JPH1124052A

JPH1124052A - 反射型カラー表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1124052A
Application number: JP9177435A
Authority: JP
Inventors: Masanori Fujita; 政則藤田; Shuhei Yamamoto; 修平山本; Teruo Ebihara; 照夫海老原; Ko Taniguchi; 香谷口; Shigeru Senbonmatsu; 茂千本松; Shunichi Motte; 俊一物袋; Takakazu Fukuchi; 高和福地; Hiroshi Sakama; 弘坂間; Naotoshi Shino; 直利篠; Masafumi Hoshino; 雅文星野
Original assignee: Seiko Instruments Inc; Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc; Seiko Precision Inc
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】紫外光を照射することにより液晶と高分子樹
脂を相分離してなる高分子分散液晶を備える表示装置で
は、紫外光照射後に下側透明基板の外側に光反射板を形
成する構成となってため、高分子分散液晶と光反射板と
の間に透明基板の厚さ分の間隔が生じてしまい、斜め方
向から見た場合に表示が二重になって見にくい。【解決手段】高分子分散液晶を狭持する両基板の内側
に、カラーフィルターおよび光反射層を設ける構成とし
た。これにより、斜め方向から見た場合でも表示が二重
に見えることがなく、明るく鮮明な反射型カラー表示が
実現できる。光反射層に、可視光を反射し高分子分散液
晶の相分離に必要な紫外光を透過する特性を持たせるこ
とで、光反射層を前もって透明基板内側に形成した後か
らでも、光反射層の後方から紫外光を照射して液晶と高
分子樹脂を相分離させて高分子分散液晶を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光散乱型液晶表示素
子を用いた反射型カラー表示装置およびその製造方法に
関し、さらに詳しくは紫外光照射により液晶と高分子樹
脂を相分離した光散乱型高分子分散液晶を用いた反射型
カラー表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯情報機器用表示装置として、
反射型で明るい表示装置を目指して光散乱型液晶表示素
子の開発が行われている。中でも紫外光照射により液晶
と高分子樹脂を相分離した光散乱型の高分子分散液晶
と、その前面に配設されたカラーフィルターおよび高分
子分散液晶の後方に設けられた光反射板の組合せにより
カラー表示を行う反射型カラー表示装置が低電圧駆動、
低消費電力が可能であるとともに、偏光板を使用しない
ので明るい表示が出来る方式として提案されている（特
開平８−１８４８１５）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このタ
イプの高分子分散液晶は紫外光を照射する事により液晶
と高分子樹脂を相分離する必要があり、特開平８−１８
４８１５では紫外光照射後に下側透明基板の外側に光反
射板を形成する構成となっている。そのため、第８図に
示す如く高分子分散液晶３と光反射層６との間に透明基
板２の厚さ分の間隔が生じてしまい、携帯情報機器用の
表示装置のように画素間隔が小さいものでは斜め方向か
ら見た場合に表示が二重になって見にくいという問題が
あった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、高分子分散液晶を狭持する両基板の内
側（高分子分散液晶に接する側）に、それぞれカラーフ
ィルターおよび光反射層を設けることにより、斜め方向
から見た場合でも表示が二重に見えることがなく、明る
く鮮明な反射型カラー表示ができるようにしたものであ
る。この光反射層は、可視光を反射し高分子分散液晶の
相分離に必要な紫外光を透過する特性とした事で、光反
射層を前もって透明基板内側に形成した後からでも、光
反射層の後方から紫外光を照射して液晶と高分子樹脂を
相分離させて高分子分散液晶を形成できるようにしたも
のである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の反射型カラー表示装置
は、カラーフィルターと表示用透明画素電極が形成され
た第１の透明基板と、光反射層と表示用画素電極が形成
された第２の基板と、第１の透明基板と第２の基板との
間隙に設けられた液晶と高分子前駆体との混合液に紫外
線の照射により相分離してなる高分子分散液晶と、第１
の透明基板の高分子分散液晶に接する側に設けられたカ
ラーフィルターと、第２の基板の高分子分散液晶に接す
る側に設けられた光反射層を備え、光反射層が表示に必
要な可視光反射機能と相分離に必要な紫外光透過機能を
有している。このような構成により、紫外光照射の前に
カラーフィルターと光反射層を高分子分散液晶と隣接し
て設けられ、斜め方向から見ても表示部が二重に見える
事が無く、明るく鮮明な表示が可能になる。

【０００６】また、光反射層は誘電体多層膜から成る選
択反射層とすることが好ましい。また、光反射層をコレ
ステリック液晶ポリマー又は、コレステリック液晶ポリ
マーと波長板を積層した選択反射板とすることが出来
る。さらに、光反射層を光透過小孔を点在させた金属反
射板とする事が出来る。また、フルカラー表示をするた
めに本発明のカラーフィルターは赤、緑、青などの複数
の異なる色の組合せにより表示単位を構成するのが良
い。さらに、赤、緑、青および透明の組合せで表示単位
を構成することが明るい表示をするために好ましい。ま
た、赤、緑、青のカラーフィルターの組合せにより表示
単位を構成し、少なくとも１色のカラーフィルターが同
一画素内に透明部分を含むように構成することが画素数
を増やす事無く明るい表示をするために好ましい。さら
に、カラーフィルターを蛍光発光特性を有するものにす
ることが、表示をより明るくするために好ましい。

【０００７】次に、本発明による反射型カラー表示装置
は、カラーフィルターと表示用透明画素電極を形成した
第１の透明基板と、光反射層と表示用画素電極を形成し
た第２の基板と、第１の透明基板と第２の基板とを互い
に対向させてなす基板間隙に設けられた、電界印加によ
り散乱状態と透明状態を制御する高分子分散液晶と、第
１の透明基板の高分子分散液晶に接する側に密着して設
けられたカラーフィルターと、第２の基板の高分子分散
液晶に接する側に設けられた光反射層と、第１の透明基
板の端面から光を入射させる照明装置と、を備えてい
る。このような構成とすることで、入射光は一度カラー
フィルターを透過し、その後高分子分散液晶に入射され
るが、高分子分散液晶の散乱状態の部分では入射光は散
乱されて透過し光反射層で反射されて再度高分子分散液
晶層とカラーフィルターを透過して表に出てくるのに対
し、透明状態の部分では光は内部反射して表に出てこな
いので、表示色が鮮やかで極めてコントラストの高い、
かつ明るい表示が出来る。あるいは、第１の透明基板の
外側に透明部材から成る光導光板を密着形成し、この導
光板の端面から光を入射させる構成としても良い。この
ように光を基板端面から入射させた場合でも、高分子分
散液晶は後方散乱成分に比べて前方散乱成分が極めて多
いので、光の減衰が少なく表示装置全体にわたって均一
で明るい表示ができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
詳述する。（実施例１）図１は本発明の反射型カラー表示装置の概
略構成を示す断面図で、ガラス等の透明基板から成る第
１の基板１と、第１の基板表面に形成された表示用透明
電極５と、赤、緑、青色のカラーフィルター４ｒ、４
ｇ，４ｂを備えている。ここでは、赤、緑、青の３画素
で表示単位を構成しており、各画素は８０ミクロン×２
４０ミクロンで形成した。なお、画素サイズはこれに限
るものではない。また、このカラーフィルター４ｒ，４
ｇ，４ｂと表示用透明電極５の上下関係は特に制約はな
く逆でも良い。さらに、ガラス等の透明基板から成る第
２の基板２の基板表面には光反射層６と、透明電極から
成る表示用画素電極７が形成されている。

【０００９】光反射層６は高屈折率の誘電体と低屈折率
の誘電体を多層積層したもので、図２に示すように、可
視光を鏡のように正反射し、紫外光を透過する選択反射
特性を有する反射層である。前記両基板間に狭持された
高分子分散液晶３は、液晶とアクリルモノマー等の高分
子前駆体の混合液に紫外光を照射して相分離させ、高分
子樹脂の網目状の隙間に液晶が満たされた構造になって
いる。液晶層の厚さは約８ミクロンで、電界の印加によ
り、透明状態と散乱状態を制御できるものである。電界
無印加時に散乱状態で電解印加時に透明になるタイプで
も、電界無印加時に透明状態で電解印加時に散乱状態と
なるタイプでも、特に制約は無く、どちらの高分子分散
液晶でも良い。

【００１０】本発明では図１のように高分子分散液晶３
の後方に光反射層６を隣接して設けているので、斜め方
向から見ても表示が二重に見えることがなく鮮明な表示
ができる。次に、その製造方法について述べる。まず、
既知の方法で表示用透明電極とカラーフィルターをパタ
ーン形成した第１の基板と、表面全体に誘電体多層膜を
形成し、その上に表示用画素電極をパターン形成した第
２の基板を、それぞれ電極側を対向させて、基板外周を
注入口を残してシール材で接着し８ミクロンの隙間の空
セルを作成する。

【００１１】その後この空セル内に注入口から液晶とア
クリルモノマー等の高分子前駆体の混合液を真空注入
し、注入口を封止する。そして、全体を一定温度（液晶
の相転移温度＋１、５℃程度が好ましい）にコントロー
ルした状態で、第２の基板の外側から光反射層６を透し
てメタルハライドランプで７５ｍＷ／平方センチメータ
の紫外光を２０秒間照射して、液晶と高分子樹脂を相分
離して高分子分散液晶を形成する。尚、紫外線照射条件
はこれに限るものではなく、適宜変更してもよい。

【００１２】この製造方法によれば、全面に渡って均一
な紫外光を照射できるので、表示特性のばらつきを小さ
くできる。また、従来例のように、金属製光反射層を用
いた場合には、光反射層が紫外光を透過できないため、
セルの内側に光反射層を設ける事が出来ず、表示が二重
に見えるという問題が有ったが、本発明の光反射層は紫
外光を透過するので、セルの内側に設けることができ、
表示が二重に見えることがなく鮮明な表示が可能にな
る。

【００１３】なお、光反射層は誘電体多層膜に限るもの
ではなく、可視光を反射して紫外光を透過する物であれ
ば良いので、ねじれ方向が逆のコレステリック液晶ポリ
マーの多層膜又は同じねじれ方向のコレステリック液晶
ポリマー間に２分の１波長板を挟んだ多層膜を用いても
良い。また、アルミニュウム等の金属反射板に、セル厚
の数倍（３０ミクロン程度）のピッチで１０ミクロン径
の光透過小孔を点在させた物でも良く、この場合は拡散
させた紫外光を照射するのが好ましい。なお、光透過小
孔のサイズ及びピッチはこれに限るものではない。

【００１４】また、上記実施例では赤、緑、青色の３画
素で表示単位を構成したが、図３のように赤、緑、青色
および透明の４画素で表示単位を構成すると３画素の場
合よりも、明るい白色表示ができる。さらに、図４のよ
うに赤、緑、青色のカラーフィルタの一部に透明部分を
設けることにより、表示単位の画素数を増やす事無く明
るい白色表示が出来る。また、蛍光発光特性を有するカ
ラーフィルターを用いることにより、さらに明るい表示
が出来る。特に、蛍光発光特性を有するフィルターを用
いる場合、発光した蛍光がフィルター内で内部反射して
表に出て来にくいが、本発明では後方に散乱層と光反射
層があるので効率よく光を表にとり出すことができる。

【００１５】（実施例２）図５は本発明の他の実施例を
示したもので、図中１〜７は実施例１と同様である。８
は第１の基板１と第２の基板２の外周部をシールするシ
ール材で、発光ダイオード、小型蛍光ランプ等から成る
照明装置９を備えている。照明装置からの光は表示装置
の端面から照射するが、高分子分散液晶層の厚さは薄い
ので、ほとんど第１の基板１の端面から入射されること
になる。基板端面から入射された光は内部反射を繰り返
して基板内を進み、カラーフィルターを透過して高分子
分散液晶内に入射される。その際、高分子分散液晶が透
明状態であれば、入射光は光反射層６で正反射されて、
表には出てこないが、高分子分散液晶が散乱状態の場合
は散乱光が光反射層６で反射された後、再度カラーフィ
ルターを透過して表に出てくるので、表示色が鮮やかで
コントラストの高い表示ができる。これに対して、図８
の従来例の場合は表示装置の端面から照射した光が第２
の基板にも入射してしまい表示色が淡くなってしまうの
である。

【００１６】本実施例では第１の基板を光導光板とした
が、第１の基板は通常０．３〜０．５ｍｍと薄いので、
光導光板の厚さを増すために、図６のように、別途アク
リル板等の透明基板から成る光導光板１０を透明接着剤
１１で第１の基板に密着形成しても良い。この構成の方
が照明装置の光を効率良く入射できる。また、照明装置
の発光部を第１の基板又は光導光板と一体に密着成形し
ても良く、この方が光を有効に利用できる。

【００１７】（実施例３）図７は、アクティブ素子と組
み合わせた他の実施例を示したもので、図中１〜７は実
施例１と同じである。ＭＩＭ、ＭＳＩ、ＴＦＴ等のアク
ティブ素子１２が設けられている。アクティブ素子を備
えることにより、携帯用情報表示装置等の表示容量を多
くすることができる。また、本実施例ではカラーフィル
ター４ｒ、４ｇ，４ｂを一部重ねて形成しており、これ
によってブラックマトリクスの効果を出し、くっきりし
た表示ができる。なお、アクティブ素子は第１の基板側
に設けても良い。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、反射型カラー表示装置
において、光反射層を可視光を反射し紫外光を透過する
選択反射層としたので、高分子分散液晶と、光反射層を
隣接して配置する事が出来、表示を斜め方向から見た場
合でも二重に見える事が無く、明るく鮮明な表示ができ
る。

【００１９】また、赤、緑、青、及び透明の組合せで表
示単位を構成することで明るい白色表示が出来る。ある
いは、カラーフィルターを、赤、緑、青色の組合せと
し、少なくとも１色のカラーフィルターが同一画素内に
透明部分を含むように形成することで、画素数を増やす
事無く明るい白色表示が出来る。また、蛍光発光特性を
有するカラーフィルターを用いることにより、さらに明
るい表示が出来る。

【００２０】そして、カラーフィルターを内側に形成し
た第１の基板の端面から光を入射させる照明装置を設け
る事により、表示色が鮮やかでコントラストの高い表示
ができる。さらに、光導光板を第１の基板に密着形成す
ることで、照明装置からの光を効率良く入射でき、極め
て明るくコントラストの高い反射型カラー表示装置が供
給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の反射型カラー表示装置の構成を示す
断面図。

【図２】本発明に用いた光反射層の分光透過特性の一例
を示す特性図。

【図３】本発明の他の実施例におけるカラーフィルター
の構成図。

【図４】本発明の他の実施例における別のカラーフィル
ターの構成図。

【図５】実施例２の反射型カラー表示装置の構成を示す
断面図。

【図６】本発明の他の実施例の構成を示す断面図。

【図７】実施例３の反射型カラー表示装置の構成を示す
断面図。

【図８】従来の反射型カラー表示装置の構成を示す断面
図。

【符号の説明】

１第１の基板２第２の基板３高分子分散液晶４ｒカラーフィルター（赤色）４ｇカラーフィルター（緑色）４ｂカラーフィルター（青色）５表示用透明電極６光反射層７表示用画素電極８シール材９照明装置１０光導光板１１透明接着剤

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【手続補正書】

【提出日】平成９年８月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者海老原照夫千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者谷口香千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者千本松茂千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者物袋俊一千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者福地高和千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者坂間弘千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者篠直利千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者星野雅文千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内 (72)発明者山崎修千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコーインスツルメンツ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラーフィルターと表示用透明画素電極
を形成した第１の透明基板と、光反射層と表示用画素電極を形成した第２の基板と、前記第１の透明基板と前記第２の基板とに狭持された、
液晶と高分子前駆体との混合液に紫外線の照射により相
分離してなる高分子分散液晶と、前記第１の透明基板の高分子分散液晶に接する側に設け
られたカラーフィルターと、前記第２の基板の高分子分散液晶に接する側に設けられ
た光反射層と、を備えるとともに、前記光反射層が表示に必要な可視光反射機能と相分離に
必要な紫外光透過機能を有することを特徴とする反射型
カラー表示装置。
【請求項２】前記光反射層が、可視光を反射し紫外光
を透過する誘電体多層膜から成る選択反射層である事を
特徴とする請求項１に記載の反射型カラー表示装置。
【請求項３】前記光反射層が、可視光を反射し紫外光
を透過するコレステリック液晶ポリマー又は、コレステ
リック液晶ポリマーと波長板を積層した選択反射層であ
る事を特徴とする請求項１に記載の反射型カラー表示装
置。
【請求項４】前記光反射層が、光透過小孔を点在させ
た金属反射板である事を特徴とする請求項１に記載の反
射型カラー表示装置。
【請求項５】前記カラーフィルターが、複数の異なる
色の組合せにより表示単位を構成している事を特徴とす
る請求項１に記載の反射型カラー表示装置。
【請求項６】前記カラーフィルターが、赤、緑、青お
よび透明の組合せにより表示単位を構成している事を特
徴とする請求項１に記載の反射型カラー表示装置。
【請求項７】前記カラーフィルターが赤、緑、青の組
合せにより表示単位を構成しており、少なくとも１色の
カラーフィルターが同一画素内に透明部分を含む事を特
徴とする請求項１に記載の反射型カラー表示装置。
【請求項８】前記カラーフィルターが、蛍光発光特性
を有している事を特徴とする請求項１に記載の反射型カ
ラー表示装置。
【請求項９】片側表面にカラーフィルターと表示用透
明電極を第１の透明基板上に形成する工程と、表示に必
要な可視光を反射し紫外光を透過する光反射層と、表示
用画素電極を第２の基板上に形成する工程と、それぞれ
の基板上に形成された表示用電極が互いに対向するよう
に所定の間隔に保持された基板間隙に、液晶と高分子前
駆体の混合液を注入する工程と、前記第２の基板の外側から紫外光を照射して液晶と高分
子樹脂を相分離する工程と、を備えることを特徴とする
反射型カラー表示装置の製造方法。
【請求項１０】カラーフィルターと表示用透明画素電
極を形成した第１の透明基板と、光反射層と表示用画素電極を形成した第２の基板と、前記第１の透明基板と前記第２の基板とを互いに対向さ
せてなす基板間隙に設けられた、電界印加により散乱状
態と透明状態を制御する高分子分散液晶と、前記第１の透明基板の高分子分散液晶に接する側に密着
して設けられたカラーフィルターと、前記第２の基板の高分子分散液晶に接する側に設けられ
た光反射層と、前記第１の透明基板の端面から光を入射させる照明装置
と、を備えることを特徴とする反射型カラー表示装置。
【請求項１１】前記第１の透明基板のカラーフィルタ
ーと反対側の表面に密着して形成された光導光板を備え
るとともに、前記照明装置が前記光導光板の端面から光
を入射させることを特徴とする請求項１０に記載の反射
型カラー表示装置。