JP3120208B2 - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

反射型液晶表示装置

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JP3120208B2 JP08068643A JP6864396A JP3120208B2 JP 3120208 B2 JP3120208 B2 JP 3120208B2 JP 08068643 A JP08068643 A JP 08068643A JP 6864396 A JP6864396 A JP 6864396A JP 3120208 B2 JP3120208 B2 JP 3120208B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置のう
ち、反射板を用いて入射光を反射させることにより表示
を実現させる反射型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】反射型液晶表示装置(反射型LCD)
は、透過型液晶表示装置(透過型LCD)と異なり表示
装置自体に発光源を有しておらず、周囲環境から受光す
る光をどれだけ有効に活用するかが明るさという表示性
能の良否を決定する。通常、腕時計・電卓・電子辞書等
に用いられている表示装置は、TN(ツイステッドネマ
チック)LCDと呼ばれ、液晶セルの上下の基板に偏光
板および反射板が張り付けられている。すなわち、図3
に示すように液晶層7を介して両側に配置された透明基
板1のそれぞれ外側に偏光板4が配置され、そのいずれ
か一方に反射板3が配置された構成になっている。この
2枚の偏光板の使用により表示画面の明るさは入射光の
約半分に減少することとなり、表示面が暗くなる。
【0003】これを解決するためにSTN−LCDで
は、偏光板を一枚にして明るくする方法も検討された。
これは、液晶と位相差フィルムの△nd(リターデーシ
ョン)や光学軸の角度・偏光板の角度等を調整すること
で実現できるが、明るさの改善という点では不十分であ
った。
【0004】また、近年、偏光板を必要としない新しい
表示方式が検討されている。その代表例としてポリマー
ネットワーク液晶(PN−LC)型表示方式が揚げられ
る。これは、紫外線によって架橋反応を起こし重合する
高分子樹脂と通常用いられているTN液晶とを混合分散
させた新しい液晶材料を用いた表示方式(PN−LC
D)である。
【0005】PN−LCは、UV重合性高分子樹脂とT
N液晶を適度の配合で混合分散させた場合に、UV照射
時に高分子がネットワークを形成すると同時に配合され
ているTN液晶がポリマーネットワーク中に均一に分散
されて、ポリマーとTN液晶のそれぞれの機能が合わせ
持った性質を有するようになる。ポリマーネットワーク
とTN液晶の屈折率の差を利用して、入射光を散乱させ
る光散乱モード型の表示素子である。従来のTN−LC
Dで使用されていた偏向板を不要とするだけなく、配向
膜も必要としないため光損失が極めて少ない。そのため
表示が明るく、製造工程も簡素になり低価格化が可能に
なるという利点を有している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した偏光板を使用
した従来の反射型液晶表示装置は、図3に示したように
液晶層7を介して両側に配置された透明基板1のそれぞ
れ外側に偏光板4が配置され、そのいずれか一方に反射
板3が配置された構成になっている。入射した光が上下
2枚の偏光板を2回ずつ通過するので最終的に得られる
反射光は大きく減衰されて、表示面は暗くなるという問
題を有している。
【0007】また、偏光板を使用した反射型液晶表示装
置においては、図3のB、B’で示すように、透明電極
2aで表示される画像は、入射光Aが透明電極2aの表
面で散乱されて外部に出る散乱光Bと、反射板3により
反射されて外部に出る反射光B’とで二重に見える、と
いういわゆる映り込み現象の発生が避けられない。この
映り込みによる表示品位の低下は、反射板3側の透明基
板1の厚みを薄くする方法や反射板3側の透明電極2a
に液晶7と屈折率が近い値の薄膜を形成する方法等で検
討されてきているが改善効果は不十分でありなお課題に
なっている。
【0008】また、偏光板を使用するTN−LCDやS
TN−LCDの表示が暗くなるという欠点を改善するた
めに提案されたPN−LCDでは、図3の偏光板4及び
配向膜8を除いた構成になり、2枚の偏光板がない分だ
け明るい表示が得られる。しかし、表示の二重に見える
映り込みの課題は上述と同様である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために液晶を介して2枚の導電性薄膜パターンを
有した透明基板とそのいずれか一方に反射板を用いて反
射光で表示する反射型表示装置において、反射板を液晶
と隣接する透明基板の内面に形成することを特徴にした
ものである。
【0010】特に本発明は、反射板の構成を以下のよ
うにしたことを特徴としている。透明基板表面に蓄光塗
料等の蓄光性材料を形成し、その上に透明性絶縁膜を形
成する。さらに、絶縁膜の上に透明電極膜を形成した後
所望のパターンを形成する。このように、蓄光膜−絶縁
膜−透明電極膜の3層にした反射板の構造を有してい
る。また、第3層目の透明電極膜を金属膜に置き換えた
構造すなわち、蓄光膜−絶縁膜−金属薄膜電極の3層構
造の場合も本発明に属したものである
【0011】
【発明の実施の形態】参考として、以下に、反射型液晶
表示装置の反射光を観測する原理について説明する。
3に示すように入射光Aは、液晶層7と透明電極2aの
界面で後方に反射する光束Bと、光反射体3の表面を境
にして透明基板1の厚さ分tだけ下に写った透明電極8
の虚像からの光束B’とにより、反射光を観測する人
(すなわち、表示画面を見る人)には二重に見えること
になる。この場合、光束Bと光束B’との距離nは次の
式(1)で表される。
【0012】 n=2×t×tanθ 式(1) ここでtは透明基板1、透明電極2aおよび偏光板4の
総厚、θは入射光Aと透明基板1の垂線とのなす角度
(いわゆる入射角)であると同時に人が表示画面を見る
場合の視角でもある。ただし、透明電極は基板に比べ薄
いのでここでは無視する。
【0013】1に示すように、このnの値を小さくす
るために反射体3を透明基板1の内側に配置した。この
結果、入射光Aが各界面で反射する光束Bおよび光束
B’との距離mは次の式(2)のようになる。 m=2×f×tanθ 式(2) ここでfは透明絶縁膜5の厚みとなる。
【0014】したがって、反射光が二重に見える度合い
は次の式(3)で表される=mの大きさだけ改善され
る。すなわち、絶縁膜の厚みが透明基板の厚みよりも薄
ければ薄いほど改善効果は大きくなる。 Δ=m=(n−m)=2(t−f)×tanθ 式(3) また、反射体3に金属膜を用いると金属表面での後方散
乱が極めて大きく、明るい表示面を得ることが可能にな
る。後方散乱の最も大きい金属は銀であり、可視光領域
で約130%に達するが、アルミニウムやパラジウムも
かなり大きい。金、ニッケル、クロム等はそれぞれ固有
の金属光沢色を有している。
【0015】アルミニウムやニッケル等の金属表面を酸
化して表面状態を変えた場合も正反射光が減少して散乱
光を含んだ固有の金属色が得られる。さらに、金属表面
を化学エッチング等の方法で金属表面に凹凸を形成する
ことにより散乱光を増加させ正反射光を減少させること
も可能である。
【0016】本発明によれば、上述した光反射体3に蓄
光塗料等の蓄光性材料を用いる構成を採用することによ
、周囲環境の明るい時にこの光反射体3に光を当て蓄
光しておくことが可能になり、暗い周囲環境下に変化し
た場合にも反射体3が自ら発光して明るい表示面を実現
する。
【0017】
【実施例】参考例及び本発明による実施例を図に基づい
説明する。(参考例) 本発明の参考例である反射型液晶表示装置を図1に示
す。図1は、反射型液晶表示装置の断面模式図であり、
パターニングされた透明電極2bが設けられた相対向す
る一対の透明ガラス基板1が一定の間隙に保持され、こ
の間隙にSTN液晶材料7が封入されている。ここで、
一方の透明ガラス基板上にはアルミニウム金属膜からな
る光反射体3と、この光反射体3上に設けられた絶縁性
の透明樹脂層5を有している。
【0018】光反射体3であるアルミニウム金属膜は、
一般に広く用いられているスパッタリング法によりピン
ホールが発生しないように0.20μmの膜厚に形成し
た。ガラス基板1表面のアルミニウムは金属光沢を有す
るスパッタリング条件で成膜した。このアルミニウム金
属膜の光反射効率は、可視光領域ではほぼ90%を超え
る明るいものである。8は配向膜である。
【0019】絶縁膜5は、アルミニウム金属膜の効率良
い分光反射率を減衰させないよう90%を超える分光
透過率を有し、可視光領域での透明度の高い材料(新日
鐵化学製V・259−PA)を選択した。この絶縁膜5
の膜厚は、表示装置に電圧を印した時に反射板3の金
属膜の影響を受けないように、0.5μm以上必要であ
ることがわかった。また、絶縁膜5を成膜するときの経
済性や作業性を考慮すると10μm以下であることが好
ましい。
【0020】透明導電膜2aは、スパッタリング法や蒸
着法で成膜されるインジウムに少量の錫を混ぜた合金の
酸化物でITOと呼ばれ広く使われているものである。
そのITOの抵抗値は必要に応じて自由に調整できる
が、本実施例では、透明導電膜2a,2bとも20Ω/
□のシート抵抗にした。
【0021】このような構成で製作された反射型セルに
STN(スーパーツイステッドネマテック)液晶7を封
入して、図1に示すような反射型液晶表示装置を作成し
たところ二重映りがない明るい表示性能を示した。この
ときの表示における二重映りmの大きさは、図1に示し
たように絶縁膜5の厚みが1μmと薄いので、人が見る
角度をθとすると、次の式で表せる。
【0022】 m=2×0.001×tanθ (mm) この値の大きさは、反射体3が厚さ1mmの透明ガラス
基板1の外側にある従来の反射型液晶表示装置の場合に
比べて1000分の1に相当する。ここで、反射体3の
金属の種類はアルミニウムに限定されるものではなく、
基本的にはどんな金属でも使用可能である。表示色のア
レンジメントや明るさ及び工業的な経済性等を考慮すれ
ばアルミニウムの他に金、銀、ニッケル、クロム等が好
ましい。また、アルミニウム等の金属によっては表面を
酸化させることによって正反射光を減少させて、散乱光
によりの金属光沢とは異なった反射表面を作り出すこと
も可能である。
【0023】(実施例) 図2を用いて本発明の実施例について具体的に説明す
る。図2は、本発明による反射型液晶表示装置にポリマ
ーネットワーク液晶を適応した場合を示す断面模式図で
ある。
【0024】1は透明ガラス基板、2は透明電極、3は
光材料、5は透明絶縁膜、7はポリマーネットワーク
液晶(PN−LC)、6は金属の導電性電極である。
光材料3は、照明や昼光等により紫外線を吸収してその
エネルギーを利用して自ら発光する(残光と言われてい
る)材料である。一般に、硫化亜鉛ZnSの中に銅を少
量加えた化合物が広く使われているが、本発明では、
光性の良好なストロンチウムアルミネートSrAl24
を母体結晶にして希土類元素を添加した材料(根本特殊
化学製)を用いた。この光材料はスクリーン印刷等で
塗布するが、主に数十μmの粉体とバインダー樹脂とで
構成されているため表面の凹凸がランダムに形成され、
光を適度に散乱する。
【0025】透明絶縁膜5は、参考例と同一のV・25
9−PAを用いたが、表面を平滑にするため膜厚を10
μmにした。PL−LC7は、前述したように紫外線に
より架橋重合する高分子樹脂とTN液晶を混合分散させ
たものである(大日本インキ製PSI−1008))。
【0026】金属性導電電極6は、参考例と同様にスパ
ッタリング法によりアルミニウムを0.20μm成膜し
た後フォトリソグラフィー法でパターニングした。この
ような構成で製作された反射型セルにPN−LCを封入
して、図2に示すような本発明の反射型液晶表示装置を
作成したところ、参考例と同様に二重映りがない明るい
表示性能を示した。
【0027】ここで金属性導電電極6は、アルミニウム
に限らず所望の色調や明るさに応じて幅広く選択するこ
とができる。本発明では、アルミニウムの他に金、銀、
ニッケル、クロム、パラジウム等が推奨できる。また、
参考例の反射体3と透明電極2aとSTN液晶7、実施
例の反射体3と金属性導電電極6とPN−LC7の組み
合わせ方は、それぞれどの構成にも組み合わせることが
可能であることを付け加えておく。
【0028】
【発明の効果】本発明の反射型液晶表示装置は、従来の
ものに比べて次の効果がある。 (1)蓄光性を有する反射体3が透明基板1の内側に設
けられていることにより、表示画像の二重映りが格段に
減少し、極めて鮮明で見やすい表示画像が実現できる。
【0029】(2)同様に、蓄光性を有する反射体3を
透明基板1の内側に設けたことにより、反射型液晶表示
装置に入射した光が往復で2回分透明基板1を通過する
ことがなくなるために、散乱等による反射光のロスが減
少して明るい表示面を得ることができる。 (3)反射体3蓄光性材料であることにより、周囲環
境が暗く変化した状況下でも明るい表示画像を得ること
ができる。
【0030】(4)導電層6に金属を用いることによ
り、反射型液晶表示装置に入射した光の反射効率がより
大きくなり、表示面をより明るくすることができる。さ
らに、蓄光性を有する反射板3と金属性導電膜6との金
属の種類を変えることにより表示画素と非表示画素との
色調や明暗を変えることができ、表示画面の多様な種類
の外観を作り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の参考例を示す反射型液晶表示装置の断
面図。
【図2】本発明の実施例を示す反射型液晶表示装置の断
面図。
【図3】従来の反射型液晶表示装置の構成を示す断面
図。
【符号の説明】
1 透明基板 2a,2b 透明電極 3 反射体 4 偏光板 5 絶縁膜 6 金属性導電膜
フロントページの続き (72)発明者 山崎 修 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者 山本 修平 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 セイコー電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−149090(JP,A) 実開 昭52−150346(JP,U) 実開 昭50−94891(JP,U) 実開 平4−6026(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1335

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれに電極を有するとともに互いに
    対向する透明基板と対向基板との間に、液晶表示材料を
    挟持した反射型表示装置において、 前記対向基板上に形成された蓄光性材料と、前記蓄光性
    材料の上に設けられた透明絶縁膜と、前記透明絶縁膜上
    に形成された導電性薄膜と、を備えることを特徴とする
    反射型液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記蓄光性材料は、希土類元素が添加さ
    れたストロンチウムアルミネートを有することを特徴と
    する請求項に記載の反射型液晶表示装置。
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