反射波長が外光の入射角に依存し
て変化する問題がある。図１３を用いて、この反射波長
の入射角依存性について示すと、同図（Ａ）に示す反射
型表示素子は、調光層５３の外光１０１の入射側と反対
側に黒色の光吸収層２５が設けられ、外光１０１の入射
角θが０゜のとき、その外光１０１中の赤色光が調光層
５３によって反射され、それ以外の色光が調光層５３を
透過した後、光吸収層２５に吸収されるように、形成さ
れたものである。

【００１０】しかし、外光１０１の入射角θが０゜のと
きには、干渉を生じる２つの光の光路差が最も大きくな
ることにより、調光層５３の反射波長帯域は最も長波長
側となるが、入力角θが大きくなるに従って、上記の光
路差が小さくなることにより、調光層５３の反射波長帯
域は短波長側にシフトする。そのため、外光１０１の入
力角θと調光層５３の反射波長帯域との関係は、例えば
図１３（Ｂ）に示すようになる。

【００１１】すなわち、図１３（Ａ）の反射型表示素子
は、外光１０１の入射角θが０゜のときには、本来の６
００〜７００ｎｍの波長帯域が反射波長帯域となるもの
の、入力角θが大きくなるに従って、反射波長帯域の短
波長端および長波長端が短波長側にシフトし、入力角θ
が５０゜以上になると、本来の６００〜７００ｎｍの波
長帯域は全く反射しなくなる。

【００１２】したがって、特開平６−２９４９５２号に
示され、かつ図１２に示した従来の反射型カラー表示装
置では、外光が調光層５１，５２，５３に対して斜めの
方向に入射すると、緑色光を反射すべき調光層５２が、
緑色光とともに青色光を反射し、または青色光のみを反
射し、赤色光を反射すべき調光層５３が、赤色光ととも
に緑色光を反射し、または緑色光のみを反射し、さらに
は緑色光とともに青色光を反射するなどによって、表示
色が本来の色に対して大きく変化してしまう欠点があ
る。

【００１３】この反射波長の視覚依存性は、反射型表示
素子が拡散照明下に置かれていて、いかなる方向から観
察しても反射光を観察できる場合に、特に問題となり、
スポットライトや太陽光線などのように直進性の強い照
明下では、それほど問題にならない。しかし、スポット
ライトや太陽光線などのように直進性の強い照明下で
は、反射光は正反射方向にのみ進行するので、それ以外
の方向から観察するのは容易でなく、かりに観察できる
場合でも、逆に鏡面性が強く、まぶしすぎて、表示装置
としては適切でない。

【００１４】特開平７−９２４８３号には、この問題を
解決するために、上記のように調光層の表面に光散乱板
を設けて視野角を広くすることが示されている。しかし
ながら、この方法では、視野角が広くなる反面、表示色
の色純度が著しく低下する欠点がある。

【００１５】そこで、この発明は、屈折率の周期的な変
化により特定波長帯域の色光を反射する調光層を複数積
層した反射型カラー表示装置において、見る角度によっ
て表示色が変化しないとともに、色純度も低下しないよ
うにしたものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明では、複数の調
光層を積層し、前記それぞれの調光層は、屈折率の周期
的な変化によって特定波長帯域の色光を反射するものと
するとともに、外光の入射側に近いものほど前記特定波
長帯域が短波長側となるように互いの前記特定波長帯域
を異ならせ、隣り合う層の調光層間には、そのうちの外
光の入射側に近い方の調光層の前記特定波長帯域の色光
を吸収し、そのうちの外光の入射側から離れた方の調光
層の前記特定波長帯域の色光、およびその調光層よりさ
らに外光の入射側から離れた調光層の前記特定波長帯域
の色光を透過させるカラーフィルタ層を設ける。

【００１７】この場合、外部から前記それぞれの調光層
への入射光路上、および前記それぞれの調光層から外部
への出射光路上に、光散乱手段を設けることが望まし
い。

【００１８】なお、この明細書で「色光」とは、可視光
を意味する。

【００１９】

【作用】上記のように構成した、この発明の反射型カラ
ー表示装置においては、例えば、複数の調光層を、それ
ぞれ外光の入射角が０゜のときに青、緑、赤の色光を反
射する３つの調光層とするとき、外光の入射側に最も近
い第１層の調光層が青色光を反射するものとされ、中間
の第２層の調光層が緑色光を反射するものとされ、外光
の入射側と反対側の第３層の調光層が赤色光を反射する
ものとされる。

【００２０】そして、第１層の調光層と第２層の調光層
との間には、青色光を吸収し、緑色光および赤色光を透
過させるカラーフィルタ層が設けられ、第２層の調光層
と第３層の調光層との間には、青色光および緑色光を吸
収し、赤色光を透過させるカラーフィルタ層、または緑
色光を吸収し、青色光および赤色光を透過させるカラー
フィルタ層が設けられることになる。

【００２１】したがって、外光の入射角が大きいことに
より、第２層の調光層の反射波長帯域が緑の波長帯域か
ら青の波長帯域側にシフトしても、第１層の調光層と第
２層の調光層との間のカラーフィルタ層により、第２層
の調光層には青色光が入射しないので、第２層の調光層
によって青色光が反射されることがないとともに、第３
層の調光層の反射波長帯域が赤の波長帯域から緑の波長
帯域側にシフトしても、第２層の調光層と第３層の調光
層との間のカラーフィルタ層および第１層の調光層と第
２層の調光層との間のカラーフィルタ層により、第３層
の調光層には緑色光および青色光が入射しないので、第
３層の調光層によって緑色光、さらには青色光が反射さ
れることがない。

【００２２】すなわち、第１層、第２層、第３層の調光
層は、外光の入射角が大きいときでも、結果的に、それ
ぞれの反射波長帯域が、本来の青、緑、赤の波長帯域内
で短波長側にシフトして狭くなるだけで、本来の青、
緑、赤の波長帯域より短波長側にシフトしてしまうこと
がない。したがって、見る角度によって表示色が変化し
ないとともに、色純度も低下しない。

【００２３】

【発明の実施の形態】

〔実施例１…図１、図２〕図１は、この発明の反射型カ
ラー表示装置の第１の例を示す。この例の反射型カラー
表示装置は、透明電極４１，４２が形成された透明基板
１１，１２間に調光層５１が挟持され、透明基板１２の
裏面側にカラーフィルタ層８１が形成された表示素子
１、透明電極４３，４４が形成された透明基板１３，１
４間に調光層５２が挟持され、透明基板１４の裏面側に
カラーフィルタ層８２が形成された表示素子２、およ
び、透明電極４５，４６が形成された透明基板１５，１
６間に調光層５３が挟持され、透明基板１６の裏面側に
光吸収層８５が形成された表示素子３が、図の上側であ
る外光の入射側から順に積層されたものである。

【００２４】調光層５１，５２，５３は、それぞれ、液
晶６６と高分子６５とが交互に層状に形成されたものと
されるとともに、後述するように、調光層５１は、反射
波長帯域が青の波長帯域とされ、調光層５２は、反射波
長帯域が緑の波長帯域とされ、調光層５３は、反射波長
帯域が赤の波長帯域とされる。また、カラーフィルタ層
８１は、青色光を吸収し、緑色光および赤色光を透過さ
せるものとされ、カラーフィルタ層８２は、青色光およ
び緑色光を吸収し、赤色光を透過させるものとされる。

【００２５】表示素子１，２，３は、同様の方法によっ
て製造することができる。すなわち、まず、それぞれガ
ラス基板からなる透明基板１１（１３，１５），１２
（１４，１６）の一面に、それぞれＩＴＯ膜からなる透
明電極４１（４３，４５），４２（４４，４６）を１０
０ｎｍの厚みに形成する。

【００２６】次に、透明基板１１（１３，１５），１２
（１４，１６）を、それぞれ透明電極４１（４３，４
５），４２（４４，４６）を形成した面側を内側にし
て、後述するような所定の間隔で対向させ、両者間に、
液晶と光硬化性高分子との混合液を装填する。

【００２７】液晶としては、ビフェニル、ターフェニ
ル、フェニルベンゾエート、アゾベンゼン、フェニルシ
クロヘキシル、フェニルピリミジンなどを液晶性骨格に
有する棒状低分子からなる液晶材料を用いることができ
る。

【００２８】光硬化性高分子は、モノマーと光重合開始
剤との混合物で、可視光で重合する高分子である。モノ
マーとしては、例えば、アクリル、アクリルアミド、メ
タクリルなどのラジカル重合性またはイオン重合性の化
合物を用いることができ、光重合開始剤としては、例え
ば、開裂型の光重合開始剤である、ベンゾイン、ベンゾ
インエーテル、ベンゾインケタールなどや、水素引き抜
き型の光重合開始剤である、ベンジル、ベンゾフェノ
ン、ミヒラースケトンなどや、イオン反応型の光重合開
始剤である、アリルジアゾニウムフロロほう酸塩などを
用いることができる。

【００２９】また、ほかに、熱重合禁止剤、バインダー
ポリマー、オリゴマー、連鎖移動剤などを適宜添加して
もよい。また、可視光領域の受光感度を向上させるため
に、光硬化性高分子にローズベンガルやメチレンブルー
などの増感色素を加えてもよい。

【００３０】次に、透明基板１１（１３，１５），１２
（１４，１６）の両側から混合液中に、同位相のレーザ
光を後述するような角度で照射する。これによって、混
合液中に干渉縞が形成され、その干渉縞に沿って光硬化
性高分子が重合されて、高分子と液晶とが層状に相分離
した構造が形成される。ただし、ここでは層状の周期構
造が形成されることが本質であり、相分離の有無は本質
ではない。重合した高分子鎖が液晶でゲル状に膨潤した
液晶高分子ゲルであってもよい。

【００３１】混合液から形成される調光層５１（５２，
５３）の厚みは、１〜２０μｍの範囲に選定する。調光
層５１（５２，５３）の厚みがこれより大きい場合に
は、反射率の制御のために透明電極４１（４３，４
５），４２（４４，４６）間に印加する電圧を極度に高
くしなければならず、好ましくない。また、調光層５１
（５２，５３）の厚みが０．５μｍ以下の場合には、反
射率が低くなって、好ましくない。

【００３２】実際に、青の波長帯域を反射波長帯域とす
る調光層５１を得るために、アルゴンイオンレーザから
の４８８ｎｍの２本のレーザ光を、透明基板１１，１２
の両側から混合液中に、それぞれ透明基板１１，１２に
垂直に、すなわち１８０゜の交差角で入射させた。これ
によって、調光層５１として、４９０ｎｍの位置に反射
スペクトルピークを有するものが得られた。

【００３３】また、緑の波長帯域を反射波長帯域とする
調光層５２を得るために、アルゴンイオンレーザからの
４８８ｎｍの２本のレーザ光を、透明基板１３，１４の
両側から混合液中に、１３４゜の交差角で入射させた。
これによって、調光層５２として、５３０ｎｍの位置に
反射スペクトルピークを有するものが得られた。

【００３４】さらに、赤の波長帯域を反射波長帯域とす
る調光層５３を得るために、アルゴンイオンレーザから
の４８８ｎｍの２本のレーザ光を、透明基板１５，１６
の両側から混合液中に、９９゜の交差角で入射させた。
これによって、調光層５３として、６４０ｎｍの位置に
反射スペクトルピークを有するものが得られた。

【００３５】このようにして作製した表示素子１の透明
基板１２の裏面に、黄色の色素を含む高分子膜を塗布し
て、上記のように青色光を吸収し、緑色光および赤色光
を透過させるカラーフィルタ層８１を形成した。また、
同様に作製した表示素子２の透明基板１４の裏面に、赤
色の色素を含む高分子膜を塗布して、上記のように青色
光および緑色光を吸収し、赤色光を透過させるカラーフ
ィルタ層８２を形成した。さらに、同様に作製した表示
素子３の透明基板１６の裏面に、黒色の色素を含む高分
子膜を塗布して、すべての色光を吸収する光吸収層８５
を形成した。最後に、これら表示素子１，２，３を積層
して、実施例１の反射型カラー表示装置を得た。

【００３６】なお、カラーフィルタ層８１，８２を形成
する色素は、透明性の高いものが望ましく、染料系のも
のが好適である。光吸収層８５を形成する黒色色素とし
ては、カーボンブラックなどが好適である。また、それ
ぞれの層のバインダー高分子としては、ポリイミド、ポ
リアクリル、ポリビニル、ポリエステルなどを用いるこ
とができる。

【００３７】図２は、上記のようにして製造した実施例
１の反射型カラー表示装置を、入射角θが１０゜の方向
からスポット光で照明したときの、調光層５１，５２，
５３の正反射光の反射スペクトル、およびカラーフィル
タ層８１，８２の透過スペクトルを示し、カラーフィル
タ層８１のカットオフ波長を、調光層５１の反射波長帯
域と調光層５２の反射波長帯域との間の５００ｎｍに設
定し、カラーフィルタ層８２のカットオフ波長を、調光
層５２の反射波長帯域と調光層５３の反射波長帯域との
間の６００ｎｍに設定したものである。

【００３８】これからも明らかなように、実施例１の反
射型カラー表示装置によれば、入射角θが大きいことに
より、調光層５２の反射波長帯域が青の波長帯域側にシ
フトしても、カラーフィルタ層８１により調光層５２に
は青色光が入射しないので、調光層５２によって青色光
が反射されることがないとともに、調光層５３の反射波
長帯域が緑の波長帯域側にシフトしても、カラーフィル
タ層８２および８１により調光層５３には緑色光および
青色光が入射しないので、調光層５３によって緑色光、
さらには青色光が反射されることがない。

【００３９】すなわち、図１０に、外光の入射角θと調
光層５３の反射波長帯域との関係を示すように、調光層
５１，５２，５３は、外光の入射角θが大きいときで
も、結果的に、それぞれの反射波長帯域が、本来の青、
緑、赤の波長帯域内で短波長側にシフトして狭くなるだ
けで、本来の青、緑、赤の波長帯域より短波長側にシフ
トしてしまうことがない。

【００４０】実施例１の反射型カラー表示装置を、図１
１（Ａ）の反射型カラー表示装置１０で示すように、積
分球５を用いた、照明体７による拡散照明下に置き、反
射型カラー表示装置１０の法線方向に対して検出角θｏ
の方向に検出器９を配して、反射型カラー表示装置１０
からの反射光のＣＩＥ・Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色度座標を測定
し、色相の検出角依存性を求めるために、 ΔＣ^＊＝〔｛ａ^＊（θｏ）−ａ^＊（０゜）｝^２＋｛ｂ^＊（θｏ）−ｂ^＊（０゜）｝^２］^１／２ …（１）で表されるΔＣ^＊を定義した。ΔＣ^＊が大きいほど色相
の変化が大きいもので、したがってΔＣ^＊は小さいほど
好ましいものである。

【００４１】図１１（Ｂ）において黒丸によりプロット
したものは、実施例１の反射型カラー表示装置で、調光
層５３を反射状態とし、調光層５１，５２を透過状態と
したときの、検出角θｏに対するΔＣ^＊の変化を示す。
ただし、θｏ≧５０゜では反射率がほとんど０％となっ
たため、θｏ≦４０゜の範囲をプロットしたものであ
る。これからも明らかなように、実施例１によれば、後
述する比較例と比較して、θｏ＝２０〜４０゜において
色相の変化が著しく抑圧される。

【００４２】このように、図１の実施例１によれば、見
る角度によって表示色がほとんど変化しないとともに、
色純度もほとんど低下しない。

【００４３】〔実施例２…図３、図４〕図３は、この発
明の反射型カラー表示装置の第２の例を示す。この例の
反射型カラー表示装置は、全体的な構成は図１の実施例
１と同じであるが、特に調光層５１，５２，５３がコレ
ステリック液晶（カイラルネマティック液晶）からなる
点が実施例１と異なる。

【００４４】表示素子１，２，３は、同様の方法によっ
て製造することができる。すなわち、まず、それぞれガ
ラス基板からなる透明基板１１（１３，１５），１２
（１４，１６）の一面に、それぞれＩＴＯ膜からなる透
明電極４１（４３，４５），４２（４４，４６）を１０
０ｎｍの厚みに形成する。

【００４５】次に、図では省略しているが、透明電極４
１（４３，４５），４２（４４，４６）上に、それぞれ
ポリイミドからなる配向膜を形成し、その表面を布で一
方向に擦る、いわゆるラビング処理を行う。

【００４６】次に、透明基板１１（１３，１５），１２
（１４，１６）を、それぞれ透明電極４１（４３，４
５），４２（４４，４６）を形成した面側を内側にし
て、所定の間隔で対向させ、両者間に、ネマティック液
晶にカイラル剤を添加して調製したコレステリック液晶
を装填して、調光層５１（５２，５３）を形成する。

【００４７】透明基板１１（１３，１５），１２（１
４，１６）間に装填されたコレステリック液晶は、上記
のように透明電極４１（４３，４５），４２（４４，４
６）上に配向膜が形成されることにより、透明電極４１
（４３，４５），４２（４４，４６）間に電圧が印加さ
れないときには、図３に示すように、ヘリカル軸が透明
基板１１（１３，１５），１２（１４，１６）に対して
垂直となり、液晶分子が透明基板１１（１３，１５），
１２（１４，１６）と平行に配列されたプレーナ配向状
態とされる。

【００４８】したがって、調光層５１，５２，５３は、
これに電圧が印加されないときには、調光層５１，５
２，５３を構成するコレステリック液晶のヘリカルピッ
チによって決まる特定波長の光のうちの、コレステリッ
ク液晶のヘリカル方向と同一の旋光方向を有する円偏光
を選択的に反射させ、特定波長の光のうちのコレステリ
ック液晶のヘリカル方向と逆の旋光方向を有する円偏
光、および特定波長以外の波長の光を透過させる。

【００４９】また、調光層５１，５２，５３に、ある閾
値以上の電圧が印加されると、調光層５１，５２，５３
を構成するコレステリック液晶は、その液晶分子が基板
と垂直に配列されたホメオトロピック様の配向状態に相
転移して、そのヘリカル構造が消失し、調光層５１，５
２，５３は、すべての色光を透過させる状態となる。

【００５０】そして、コレステリック液晶のヘリカルピ
ッチは、カイラル剤の種類や添加量によって決まる。し
たがって、カイラル剤の添加量を調整し、コレステリッ
ク液晶のヘリカルピッチを調整することによって、調光
層５１，５２，５３による選択反射の波長を設定するこ
とができる。

【００５１】しかも、調光層５１，５２，５３は、選択
反射状態では、コレステリック液晶のヘリカルピッチを
１周期として、屈折率が周期的に変化する構造となると
ともに、そのために、図１の実施例１の液晶６６と高分
子６５とが交互に層状に形成されたものと同様に、反射
波長が外光の入射角に依存して変化する。

【００５２】実際に、ネマティック液晶としてメルク社
製Ｅ４４を、カイラル剤としてメルク社製ＣＢ１５を、
それぞれ使用し、カイラル剤ＣＢ１５の添加量を、それ
ぞれ５０，４２，３５重量％とすることにより、調光層
５１，５２，５３として、それぞれ反射スペクトルの中
心波長が４５０ｎｍ、５６０ｎｍ、６４０ｎｍとなるも
のを得た。

【００５３】このようにして作製した表示素子１，２の
透明基板１２，１４の裏面に、図１の実施例１と同様の
カラーフィルタ層８１，８２を形成し、表示素子３の透
明基板１６の裏面に、実施例１と同様の光吸収層８５を
形成し、最後に、これら表示素子１，２，３を積層し
て、実施例２の反射型カラー表示装置を得た。

【００５４】図４は、上記のようにして製造した実施例
２の反射型カラー表示装置を、入射角θが１０゜の方向
からスポット光で照明したときの、調光層５１，５２，
５３の正反射光の反射スペクトル、およびカラーフィル
タ層８１，８２の透過スペクトルを示し、カラーフィル
タ層８１のカットオフ波長を、調光層５１の反射波長帯
域と調光層５２の反射波長帯域との間の５００ｎｍに設
定し、カラーフィルタ層８２のカットオフ波長を、調光
層５２の反射波長帯域と調光層５３の反射波長帯域との
間の６００ｎｍに設定したものである。

【００５５】実施例２の反射型カラー表示装置を、図１
１（Ａ）の反射型カラー表示装置１０で示すように、積
分球５を用いた、照明体７による拡散照明下に置き、反
射型カラー表示装置１０の法線方向に対して検出角θｏ
の方向に検出器９を配して、反射型カラー表示装置１０
からの反射光のＣＩＥ・Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色度座標を測定
し、色相の検出角依存性を求めるために、上記の式
（１）で表されるΔＣ^＊を定義した。

【００５６】図１１（Ｂ）において黒の四角によりプロ
ットしたものは、実施例２の反射型カラー表示装置で、
調光層５３を反射状態とし、調光層５１，５２を透過状
態としたときの、検出角θｏに対するΔＣ^＊の変化を示
す。ただし、θｏ≧５０゜では反射率がほとんど０％と
なったため、θｏ≦４０゜の範囲をプロットしたもので
ある。これからも明らかなように、実施例２によれば、
後述する比較例と比較して、θｏ＝２０〜４０゜におい
て色相の変化が著しく抑圧される。

【００５７】このように、図３の実施例２によれば、見
る角度によって表示色がほとんど変化しないとともに、
色純度もほとんど低下しない。また、実施例２によれ
ば、調光層５１，５２，５３としてコレステリック液晶
を用いるので、調光層５１，５２，５３は上述したよう
に特定波長の光のうちのコレステリック液晶のヘリカル
方向と同一の旋光方向を有する円偏光のみしか反射せ
ず、反射スペクトルピークが５０％を超えることはない
が、広い反射波長帯域幅が容易に得られ、明るい表示が
可能となる。

【００５８】上記の比較例は、この実施例２の反射型カ
ラー表示装置において、カラーフィルタ層８１，８２を
省略したものである。

【００５９】比較例の反射型カラー表示装置を、図１１
（Ａ）の反射型カラー表示装置１０で示すように、積分
球５を用いた、照明体７による拡散照明下に置き、反射
型カラー表示装置１０の法線方向に対して検出角θｏの
方向に検出器９を配して、反射型カラー表示装置１０か
らの反射光のＣＩＥ・Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色度座標を測定し、
色相の検出角依存性を求めるために、上記の式（１）で
表されるΔＣ^＊を定義した。

【００６０】図１１（Ｂ）において白丸によりプロット
したものは、比較例の反射型カラー表示装置で、調光層
５３を反射状態とし、調光層５１，５２を透過状態とし
たときの、検出角θｏに対するΔＣ^＊の変化を示す。こ
れから明らかなように、比較例の反射型カラー表示装置
では、見る角度によって表示色が大きく変化してしま
う。

【００６１】〔実施例３…図５〕図５は、この発明の反
射型カラー表示装置の第３の例を示す。この例の反射型
カラー表示装置は、図１の実施例１の反射型カラー表示
装置の透明基板１２，１３，１５を省略するとともに、
カラーフィルタ層８１，８２を接着剤８３，８４で形成
することによって、調光層５１，５２，５３を互いに近
接させた場合である。

【００６２】この例の反射型カラー表示装置を製造する
には、まず、ガラス基板からなる透明基板１１の一面
に、ＩＴＯ膜からなる透明電極４１を１００ｎｍの厚み
に形成し、次に、透明電極４１上に、液晶と光硬化性高
分子との混合液を１〜２０μｍの厚みに塗布し、次に、
その混合液を塗布した透明基板１１をチャンバー内に入
れて、空気を窒素に置換した後、混合液の両側から混合
液中に、同位相のレーザ光を後述するような角度で照射
して、液晶と高分子とが層状に分離した構造の調光層５
１を形成し、次に、その調光層５１上に、ＩＴＯ膜から
なる透明電極４２を１００ｎｍの厚みに形成する。

【００６３】空気を窒素に置換するのは、空気の存在に
より光硬化性高分子の硬化反応が阻害されるのを防止す
るためであるが、光硬化性高分子として空気の存在下で
も硬化反応が阻害されないものを用いる場合には、必ず
しも空気を窒素に置換する必要はない。

【００６４】同様に、透明基板１４の一面に透明電極４
４を形成し、透明電極４４上に液晶と光硬化性高分子と
の混合液を塗布し、その混合液中にレーザ光を照射して
調光層５２を形成し、その調光層５２上に透明電極４３
を形成するとともに、透明基板１６の一面に透明電極４
６を形成し、透明電極４６上に液晶と光硬化性高分子と
の混合液を塗布し、その混合液中にレーザ光を照射して
調光層５３を形成し、その調光層５３上に透明電極４５
を形成する。

【００６５】実際に、実施例１と同様に、アルゴンイオ
ンレーザからの４８８ｎｍの２本のレーザ光を、それぞ
れの混合液中に、それぞれ１８０゜，１３４゜，９９゜
の交差角で入射させ、これによって、調光層５１，５
２，５３として、それぞれ４９０ｎｍ、５３０ｎｍ、６
４０ｎｍの位置に反射スペクトルピークを有するものを
得た。

【００６６】次に、透明基板１１上の調光層５１上の透
明電極４２と、透明基板１４上の調光層５２上の透明電
極４３とを、黄色の染料を含む接着剤８３によって接着
し、透明基板１６上の調光層５３上の透明電極４５を、
透明基板１４の裏面に、赤色の染料を含む接着剤８４に
よって接着し、透明基板１６の裏面に光吸収層８５を形
成して、実施例３の反射型カラー表示装置を得る。

【００６７】接着剤８３，８４は、それぞれ黄色、赤色
の染料を含むことによって、上述したカラーフィルタ層
８１，８２を構成するもので、一液型、二液型のいずれ
でもよく、アクリル系、エポキシ系など、いずれの材料
のものでもよい。硬化の形態も、熱硬化型、紫外線硬化
型など、いずれでもよい。

【００６８】この実施例３によれば、図１の実施例１と
同様に、見る角度によって表示色がほとんど変化しない
とともに、色純度もほとんど低下しない。さらに、この
実施例３によれば、調光層５１，５２間には透明基板が
存在しないとともに、調光層５２，５３間には１枚の透
明基板１４しか存在しないので、図１の実施例１に比べ
て、斜め方向から見たときの視差が少なくなる利点があ
る。

【００６９】〔実施例４…図６〜図９〕図１、図３、図
５の実施例１，２，３によれば、見る角度によって表示
色がほとんど変化しないとともに、色純度もほとんど低
下しない。しかし、図１０の反射領域で示し、かつ図１
１（Ｂ）において上述したように、入射角θないし検出
角θｏが一定以上になると、具体的には５０゜以上にな
ると、調光層５１，５２，５３の反射率がゼロとなるた
め、斜め方向からでは表示が見えない不都合がある。

【００７０】図６は、この発明の反射型カラー表示装置
の第４の例を示し、上記の点を考慮して、斜め方向から
でも表示を見ることができるように、図３の実施例２の
反射型カラー表示装置の、透明基板１１と透明電極４１
との間に光散乱層９０を設けた場合である。

【００７１】すなわち、この例では、透明基板１１の一
面に光散乱層９０を形成し、その光散乱層９０上に透明
電極４１を形成する。そのほかの構成および製造方法
は、実施例２と同じである。ただし、調光層５１，５
２，５３の反射スペクトルの中心値は、後述する理由に
より、実際上、それぞれ５１０ｎｍ、５７０ｎｍ、７０
０ｎｍとした。

【００７２】光散乱層９０としては、Ａ．屈折率の異なる微粒子を含む系、例えば、酸化チ
タン、酸化鉛、硫酸バリウムなどの白色無機顔料や、樹
脂や有機低分子材料などの有機微粒子や、繊維などを、
樹脂などのバインダーに分散させた染料、気泡を含む
樹脂、セラミック板、微結晶を含む結晶性高分子、
微結晶を含むガラスや、Ｂ．屈折率の異なる複数の材料が相互に入り組んだ系、
例えば、複数の樹脂またはそれらのモノマー同士をい
ったん均一に混ぜ合わせ、次に相分離させて得た複合樹
脂材料、カルコゲンガラスなど、相分離可能なガラス
や、Ｃ．複屈折性のマルチドメインを有する材料、例えば、
液晶性高分子、液晶性高分子と結晶性高分子または
非結晶性高分子との複合相分離材料、液晶性高分子中
に無機顔料、有機微粒子、繊維を分散させた複合材料、
高分子マトリクス中に低分子液晶を分散させた複合材
料や、Ｄ．マイクロレンズアレイや光ファイバープレート、な
どを用いることができる。

【００７３】ただし、光散乱層９０は、表示のコントラ
ストを低下させるため、前方散乱が大きく、後方散乱が
小さい材料によって形成するのが好ましい。その観点か
ら、上記の材料のうち、マルチドメインを有する液晶性
高分子が特に好適である。実際上、液晶性高分子とし
て、poly-4-(6-Acryloxyhexyloxy)-4'-cyano-biphenyl
を用いて、これをシクロヘキサノンに溶解し、透明基板
１１の一面に塗布して、マルチドメインを有する液晶性
高分子膜からなる光散乱層９０を得た。厚みは５μｍと
した。

【００７４】また、光の散乱による表示画像のぼけを少
なくするために、光散乱層９０および調光層５１，５
２，５３は互いに近接して設けることが望ましい。その
観点から、光散乱層９０は、図６のように、透明基板１
１と透明電極４１との間に設けるのが好ましく、また、
透明基板１１〜１５の厚みは、できるだけ小さい方が望
ましい。また、同じ観点から、光散乱層９０の厚みも小
さいほどよく、その意味からもマルチドメインを有する
液晶性高分子膜は好適である。

【００７５】光散乱層９０の作用を、図７を用いて示
す。図７は、青、緑、赤の入射光１０１が調光層５１，
５２，５３に斜めに入射する場合を示し、同図（Ａ）
は、図３の実施例２のように光散乱層９０がない場合、
同図（Ｂ）は、図６の実施例４のように光散乱層９０が
ある場合である。調光層５１，５２，５３は、便宜上、
液晶と高分子とが層状に分離した構造のものとしている
が、コレステリック液晶からなるものでも同じである。

【００７６】この場合、光散乱層９０は、外部から調光
層５１，５２，５３への入射光路上に置かれた光散乱手
段と、調光層５１，５２，５３から外部への出射光路上
に置かれた光散乱手段とを兼ねている。

【００７７】上記のように、入射角θが大きくなるに従
って、調光層５１，５２，５３の反射波長帯域が短波長
側にシフトするために、図７（Ａ）のように光散乱層９
０がない場合、それぞれ調光層５１，５２，５３に斜め
に入射した青、緑、赤の入射光１０１は、それぞれ調光
層５１，５２，５３で青、緑、赤の反射光とならずに調
光層５１，５２，５３を透過し、カラーフィルタ層８
１，８２、光吸収層８５に吸収される。したがって、
青、緑、赤の反射光は観察されない。

【００７８】これに対して、図７（Ｂ）のように光散乱
層９０がある場合、調光層５１に入射する青の入射光１
０１は、調光層５１に入射する前に光散乱層９０に入射
することにより、光散乱層９０で散乱されて、調光層５
１に対する入射角が調光層５１で青の反射光を生じるよ
うな角度の散乱入射光１０２を生じ、その散乱入射光１
０２が調光層５１に入射する。したがって、調光層５１
で青の反射光１０４を生じる。しかも、その青の反射光
１０４は光散乱層９０で散乱されて、光散乱層９０から
は散乱出射光１０５を生じる。調光層５１に対する入射
角が調光層５１で青の反射光を生じないような角度の散
乱入射光１０３は、調光層５１を透過して、カラーフィ
ルタ層８１に吸収される。調光層５２，５３に入射する
緑、赤の入射光１０１についても、同様である。

【００７９】すなわち、光散乱層９０が設けられた図６
の実施例４では、図３の実施例２のように光散乱層９０
がない場合には全く反射光を生じない入射角に対しても
反射光を生じるとともに、反射光を広い角度範囲から観
察することが可能となる。

【００８０】このように、光散乱層９０は、外部から調
光層５１，５２，５３に入射する光の角度分布Ａを、散
乱平均化して、広がりを持った角度分布Ｂに変換する働
きをする。そして、散乱の程度が、ある程度以上大きけ
れば、角度分布Ｂは角度分布Ａにそれほど依存せず、例
えば、光散乱層９０が完全拡散透過面である場合には、
角度分布Ｂは角度分布Ａに全く依存しなくなる。したが
って、上記の効果は、外部から調光層５１，５２，５３
に入射する光の角度分布Ａに依存することなく、広く得
ることができるものである。

【００８１】なお、上記の特開平７−９２４８３号に示
された表示装置では、調光層の表面に光散乱板が設けら
れて視野角が広くされるが、反射波長の入射角依存性に
対して考慮されていないために、上述したように表示色
の色純度が著しく低下する。

【００８２】これに対して、図６の実施例４では、カラ
ーフィルタ層８１，８２が設けられるとともに、光散乱
層９０が設けられることによって、見る角度によって表
示色がほとんど変化しないとともに、色純度もほとんど
低下しない状態で、斜め方向からでも表示を見ることが
できるものである。

【００８３】図８は、実施例４の反射型カラー表示装置
を、入射角θが１０゜の方向からスポット光で照明した
ときの、調光層５３の反射スペクトルを示す。ただし、
曲線２０１は、光散乱層９０を設けない場合、したがっ
て構造的には図３の実施例２と同じであるが、上記のよ
うに調光層５３の反射スペクトルの中心波長を７００ｎ
ｍとした場合であり、曲線２０２が、光散乱層９０を設
けた場合である。

【００８４】なお、光散乱層９０を設けない曲線２０１
の場合には、透明基板１１と透明電極４１との界面が鏡
面状になるため、光散乱層９０を設けた曲線２０２の場
合と比較して、反射光強度は約２桁大きくなる。そのた
め、曲線２０２に対する縦軸のスケールは、実際上は図
の１／１００である。

【００８５】図８の曲線２０２から明らかなように、図
６の実施例４のように光散乱層９０を設けることによ
り、光散乱層９０による入射角度範囲の広域化に起因し
て、反射スペクトル幅が広くなるとともに、調光層５３
への入射角が平均して大きくなることに起因して、反射
スペクトルピークが短波長側にシフトする。そして、こ
の反射スペクトルピークの短波長側へのシフトを考慮し
て、上述したように、調光層５１，５２，５３を構成す
るコレステリック液晶の選択反射波長の中心値を図３の
実施例２の場合より長波長側に設定するものである。

【００８６】図９は、実施例４の反射型カラー表示装置
を、入射角θが１０゜の方向からスポット光で照明した
ときの、調光層５１，５２，５３の反射スペクトル、お
よびカラーフィルタ層８１，８２の透過スペクトルを示
す。実施例１，２，３は調光層５１，５２，５３の反射
スペクトルが重ならないように設定する場合であるが、
この実施例４のように重なりがあってもよい。

【００８７】実施例４の反射型カラー表示装置を、図１
１（Ａ）の反射型カラー表示装置１０で示すように、積
分球５を用いた、照明体７による拡散照明下に置き、反
射型カラー表示装置１０の法線方向に対して検出角θｏ
の方向に検出器９を配して、反射型カラー表示装置１０
からの反射光のＣＩＥ・Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色度座標を測定
し、色相の検出角依存性を求めるために、上記の式
（１）で表されるΔＣ^＊を定義した。

【００８８】図１１（Ｂ）において黒の三角によりプロ
ットしたものは、実施例４の反射型カラー表示装置で、
調光層５３を反射状態とし、調光層５１，５２を透過状
態としたときの、検出角θｏに対するΔＣ^＊の変化を示
す。これからも明らかなように、実施例４によれば、θ
ｏ＝０〜９０゜の範囲で反射光を観察できるとともに、
上述した比較例と比較して、広い入射角範囲において色
相の変化が著しく抑圧される。また、照明体７による照
明の角度によっても表示色がほとんど変化しないことが
認められた。

【００８９】〔他の実施例〕上述した各例に共通する
が、青色光はカラーフィルタ層８１に吸収されるので、
カラーフィルタ層８２は、マゼンタの色素を含む高分子
膜を塗布するなどによって、緑色光のみを吸収し、青色
光および赤色光を透過させるものとして形成してもよ
い。

【００９０】また、図６の実施例４は、図３の実施例２
のように調光層５１，５２，５３がコレステリック液晶
からなるものに光散乱層９０を設けた場合であるが、も
ちろん、図１の実施例１のように調光層５１，５２，５
３が液晶６６と高分子６５との多層構造からなるもの
に、または図５の実施例３のように視差を減少させたも
のに、光散乱層を設けることもでき、その場合でも図６
の実施例４と同様の効果が得られる。

【００９１】また、図示した各例は、フルカラー表示が
可能なように、それぞれ青、緑、赤の波長帯域を反射波
長帯域とする３つの調光層５１，５２，５３を積層した
場合であるが、この発明は、例えば、それぞれ青、緑、
もしくは緑、赤、または青、赤の波長帯域を反射波長帯
域とする２つの調光層を積層する場合にも適用すること
ができる。

【００９２】

【発明の効果】上述したように、請求項１の発明によれ
ば、屈折率の周期的な変化により特定波長帯域の色光を
反射する調光層を複数積層した反射型カラー表示装置に
おいて、見る角度によって表示色が変化しないととも
に、色純度も低下しないようになる。請求項２の発明に
よれば、さらに斜め方向からでも表示を見ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の反射型カラー表示装置の第１の例を
示す断面図である。

【図２】図１の反射型カラー表示装置の各調光層の反射
スペクトルおよび各カラーフィルタ層の透過スペクトル
を示す図である。

【図３】この発明の反射型カラー表示装置の第２の例を
示す断面図である。

【図４】図３の反射型カラー表示装置の各調光層の反射
スペクトルおよび各カラーフィルタ層の透過スペクトル
を示す図である。

【図５】この発明の反射型カラー表示装置の第３の例を
示す断面図である。

【図６】この発明の反射型カラー表示装置の第４の例を
示す断面図である。

【図７】図６の反射型カラー表示装置の光散乱層の作用
の説明に供する図である。

【図８】図６の反射型カラー表示装置で光散乱層がない
場合とある場合との一つの調光層の反射スペクトルを比
較して示す図である。

【図９】図６の反射型カラー表示装置の各調光層の反射
スペクトルおよび各カラーフィルタ層の透過スペクトル
を示す図である。

【図１０】各例の反射型カラー表示装置の一つの調光層
の外光入射角に対する反射波長の変化を示す図である。

【図１１】各例の反射型カラー表示装置と比較例の反射
型カラー表示装置の外光入射角に対する色相変化の態様
を説明するための図である。

【図１２】従来の反射型カラー表示装置の一例を示す断
面図である。

【図１３】図１２の反射型カラー表示装置の一つの調光
層の外光入射角に対する反射波長の変化を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１，２，３表示素子１１，１２，１３，１４，１５，１６透明基板４１，４２，４３，４４，４５，４６透明電極５１，５２，５３調光層６５高分子６６液晶８１，８２カラーフィルタ層８３，８４接着剤８５光吸収層９０光散乱層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の調光層が積層され、前記それぞれの調光層は、屈折率の周期的な変化によっ
て特定波長帯域の色光を反射するものとされるととも
に、外光の入射側に近いものほど前記特定波長帯域が短
波長側となるように互いの前記特定波長帯域が変えら
れ、隣り合う層の調光層間には、そのうちの外光の入射側に
近い方の調光層の前記特定波長帯域の色光を吸収し、そ
のうちの外光の入射側から離れた方の調光層の前記特定
波長帯域の色光、およびその調光層よりさらに外光の入
射側から離れた調光層の前記特定波長帯域の色光を透過
させるカラーフィルタ層が設けられた、反射型カラー表示装置。
【請求項２】請求項１の反射型カラー表示装置におい
て、外部から前記それぞれの調光層への入射光路上、および
前記それぞれの調光層から外部への出射光路上に、光散
乱手段を備えることを特徴とする反射型カラー表示装
置。