JPH04366916A - 反射型、透明型に切換可能なカラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、透過、反射兼用のカラー液晶表
示装置に関する。

【０００２】

【従来技術】液晶でカラー表示を行なう手法としては、
カラーフィルタを透明電極パターンに合わせてそれぞれ
形成し、液晶パネルの裏面に光源を設置し、その透過光
を利用してカラーフィルターの色を認識する方法が最も
一般的である。しかし、従来のＴＮ型、ＳＴＮ型液晶を
用いた方式においては、最低でも２枚の偏光板を用いな
ければならないので、その光の利用効率が悪く強大な光
源が必要となり、低消費電力化の妨げになっていた。一
方、近年、ポリマーのマトリックス中に液晶を分散させ
たポリマー分散型あるいはポリマーネットワーク型液晶
表示装置の提案がなされている。この方法では、従来の
ＴＮあるいはＳＴＮタイプのカラー方式に比べて液晶層
の厚さの影響を受けにくく、大面積化が容易である。又
偏光子を必要としないため、透過強度が大きい、さらに
視野角が広い、応答性が良い等の優れた特徴を有する。 これらの方式を用いたカラー表示の試みもなされている
。特開平１−２４１５２０には、ポリマー分散型液晶を
用いカラー表示を行う技術が示されているが、この方法
でもパネル裏面からの照明光を用いることが前提となっ
ている。そこで本発明者は、液晶駆動用電極を設けた一
対の基板間に液晶層を挟持した構造を有し、該液晶層が
電圧が印加された場合と印加されない場合とで光を散乱
する状態と光を透過する状態とに変化することを利用し
たカラー液晶表示装置において、表示側（表側）の基板
にカラーフィルタを設け、反対側（裏側）の基板には前
記カラーフィルタを透過してきた光を吸収させるための
構造を設けたことを特徴とする、裏面からの光源が不必
要な反射モードを用いたカラー液晶表示装置を提案した
。しかし、反射型の場合には、暗い場所では画面を見る
ことができないなどの問題がある。さらに本発明者は、
ポリマーネットワーク型液晶やポリマー分散型液晶をも
ちいたバックライトの不必要な反射方式と暗い場所での
み用いるバックライトを用いた透過方式のカラー表示方
式を同一のユニットで実現することにより、いつでも見
ることがてきる低電圧なカラー液晶表示装置を提案した
。しかし、光を吸収する部分に液晶素子を用いたため光
の利用効率の低下や高コスト化がさけられなかった。

【０００３】

【目的】そこで本発明では、光吸収を単純化することに
より、高効率でかつ低コストの反射型、透明型に切換可
能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【構成】本発明のカラー液晶表示装置は、一対の基板、
該一対の基板間に設けた（ａ）ポリマーにより構成され
た三次元網状構造に取り囲まれるように液晶を分散させ
たポリマーネットワーク型液晶層からなる膜あるいは（
ｂ）ポリマーのマトリックス中に粒子状の液晶を分散さ
せたポリマー分散型液晶層からなる膜、液晶駆動手段お
よび表示側の基板に設けたカラーフィルタで構成される
表示部と、取り外しおよび再挿入可能な光吸収板と光源
より基本的に構成されるものである。

【０００５】前記（ａ）のポリマー分散型液晶層は、水
滴状の液晶が高分子中に分散しているタイプであり、液
晶は高分子中に不連続な状態で存在する。通常、ＰＤＬ
Ｃ（ｐｏｌｙｍｅｒ−ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　　ｌｉｑｕ
ｉｄ　　ｃｒｙｓｔａｌｓ）と呼ぶ。前記（ｂ）のポリ
マーネットワーク型液晶層は、液晶層に高分子のネット
ワークを張り巡らせたような構造を採るタイプであり、
ちょうどスポンジに液晶を含ませたような格好になる。 液晶は、水適状とならず連続的に存在する。Ｐｏｌｙｍ
ｅｒ／ｌｉｑｕｉｄ　　ｃｒｙｓｔａｌ　　ｐｅｎｅｔ
ｒａｔｉｎｇｆｉｌｍ，ＰＮ−ＬＣ（ｐｏｌｙｍｅｒ　
　ｎｅｔｗｏｒｋ　　ｌｉｑｕｉｄ　　ｃｒｙｓｔａｌ
）などと呼ぶ。

【０００６】（ａ）のポリマー分散型液晶は、エポキシ
樹脂と硬化剤を所定量混合した液に、シアノビフェニル
系のネマティック液晶を重量で４：１の割合で混合し、
これをホモジナイザーにて均一混合した液晶分散液を透
明電極上に塗布後８０℃で加熱硬化して液晶層を作成す
ることができる。エポキシ樹脂のかわりにポリビニルア
ルコール、二官能型光硬化アクリル樹脂等を用いること
ができる。液晶としてはシアノビフェニル系以外にもエ
ステル系、ピリミジン系などや、それらの混合物等の通
常のネマティック液晶を用いることができる。液晶粒子
の大きさは１０μｍ以下程度が適当であり、その含有量
は１０〜５０ｗｔ％程度が適当である。液晶層の厚さは
２〜１０μｍが適当である。

【０００７】本発明で使用する吸収板は、光を吸収する
材料ならば特にその種類は限定されないが、例えば黒色
のセラミックあるいは合成樹脂基板が使用できる。合成
樹脂板としては、例えばアクリル樹脂板があげられる。 図１に本発明のカラー液晶表示装置の一例を示す。本カ
ラー液晶表示装置は、一対の基板１７，１７′間に構成
されたポリマー分散型液晶２とその表示面側に設けられ
たカラーフィルタ３と各画素に対応した電極４，５によ
り構成された表示部１と着脱可能な光を吸収する吸収板
６と光源（バックライト）７によって構成される。

【０００８】前記装置を反射モードで使用する時は、そ
の光源は非点灯状態とし、且つ吸収板６を挿入して使用
する。また、前記装置を透過モードで使用する時、その
光源は点燈状態とし、且つ吸収板６を取り外して使用す
る。また、本発明の装置においては、吸収板を取り出す
ことにより自動的に点灯し、吸収板を再挿入することに
より自動的に消灯するように構成することが好ましい。

【０００９】以下、本発明の装置の動作について詳しく
説明する。 ■反射モード時（図２） まず、吸収板６を光源と液晶部の間に挿入し、これを光
の吸収層とする。この状態で各画素のデータに応じて液
晶２に電圧を印加する。赤を表示する場合には、赤フィ
ルタ部のポリマー分散型液晶部には、電圧を印加せず散
乱モードで用いる。また、その他のカラーフィルタ部の
液晶部には、電圧を印加し透過モードにする。この時の
透過光は、その下部に設けられた吸収板６によって吸収
される。黒を表示する場合には、全ての液晶に電圧を印
加し、透過モードにする。この時の透過光は、下部に設
けられた吸収板６によって吸収されるので光が反射せず
黒の表示になる。白を表示する場合には、全ての液晶に
電圧を印加せず全ての光を反射させる。そのため表示色
は、赤、青、緑の和になり白を表示する。また、このと
き光源７は、非点灯とする。 ■透過モード時（図３） 液晶部への外光の入射が少ないときには、透過モードで
の画像の表示は困難になる。この場合には、吸収板６を
取外し、光源７を点灯させ透過モードにより画像を表示
させる。赤を表示させる場合には、赤の部分にのみ電圧
を印加し透過モードにする。このとき他の部分では液晶
により光が散乱されるので他の色は表示されない。黒を
表示する場合には、全ての液晶部に電圧を印加しないの
で全ての光は液晶部１で散乱されるので黒表示になる。 白を表示する場合には、全ての液晶部に電圧を印加して
全ての光を透過させる。そのため表示色は、白となる。 前記ポリマーネットワーク型液晶の層は、例えば、ポリ
メチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）１５ｗｔ％のト
ルエン溶液に重量比で２０：１の割合でネマティック液
晶を添加し、攪拌均一化した後透明電極上に塗布後加熱
し、溶媒を除去する事により、ＰＭＭＡ中に分散した液
晶層が作成される。このポリマーネットワーク型液晶に
用いられるポリマーとしては、アクリル樹脂、ポリスチ
レン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、シロ
キサン系、エステル系等の高分子液晶、エポキシ樹脂、
ポリアミド等通常の高分子化合物等が例示され、液晶、
色素としてはポリマー分散型と同様の物が例示される。 液晶の含有量、色素添加量はポリマー分散型と同程度が
適当である。このようなポリマー分散型液晶又はポリマ
ーネットワーク型液晶からなる膜を用いた液晶層の厚さ
は１〜１０μｍ程度が適当である。基板としてはガラス
基板や、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネー
ト、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレートなどのよ
うな透明なプラスチックフィルム基板等を使用すること
もできる。

【００１０】前記カラー液晶表示部に電圧を印加し、そ
れを駆動する方式としては、液晶部の上下に電極を設け
て電圧を印加する方式、あるいは、さらに各画素毎に非
線形スィッチング素子（ＴＦＴ、ＭＩＭ素子等）を設け
て電圧を印加する方式等がある。また、光源としては、
バックライト方式やサイドライト方式のいずれもが使用
できる。

【００１１】

【効果】本発明においては、明るい場所では分散型液晶
を用いた反射モードでカラー表示を行うため光源が不必
要になり装置の低消費電力化が図れる。また、暗いとこ
ろでは、バックライトを点灯させることにより暗い場所
でもカラー表示が可能となる。また、吸収板として黒色
のセラミック基板あるいは黒色の合成樹脂基板という簡
単なものを使用するので、装置を簡単化することができ
、かつ安く製造することができる。

【００１２】

【実施例】

実施例１ 基板（ガラス）上に印刷法を用いてブラックマスク、カ
ラーフィルタを作成する。保護膜を塗布した後、１５０
０Åの透明電極ＩＴＯをスパッタリング法を用いて製膜
する。フォトリソグラフィー法を用いて所望の電極パタ
ーンにパターニングしたのち、熱硬化型エポキシ樹脂と
硬化剤を所定量混合した液にネマティック液晶（シアノ
ビフェニル型液晶）を重量で４：１の割合で混合した液
をホモジナイザーにて均一混合した液晶分散液（粒子径
：１０μｍ）を透明電極上に塗布する。別基板上に同様
にして透明電極を製膜したのちフォトリソグラフィー法
を用いてパターニングした基板とあわせて８０℃で加熱
硬化して作製する。上記の液晶と光源との間に光を吸収
する黒色のセラミック基板を着脱できる機構を設けるこ
とにより透過、反射兼用のカラー液晶表示装置を作製し
た。本実施例は、基板としてガラスを用いたが、ＰＥＳ
やＰＥＴ等のプラスチックフィルムでもよい（実施例２
についても同様）。 実施例２ 実施例１と同様にして基板を作成し、次の方法により液
晶層を作成した。ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭ
ＭＡ）の１５ｗｔ％トルエン溶液に重量比１０：１の割
合でネマティック液晶を添加した。攪拌により均一化し
透明電極上に塗布後加熱して溶媒を除去することにより
液晶層が作成される。このポリマーネットワーク型液晶
に用いられるポリマーとして今回は、アクリル樹脂系の
高分子液晶を用いたがその他にもポリスチレン、ポリカ
ーボネイト、ポリビニルアルコール、シロキサン系、エ
ステル系等の高分子液晶及びエポキシ樹脂、ポリアミド
等の高分子化合物などがある。別基板上に実施例１と同
様にして透明電極を製膜した後フォトリソグラフィー法
を用いてパターニングした基板と合わせて８０℃で加熱
硬化して作成する。上記の液晶と光源の間に光を吸収す
る黒色のアクリル板を着脱できる機構を設けることによ
り透過、反射兼用のカラー液晶表示装置を作成した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型、透明型に切換可能なカラー液
晶表示装置の構成をモデル的に示す図である。

【図２】本発明のカラー液晶表示の反射モード時におけ
る動作を示す図である。（ａ）は赤色表示時、（ｂ）は
黒色表示時および（ｃ）は白色表示時の状態を示す。

【図３】本発明のカラー液晶表示の透過モード時におけ
る動作を示す図である。（ａ）は赤色表示時、（ｂ）は
黒色表示時および（ｃ）は白色表示時の各状態を示す。

【図４】表示用の液晶部にポリマネットワーク型の液晶
を用いた場合の液晶の状態を示す。（ａ）は電圧を印加
しない場合、（ｂ）は電圧を印加した場合の各状態を示
す。

【図５】表示用の液晶部にポリマーネットワーク型液晶
を用い、液晶駆動手段として各画素にアクティブ素子（
ＴＦＴ）を設けた本発明のカラー液晶表示装置を示す。 （ａ）は反射モード時、（ｂ）は透過モード時の各状態
を示す。

【符号の説明】

１　　液晶表示部 ２　　液晶 ３　　カラーフィルタ ４　　電極 ５　　電極 ６　　吸収板 ７　　電源 ８　　透明導電膜 ９　　ブラック・マトリックス １０　　絶縁層 １１　　ｎ（＋）ａ−Ｓｉ １２　　ａ−Ｓｉ １３　　ゲート １４　　ＳｉＮｘ １５　　ソース １６　　ドレイン １７　　基板 １７′　　基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一対の基板、該一対の基板間に設けた
   （ａ）ポリマーにより形成された三次元網状構造に取り
   囲まれるように液晶を分散させたポリマーネットワーク
   型液晶層からなる膜あるいは（ｂ）ポリマーのマトリッ
   クス中に粒子状の液晶を分散させたポリマー分散型液晶
   層からなる膜、液晶駆動手段および表示側の基板に設け
   たカラーフィルタで構成される表示部と着脱可能な光吸
   収板と光源を設けたことを特徴とする反射型、透明型に
   切換可能なカラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】　　液晶駆動手段が、各画素に対応して電
   極が一対の基板上に設けられているものであるか、ある
   いは、さらに各画素に非線形素子が設けられたものであ
   ることを特徴とする請求項１記載のカラー液晶表示装置
   。
3. 【請求項３】　　光吸収板が黒色のセラミック基板ある
   いは黒色の合成樹脂基板であることを特徴とする請求項
   １又は２記載のカラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】　　光源が、吸収板を取り出すことにより
   点灯し、再挿入することにより消灯することを特徴とす
   る請求項１，２または３記載のカラー液晶表示装置。