JP3574872B2 - 液晶表示素子及び液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、明るく高コントラストを達成できる液晶表示素子に関するものであり、高速応答性を以て電気的にその表示を切り換えることによって、広告板等の装飾表示板や、明るい画面を必要とする時計、電卓、コンピュータ端末等の各種の液晶表示装置として利用される。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に用いられる液晶表示素子は、従来、ネマチック液晶を使用したＴＮ（ツイスティッド・ネマチック）型や、ＳＴＮ（スーパー・ツイスティッド・ネマチック）型のものが実用化されている。また、強誘電性液晶を利用したものも提案されている。これらは、偏光板を要するために表示を明るくすることに限界がある。
【０００３】
一方、偏光板や配向処理を要さず、明るくコントラストのよい、大型で廉価な液晶表示素子を製造する方法として、液晶のカプセル化により、ポリマー中に液晶滴を分散させ、そのポリマーをフィルム化する方法が知られている。例えば、特表昭５８−５０１６３１号公報、米国特許第４４３５０４７号明細書には、カプセル化物質として、ゼラチン、アラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案され、これら以外にも、特表昭６１−５０２１２８号公報、特開昭６１−３０５５２８号公報、特開昭６２−２２３１号公報、特開昭６３−１４４３２１号公報には類似する方法が知られている。
【０００４】
さらに、前述の如き液晶表示素子の実用化に要求される重要な特性である低電圧駆動性、高コントラスト、時分割駆動性を可能にするために、特開平１−１９８７２５号公報には、液晶材料が連続層を形成し、この連続層中に三次元網目状の高分子物質を有する構造の液晶表示素子が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
散乱光量を増加させる方法としては、調光層の厚みを増加させることが知られている。しかしながら、この方法では、同時に電圧印加時の光透過性を損ない、更に駆動電圧をも増加させてしまう問題を有していた。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、電圧印加時の光透過性を損なうことなく、電圧無印加時の白濁性を向上させ、高いコントラスト比を達成した液晶表示素子及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の如き光散乱形液晶表示素子の光散乱特性を詳細に検討した結果、電圧無印加の状態では、入射光量の一部が側面に漏れていることを見いだした。そして、本発明者らは、側面に漏れる散乱光を利用することに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、透明性電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板と、該基板間に支持された調光層を有し、該調光層が液晶材料及び透明性固体物質を含有する光散乱形液晶表示素子において、前記素子の側面側又は側面上に反射手段を設けたことを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【０００９】
本発明で使用する光散乱形液晶表示素子の基板は、ガラスなどの堅固な材料やプラスチックフィルムの如き柔軟性を有する材料であってもよい。この基板の厚みは、反射手段によって選択することが好ましく、各々独立して０．３〜４ｍｍの範囲が好ましく、０．３〜２ｍｍの範囲がより好ましい。更に表示面に相当する基板表面を該基板の屈折率と異なる屈折率層を設けることにより、本発明の効果を好ましくすることができる。この基板には、目的に応じて光透過、散乱の適宜な電極がその全面又は部分的に配置されていてもよく、また、少なくとも一方の基板には信号線、画素電極及び画素電極毎に形成された非線形素子又は能動素子を有することができる。
【００１０】
本発明で使用する光散乱形液晶表示素子の液晶材料としては、単一の液晶性化合物であることを要しないのは勿論で、２種以上の液晶化合物や液晶化合物以外の物質も含んだ混合物であってもよく、通常、この技術分野で液晶材料として認識されるものであればよく、そのうちの正の誘電率異方性を有するものが好ましい。本発明の液晶デバイスは光の利用率が特段に優れているので、使用する液晶材料の屈折率異方性Δｎは０．１５〜０．３０と従来より広い範囲のものも使用することができる。
【００１１】
本発明で使用する光散乱形液晶表示素子の調光層は、例えば、特表昭５８−５０１６３１号公報に記載の如き、ネマティック液晶材料をマイクロカプセル化したものでもよく、特表昭６１−５０２１２８号公報に記載の如き、ネマティック液晶材料を、合成樹脂マトリックス中に滴状に分散したものでもよい。これらは、電界無印加状態において合成樹脂の屈折率とネマティック液晶の屈折率の不一致によって光散乱が生じ、電界印加状態において前記二つの屈折率が一致して、光透過状態となることを原理としている。
【００１２】
最も好ましい調光層は、特開平１−１９８７２５号公報に記載の如き、液晶材料が連続層を形成し、この連続層中に、三次元網目状の透明性固体物質を有する構造である。この場合、高分子材料に対する液晶材料の割合は、６０重量％以上が好ましく、さらに詳しくは７０〜９５重量％の範囲が好ましく、７５〜８５重量％の範囲が特に好ましい。形成される三次元網目状構造の平均径は、光の波長に比べて、大きすぎたり、小さすぎる場合、光散乱性が衰える傾向にあるので、０．２〜２μｍの範囲が好ましい。また、調光層の層厚は、使用目的に応じて設計できるが、光散乱による不透明性と電気的に達成した光透過性との間の十分なコントラストを得るために、２〜２０μｍの範囲が好ましい。
【００１３】
本発明は、これ以外の光散乱形液晶表示素子にも応用でき、例えば、ネマチック−コレステリック相転移型や動的散乱モードを利用したものにも使用することができる。
【００１４】
本発明で使用する反射手段は、基板側面から離れて配置されても良く、直接、基板側面上に設けられてもよい。反射手段の機能としては、鏡面や拡散反射面等であればよい。特に、反射手段として集光性又は指向性を有するものが、より好ましい形態である。基板側面から離れて配置されるタイプとしては、例えば、鏡、拡散反射板、凹面ミラー、フレネルミラー、フレネルレンズ、マイクロレンズ等を配置する方法が挙げられる。また、側面部分をコの字型や円柱状に、ミラー等の反射板で囲う方法も有効である。基板側面上に直接設ける方法としては、例えば、アルミニウム等の蒸着による方法、フレネルミラー等を直接基板側面上に設ける方法等が挙げられる。また、基板端を端正化したり、端正化した基板端にアルミニウム等で蒸着したり、基板端をミラー等の反射板でコの字型に囲う方法等がある。もし複数の反射手段を設置する場合、これらの中から適宜組み合わせて使用することもできる。
【００１５】
これらの反射手段は、一般的に入手可能な周知のものを使用することができる。このようなものとして、例えば、住友スリーエム社製のフレネルレンズ「ＴＨ−ＳＯＬＦ」、「スコッチレンズ」、「ＴＲＡＦ」、「ＲＡＦ」、日本板硝子社製のマイクロレンズ「ＰＭＬ−ＦＳＯ１１４」、ミルトン・ロイ株式会社製の「反射型平面回折格子」、「反射型凹面回折格子」等が挙げられる。
【００１６】
本発明の反射手段は、四方側面に設置されることが最も好ましいが、液晶表示装置の目的用途に応じて、三方、二方もしくは一方でも本発明の効果を得ることができる。二方の場合は、対向した側面で設置することがより好ましい。
【００１７】
以下に、光散乱形液晶表示素子の基板側面に設けた反射手段の代表的な例を示し、本発明の液晶表示素子及び液晶表示装置を詳述する。
【００１８】
本発明の液晶表示素子の基本的な構成の例を、図１に示した。
図１は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子と、反射板２とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００１９】
図１において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかしながら、少なくない光が、表示素子面内方向に散乱され、基板内部で反射を繰り返しながら基板側面を通過する。この光８は反射板２により反射し、再び調光層及び基板内を通り、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加される。
【００２０】
図２は、図１において透明性電極層に電圧が印加された状態の模式断面図である。表示面から入射した光４は、調光層３により透明性が損なわれることなく直進透過し、その結果コントラストが向上する。
【００２１】
図３は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子と、凹面ミラー９とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００２２】
図３において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も、凹面ミラー９により集光された光となり再度調光層３に入射する。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射し、散乱強度がさらに増加する。
【００２３】
図４は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子と、フレネルミラー １０とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００２４】
図４において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も、フレネルミラー１０により調光層３に向けて指向された光となり再度調光層３に入射する。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射し、散乱強度がさらに増加する。
【００２５】
図５は、画素が形成された透明性電極層を有し、側面に直接反射板を有する透明な２枚の基板１１と、これらの基板間に支持された調光層３を有する本発明の光散乱形液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００２６】
図５において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２も反射板により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加する。この場合、電極取り出し部分１３による制約を受けないという利点を有している。
【００２７】
図６は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３を有した光散乱形液晶表示素子と、反射板２とからなり、光吸収板１３を基板に対し平行に配置された本発明の液晶表示装置を示した模式断面図である。
【００２８】
図６において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も反射板２により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加し、強く白濁する。透明性電極層に電圧が印加された状態では、入射光４は調光層３により直進透過され、光吸収板１３により吸収され、黒表示となる。
【００２９】
図７は、画素が形成された透明性電極層を有し、側面に直接反射板を有する透明な２枚の基板１１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子からなり、光吸収板１３を素子の基板に対し平行に配置した本発明の液晶表示装置を示した模式断面図である。
【００３０】
図７において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２も反射板により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加し、強く白濁する。透明性電極層に電圧が印加された状態では、入射光４は調光層３により直進透過され、光吸収板１３により吸収され、黒表示となる。
【００３１】
図８は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子からなり、光吸収板１３を素子の基板に対し、平行に配置した本発明外の液晶表示装置を示した模式断面図である。
【００３２】
図８において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光は横に漏れ、その結果、白濁性が不足する。
【００３３】
図９は、上下の基板厚が違う透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子と、反射板２とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００３４】
図９において、上下の基板厚を変化させることにより後方散乱光６と前方散乱光７の割合を変化させることができる
【００３５】
図１０は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子と、コの字型反射板１５とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００３６】
図１０において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も、コの字型反射板１５により調光層３に向けて指向された光となり、再度、調光層３に入射する。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射され、散乱強度がさらに増加する。
【００３７】
図１１は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子と、円柱状反射板１６とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００３８】
図１１において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も、円柱状反射板１６により調光層３に向けて指向された光となり再度調光層３に入射される。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射し、散乱強度がさらに増加する。
【００３９】
図１２は、画素が形成された透明性電極層を有し、端正化された側面に反射板が直接設置された、透明な２枚の基板１７と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子からなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００４０】
図１２において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２も反射板により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加する。この場合、電極取り出し部分１３による制約を受けないという利点を有している。
【００４１】
図１３は、画素が形成された透明性電極層を有し、側面に直接コの字型反射板１５を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形素子からなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００４２】
図１３において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２もコの字型反射板１５により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加する。この場合、電極取り出し部分１３による制約を受けないという利点を有している。
【００４３】
図１４は、画素が形成された透明性電極層を有し、側面にフレネルミラーが直接設置された透明な２枚の基板１８と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形素子からなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００４４】
図１４において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２もフレネルミラーにより調光層３に向けて指向された光となり再度調光層３に入射する。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加する。この場合、電極取り出し部分１３による制約を受けないという利点を有している。
【００４５】
図１５は、上下の基板厚が異なり、下側ガラス基板の下に全内部反射フィルム１９を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子と、反射板２とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００４６】
図１５において、上の基板厚を厚くすることに加え、前方散乱光は全内部反射フィルム１９により反射されることにより、直視形表示に必要とされる後方散乱光６を大きくすることができる。
【００４７】
以上、説明したように、本発明の液晶表示素子及びそれを用いた液晶表示装置は、電圧印加時の光透過性を損なうことなく電圧無印加時の白濁性を飛躍的に向上させ、高いコントラスト比を達成できるものであり、従来困難であった直視形表示を可能としたものである。
【００４８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
液晶材料として「ＰＮ−００１」（ロディック社製の液晶組成物）８０重量％、重合性組成物として「ＨＸ−６２０」（日本化薬社製カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート）１９．８重量％、及び重合開始剤として２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１オン０．２重量％からなる調光層形成材料を調製した。時計表示ができるようにＩＴＯ電極を画素化した１１ｃｍ×２７ｃｍの大きさのガラス板を用いて、１０μｍのスペーサーを介在させた空セルを作製した。前記調光層形成材料を空セルに注入した後、調光層形成材料を挟持する基板を４０℃に保ちながら、メタルハライドランプ（１００Ｗ／ｃｍ２）の紫外線下を３．５ｍ／分の速度で通過させて、オリゴマーを硬化（高分子化）させて、光散乱形液晶表示素子（Ａ）を得た。
【００５０】
液晶組成物「ＰＮ−００１」の諸特性は、下記の通りであった。
【００５１】
得られた光散乱形液晶表示素子（Ａ）の調光層を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性固体物質が確認できた。
【００５２】
（比較例４）
次いで、この光散乱型液晶表示素子のまわりを鏡面で覆い、図１に示される本発明の液晶表示素子（Ｉ）を作製した。
【００５３】
（比較例１）
実施例１で作製した光散乱形液晶表示素子（Ａ）のみで構成された比較例の液晶表示素子（ａ）を作製した。
【００５４】
（評価１）
実施例１で得た液晶表示素子（Ｉ）及び比較例１で得た液晶表示素子（ａ）のそれぞれに対し、電圧印加及び無印加状態で平行光線を入射し、生じた前方散乱光量、後方散乱光量、直進透過光量及び正反射光量を測定し、その結果を表１に示した。
【００５５】
【表１】
【００５６】
本発明の液晶表示素子（Ｉ）の前方及び後方散乱光量の和は、８５．５％の値を得たが、本発明外の比較液晶表示素子（ａ）では６９．０％であった。
【００５７】
これらの結果から、本発明の液晶表示素子は、比較例の液晶表示素子に比べ、明るい時計表示ができ、直視型表示に優れていることが明らかである。
【００５８】
（比較例５）
実施例１で作製した光散乱形液晶表示素子（Ａ）のまわりを鏡面で覆い、一方の基板の外側に黒紙から成る光吸収体を配置して図６に示される本発明の液晶表示装置（II）を作製した。
【００５９】
（実施例３）
実施例１で作製した光散乱形液晶表示素子（Ａ）のまわりを、住友スリーエム社製フレネルレンズ「ＴＨ−ＳＯＬＦ」及び反射板で覆い、一方の基板の外側に黒紙から成る光吸収体を配置して本発明の液晶表示装置（ＩＩＩ）を作製した。
【００６０】
（比較例２）
実施例１で作製した光散乱形液晶表示素子（Ａ）の一方の基板の外側に、黒紙から成る光吸収体のみを配置して図８に示される本発明外の比較例の液晶表示装置（ｂ）を作製した。
【００６１】
（評価２）
実施例２、３及び比較例２で作製した液晶表示装置の明るさを光散乱形液晶表示評価装置「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」（大塚電子社製）で測定した。
【００６２】
本発明の液晶表示装置（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）は、 標準白色板に対して、それぞれ３１％及び３２％の反射率を得たが、本発明外の比較例の液晶表示装置（ｂ）では、２６％であった。
【００６３】
これらの結果から、本発明の液晶表示装置は、比較例の液晶表示装置に比べ、明るい時計表示ができ、直視型表示に優れていることが明らかである。
【００６４】
（実施例４）
液晶材料として「ＰＮ−００１」８０重量％、重合性組成物として「ＨＸ−６２０」１９．８重量％及び重合開始剤として２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１オン０．２重量％からなる調光層形成材料を調製した。時計表示ができるようにＩＴＯ電極を画素化し、基板側面内側が鏡面である１１ｃｍ×２７ｃｍの大きさのガラス板を用いて、１０μｍのスペーサーを介在させた空セルを作製した。前記調光層形成材料を空セルに注入した後、調光層形成材料を挟持する基板を４０℃に保ちながら、メタルハライドランプ（１００Ｗ／ｃｍ２）の紫外線下を３．５ｍ／分の速度で通過させて、オリゴマーを硬化（高分子化）させて、光散乱形液晶表示素子（Ｂ）を得た。
【００６５】
実施例４で得た光散乱形液晶表示素子（Ｂ）の調光層を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性固体物質が確認できた。
【００６６】
次いで、一方の基板の外側に黒紙から成る光吸収体を配置して図７に示される本発明の液晶表示装置（ＩＶ）を作製した。
【００６７】
（評価３）
実施例４で作製した液晶表示装置（ＩＶ）の明るさを「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」で測定した。
【００６８】
本発明の液晶表示装置（ＩＶ）は標準白色板に対して３１％の反射率を得た。
この結果から、本発明の液晶表示装置は、比較例２で作製した液晶表示装置（ｂ）に比べ、明るい時計表示ができ、直視型表示に優れていることが明らかである。
【００６９】
（比較例３）
実施例１において、１０μｍのスペーサーに代えて２０μｍのスペーサーを用いた以外は、実施例１と同様にして光散乱形液晶表示素子（Ｃ）を得た。
【００７０】
得られた光散乱形液晶表示素子（Ｃ）の調光層を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性固体物質が確認できた。
【００７１】
この光散乱形液晶表示素子（Ｃ）の一方の基板の外側に、黒紙から成る光吸収体のみを配置して本発明外の比較例の液晶表示装置（ｃ）を作製した。
【００７２】
（評価４）
比較例３で作製した液晶表示装置（ｃ）の明るさを「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」で測定した。
【００７３】
本発明外の比較表示装置（ｃ）の反射率は３０％で、実施例４で作製した本発明の液晶表示装置（ＩＶ）と同等の反射率であった。
【００７４】
次に、実施例４で作製した光散乱形液晶表示素子（Ｂ）と比較例３で作製した光散乱形液晶表示素子（Ｃ）の透過率−電圧特性を「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」で測定した。
【００７５】
本発明の液晶表示素子（Ｂ）は１３Ｖの電圧を印加した状態で透過率は完全に飽和し、この時の透過率は８１．３％であった。これに対し、本発明外の比較例３の液晶表示素子（Ｃ）では２５Ｖの電圧を印加した状態で透過率は完全に飽和し、この時の透過率は７６．０％であった。
【００７６】
これらの結果から、本発明の液晶表示素子は、比較例に比べ、５％以上の高い透過率が得られ、しかも低電圧で駆動できることが明らかである。
【００７７】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、従来のものに比べて、電圧印加時の光透過性を損なうことなく電圧無印加時の白濁性を向上させ、高いコントラスト比を達成した直視型表示が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】光散乱形液晶表示素子の側面に反射板を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図２】図１において示した液晶表示素子の透明性電極層に電圧を印加したときの模式断面図である。
【図３】光散乱形液晶表示素子の側面に凹面鏡を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図４】光散乱形液晶表示素子の側面にフレネルレンズを配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図５】透明性電極層を有する基板に直接反射板が設置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図６】光散乱形液晶表示素子の側面に反射板を配置し、一方の基板の外側に光吸収板を配置した本発明の液晶表示装置の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図７】透明性電極層を有する基板に直接反射板が設置され、一方の基板の外側に光吸収板を配置した本発明の液晶表示装置の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図８】光散乱形液晶表示素子の一方の基板の外側に、光吸収板のみを配置した本発明外の液晶表示装置であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図９】上下の基板厚が違う光散乱形液晶表示素子の側面に反射板を配置した本発明の液晶表示装置の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１０】光散乱形液晶表示素子の側面にコの字型反射板を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１１】光散乱形液晶表示素子の側面に円柱状反射板を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１２】透明性電極層を有する端正化された基板に直接反射板が設置された本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１３】透明性電極層を有する基板に直接コの字型反射板が設置された本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１４】透明性電極層を有する基板にフレネルレンズが設置された本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１５】上下の基板厚が異なり、下の基板の電極層とガラスの間に屈折率が１．７０のフィルム層がある光散乱形液晶表示素子の側面に反射板を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【符号の説明】
１ 画素が形成された透明性電極層を有する透明な基板
２ 反射板
３ 調光層
４ 表示面からの入射光
５ 調光層で散乱された光
６ 後方散乱光
７ 前方散乱光
８ 横に漏れた光
９ 凹面ミラー
１０ フレネルミラー
１１ 画素が形成された透明性電極層を有し、側面に反射板が直接設置された基板
１２ 基板内を横方向に進んだ光
１３ 電極取り出し部
１４ 光吸収板
１５ コの字型反射板
１６ 円柱状反射板
１７ 端正化され、反射板が直接設置された基板
１８ 画素が形成された透明性電極層を有し、側面にフレネルミラーが直接設置された基板
１９ 全内部反射フィルム
２０ 全内部反射フィルムにより反射された散乱光
【産業上の利用分野】
本発明は、明るく高コントラストを達成できる液晶表示素子に関するものであり、高速応答性を以て電気的にその表示を切り換えることによって、広告板等の装飾表示板や、明るい画面を必要とする時計、電卓、コンピュータ端末等の各種の液晶表示装置として利用される。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に用いられる液晶表示素子は、従来、ネマチック液晶を使用したＴＮ（ツイスティッド・ネマチック）型や、ＳＴＮ（スーパー・ツイスティッド・ネマチック）型のものが実用化されている。また、強誘電性液晶を利用したものも提案されている。これらは、偏光板を要するために表示を明るくすることに限界がある。
【０００３】
一方、偏光板や配向処理を要さず、明るくコントラストのよい、大型で廉価な液晶表示素子を製造する方法として、液晶のカプセル化により、ポリマー中に液晶滴を分散させ、そのポリマーをフィルム化する方法が知られている。例えば、特表昭５８−５０１６３１号公報、米国特許第４４３５０４７号明細書には、カプセル化物質として、ゼラチン、アラビアゴム、ポリビニルアルコール等が提案され、これら以外にも、特表昭６１−５０２１２８号公報、特開昭６１−３０５５２８号公報、特開昭６２−２２３１号公報、特開昭６３−１４４３２１号公報には類似する方法が知られている。
【０００４】
さらに、前述の如き液晶表示素子の実用化に要求される重要な特性である低電圧駆動性、高コントラスト、時分割駆動性を可能にするために、特開平１−１９８７２５号公報には、液晶材料が連続層を形成し、この連続層中に三次元網目状の高分子物質を有する構造の液晶表示素子が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
散乱光量を増加させる方法としては、調光層の厚みを増加させることが知られている。しかしながら、この方法では、同時に電圧印加時の光透過性を損ない、更に駆動電圧をも増加させてしまう問題を有していた。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、電圧印加時の光透過性を損なうことなく、電圧無印加時の白濁性を向上させ、高いコントラスト比を達成した液晶表示素子及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の如き光散乱形液晶表示素子の光散乱特性を詳細に検討した結果、電圧無印加の状態では、入射光量の一部が側面に漏れていることを見いだした。そして、本発明者らは、側面に漏れる散乱光を利用することに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、透明性電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板と、該基板間に支持された調光層を有し、該調光層が液晶材料及び透明性固体物質を含有する光散乱形液晶表示素子において、前記素子の側面側又は側面上に反射手段を設けたことを特徴とする液晶表示素子を提供する。
【０００９】
本発明で使用する光散乱形液晶表示素子の基板は、ガラスなどの堅固な材料やプラスチックフィルムの如き柔軟性を有する材料であってもよい。この基板の厚みは、反射手段によって選択することが好ましく、各々独立して０．３〜４ｍｍの範囲が好ましく、０．３〜２ｍｍの範囲がより好ましい。更に表示面に相当する基板表面を該基板の屈折率と異なる屈折率層を設けることにより、本発明の効果を好ましくすることができる。この基板には、目的に応じて光透過、散乱の適宜な電極がその全面又は部分的に配置されていてもよく、また、少なくとも一方の基板には信号線、画素電極及び画素電極毎に形成された非線形素子又は能動素子を有することができる。
【００１０】
本発明で使用する光散乱形液晶表示素子の液晶材料としては、単一の液晶性化合物であることを要しないのは勿論で、２種以上の液晶化合物や液晶化合物以外の物質も含んだ混合物であってもよく、通常、この技術分野で液晶材料として認識されるものであればよく、そのうちの正の誘電率異方性を有するものが好ましい。本発明の液晶デバイスは光の利用率が特段に優れているので、使用する液晶材料の屈折率異方性Δｎは０．１５〜０．３０と従来より広い範囲のものも使用することができる。
【００１１】
本発明で使用する光散乱形液晶表示素子の調光層は、例えば、特表昭５８−５０１６３１号公報に記載の如き、ネマティック液晶材料をマイクロカプセル化したものでもよく、特表昭６１−５０２１２８号公報に記載の如き、ネマティック液晶材料を、合成樹脂マトリックス中に滴状に分散したものでもよい。これらは、電界無印加状態において合成樹脂の屈折率とネマティック液晶の屈折率の不一致によって光散乱が生じ、電界印加状態において前記二つの屈折率が一致して、光透過状態となることを原理としている。
【００１２】
最も好ましい調光層は、特開平１−１９８７２５号公報に記載の如き、液晶材料が連続層を形成し、この連続層中に、三次元網目状の透明性固体物質を有する構造である。この場合、高分子材料に対する液晶材料の割合は、６０重量％以上が好ましく、さらに詳しくは７０〜９５重量％の範囲が好ましく、７５〜８５重量％の範囲が特に好ましい。形成される三次元網目状構造の平均径は、光の波長に比べて、大きすぎたり、小さすぎる場合、光散乱性が衰える傾向にあるので、０．２〜２μｍの範囲が好ましい。また、調光層の層厚は、使用目的に応じて設計できるが、光散乱による不透明性と電気的に達成した光透過性との間の十分なコントラストを得るために、２〜２０μｍの範囲が好ましい。
【００１３】
本発明は、これ以外の光散乱形液晶表示素子にも応用でき、例えば、ネマチック−コレステリック相転移型や動的散乱モードを利用したものにも使用することができる。
【００１４】
本発明で使用する反射手段は、基板側面から離れて配置されても良く、直接、基板側面上に設けられてもよい。反射手段の機能としては、鏡面や拡散反射面等であればよい。特に、反射手段として集光性又は指向性を有するものが、より好ましい形態である。基板側面から離れて配置されるタイプとしては、例えば、鏡、拡散反射板、凹面ミラー、フレネルミラー、フレネルレンズ、マイクロレンズ等を配置する方法が挙げられる。また、側面部分をコの字型や円柱状に、ミラー等の反射板で囲う方法も有効である。基板側面上に直接設ける方法としては、例えば、アルミニウム等の蒸着による方法、フレネルミラー等を直接基板側面上に設ける方法等が挙げられる。また、基板端を端正化したり、端正化した基板端にアルミニウム等で蒸着したり、基板端をミラー等の反射板でコの字型に囲う方法等がある。もし複数の反射手段を設置する場合、これらの中から適宜組み合わせて使用することもできる。
【００１５】
これらの反射手段は、一般的に入手可能な周知のものを使用することができる。このようなものとして、例えば、住友スリーエム社製のフレネルレンズ「ＴＨ−ＳＯＬＦ」、「スコッチレンズ」、「ＴＲＡＦ」、「ＲＡＦ」、日本板硝子社製のマイクロレンズ「ＰＭＬ−ＦＳＯ１１４」、ミルトン・ロイ株式会社製の「反射型平面回折格子」、「反射型凹面回折格子」等が挙げられる。
【００１６】
本発明の反射手段は、四方側面に設置されることが最も好ましいが、液晶表示装置の目的用途に応じて、三方、二方もしくは一方でも本発明の効果を得ることができる。二方の場合は、対向した側面で設置することがより好ましい。
【００１７】
以下に、光散乱形液晶表示素子の基板側面に設けた反射手段の代表的な例を示し、本発明の液晶表示素子及び液晶表示装置を詳述する。
【００１８】
本発明の液晶表示素子の基本的な構成の例を、図１に示した。
図１は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子と、反射板２とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００１９】
図１において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかしながら、少なくない光が、表示素子面内方向に散乱され、基板内部で反射を繰り返しながら基板側面を通過する。この光８は反射板２により反射し、再び調光層及び基板内を通り、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加される。
【００２０】
図２は、図１において透明性電極層に電圧が印加された状態の模式断面図である。表示面から入射した光４は、調光層３により透明性が損なわれることなく直進透過し、その結果コントラストが向上する。
【００２１】
図３は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子と、凹面ミラー９とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００２２】
図３において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も、凹面ミラー９により集光された光となり再度調光層３に入射する。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射し、散乱強度がさらに増加する。
【００２３】
図４は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子と、フレネルミラー １０とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００２４】
図４において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も、フレネルミラー１０により調光層３に向けて指向された光となり再度調光層３に入射する。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射し、散乱強度がさらに増加する。
【００２５】
図５は、画素が形成された透明性電極層を有し、側面に直接反射板を有する透明な２枚の基板１１と、これらの基板間に支持された調光層３を有する本発明の光散乱形液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００２６】
図５において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２も反射板により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加する。この場合、電極取り出し部分１３による制約を受けないという利点を有している。
【００２７】
図６は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３を有した光散乱形液晶表示素子と、反射板２とからなり、光吸収板１３を基板に対し平行に配置された本発明の液晶表示装置を示した模式断面図である。
【００２８】
図６において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も反射板２により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加し、強く白濁する。透明性電極層に電圧が印加された状態では、入射光４は調光層３により直進透過され、光吸収板１３により吸収され、黒表示となる。
【００２９】
図７は、画素が形成された透明性電極層を有し、側面に直接反射板を有する透明な２枚の基板１１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子からなり、光吸収板１３を素子の基板に対し平行に配置した本発明の液晶表示装置を示した模式断面図である。
【００３０】
図７において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２も反射板により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加し、強く白濁する。透明性電極層に電圧が印加された状態では、入射光４は調光層３により直進透過され、光吸収板１３により吸収され、黒表示となる。
【００３１】
図８は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子からなり、光吸収板１３を素子の基板に対し、平行に配置した本発明外の液晶表示装置を示した模式断面図である。
【００３２】
図８において、透明性電極層は電圧無印加の状態であり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光は横に漏れ、その結果、白濁性が不足する。
【００３３】
図９は、上下の基板厚が違う透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子と、反射板２とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００３４】
図９において、上下の基板厚を変化させることにより後方散乱光６と前方散乱光７の割合を変化させることができる
【００３５】
図１０は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子と、コの字型反射板１５とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００３６】
図１０において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も、コの字型反射板１５により調光層３に向けて指向された光となり、再度、調光層３に入射する。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射され、散乱強度がさらに増加する。
【００３７】
図１１は、画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子と、円柱状反射板１６とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００３８】
図１１において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横に漏れた光８も、円柱状反射板１６により調光層３に向けて指向された光となり再度調光層３に入射される。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射し、散乱強度がさらに増加する。
【００３９】
図１２は、画素が形成された透明性電極層を有し、端正化された側面に反射板が直接設置された、透明な２枚の基板１７と、これらの基板間に支持された調光層３とを有した光散乱形素子からなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００４０】
図１２において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２も反射板により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加する。この場合、電極取り出し部分１３による制約を受けないという利点を有している。
【００４１】
図１３は、画素が形成された透明性電極層を有し、側面に直接コの字型反射板１５を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形素子からなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００４２】
図１３において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２もコの字型反射板１５により反射され、後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加する。この場合、電極取り出し部分１３による制約を受けないという利点を有している。
【００４３】
図１４は、画素が形成された透明性電極層を有し、側面にフレネルミラーが直接設置された透明な２枚の基板１８と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形素子からなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００４４】
図１４において、透明性電極層は電圧無印加の状態にあり、表示面から入射した光４は調光層３により散乱し、後方散乱光６及び前方散乱光７として出射する。しかし、一部の横方向に進んだ光１２もフレネルミラーにより調光層３に向けて指向された光となり再度調光層３に入射する。この光も後方散乱光６又は前方散乱光７として出射する。その結果、散乱強度が増加する。この場合、電極取り出し部分１３による制約を受けないという利点を有している。
【００４５】
図１５は、上下の基板厚が異なり、下側ガラス基板の下に全内部反射フィルム１９を有する透明な２枚の基板１と、これらの基板間に支持された調光層３とを有する光散乱形液晶表示素子と、反射板２とからなる本発明の液晶表示素子を示した模式断面図である。
【００４６】
図１５において、上の基板厚を厚くすることに加え、前方散乱光は全内部反射フィルム１９により反射されることにより、直視形表示に必要とされる後方散乱光６を大きくすることができる。
【００４７】
以上、説明したように、本発明の液晶表示素子及びそれを用いた液晶表示装置は、電圧印加時の光透過性を損なうことなく電圧無印加時の白濁性を飛躍的に向上させ、高いコントラスト比を達成できるものであり、従来困難であった直視形表示を可能としたものである。
【００４８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
液晶材料として「ＰＮ−００１」（ロディック社製の液晶組成物）８０重量％、重合性組成物として「ＨＸ−６２０」（日本化薬社製カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート）１９．８重量％、及び重合開始剤として２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１オン０．２重量％からなる調光層形成材料を調製した。時計表示ができるようにＩＴＯ電極を画素化した１１ｃｍ×２７ｃｍの大きさのガラス板を用いて、１０μｍのスペーサーを介在させた空セルを作製した。前記調光層形成材料を空セルに注入した後、調光層形成材料を挟持する基板を４０℃に保ちながら、メタルハライドランプ（１００Ｗ／ｃｍ２）の紫外線下を３．５ｍ／分の速度で通過させて、オリゴマーを硬化（高分子化）させて、光散乱形液晶表示素子（Ａ）を得た。
【００５０】
液晶組成物「ＰＮ−００１」の諸特性は、下記の通りであった。
得られた光散乱形液晶表示素子（Ａ）の調光層を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性固体物質が確認できた。
【００５２】
（比較例４）
次いで、この光散乱型液晶表示素子のまわりを鏡面で覆い、図１に示される本発明の液晶表示素子（Ｉ）を作製した。
【００５３】
（比較例１）
実施例１で作製した光散乱形液晶表示素子（Ａ）のみで構成された比較例の液晶表示素子（ａ）を作製した。
【００５４】
（評価１）
実施例１で得た液晶表示素子（Ｉ）及び比較例１で得た液晶表示素子（ａ）のそれぞれに対し、電圧印加及び無印加状態で平行光線を入射し、生じた前方散乱光量、後方散乱光量、直進透過光量及び正反射光量を測定し、その結果を表１に示した。
【００５５】
【表１】
本発明の液晶表示素子（Ｉ）の前方及び後方散乱光量の和は、８５．５％の値を得たが、本発明外の比較液晶表示素子（ａ）では６９．０％であった。
【００５７】
これらの結果から、本発明の液晶表示素子は、比較例の液晶表示素子に比べ、明るい時計表示ができ、直視型表示に優れていることが明らかである。
【００５８】
（比較例５）
実施例１で作製した光散乱形液晶表示素子（Ａ）のまわりを鏡面で覆い、一方の基板の外側に黒紙から成る光吸収体を配置して図６に示される本発明の液晶表示装置（II）を作製した。
【００５９】
（実施例３）
実施例１で作製した光散乱形液晶表示素子（Ａ）のまわりを、住友スリーエム社製フレネルレンズ「ＴＨ−ＳＯＬＦ」及び反射板で覆い、一方の基板の外側に黒紙から成る光吸収体を配置して本発明の液晶表示装置（ＩＩＩ）を作製した。
【００６０】
（比較例２）
実施例１で作製した光散乱形液晶表示素子（Ａ）の一方の基板の外側に、黒紙から成る光吸収体のみを配置して図８に示される本発明外の比較例の液晶表示装置（ｂ）を作製した。
【００６１】
（評価２）
実施例２、３及び比較例２で作製した液晶表示装置の明るさを光散乱形液晶表示評価装置「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」（大塚電子社製）で測定した。
【００６２】
本発明の液晶表示装置（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）は、 標準白色板に対して、それぞれ３１％及び３２％の反射率を得たが、本発明外の比較例の液晶表示装置（ｂ）では、２６％であった。
【００６３】
これらの結果から、本発明の液晶表示装置は、比較例の液晶表示装置に比べ、明るい時計表示ができ、直視型表示に優れていることが明らかである。
【００６４】
（実施例４）
液晶材料として「ＰＮ−００１」８０重量％、重合性組成物として「ＨＸ−６２０」１９．８重量％及び重合開始剤として２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１オン０．２重量％からなる調光層形成材料を調製した。時計表示ができるようにＩＴＯ電極を画素化し、基板側面内側が鏡面である１１ｃｍ×２７ｃｍの大きさのガラス板を用いて、１０μｍのスペーサーを介在させた空セルを作製した。前記調光層形成材料を空セルに注入した後、調光層形成材料を挟持する基板を４０℃に保ちながら、メタルハライドランプ（１００Ｗ／ｃｍ２）の紫外線下を３．５ｍ／分の速度で通過させて、オリゴマーを硬化（高分子化）させて、光散乱形液晶表示素子（Ｂ）を得た。
【００６５】
実施例４で得た光散乱形液晶表示素子（Ｂ）の調光層を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性固体物質が確認できた。
【００６６】
次いで、一方の基板の外側に黒紙から成る光吸収体を配置して図７に示される本発明の液晶表示装置（ＩＶ）を作製した。
【００６７】
（評価３）
実施例４で作製した液晶表示装置（ＩＶ）の明るさを「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」で測定した。
【００６８】
本発明の液晶表示装置（ＩＶ）は標準白色板に対して３１％の反射率を得た。
この結果から、本発明の液晶表示装置は、比較例２で作製した液晶表示装置（ｂ）に比べ、明るい時計表示ができ、直視型表示に優れていることが明らかである。
【００６９】
（比較例３）
実施例１において、１０μｍのスペーサーに代えて２０μｍのスペーサーを用いた以外は、実施例１と同様にして光散乱形液晶表示素子（Ｃ）を得た。
【００７０】
得られた光散乱形液晶表示素子（Ｃ）の調光層を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性固体物質が確認できた。
【００７１】
この光散乱形液晶表示素子（Ｃ）の一方の基板の外側に、黒紙から成る光吸収体のみを配置して本発明外の比較例の液晶表示装置（ｃ）を作製した。
【００７２】
（評価４）
比較例３で作製した液晶表示装置（ｃ）の明るさを「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」で測定した。
【００７３】
本発明外の比較表示装置（ｃ）の反射率は３０％で、実施例４で作製した本発明の液晶表示装置（ＩＶ）と同等の反射率であった。
【００７４】
次に、実施例４で作製した光散乱形液晶表示素子（Ｂ）と比較例３で作製した光散乱形液晶表示素子（Ｃ）の透過率−電圧特性を「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」で測定した。
【００７５】
本発明の液晶表示素子（Ｂ）は１３Ｖの電圧を印加した状態で透過率は完全に飽和し、この時の透過率は８１．３％であった。これに対し、本発明外の比較例３の液晶表示素子（Ｃ）では２５Ｖの電圧を印加した状態で透過率は完全に飽和し、この時の透過率は７６．０％であった。
【００７６】
これらの結果から、本発明の液晶表示素子は、比較例に比べ、５％以上の高い透過率が得られ、しかも低電圧で駆動できることが明らかである。
【００７７】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置は、従来のものに比べて、電圧印加時の光透過性を損なうことなく電圧無印加時の白濁性を向上させ、高いコントラスト比を達成した直視型表示が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】光散乱形液晶表示素子の側面に反射板を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図２】図１において示した液晶表示素子の透明性電極層に電圧を印加したときの模式断面図である。
【図３】光散乱形液晶表示素子の側面に凹面鏡を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図４】光散乱形液晶表示素子の側面にフレネルレンズを配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図５】透明性電極層を有する基板に直接反射板が設置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図６】光散乱形液晶表示素子の側面に反射板を配置し、一方の基板の外側に光吸収板を配置した本発明の液晶表示装置の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図７】透明性電極層を有する基板に直接反射板が設置され、一方の基板の外側に光吸収板を配置した本発明の液晶表示装置の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図８】光散乱形液晶表示素子の一方の基板の外側に、光吸収板のみを配置した本発明外の液晶表示装置であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図９】上下の基板厚が違う光散乱形液晶表示素子の側面に反射板を配置した本発明の液晶表示装置の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１０】光散乱形液晶表示素子の側面にコの字型反射板を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１１】光散乱形液晶表示素子の側面に円柱状反射板を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１２】透明性電極層を有する端正化された基板に直接反射板が設置された本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１３】透明性電極層を有する基板に直接コの字型反射板が設置された本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１４】透明性電極層を有する基板にフレネルレンズが設置された本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【図１５】上下の基板厚が異なり、下の基板の電極層とガラスの間に屈折率が１．７０のフィルム層がある光散乱形液晶表示素子の側面に反射板を配置した本発明の液晶表示素子の一例であって、電圧無印加時の模式断面図である。
【符号の説明】
１ 画素が形成された透明性電極層を有する透明な基板
２ 反射板
３ 調光層
４ 表示面からの入射光
５ 調光層で散乱された光
６ 後方散乱光
７ 前方散乱光
８ 横に漏れた光
９ 凹面ミラー
１０ フレネルミラー
１１ 画素が形成された透明性電極層を有し、側面に反射板が直接設置された基板
１２ 基板内を横方向に進んだ光
１３ 電極取り出し部
１４ 光吸収板
１５ コの字型反射板
１６ 円柱状反射板
１７ 端正化され、反射板が直接設置された基板
１８ 画素が形成された透明性電極層を有し、側面にフレネルミラーが直接設置された基板
１９ 全内部反射フィルム
２０ 全内部反射フィルムにより反射された散乱光
Claims (4)
- 透明性電極層を有する少なくとも一方が透明な２枚の基板と、該基板間に支持された調光層を有し、該調光層が液晶材料及び透明性固体物質を含有する光散乱形液晶表示素子において、前記素子の側面側又は側面上に反射手段としてフレネルミラーを設け一部の横に漏れた光を、フレネルミラーにより再度調光層に入射することを特徴とする液晶表示素子。
- 前記反射手段が、指向性反射の機能を有することを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。
- 調光層が液晶材料の連続層中に三次元網目状構造の透明性固体物質を有することを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示素子。
- 請求項１、２又は３記載の液晶表示素子を用いた液晶表示装置。
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|---|---|---|---|
| JP08965094A JP3574872B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 液晶表示素子及び液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP08965094A JP3574872B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 液晶表示素子及び液晶表示装置 |
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| JP3574872B2 true JP3574872B2 (ja) | 2004-10-06 |
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|---|---|---|---|---|
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1994
- 1994-04-27 JP JP08965094A patent/JP3574872B2/ja not_active Expired - Lifetime
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