JP3490096B2 - 液晶表示パネル - Google Patents

液晶表示パネル

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JP3490096B2 JP51079999A JP51079999A JP3490096B2 JP 3490096 B2 JP3490096 B2 JP 3490096B2 JP 51079999 A JP51079999 A JP 51079999A JP 51079999 A JP51079999 A JP 51079999A JP 3490096 B2 JP3490096 B2 JP 3490096B2
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関口　　金孝
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、液晶表示パネルを用いて時・分・秒など
の時刻情報および日付け・曜日・月・年などのカレンダ
情報の少なくとも一方を表示する時計用などの液晶表示
パネルに関し、時刻情報やカレンダ情報をデジタル表示
するため液晶表示パネルはもとより、時刻情報を指針に
よって表示するアナログ式とのコンビネーション時計、
液晶表示パネルによって文字板の目盛等を表示したり、
時針・分針・秒針等の指針を擬似表示したりするアナロ
グ式時計用の液晶表示パネルをも含むものである。この
時計は、ウオッチとクロックを含む。
背景技術 液晶表示パネルを用いて、時・分・秒などの時刻情報
や、日付け・曜日・月・年などのカレンダ情報をデジタ
ル表示する時計は従来から、水晶発振回路を備えた腕時
計や置時計に多用されている。
また、時刻情報を指針によって表示するアナログ式表
示と、時刻情報やカレンダ情報を数字や文字で表示する
デジタル式表示を組み合わせたコンビネーション時計も
ある。
さらに、液晶表示パネルによって文字板を構成して種
々の目盛パターンを選択的に表示したり、あるいは時針
・分針・秒針等の指針を擬似表示したりするアナログ式
時計も提案されている（例えば特開昭54−153066号公報
参照）。
このような時計において、時刻情報やカレンダ情報等
を表示するための従来の液晶表示パネルは、対向する内
面にそれぞれ電極を有する２枚の透明な基板の間に液晶
を封入した液晶セルを挟んで、その両側に上偏光板と下
偏光板を配置している。そして、液晶セルの一対の基板
の電極間に電圧を印加して電介を与えると、液晶のもつ
光学特性が変化し、液晶表示パネルに入射する光の透過
と吸収を部分的に制御して所定の表示を行なう。
その液晶としては、殆どがツイスト角90度以下のツイ
ストネマチック（TN）液晶であり、まれにはツイスト角
170度乃至240度のスーパーツイストネマチック（STN）
液晶が使用される。
上偏光板と下偏光板は、いずれも透過容易軸と直交す
る方向の振動面をもつ直線偏光は吸収する偏光板であ
る。
このような従来の液晶表示パネルを用いた時計では、
一般的なノーマリホワイト・モードでは、白地に黒表示
で時刻情報やカレンダ情報を表示する。
しかしながら、このように白地に黒表示で時刻情報や
カレンダ情報を表示するだけでは、デザイン的に変化が
なく、おもしろ味にも欠け、消費者に飽きられてしま
う。そのため、近年デジタル表示式の時計の消費は落ち
込んでいる。また、コンビネーション時計もあまり普及
せず、液晶表示パネルを用いたアナログ表示式の時計も
普及していない。
この発明は、このような現状に鑑みてなされたもので
あり、デザイン的に変化があるデジタル表示あるいはア
ナログ表示が可能な液晶表示パネルを提供することを目
的とする。
また、近年、液晶と高分子材料とを含む液晶層を有す
る液晶表示パネルが開発された。その液晶表示パネルを
時計用に利用して、時刻情報やカレンダ情報などを表示
するようにし、デジタル時計の視認性を向上すると同時
に、液晶表示パネルの装飾性の向上を図ることが期待さ
れている。
この液晶と高分子材料とを含む液晶層を有する液晶表
示パネルは、光散乱型の液晶セルを用いるものであり、
偏光板および配向膜が不要で、入射光の殆どを透過でき
るため光の利用率が高く、白濁により明るい白い画面を
表示することができる。
このタイプの液晶セルは、ポリマネットワーク型と高
分子分散型とに大別できる。ポリマネットワーク型の液
晶セルは、液晶の連続層中に高分子が緻密でランダムな
三次元ネットワーク状に形成され、液晶はその高分子ネ
ットワークの壁に配列される。そのため、液晶層が一様
な光学的異方性媒体となり、強く光を散乱する。
高分子分散型の液晶セルは、液晶が微小粒滴となり高
分子媒体中に分散していて、液晶と高分子の界面におい
て、それらの屈折率の不一致により光を散乱する。
しかしながら、現在のところ、この液晶層に高分子材
料と液晶の混合材料を利用する液晶表示パネルでは、投
与型液晶表示装置や反射型液晶表示装置の開発が行われ
ているものの、時計への応用では、風防ガラス側に液晶
表示パネルを配置し、使用者が設定端子用入力部のボタ
ンを押すことにより、散乱型液晶層に電圧を印加して、
その部分が白濁することにより表示を行うものにとどま
る。
このような液晶と高分子材料との屈折率の差により散
乱度を制御して、表示を行う液晶表示パネルにおいて
は、外部光を利用する場合と補助光源を利用する場合
に、散乱状態と透過状態で良好なコントラスト比を得る
ことは難しい。
さらに、単純な構造により良好なコントラスト比を得
ることは、さらに難しく、現在、このような液晶表示パ
ネルは、補助光源を有する時計に利用されていない。そ
のため、簡単な構造で、外部光を利用する場合と補助光
源を利用する場合において、良好なコントラスト比を達
成できることが望まれている。
発明の開示 この発明は、このような現状に鑑みてなされたもので
あり、光散乱型の液晶セルを利用して、補助光源の有無
によらず、簡単な構造で明るくコントラストよく時刻情
報やカレンダ情報等の情報を表示でき、カラー表示も可
能で、デザイン性にも優れた液晶表示パネルを提供する
ことを目的とする。
この発明は、上記の目的を達成するため、透明な第１
の基板と第２の基板のそれぞれに電極を形成し、その第
１の基板と第２の基板との間に液晶と高分子材料を含む
液晶層を封入し、その液晶層を散乱部と透過部に制御す
る光散乱型液晶セルを構成する。
その散乱形液晶セルを構成する第１の基板に対して液
晶層と反対側に反射板を設け、その反射板を、透過容易
軸と平行する方向の振動面を持つ直線偏光は透過し、透
過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光は反射
する反射型偏光板とし、その反射型偏光板に対して第１
の基板と反対側には、補助光源を設けて液晶表示パネル
を構成する。
その液晶表示パネルの第１の基板と反射型偏光板との
間、または反射型偏光板に対して第１の基板と反対側、
あるいは液晶層内のいずれかに、光のエネルギーを吸収
して波長の異なる光を発光する蓄光源を設けるようにし
てもよい。
また、第１の基板と反射型偏光板との間に、色フィル
ムまたはカラーフィルタを設けることもできる。
あるいは、反射型偏光板に対して第１の基板と反対側
に、色フィルムまたはカラーフィルタを設けてもよい。
上記色フィルムまたはカラーフィルタに代えて、色偏
光板を配置してもよい。
その色偏光板の透過容易軸と上記反射型偏光板の透過
容易軸とがほぼ平行または直交するように配置するのが
望ましい。
上記反射型偏光板に対して第１の基板側、または第１
の基板とは反対側に偏光板を設け、その偏光板の透過容
易軸と上記反射型偏光板の透過容易軸とがほぼ平行また
は直交するようにしてもよい。
さらに、上記光散乱型液晶セルは、液晶が高分子材料
の壁に配列しているポリマネットワーク型の液晶セルで
あるのが望ましい。
図面の簡単な説明 第１図乃至第12図は、この発明による液晶表示パネル
のそれぞれ異なる実施形態の構成を部分的に示す模式的
な断面図である。
第13図は、この発明の具体的な実施形態を示す時計用
液晶表示パネルの１文字分の平面図である。
第14図は、第13図のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
第15図は、この発明による液晶表示パネルを用いた時
計の模式的な平面図、第16図はそのＢ−Ｂ線に沿う模式
的な断面図である。
第17図はその一部変更例を示す第16図と同様な断面図
である。
第18図は、この発明による液晶表示パネルを用いた他
の時計の模式的な平面図、第19図はそのＣ−Ｃ線に沿う
模式的な断面図である。
第20図は、この発明による液晶表示パネルを用いたさ
らに他の時計の模式的な断面図である。
第21図は、この発明による液晶表示パネルの表示作用
を説明するための模式的な一部拡大断面図である。
発明を実施するための最良の形態 以下、この発明による液晶表示パネルの最適な実施形
態を図面を参照して説明する。
〔この発明による液晶表示パネルの構成例〕
まず、この発明による液晶表示パネルの各種の構成例
を、第１図乃至第12図に示し、それらについて説明す
る。
第１図に示す液晶表示パネルは、透明な一対の基板で
ある第１の基板１の内面に対向電極２を、第２の基板３
の内面に信号電極（表示電極）４をそれぞれパターン形
成し、その第１の基板１と第２の基板３との間に液晶と
高分子材料を含む液晶層５を封入して、信号電極４と対
向電極２との交点により画素部を構成する光散乱型液晶
セル10を構成する。なお、第１の基板１と第２の基板３
の周囲の両基板間には全周にシール材を介在させている
が、この図は液晶表示パネルの一部を拡大して示してい
るので、図示されていない。
その光散乱型液晶セル10を構成する第１の基板１の対
向電極２を形成していない面側に反射板11を配置して、
液晶表示パネルを構成している。
この光散乱型液晶セル10の液晶と高分子材料を含む液
晶層５は、液晶と光重合性のモノマー（単量体）を混合
した光散乱型液晶であり、光の波長が400nm以下の光を
照射することにより、光重合性のモノマーを光重合して
作成する。
以上の構成において、対向電極２と信号電極４との間
に電圧を印加することによって、その電極間（画素）の
液晶の配向状態を変化させ、時刻情報やカレンダ情報を
デジタル表示することができる。
さらに、液晶層５に入射した光は前方散乱及び後方散
乱し、前方散乱成分は、光散乱型液晶セル10の下に配置
した反射板11によって反射されて液晶層５内に戻される
ので、そこで散乱され、後方散乱成分は冗長した散乱光
となって、時刻情報やカレンダ情報や指針をデジタル表
示する背景となる。
第２図に示す液晶表示パネルは、第１図の反射板11の
上面に散乱性の小さい色フイルム12を設けて、カラー表
示を可能にしたものである。
第３図に示す液晶表示パネルは、第１図の反射板11の
上面に、光のエネルギーを吸収して波長の異なる光を発
光する成分を有する蓄光源13を設けたものである。この
蓄光源13は、第１の基板１と反射板11との間に限らず、
反射板11に対して第１の基板１と反対側、あるいは液晶
層５内に設けてもよい。
第４図に示す液晶表示パネルは、反射板として一部の
光を透過する反射板15を用いたものである。このように
することにより、カラー化が容易になると共に、透過型
の表示も可能になる。
第５図に示す液晶表示パネルは、第４図における反射
板15に対して第１の基板１と反対側に光吸収板16を設け
たものである。これにより、反射型表示におけるコント
ラストが向上する。
第６図の液晶表示パネルは、一部の光を透過する反射
板15に対して第１の基板１側にカラーフィルタ18を設け
て、カラー表示を可能にしたものである。このカラーフ
ィルタ18は、反射板15に対して第１の基板１と反対側に
設けてもよい。
第７図に示す液晶表示パネルは、一部の光を透過する
反射板15に対して第１の基板１と反対側に、光のエネル
ギーを吸収して波長の異なる光を発光する成分を有する
蓄光源13を設けたものである。
第８図に示す液晶表示パネルは、反射板15に対して第
１の基板１と反対側に、補助光源（バックライト）17を
設け、外光が無いか少ない場所での透過型の表示も可能
にしたものである。
第９図に示す液晶表示パネルは、第８図における反射
板15と補助光源17との間に散乱性の小さい色フィルム12
を設けたものである。この色フィルム12は、反射板15と
第１の基板１との間に設けてもよい。
第10図に示す液晶表示パネルは、反射板15と補助光源
17との間に、カラーフィルム18を設けたものである。こ
のカラーフィルタ18は、反射板15と第１の基板１との間
に設けてもよい。
第11図に示す液晶表示パネルは、反射板15として、透
過容易軸と平行する方向の振動面をもつ直線偏光は透過
し、透過容易軸と直交する方向の振動面をもつ直線偏光
は反射する反射型偏光板を用いる。
そして、その反射型偏光板15に対して第１の基板１側
またはその反対側に偏光板19を設け、その偏光板18の透
過容易軸と反射型偏光板15の透過容易軸とがほぼ平行ま
たは直交するようにするのが望ましい。
第12図に示す液晶表示パネルは、第11図のものにおい
て、光散乱型液晶セル10の視認側と反対側の最外部に補
助光源17を設けたものである。
これらの液晶表示パネルにおいて、反射板15として反
射型偏光板を使用する場合、可視光域に対し反射率が波
長によって異なる反射型偏光板を使用するとよい。
反射板15が、可視光の内、ある特定の波長の光を選択
的に反射し、他の波長の光を透する反射板であってもよ
い。
補助光源17は、反射板15が反射する波長の補色の発光
特性を有する光源であるとよい。
反射板15を半透過反射板にしてもよい。
その半透過反射板を、第１の基板１の対向電極２を形
成していない面側に複数枚設けてもよい。
上記各例の反射板11又は15は、光散乱型液晶セル10の
液晶層５に対向電極２と信号電極４とによって電圧を印
加して、その散乱特性と透過特性を制御する領域と、常
時散乱特性あるいは透過特性を示す領域とで、異なる反
射特性を示すようにすることもできる。
〔この発明による液晶表示パネルを用いた時計の例〕
以下に、この発明による液晶表示パネルを用いた時計
の実施形態を説明する。
第13図は、液晶表示パネルの１文字分の構造を示す平
面図である。第14図は、第13図のＡ−Ａ線に沿う液晶表
示パネルの断面図である。第15図は、第13図に示した液
晶表示パネルの複数文字を表示可能とする液晶表示パネ
ルを時計に使用した例を示す模式的な平面図である。第
16図は第15図におけるＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図で
ある。
第13図に示す液晶表示パネルの液晶セル10は、紙面の
下側に設ける第１の基板１と紙面上側に設けた第２の基
板３を有する。第１の基板１上には、透明導電膜として
酸化インジウム酸化スズ（ITO）膜からなる対向電極２
を設ける。第１の基板１と所定の間隙を有して対向する
第２の基板３上には、信号電極４として７分割のセグメ
ント電極4a〜4gを設ける。この７分割の電極4a〜4gによ
り数字等の表示が可能となる。
また、第２の基板３上には、対向電極２を第２の基板
３上へ電気的に配置転換を行うための接続電極22を有す
る。第１の基板１上の対向電極２の形状は、第２の基板
３上に設ける信号電極４を覆う領域に設けてある。ま
た、対向電極２は、接着材と導電粒24により、対向電極
２に接続する接続部23において、第２の基板３上の接続
電極22に接続する。
また、第１の基板１と第２の基板３との間には、液晶
に高分子モノマーを含む液晶層５を注入した後に紫外線
を第２の基板３側より照射し、高分子材料とする。液晶
層５は、第１の基板１と第２の基板３とシール材25と封
口材（図示せず）とにより封入されている。また、第１
の基板１上と第２の基板３上とには、液晶を規則的に配
列するための配向膜は設けていない。実験により、配向
膜は液晶中の高分子モノマーを紫外線により高分子材料
の架橋反応を行う時、あるいは、放置信頼性試験によ
り、基板より配向膜が剥がれ、表示にむらが発生したた
め、本実施形態においては、配向膜は用いていない。
以上の構成を有する液晶表示パネルを時計に利用する
実施形態を第15図と第16図とを用いて説明する。
この時計の時計ケース31には、風防ガラス32と裏蓋部
33を有する。風防ガラス32側より、第２の基板３と液晶
層５とシール材25と第１の基板１とを配置する。第１の
基板１の下面（裏蓋側）には、補助光源17としてエレク
トロルミネッセント（EL）ライトを実装し、さらに液晶
表示パネルを駆動する回路基板34と、回路基板34と液晶
表示パネルとの電気接続を行うために、ストライプ状の
導電性と非導電性を繰り返し積層するゼブラゴム36を配
置する。
また、補助光源17としてはエレクトロルミネッセンス
（EL）ライト以外に、ライトエミッティングダイオード
（LED）素子、または冷陰極管または熱陰極管を用いて
も良い。
ここで、第１の基板１の下面（裏面）には、反射板と
して反射型偏光板15を配置する。反射型偏光板15は、一
方の光学軸は偏光特性を有し、その光学軸に直交する光
学軸は反射特性を有する。反射型偏光板15は、実際に
は、住友スリーエム株式会社のオプティカルフィルム
DBEF（商品名）を使用した。
高分子材料を利用する液晶表示パネルでは、液晶層５
に印加する電圧により散乱性から透過性へと変化するた
め、補助光源17の非点灯時には、表示は、透過部への外
部光源からの光を反射型偏光板15による反射により出射
し、散乱部では外部光源の光の出射が弱いために表示が
可能となる。補助光源17の点灯時には、透過部は、補助
光源17の光を強く透過し、散乱部は弱く透過するため、
コントラストの高い表示が可能となる。
一方、補助光源17を必要としない環境で使用する場合
には、補助光源17の代わりに、光吸収層（図示せず）を
用いると、視認性を向上させることができる。
また、時計は実験により、時刻等を認識する際に観察
者に対して、時計の表示部の垂線に対して、ほぼ０度か
ら30度の角度で使用されていることがわかり、第１の基
板１の裏面に配置する反射型偏光板15のほぼ正反射成分
により、液晶表示パネルの散乱部と透過部（反射型偏光
板15の反射）とのコントラスト比が得られた。このこと
は、時計の時刻表示部が、たとえば、ノートブック型パ
ーソナルコンピューター用の表示に比較し、面積が小さ
いことと、腕に装着するためであり、時計ならではの特
徴であると言える。
さらに、補助光源17であるELを点灯することにより、
補助光源17の観察者（風防ガラス32側）への光の出射強
度は、当然、透過部が散乱部に比較して大きくなる。す
なわち、散乱部と透過部にて光の強度に差が発生し、文
字の認識ができる。また、補助光源17の点灯のオン・オ
フにより、透過光から反射光へと表示が反転し、時計と
してはデザイン性のある表示が可能となる。このポジネ
ガ反転の表示は一般の液晶表示パネル、例えば、パソコ
ンの画面では、色、明るさの見え方が変化するため、有
効ではないが、時計関係では、時刻表示が中心であり、
液晶表示パネルの認識時間は短時間で良い。さらに、補
助光源17の点灯時間が短時間のため、表示の変化が有
り、デザイン性の向上に貢献する。
また、回路基板34の一部には回路基板34へのエネルギ
ー供給源として電池35を実装している。また、第15図に
示すように、この液晶表示パネルの表示27により、午前
と午後の表示と時と分の表示ができる。また、時刻合わ
せ等を行うための設定端子用入力部30を有する。
また、第２の基板３の風防ガラス32側には、第２の基
板３と回路基板34との接続部とシール材25、あるいは外
光の透過部への光の入射を防止するために、表示用開口
部を形成した遮蔽板29を設ける。さらに、風防ガラス32
の第２の基板３側には、紫外線による液晶層５の分解劣
化を防止するために、紫外線防止シール39を設ける。紫
外線防止シート39を風防ガラス32へ設けることにより、
遮蔽板29の加工性と紫外線防止シート39の接着工程によ
る液晶層５の劣化を防止するためである。
以上の説明より明らかなように、時計の風防ガラス32
の方向より外部光源からの入射光がある場合には、入射
光は、時計の風防ガラス32→第２の基板３→液晶層５を
経由して、第１の基板１→空間→反射型偏光板15へ至
り、透過部は反射板15により強く反射され、再度観察者
側へ出射する。逆に散乱部は、第２の基板３→液晶層５
により散乱し、液晶層５→第２の基板３→風防ガラス32
から時計の使用者へは弱い反射光となる。
以上のように、回路基板34からの情報が第２の基板３
上の信号電極４から対向電極２に供給され、所定の表示
を行い、散乱部と透過部との光学的差分により時計の観
察者へ情報を提供することができる。
逆に、外部光源からの入射光の強度が弱い場合には、
時計の補助光源17であるELライトからの光が、透過部で
は、第１の基板１→液晶層５→第２の基板３→風防ガラ
ス32を経由し、観察者側へ出射される。散乱部では、第
１の基板１→液晶層５へ入射した光は、液晶層５により
散乱し、第２の基板３か観察者への出射光は非常に弱い
ため、観察者は情報を透過部と散乱部により認識でき
る。また、ELライトの色彩を原色にすることにより、認
識性が向上する。また、黄色にすることにより金色化し
て時計の高級感が得られる。
以上の実施形態においては、第１の基板１と反射板15
の間には、所定の間隙を設ける構造に関して説明を行っ
たが、反射板15上に、蓄光材料からなる蓄光源を設ける
ことができる。
蓄光材料としては、例えば、硫化亜鉛（ZnS）に発光
中心として銅（Cu）系をドープし、さらに、黒色化を防
止するために、酸化カリウムと酸化シリコンの焼結体
（K2SiO3）を添加したものを利用することにより、混合
液晶層を透過して蓄光源にエネルギーを蓄積できるた
め、時計を使用する環境が暗い場合には、蓄光源の発光
を利用して表示を認識することができる。
また、反射板15に透過性を有する場合には、反射板15
の裏蓋側に蓄光源を設けることにより、反射板の反射
率、あるいは色調を変化させることなく、蓄光源を配置
することがきるため、反射板の反射率、あるいは色調を
重要視する場合には、反射板の裏蓋側に蓄光源を配置す
ることが有効である。
また、液晶層５に蓄光材を添加することにより、全体
に発光をするため、コントラストの低下が発生するが、
時計を暗い環境で使用する場合には、有効となる。特
に、高分子材料を含むため、高分子材料に蓄光材を分散
することにより、液晶に対する蓄光材の汚染が防止でき
るため、有効となる。
以上に記載するように、光のエネルギーを吸収し、発
光を行う蓄光源を時計に利用することにより、消費電力
を大くすることなく、暗い環境で時計を使用する場合
に、液晶の視認性が向上する。特に、偏光板を利用せ
ず、散乱部の透過率が比較的大きくできる散乱型の混合
液晶層に蓄光源を利用することは、蓄光源の発光強度が
小さくとも明るいため、非常に有効である。
つぎに、この発明による液晶表示パネルを用いた時計
の他の実施形態を説明する。
第17図は、第15図におけるＢ−Ｂ線に沿う模式的な断
面図で、第16図の一部を変更したものである。
この液晶表示パネルは、紙面下側に設ける第１の基板
１と紙面上側に設ける第２の基板３を有する。第１の基
板１上には、透明導電膜として酸化インジウム酸化スズ
（ITO）膜からなる対向電極２を設ける。第13図および
第14図に示したように、第１の基板１と所定の間隙を有
して対向する第２の基板３上には、信号電極４として７
分割の電極4a〜4gを設ける。
この時計においては、第１の基板１の下面（裏面）側
には、カラーフィルタ18を装着し、更にその下面に反射
型偏光板15を配置している。
さらに、反射型偏光板15の下面（裏面）には、補助光
源17としてエレクトロルミネッセンス（EL）ランプを配
置する。
また、第１の基板１の下面（裏面）側に反射板として
反射型偏光板15を配置し、更にその下面にカラーフィル
タ18を装着してもよい。但しこの場合、補助光源17の点
灯時に、カラーフィルタ18による色を観察することがで
きる。
また、カラーフィルタ18の代わりに、色偏光板（図示
せず）を装着しても良い。但し、反射型偏光板15の反射
軸と色偏光板の吸収軸は平行又は直交するように配置す
る。
以上の説明より明らかなように、時計の風防ガラス32
の方向より外部光源からの入射光がある場合には、入射
光は、時計の風防ガラス32→第２の基板３→液晶層５を
経由して、第１の基板１→カラーフィルタ18→空間→反
射型偏光板15へ至り、透過部は反射型偏光板板15により
強く反射され、カラーフィルタ18により着色されて再度
観察者側へ出射し、色表示となる。逆に散乱部は、第２
の基板３→液晶層５により散乱し、液晶層５→第２の基
板３→風防ガラス32から時計の使用者へは弱い反射光と
なる。
以上のように、回路基板34からの情報が第２の基板３
上の信号電極４から対向電極２に供給され、所定の表示
を行い、散乱部と透過部との光学的差分により時計の観
察者へ情報を提供することができる。
逆に、外部光源からの入射光の強度が弱い場合には、
時計の補助光源17であるELランプからの光が、透過部で
は、カラーフィルタ18→第１の基板１→液晶層５→第２
の基板３→風防ガラス32を経由し、観察者側は出射され
る。散乱部では、カラーフィルタ18→第１の基板１→液
晶層５へ入射した光は、液晶層５により散乱し、第２の
基板３か観察者への出射光は非常に弱いため、観察者は
情報を透過部と散乱部により認識できる。
また、ELライトの色彩をカラーフィルタ18と同色にす
ることにより、ELライトの輝度を損なうことなく、色表
示が可能となるので、デザイン性も向上する。また、カ
ラーフィルタ18とELライト色を黄色にすることにより金
色化して、時計の高級感が得られる。
つぎに、この発明による液晶表示パネルを用いた時計
のさらに他の例について説明する。
この実施形態においては、高分子材料を有する液晶層
５による液晶表示パネルを指針（時針と分針）の裏蓋側
に配置するものである。指針を設けるために、液晶表示
パネルの紫外線防止シート39の配置と、補助光源17の配
置を考慮した。
また、時計の時刻表示部上の全面に液晶表示パネルの
表示を可能にするために、信号電極をＭ本有し、対向電
極もＮ本有し、Ｍ×Ｎのマトリクス型の液晶表示パネル
を構成した例である。
マトリクス型の液晶表示パネルには、各信号電極（図
示せず）と対向電極（図示せず）の交点が各画素部とな
る。各画素部にスイッチング素子を有するアクティブマ
トリクス型とスイッチング素子を設けないパッシブマト
リクス型とがある。本実施形態はどちらにも有効である
が、パッシブマトリクス型を用いて説明する。
パッシブマトリクス型を利用することにより、第１の
実施形態に比較し高品質の表示を行うことが可能とな
る。
第18図は、この発明による液晶表示パネルを利用する
デジタル表示と分針と時針とを有するアナログ型の両方
を有するコンビネーション型の時計の模式的な平面図で
ある。第19図は、第18図におけるＣ−Ｃ線に沿う模式的
な断面図である。
この時計の液晶表示パネルは、紙面下側に設ける第１
の基板１と紙面上側に設ける第２の基板３を有する。第
１の基板１上には、Ｎ本のストライプ電極からなる対向
電極を有し、第１の基板１と所定の間隙を有して対向す
る第２の基板３上には、信号電極をＭ本のストライプ電
極として設ける。
また、時計の場合には、回路基板34と液晶表示パネル
の電気的接続を行う実装容積に非常に制限があるため、
第１の基板１上のストライプ状の対向電極を、シール材
25に導電粒（図示せず）を混ぜ、導電粒と第２の基板３
上に設けるストライプ状の接続電極により、第２の基板
３上に電気的に配置転換を行う。この構造を採用するこ
とにより、回路基板34は、液晶表示パネルに対して単一
面にのみ実装を行えばよいため、実装容積を非常に小さ
くすることができる。
また、第１の基板１と第２の基板３の間隙には、第１
の基板１の外周部にシール材25を有し、その空間に液晶
と高分子モノマーを有する液晶層５を注入後、注入口を
封口材にて封止する。
この時計の時計ケース31には、風防ガラス32と裏蓋部
33を有する。風防ガラス32側より、第２の基板３と液晶
層５とシール材25と第１の基板１とを配置する。液晶表
示パネルの中央には、アナログ時計の分針44と時針43と
を駆動する軸45が貫通し、さらに、第１の基板１の下面
（裏蓋33側）には、反射板として可視光の特定の波長の
光を反射する色反射板21、あるいは金色を得るために金
（Au）を15nmの厚さ成膜する半透過膜を利用した。色反
射板21は、たとえば、可視光の全波長領域で平均する反
射特性ではなく、特定の波長で特に反射特性が高い反射
型偏光板を利用する。たとえば、可視光の全波長領域で
平均する反射特性を得るのに多層構造からなる反射型偏
光板の層数を特定波長に関して削除することにより形成
できる。
第１の基板１のさらに下面には補助光源17としてELを
配置し、色偏光板21とELも同様にも貫通孔を設けた。色
偏光板21とELの貫通孔の周囲は、シール材25により封止
し、機械強度の補強も行った。ELライトはその点灯ボタ
ン42からの制御信号により点灯する。ELは、EL接続線
（図示せず）により、回路基板34へ接続している また、ELの下面には、アナログ時計部を駆動する機械
駆動部と液晶表示パネルを駆動するデジタル回路部の電
源回路を有する回路基板34と電池35がある。
また、液晶表示パネルの第２の基板３上には、液晶層
５への紫外線の入射と反射光の制限を行うと同時に、ア
ナログ時計の時刻を示す数字47を有する時板46を設け
る。その時板46と液晶層５への紫外線遮蔽膜を兼用する
ことは、時計のように非常に厚さが限定されるものに関
しては、有効な方法である。
さらに、回路基板34と液晶表示パネルとの電気的接続
は、ストライプ上の導電性材料と非導電性材料を繰り返
し積層するゼブラゴム36により行う。
また、第18図に示すように、液晶表示パネルにより、
年表示48と月表示49と日表示50のモード変更を行うモー
ド切り替えボタン41と、時刻合わせ等を行うための設定
端子用入力部40を有する。
さらに、第19図に示すように、第２の基板３の風防ガ
ラス32側には、液晶層５への紫外線の照射防止するため
に、紫外線防止シート39を設ける。さらに、紫外線防止
シート39上には、アナログ式時計用の時刻を示す数字47
と、液晶表示パネルの加工端面およびシール材25を遮蔽
するために遮蔽板（図示せず）を設ける。
また、本実施形態においては、Ｍ×Ｎのマトリクス型
液晶表示パネルを利用し、液晶表示パネルの表示文字の
位置を可変し、さらに、透過部と透過部の周辺の散乱部
の比率を透過部１に対して散乱部を２以上にするため
に、密度の大きなマトリクス型液晶表示パネルを表示部
に利用することは有効である。
さらに、液晶表示パネル上に、補助光源17の非点灯時
に液晶表示パネルの透過部への風防ガラス32からの直接
入射光を増加し、風防ガラス32上、あるいは第２の基板
３上での反射を防止するために、無反射処理を有する紫
外線防止シート39を設けることにより、透過部での反射
強度の増強と目的以外の反射の防止により、散乱部と透
過部（反射部）の比率、すなわち、コントラスト比を大
きくすることができる。
以上の説明で明らかなように、液晶と高分子材料を有
する液晶層５と色反射板21との組み合わせにより、風防
ガラス32側より光が入射する環境では、液晶表示パネル
の透過部と散乱部の光の強度差を利用し、コントラスト
のある表示が可能となる。
さらに、風防ガラス32あるいは、色反射板21までの構
成部材に反射防止加工を行うことは、液晶表示パネルの
透過部（反射部）と他の構成材料からの反射の比率を増
加することが可能になるため、表示の品質向上には有効
である。
さらに、色反射板21の反射率を可視光領域において差
を設けることにより、液晶表示パネルの透過部を利用
し、色表示が可能となる。具体的には、反射型偏向板と
カラーフィルター、あるいは色フイルムを組み合わせる
波長選択反射層（フィルム）、あるいは、カラーフィル
ターと薄膜金属層との組み合わせを利用する。
さらに、補助光源17の発光波長と反射板15又は色偏光
板21の透過光の波長領域を一致させることにより、補助
光源17の光を有効に利用することができる。
次に、この発明による液晶表示パネルを用いた時計の
さらに他の実施形態を説明する。
第20図は、その時計の構造を示す模式的な断面図であ
る。この第20図は、第15図におけるＢ−Ｂ線に沿う断面
に相当する。
この時計の時計ケース31は、風防ガラス32と裏蓋部33
を有する。風防ガラス32の裏蓋33（下面）側には、反射
防止処理付き紫外線防止シート39を設ける。逆の面に
は、反射防止処理を行う。
さらに、風防ガラス32の下面には、第２の基板３と液
晶層５とシール材25と第１の基板１とを配置する。第１
の基板１の下面（裏蓋側）には、液晶表示パネルを駆動
する回路基板34を、その回路基板34上には、補助光源17
としてエレクトロルミネッセント（EL）ライトを実装
し、さらに回路基板34と液晶表示パネルとの電気接続
は、ストライプ上の導電性材料と非導電性材料を繰り返
し積層するゼブラゴム36により行う。
さらに、第１の基板１の裏蓋（裏面）側には、反射板
として特定の波長領域を反射し、他の光は透過するコレ
ステリック液晶フィルム28と、補助光源17とを配置す
る。コレステリック液晶フィルム28の透過する光の波長
領域と補助光源17の発光する波長領域とは一致させる。
実際には、日本石油株式会社のコレステリック液晶フィ
ルム、あるいは、プラスチック基板にコレステリック液
晶を封入する液晶表示パネルを利用した。
さらに、風防ガラス32の裏蓋（下面）側に紫外線防止
シート39を、その紫外線防止シート39上に遮蔽板29を設
け、さらに、風防ガラス32と遮蔽板29との距離を離すこ
とにより、遮蔽板29により液晶セル10への光の入射角度
を限定することが可能となり、観察者へのコレステリッ
ク液晶フィルム28の正反射の光の出射角度の限定が可能
となり、良好な表示を観察者へ提供することが可能とな
る。
つぎに、この発明による液晶表示パネルの表示原理を
第21図を用いて説明する。
第21図はその液晶表示パネルの部分的な拡大断面図で
ある。第１の基板１上には、対向電極２が設けてある。
第２の基板３上には、対向電極２と重なり合う信号電極
４が設けてある。そして、信号電極４と対向電極２との
重なり合う領域（画素部）55と、信号電極４と信号電極
４との間隙部56とを有する。
第１の基板１の下部には補助光源17としてエレクトロ
ルミネセンス（EL）ライト37を有する。さらに、補助光
源17と第１の基板１との間には、反射板として反射型偏
光板15を有する。この反射型偏光板15は、補助光源17と
密着する構成である。
また、第２の基板３の風防ガラス（図示せず）側よ
り、第１の入射光58が入射する。この第１の入射光58
は、対向電極２と信号電極４との重なり合う画素部55に
入射し、液晶層５は、液晶と高分子材料との屈折率がほ
ぼ同等となり、強い透過性を示すため、第１の入射光58
は、液晶層５を透過し、補助光源17上に設ける反射型偏
光板15により強い正反射光（出射光）59となり、再度風
防ガラス側へ出射される。正反射は、第２の基板３への
垂線に対して、入射光58と出射光59の角度が等しくな
る。また、垂線に近い入射光は、反射型偏光板15により
ほぼ入射光58と同様な方向の出射光62となる。
また、第２の基板３の風防ガラス（図示せず）側よ
り、第２の入射光63が入射する。この第２の入射光63
は、信号電極４の間隙部56に入射し、液晶層５は、液晶
と高分子材料との屈折率の差により散乱性を示すため、
第２の入射光63は、液晶層５により散乱され第３の散乱
光64となる。第３の散乱光64は、風防側に高範囲に散乱
し、観察者へは弱い光となる。
第３の入射光65は、対向電極２と信号電極４との重な
り合う画素部55に垂直に入射し、液晶層５を透過して反
射型偏光板15により強い正反射光（出射光）59となり、
再度風防ガラス側へ出射される出射光66となる。
このように、外部光源からの入射光に対して、液晶層
５の透過性と散乱性の差と、透過性を示す画素部55の下
面に配置する反射板15からの反射光を利用し、強い光を
観察者へ戻すことにより、散乱性を示す場所からの弱い
光との差により良好な表示が可能となる。
さらに、時計の使用環境が暗い場所には、外部光源か
らの光が非常に弱いため、補助光源17からの光は液晶層
５の透過性の画素部55では、強い光を観察者側へ出射
し、散乱性の場所では、補助光源17側に光が戻され弱い
光となる。そのため、補助光源17の使用時においても透
過部と散乱部とでは十分視認性のある表示が可能とな
る。
産業上の利用可能 以上のように、この発明による液晶表示パネルは、液
晶層として液晶と高分子材料との屈折率の差を利用し、
印加電圧により、散乱性と透過性の制御により表示を行
う光散乱型液晶セルの液晶層中に蓄光源を含み、それに
反射板を組み合わせた簡単な構造により、外部光による
入射光を利用する場合において、その反射板からの強い
反射光により良好なコントラスト比を得ることができ
る。また、蓄光源の発光作用により、消費電力を大きく
することなく、暗い環境での視認性が向上する。
さらに、その反射板を、一部の光を透過し、他の光を
反射する特性のものとすることにより、補助光源からの
入射光での表示も可能になる。
また、第１の基板と反射板との間に間隙を設けること
により、屈折率の小さな空気層を設け、第１の基板の裏
面での反射特性を利用し、高分子散乱型液晶層からの散
乱光を再利用することができるため、白色を増強するこ
とが可能となる。
さらに、その間隙により、反射板の特性の均一化と色
の均一化ができ、表示が奇麗になり、時計に関しては重
要な効果となる。
また、反射板として反射型偏光板を利用することによ
り、液晶と高分子材料からなる液体層の透過部は、反射
型偏光板の反射軸の光を利用し、風防ガラス側からの入
射光を反射し、さらに、反射型偏光板の偏光軸と液晶の
光学的偏光性あるいは旋光性の相互作用により、散乱部
とのコントラストを向上できる。
さらに、反射板として、可視光域の特性の波長領域の
光を選択反射し、他の光は透過する選択反射フィルム、
たとえば、コレステリック液晶をポリマーで固定化した
コレステリック液晶フィルムを利用することにより、選
択反射を行う波長を選択することにより、色々な色の反
射色の表示が可能となる。さらに、補助光源の波長をコ
レステリック液晶フィルムの選択反射の波長領域以外と
することにより、補助光源の光を有効に利用することが
できる。
また、反射板の反射特性が可視光域において、波長依
存性を有する場合には、反射板に対して、第１の基板の
裏面に設ける補助光源の発光特性は、反射板の反射特性
の補色関係にある波長特性を利用することにより、補助
光源の光を反射板が反射、あるいは吸収をしないため、
補助光源の光の有効利用が可能となる。時計において
は、消費する電力をできるだけ小さくする必要があるた
め、非常に有効である。
さらに、反射板としてコレステリック液晶フィルムを
利用する場合においても、補助光源を点灯する場合に
は、コレステリック液晶フィルムからの選択反射光を補
助光源、あるいは補助光源とコレステリック液晶フィル
ムとの間に設ける波長変換層により波長を変換し、コレ
ステリック液晶フィルムの反射光を透過光の波長に変換
することにより、補助光源の光を有効に利用することが
可能となる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−133460（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−164622（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−61819（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−39139（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−218905（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−67162（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−10726（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−17626（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−47629（ＪＰ，Ｕ) 特表 平９−506985（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】透明な第１の基板と第２の基板のそれぞれ
    に電極を形成し、前記第１の基板と前記第２の基板との
    間に液晶と高分子材料を含む液晶層を封入し、該液晶層
    を散乱部と透過部に制御する光散乱型液晶セルと、 前記第１の基板に対して前記液晶層と反対側に設けた反
    射板とを有し、 その反射板は、透過容易軸と平行する方向の振動面を持
    つ直線偏光は透過し、透過容易軸と直交する方向の振動
    面をもつ直線偏光は反射する反射型偏光板であり、 その反射型偏光板に対して前記第１の基板と反対側に
    は、補助光源を設けたことを特徴とする液晶表示パネ
    ル。
  2. 【請求項２】前記第１の基板と前記反射型偏光板との
    間、または該反射型偏光板に対して前記第１の基板と反
    対側、あるいは前記液晶層内のいずれかに、光のエネル
    ギーを吸収して波長の異なる光を発光する蓄光源を設け
    たことを特徴とする請求の範囲第１項記載の液晶表示パ
    ネル。
  3. 【請求項３】前記第１の基板と前記反射型偏光板との間
    に、色フィルムまたはカラーフィルタを設けたことを特
    徴とする請求の範囲第１項記載の液晶表示パネル。
  4. 【請求項４】前記反射型偏光板に対して前記第１の基板
    と反対側に、色フィルムまたはカラーフィルタを設けた
    ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の液晶表示パネ
    ル。
  5. 【請求項５】前記色フィルムまたはカラーフィルタに代
    えて、色偏光板を配置したことを特徴とする請求項３又
    は４に記載の液晶表示パネル。
  6. 【請求項６】前記色偏光板の透過容易軸と反射型偏光板
    の透過容易軸とがほぼ平行または直交することを特徴と
    する請求項５に記載の液晶表示パネル。
  7. 【請求項７】前記反射型偏光板に対して前記第１の基板
    側、または前記第１の基板とは反対側に偏光板を設け、
    該偏光板の透過容易軸と前記反射型偏光板の透過容易軸
    とがほぼ平行または直交することを特徴とする請求項１
    に記載の液晶表示パネル。
  8. 【請求項８】前記光散乱型液晶セルは、前記液晶が高分
    子材料の壁に配列しているポリマネットワーク型の液晶
    セルであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
    パネル。
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