JPH05107538A - 表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コントラスト及び明度が高くしかも視野角が
広い表示素子を提供する。 【構成】 調光層１が白濁不透明状態にある場合、光路
α21、α22と入射した光の一部は、調光層１において反
射されて、光路α22A を経て観測者の視点Ａに到達する
一方、一部の入射光は調光層１を透過して光路α23A 又
はα23B を経て再帰反射膜７に達し、ここで、入射して
きた方向と略同一方向の光路β23A 又はβ23B へ反射さ
れて、再び調光層１へ戻り調光層１を背面から照らすこ
ととなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワ−ドプロセッサ等に
用いられ文字等を表示する表示素子に係り、特に、透明
状態と白濁不透明状態の二つの状態における光学的性質
の差を利用して文字等の表示を行うようにした表示素子
のコントラストの改善及び視野角を拡大するための構造
の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光の透過・散乱を利用して文字等
の表示を行う表示素子を構成する主要素となるものとし
て、いわゆる調光層と称されるものがあった。この調光
層は、所定の電圧を印加すると透明状態を、印加電圧を
零とすると白濁透明状態を、それぞれ呈するもので、こ
の二つの状態において光を入射した場合におけるこの調
光層の光の透過状態の違いを文字等の表示に応用するこ
とができるものである。このような特性を有する調光層
は、高分子液晶、ポリマ−分散型液晶等の部材を用いて
形成され得るものである。また、電界ではなく熱により
白濁透明状態を呈する調光層は、脂肪酸を高分子中に分
散させたもの、さらには、下限臨界共溶型ポリマ−ブレ
ンドや結晶性高分子等の部材を用いて形成され得るもの
である。これらの部材からなる調光層自体の特徴とし
て、一般に構成が簡易であり、画面が明るく、さらに視
野角依存性が少なく、そのうえ、大面積化やフィルム化
が容易であるという利点を有している。

【０００３】このような特徴を有する調光層を用いて構
成された表示素子の例が図２及び図３に示されている。
以下、同図を参照しつつ従来の表示素子について概略的
に説明する。ここで、図２は調光層としてポリマ−分散
型液晶を用いると共に、反射媒体を具備してなる表示素
子の例であり、図３は調光層として同じくポリマ−分散
型液晶を用いると共に、光制御フィルムを具備してなる
表示素子の例である。先ず、図２に示される表示素子
は、ポリマ−分散型液晶からなる調光層１と、この両面
に接合された透明電極２ａ，２ｂと、これら透明電極２
ａ，２ｂにそれぞれ接合された透明保持部材３ａ，３ｂ
と、一方の透明保持部材３ｂに接合された反射層４と、
さらにこの反射層４に接合された光吸収体５と、を具備
してなるものである。そして、調光層１の屈折率をｎ
１、透明保持部材３ａ，３ｂの屈折率をそれぞれｎ２，
ｎ３とすれば、これらの屈折率は互いに略等しくかつ空
気の屈折率より大きな値に設定されている。また、反射
層４の屈折率ｎ４は、透明保持部材３ｂの屈折率ｎ３に
比べて小さい値に設定されている。さらに、透明電極２
ａ，２ｂは調光層１に比し層厚が十分薄く、その屈折率
はそれぞれ接合している透明保持部材３ａ，３ｂの屈折
率に略等しいとする。

【０００４】上記構成において、外部から光りが入射し
た場合の作用について考えてみる。先ず、調光層１に透
明電極２ａ，２ｂを介して所定の電圧が印加されると、
調光層１は透明状態となる。このとき、表示素子の外部
より、例えば、図２において実線で示される光路α1 に
沿って光が進んで来たとすると、この光は透明保持部材
３ａに入射した際に屈折して光路α2 （図２において実
線表示）を進み、調光層１を透過する。そして、他方の
透明保持部材３ｂ及び反射層４中をそれぞれ光路α3 、
α4 （図２におい実線表示）に沿って進み、最後に光吸
収体５に入射して、ここで吸収されてしまうこととな
る。したがって、観測者の視点Ａには、表示素子からの
反射光は全く入射せず、このため、観測者から調光層１
は、暗く見えることになる。

【０００５】一方、調光層１の印加電圧を零とすると、
調光層１は白濁状態となるために、光路α1 、α2 と進
んで調光層１に入射した光は、ここで、反射、透過等す
ることとなる。すなわち、一部の光は、この調光層１の
表面で反射され、光路α2A（図２において点線表示）を
進んで透明保持部材３ａから外部へ抜け、観測者の視点
Ａへ到達することになる。また、調光層１の表面で反射
した光の一部は、光路α2B（図２において一点鎖線表
示）を進んで透明保持部材３ａと外部の空気との境界面
で全反射して、再び調光層１の表面へ向かうこととな
る。さらに、光路α1 、α2 に沿って調光層１に入射し
た光の一部は、調光層１を透過して光路α3A、α4Aと進
んで光吸収体５に吸収されるか、または、光路α3B（図
２において一点鎖線表示）を進んで、透明保持部材３ｂ
と反射層４との境界面で全反射されて、再び調光層１へ
戻ることとなるものもある。このような状態において、
光路α2B又はα3Bを経由して調光層１に再度入射する光
は、調光層１にとって二次照明的な役割を果たし、観測
者から調光層１を見ると、調光層１を単独で見る場合に
比して、より明るく見えることとなる。

【０００６】次に、図３に示された表示素子について同
図を参照しつつ説明する。尚、図３に示された表示素子
と同一の構成要素については、同一符号を付してその説
明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。この図
３に示された表示素子は、図２で説明した表示素子の光
吸収体５に代えて、光制御フィルム６を用いた点及びい
わゆるバックライト型の表示素子となっている点が異な
っているものである。この光制御フィルム６は、黒のプ
ラスチック材からなる平板状のもので、実質的に光吸収
部材である。また、この光制御フィルム６には、背面
（図３において紙面下側）から前面（透明保持部材３ｂ
に接合する側）に貫通した複数のマイクロル−バ６ａが
形成されている。この光制御フィルム６は、市販されて
いるものがあり、例えば、住友スリ−エム株式会社から
商品名「ＬＣＦ」で販売されているもの等が好適であ
る。また、調光層１の屈折率をｎ１、透明保持部材３
ａ，３ｂの屈折率をそれぞれｎ２、ｎ３、さらに、反射
層４の屈折率をｎ４とし、屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３は略
等しくかつ空気の屈折率より大きく、また、屈折率ｎ４
が屈折率ｎ３より小さいという前提条件は、前述の図２
の場合と全く同一である。

【０００７】上記構成において、先ず、調光層１は、所
定の電圧が印加されて透明となると、光制御フィルム６
の下側（図２において紙面下側）からの光は、図３にお
いて実線で示された光路α11、α12、α13と進んで、遂
に、観測者の視点Ａがある位置とは、ずれた方向でしか
も表示素子外部の光路α14（図３において実線表示）へ
抜けることとなる。したがって、この場合、観測者から
調光層１をみると、暗く見えてしまう。次に、調光層１
の印加電圧を零とすると、調光層１は白濁状態となり、
このため光路α11、α12に沿って入射した光は、調光層
１に到達したところで、一部の光は光路α12A （図３に
おいて点線表示）に沿って反射層４側へ反射されて、光
制御フィルム６に達してそこで吸収されてしまう。ま
た、一部の光は、調光層１で反射され、光路α12B （図
３において一点鎖線表示）を経て透明保持部材３ｂと反
射層４との境界面へ達し、ここで全反射され、再び調光
層１へ戻ることとなる。そして、調光層１へ戻る光は、
調光層１にとっていわゆる二次照明となり、観測者が調
光層１を見る場合に、明るく見易くなるという効果をも
たらす。さらに、一部の光は調光層１を透過して、光路
α13A を進んで観測者の視点Ａへ到達するか、または、
光路α13B を進み透明保持部材３ａと外部の空気との境
界面へ達し、ここで全反射され、再び調光層１へ戻る光
となる。尚、光路α13B を進んで調光層１に戻る光は、
光路α12B を経て調光層１へ戻る光同様に、二次照明と
しての役割を果たすこととなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したいずれの表示
素子も、表示素子を構成する各部材間の界面での単純な
反射、屈折、干渉等の光学現象を利用して表示内容が外
部から視認できるようにしたもので、比較的容易にコン
トラストや明度を高くできるという利点がある半面、表
示素子としての視野角が比較的狭くなり、調光層自体が
有している広い視野角を生かせなくなるという問題があ
った。加えて、上述した前者の例においては、光吸収体
５に吸収されてしまう光があり、明度の向上に生かせる
光が不足し、後者の例においては、その構成上、バック
ライトが必要となるために、全体として大型化し、バッ
クライトも含んだフィルム状の表示素子を得るのが困難
となる等の問題もあった。

【０００９】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、高いコントラスト及び明度が得られしかも視野角が
広い表示素子を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明に係る表示素子は、印加電圧の大きさに応じて
透明状態と白濁不透明状態との二つの状態を呈する調光
層を有し、該調光層における光学的性質の差に基づいて
文字等の表示を行うようにした表示素子において、前記
調光層の外部光が入射する面と反対側の面側に、入射光
を入射光路と略同一の光路へ反射する再帰反射膜を設け
てなるものである。

【００１１】

【作用】調光層が白濁不透明状態にある場合に、この調
光層の一方の面から入射してきてこの調光層を透過した
光は、調光層の他方の面側に設けられた再帰反射膜によ
って、この再帰反射膜に入射してきた光路と略同一方向
に反射され再び調光層へ戻って調光層を背面から照らす
光となり、コントトラスト、明度を高めると共に視野角
を広げることとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る表示素子の一実施例につ
いて図１を参照しながら説明する。ここで図１は、本発
明に係る表示素子の一実施例を示す縦断面である。この
表示素子は、ポリマ−分散型液晶等からなる調光層１
と、この両面に接合された酸化インジウム・スズ（ＩＴ
Ｏ）等からなる透明電極２ａ，２ｂと、これら透明電極
２ａ，２ｂにそれぞれ接合された透明保持部材３ａ，３
ｂと、一方の透明保持部材３ｂに接合された再帰反射膜
７と、を具備してなるもので、再帰反射膜７を除けば他
の構成要素は、図２又は図３で説明したものと基本的に
同一の構造、特性等を有するものである。したがって、
従来と同一の構成要素には、同一符号を付して、ここで
の説明は省略する。

【００１３】再帰反射膜７は、入射した光を、入射光路
と略同一の光路に反射する特性を有するもので、それ自
体、既に公知となっているもので、特別のものではな
い。ここでは、一般的に知られている再帰反射膜の構造
を、概略的に説明すれば、その構造は、金属板の一方の
表面に高屈折率を有する例えば、酸化チタン（Ｔｉ
Ｏ₂）等の粉末を塗布し、その上にガラスビ−ズを敷き
詰め、このガラスビ−ズの上からガラスビ−ズと同程度
の屈折率を有する樹脂を塗布してなるものである。ま
た、この表示素子を構成する調光層１等の屈折率は、図
２及び図３において説明した従来のものと同様とする。
すなわち、調光層１の屈折率をｎ１、透明保持部材３
ａ，３ｂの屈折率を、それぞれｎ２、ｎ３として、これ
ら３つの屈折率は互いに略等しくかつその値は空気の屈
折率より大きい値に設定されている。また、透明電極２
ａ，２ｂは調光層１に比べて薄く形成されているので、
その屈折率は調光層１と略同一と考えることができ、以
下に説明する光学的動作を考える際には、調光層１の一
部として取り扱うものとする。

【００１４】しかして、上記構成における表示素子の動
作について以下に説明する。先ず、透明電極２ａ，２ｂ
を介して調光層１に所定の電圧を印加すると、よく知ら
れているように、調光層１は透明状態となり、外部から
例えば、図１において実線で表示された光路α21に沿っ
て進んで来た光は、透明保持部材３ａに入射して光路α
22（図１において実線表示）を進み、さらに調光層１を
透過して透明保持部材３ｂの中を光路α23（図１におい
て実線表示）に沿って進み、再帰反射膜７に入射するこ
ととなる。再帰反射膜７は、前述したように入射光を、
この入射光の入射方向と略同一の方向に反射する特性を
有するものであるので、上述のよう光路α21、α22、α
23を経て再帰反射膜７に入射した光は、これら入射光路
と略同一方向へ反射されることとなる。その結果、反射
光は光路β23、β22、β21を経て、初めに入射して来た
光路α21と略同一の方向の表示素子外部に抜け出てしま
う。この方向は、観測者の視点Ａがある方向とは、ずれ
た方向であるために、観測者においては、調光層１は暗
く見えてしまうこととなる。

【００１５】次に、調光層１の印加電圧を零とした場
合、調光層１は白濁状態となるので、上述と同様にして
光路α21、α22に沿って調光層１に入射した光は、調光
層１において透過、散乱等することとなる。すなわち、
調光層１に入射した光の一部は、調光層１を透過して光
路α23A （図１において点線表示）又は光路α23B （図
１において一点鎖線表示）を経て再帰反射膜７に入射す
る結果、光路β23A （図１において点線表示）又はβ23
B （図１において一点鎖線表示）を経て再び調光層１へ
戻り、調光層１を照らすいわゆる二次照明となる。ここ
で、光路α23B は、従来においては、透明保持部材３ｂ
と図２又は図３に示された反射層４との境界面において
全反射を生ずる際の光路の相当するものであるが、再帰
反射膜７のために全反射は生じなくなる。また、光路α
21、α22を経て調光層１に入射した光の一部は、この調
光層１において反射されて、光路α22A （図１において
点線表示）経て外部へ抜け、観測者の視点Ａに入射する
か又は、光路α22B （図１において一点鎖線表示）経て
透明保持部材３ａと外部の空気との境界面で全反射され
て再び調光層１へ戻って調光層１を照らすことになり、
いわゆる二次照明となる。

【００１６】上述した実施例においては、従来、コント
ラストを得るために使用されていた光吸収層に代わっ
て、光を吸収することなく入射した光の殆どを入射光路
と略同一の方向に反射する再帰反射膜７を用いるように
構成することにより、従来光吸収層に吸収されていた光
が調光層１へ戻ることとなるので、従来に比して大きな
コントラストと明るさを確保でき、その結果、視野角が
広いという調光層１の本来の特性を生かすことができ、
従来の表示素子に比べ十分広い視野角を有する表示素子
となるものである。

【００１７】次に、本表示素子の製造プロセスについ
て、特に、調光層１の製造プロセスを中心に説明する。
先ず、調光層１として、ポリマ−分散型液晶を用いる場
合の第１の実施例を示せば、液晶材料としてシアノビフ
ェニル系スメクチック液晶混合物（例えば、ＢＤＨ社製
商品名「Ｅ４４」等が好適）を６０％重量、樹脂として
メタアクリル酸メチル（例えば、メルク社の超低分子タ
イプ等が好適）を４０重量％、それぞれ混合し、過剰量
のクロロホルムを加えて均一透明液とする。そして、ス
ペ−サとして平均粒径１７μｍのガラスフィラ−を加
え、クロロホルムを揮発により除去して白濁の固体を得
る。次いで、この固体を例えば、５０ｍｍ×５０ｍｍの
７セグメントのパタ−ンが切られた透明電極２ａ，２ｂ
としてのＩＴＯガラス板の間に挿入し、ホットプレ−ト
上で約１５０℃に保つことによって、この固体は、固体
状態から液状に変化する。さらに、これを冷却すること
で、ＩＴＯガラス板間の液体は、白濁した固体となり、
ポリマ−分散型液晶からなる調光層１が完成する。

【００１８】次に、同じく調光層１をポリマ−分散型液
晶から形成する場合の他の実施例について説明する。液
晶材料としてシアノビフェニル系スクチック液晶混合物
（例えば、ＢＤＨ社製商品名「Ｓ２」等が好適）を８０
重量％、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（例えば、メルク・
ジャパン社製商品名「ダロキュア１１７３」等が好適）
を０．４重量％、重合性化合物として１，６−ヘキサン
ジオ−ルジアクリレ−ト（例えば、日本化薬社製商品名
「ＨＤＤＡ」等が好適）、アゾ系二色性色素（例えば、
ＢＤＨ社製商品名「Ｄ２」等が好適）を０．１重量％、
それぞれ混合する。そして、スペ−サとして平均粒径１
７μｍのガラスフィラ−を少量加え、超音波洗浄器で約
１０分間処理して混合を行う。この結果、液晶材料と重
合性化合物とを完全に溶解することができる。そして、
この液体を例えば、５０ｍｍ×５０ｍｍの透明電極２
ａ，２ｂとしてのＩＴＯガラス板の間に挿入し、ＩＴＯ
ガラス全体を２５℃程度に保ち、紫外線をＩＴＯガラス
全体に均一に照射するこによって、ＩＴＯガラス板間の
液体を硬化させることができ、これによって調光層１が
完成する。この製造プロセスによって得た調光層１は、
ネマスッチク相で５０Ｖ１００Ｈｚの交流電圧を印加す
ると、スメクチック相で透明状態となるものである。ま
た、透明状態において、透明なスメクチック相に集光し
たアルゴンレ−ザのビ−ムを照射すると露光部分が白濁
する。

【００１９】上述の２つの実施例は、いずれも調光層１
をポリマ−分散型液晶から形成する場合の例であるが、
このポリマ−分散型液晶に代えて、液晶ポリマ−から調
光層１を形成してもよい。この場合、上述したポリマ−
分散型液晶を用いた例（後者）と同様に、レ−ザ−吸収
用の色素として、アゾ系二色性色素（例えば、ＢＤＨ社
製商品名「Ｄ２」等が好適）を０．１重量％を加える。
このようにして完成した調光層１において、透明なスメ
クチック層に集光したアルゴンレ−ザのビ−ムをスキャ
ンすると、露光部分は白濁する。次に、脂肪酸を高分子
中に分散させたものから調光層１を形成する場合の製造
プロセスの一例について説明する。この場合、透明保持
部材３ａ，３ｂは、ＰＥＴフィルム（例えば、東レ株式
会社製商品名「ルミラ−」等が好適）とし、特に、表面
側（図１において観測者の視点Ａに臨む側）に位置する
透明保持部材としてのＰＥＴフィルムは他方に比べて極
端に薄くする。また、ポリマ−分散型液晶を製造する際
において行うＩＴＯ板による導電処理は行わない。そし
て、表面側からサ−マルヘッドにより文字パタ−ンを描
くように約６５℃に加熱して室温に戻すと、文字パタ−
ンの部分が透明となった調光層１が完成する。さらに、
サ−マルヘッドにより全体を約８５℃に加熱すると白濁
して文字は消去されることとなる。

【００２０】また、下限臨界共溶温度型の相図を有する
高分子ブレンドを用いて調光層１を形成してもよい。こ
の場合、レ−ザ−吸収用の色素を加え、透明な高分子ブ
レンドにＮｄ／ＹＡＧレ−ザ−の第２高周波のビ−ムを
集光してスキャンすると、露光部分は白濁する。また、
この調光層１全体を加熱し、その後ゆっくりと冷却する
ことにより白濁部分は消去されて透明となる。

【００２１】最後に結晶性高分子から調光層１を形成す
る場合の一実施例について説明する。この場合、透明保
持部材３ａ，３ｂは、脂肪酸を高分子中に分散させた場
合の実施例と同様に、ＰＥＴフィルム（例えば、東レ株
式会社製商品名「ルミラ−」等が好適）とし、特に、表
面側（図１において観測者の視点Ａに臨む側）に位置す
る透明保持部材としてのＰＥＴフィルムは、他方に比べ
て極端に薄くする。また、結晶性高分子としては、ポリ
（１、４−ベンゼンジチオ−ル−ＣＯ−１，４−ジビニ
ルベンゼン）を用いて形成する。そして、調光層１の表
面側（図１において紙面上側）からサ−マルヘッドによ
り文字パタ−ンを描くように約１８０℃に加熱し、その
後室温に戻すと文字パタ−ンの部分は透明になる。さら
に、調光層１をサ−マルヘッドにより全体を約８５℃に
加熱すると白濁し文字は消去される。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、調光層の一方の面に再
帰反射膜を設け、調光層を透過してきた光を吸収するこ
となく再び調光層へ戻すように構成することにより、従
来、吸収層等によって吸収されていた光が調光層へ戻り
この光が調光層を照らすこととなるので、従来に比して
コントラスト及び明度が高くなると共に視野角依存性が
小さい表示素子を提供するものである。また、視野依存
性が小さいので、大面積化やフィルム化が容易であると
いう効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る表示素子の一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】 従来の表示素子の一実施例を示す縦断面図で
ある。

【図３】 従来の表示素子の他の実施例を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１…調光層、 ２ａ，２ｂ…透明電極、 ３ａ，３ｂ…
透明保持部材、 ７…再帰反射膜

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印加電圧の大きさに応じて透明状態と白
   濁不透明状態との二つの状態を呈する調光層を有し、該
   調光層における光学的性質の差に基づいて文字等の表示
   を行うようにした表示素子において、前記調光層の外部
   光が入射する面と反対側の面側に、入射光を入射光路と
   略同一の光路へ反射する再帰反射膜を設けたことを特徴
   とする表示素子。
2. 【請求項２】 調光層は高分子液晶からなる請求項１記
   載の表示素子。
3. 【請求項３】 調光層はポリマ−分散型液晶からなる請
   求項１記載の表示素子。
4. 【請求項４】 調光層は脂肪酸を高分子中に分散させて
   なる請求項１記載の表示素子。
5. 【請求項５】 調光層は結晶性高分子からなる請求項１
   記載の表示素子。
6. 【請求項６】 調光層は下限臨界共溶温型高分子ブレン
   ドからなる請求項１記載の表示素子。