JPH07110477A - 液晶素子用反射板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】反射型液晶素子に高輝度のカラー表示を行なわ
せることができる液晶素子用反射板を提供する。 【構成】反射膜１の上に、着色蛍光を発する蛍光体膜２
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は反射型の液晶素子に用い
る反射板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶素子は、透明電極を設けた一対の透
明基板間に液晶を封入したものであり、反射型の液晶素
子は、その裏面側に反射板を設けた構成となっている。
この反射型液晶素子には、従来、表面を粗面化したＡl
（アルミニウム）反射板等が用いられており、この反射
板は、液晶素子の裏面側基板の外面に配置されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の反射板を用いている反射型液晶素子は、これにカラ
ー表示を行なわせようとすると、その表示が極端に暗く
なってしまうという問題をもっている。

【０００４】これは、従来の反射板を用いている反射型
液晶素子にカラー表示を行なわせるには、その両基板の
いずれか一方にカラーフィルタを設けなければならない
ためであり、このカラーフィルタは、可視光のうちの特
定の波長域の光だけを透過させ他の波長域の光は吸収し
て着色光とするものであるため、カラーフィルタでの光
吸収が大きくて、表示が極端に暗くなってしまう。本発
明は、反射型液晶素子に高輝度のカラー表示を行なわせ
ることができる液晶素子用反射板を提供することを目的
としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の反射板は、反射
膜の上に、着色蛍光を発する蛍光体膜を設けたことを特
徴とするものである。本発明の反射板において、上記蛍
光体膜は、この蛍光体膜が発する蛍光の色に対応する波
長域の光を透過させ他の波長域の光は吸収する顔料を添
加したものであってもよい。また本発明の反射板におい
て、上記反射膜は、液晶素子の裏面側基板に設けられる
電極を兼ねるものでもよい。

【０００６】

【作用】すなわち、本発明の反射板は、入射光を蛍光体
膜が発する蛍光の色に着色して反射させるものであり、
反射膜の上に設けた蛍光体膜は、反射板への入射光およ
び前記反射膜で反射された光を受けて着色蛍光を発する
ため、この反射板からの反射光は、前記蛍光体膜が発す
る蛍光の色の光である。

【０００７】また、上記蛍光体膜は、カラーフィルタの
ように可視光のうちの特定の波長域の光だけを透過させ
他の波長域の光は吸収して着色光とするものではなく、
吸収光のエネルギーによって蛍光を発するものであるた
め、この蛍光体膜で着色された光の強度は、カラーフィ
ルタによる着色光の強度に比べてはるかに高い。

【０００８】そして、この反射板を反射型液晶素子に用
いれば、反射板からの着色された反射光を利用してカラ
ー表示を行なえるから、液晶素子に光吸収率の大きなカ
ラーフィルタを設ける必要はないし、また前記反射光は
高強度の光であるため、反射型液晶素子に高輝度のカラ
ー表示を行なわせることができる。

【０００９】また、本発明の反射板において、上記蛍光
体膜に、この蛍光体膜が発する蛍光の色に対応する波長
域の光を透過させ他の波長域の光は吸収する顔料を添加
しておけば、蛍光体膜で着色された光の色純度を良くす
ることができる。

【００１０】さらに、本発明の反射板において、上記反
射膜を、反射型液晶素子の裏面側基板に設けられる電極
を兼ねるものとすれば、液晶素子の製造コストを低減す
ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の第１の実施例を示す反射板の一部
分の断面図であり、この反射板は、反射膜１と、この反
射膜１の上に設けられた着色蛍光を発する蛍光体膜２と
からなっている。

【００１２】上記反射膜１は、表面を粗面化したＡl 反
射膜（以下、Ａl 粗面反射膜という）、Ｂa ＳＯ₄ （硫
酸バリウム）からなる光散乱面をもった白色反射膜（以
下、Ｂa ＳＯ₄ 反射膜という）、Ａg （銀）からなる鏡
面反射膜（以下、Ａg 鏡面反射膜という）等である。

【００１３】また、上記蛍光体膜２は、アクリル樹脂、
塩化ビニル樹脂、アルキド樹脂、芳香族スルホンアミド
樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹
脂、およびそれらの共縮重合体等からなる透明樹脂を基
材３とし、この基材３中に蛍光物質４を点在状態で混入
したものであり、この蛍光体膜２は、基材３となる樹脂
材料と蛍光物質４とを所望の割合で混合して上記反射膜
１上に印刷法またはスピンコート法等により所定の膜厚
に塗布し、その後前記樹脂材料を硬化させて形成されて
いる。

【００１４】上記蛍光物質４は、上記基材３に用いた樹
脂または他の透明樹脂を蛍光染料で染めた蛍光材を微細
な粒状に粉砕したものであり、この蛍光物質４は、特定
の波長域（蛍光物質４が発する蛍光色の波長域）以外の
光を吸収してその光のエネルギーにより前記特定の波長
域の光を発する波長変換機能をもっており、上記蛍光体
膜２は、前記蛍光物質４が発生する着色蛍光を発する。

【００１５】すなわち、上記反射板は、入射光を蛍光体
膜２が発する蛍光の色に着色して反射させるものであ
り、反射膜１の上に設けた蛍光体膜２は、反射板への入
射光および前記反射膜１で反射された光を受けて着色蛍
光を発するため、この反射板からの反射光は、前記蛍光
体膜２が発する蛍光の色の光である。

【００１６】この反射光について説明すると、上記反射
板においては、入射光が図１に実線矢印で示すように蛍
光体膜２を通って反射膜１面で反射され、この反射光が
再び蛍光体膜２を通って出射するが、その光のうちのあ
る程度の光が、蛍光体膜２を通る際に蛍光物質４に当
る。

【００１７】そして、蛍光物質４は、この蛍光物質４に
当った光のうち、特定の波長域の光、つまり蛍光物質４
が発する蛍光色と同じ波長域の光は透過または反射さ
せ、他の波長域の光は吸収して、その光のエネルギーに
より前記特定の波長域の光（蛍光）を発する。

【００１８】なお、蛍光物質４が発する蛍光は、図１に
破線矢印で示したように、蛍光物質４の周囲に放出され
るが、そのうち蛍光体膜２の表面に向かう蛍光は反射板
からの反射光として出射し、反射膜１に向かう蛍光はこ
の反射膜１で反射されて蛍光体膜２の表面側に出射す
る。これは、蛍光物質４を透過または反射された光も同
様である。

【００１９】したがって、上記蛍光体膜２の表面側に出
射する反射光は、前記蛍光体膜２を蛍光物質４に当らず
に透過した光と、前記蛍光物質４が発した蛍光と、前記
蛍光物質４を透過または反射された光（蛍光物質４が発
する蛍光色と同じ波長域の光）であり、蛍光体膜２を蛍
光物質４に当らずに透過した光は白色光であるため、反
射板からの反射光の色は、前記蛍光物質４が発する蛍光
の色である。なお、この反射光の色の濃度は、蛍光体膜
２中の蛍光物質４の混入量によって決まる。

【００２０】また、上記蛍光体膜２は、カラーフィルタ
のように可視光のうちの特定の波長域の光だけを透過さ
せ他の波長域の光は吸収して着色光とするものではな
く、吸収光のエネルギーによって蛍光を発するものであ
り、この蛍光体膜２中の蛍光物質４は、特定の波長域以
外の可視光および紫外線を吸収してその光のエネルギー
により前記特定の波長域の光を発するため、この蛍光体
膜２で着色された光の強度は、カラーフィルタによる着
色光の強度に比べてはるかに高い。

【００２１】図３は、反射膜１の上に蛍光体膜２を設け
た上記反射板の反射光の強度分布と、反射膜の上にカラ
ーフィルタを設けた比較用反射板の反射光の強度分布と
を、Ａl 粗面反射膜、Ｂa ＳＯ₄ 反射膜、Ａg 鏡面反射
膜の３種類の反射膜を用いたものについてそれぞれ測定
した結果を示しており、ここでは、反射膜の上にシンロ
イヒ株式会社製の品番ＦＡ−２２の蛍光物質を用いた緑
色系蛍光体膜を設けた反射板と、反射膜の上に従来のカ
ラー液晶素子に用いられている緑色系カラーフィルタを
設けた反射板との反射光の強度分布を示している。

【００２２】なお、上記緑色系蛍光体膜の基材に対する
蛍光物質の混入量は、重量比で６０／１６０とし、この
蛍光体膜の膜厚は７．５μｍとした。また、上記緑色系
カラーフィルタは、反射膜上に、透明樹脂材料と緑色系
顔料とを混合したものを前記蛍光体膜と同じ厚さに塗布
し、その後前記樹脂材料を硬化させて形成した。

【００２３】この図３のように、反射膜１の上に蛍光体
膜２を設けた上記反射板は、その反射光の強度が、反射
膜の上にカラーフィルタを設けた反射板に比べてはるか
に高く、また、反射膜１がＡl 粗面反射膜、Ｂa ＳＯ₄
反射膜、Ａg 鏡面反射膜のいずれであっても、反射光の
強度分布はほとんど変わらない。

【００２４】したがって、上記反射板を反射型液晶素子
に用いれば、反射板からの着色された反射光を利用して
カラー表示を行なえるから、液晶素子に光吸収率の大き
なカラーフィルタを設ける必要はないし、また前記反射
光は高強度の光であるため、反射型液晶素子に高輝度の
カラー表示を行なわせることができる。

【００２５】なお、上記実施例の反射板に用いた蛍光体
膜２は、透明基材３に蛍光物質４だけを混入させたもの
であるが、図２に示した第２の実施例のように、前記蛍
光体膜２に、この蛍光体膜２が発する蛍光の色に対応す
る波長域の光を透過させ他の波長域の光は吸収する着色
顔料（カラーフィルタに用いられている顔料）５を添加
しておけば、蛍光体膜２で着色された光の色純度を良く
することができる。

【００２６】この場合は、蛍光体膜２を通る光がある程
度前記顔料に吸収されるため、その分だけ反射光の強度
が若干低下するが、顔料の添加量を調整すれば、色純度
が良く、しかも強度も十分な着色反射光を得ることがで
きる。

【００２７】また、上記第１および第２の実施例の反射
板において、その反射膜１を、反射型液晶素子の裏面側
基板に設けられる電極を兼ねるものとすれば、液晶素子
の製造コストを低減することができる。

【００２８】図４は、上記反射板を高分子分散型の液晶
素子に用いた例を示す液晶素子の一部分の断面図であ
る。なお、この液晶素子は、アクティブマトリックス型
のものである。

【００２９】図４において、上側の基板１１は液晶素子
の表面側基板、下側の基板１２は裏面側基板である。上
記表面側基板１１は、ガラス板等からなる透明な絶縁性
基板であり、この表面側基板１１には、行方向および列
方向に配列された複数の透明な画素電極１３と、これら
各画素電極１３にそれぞれ対応する複数の能動素子１４
とが配設されている。

【００３０】上記能動素子１４は例えばＴＦＴ（薄膜ト
ランジスタ）であり、このＴＦＴ１４は、基板１１上に
形成されたゲート電極１５と、このゲート電極１５を覆
うゲート絶縁膜１６と、前記ゲート絶縁膜１６の上に前
記ゲート電極１５と対向させて形成されたａ−Ｓi （ア
モルファスシリコン）等からなる半導体膜１７と、この
半導体膜１７の両側部の上に形成されたソース電極１８
およびドレイン電極１９とで構成されている。

【００３１】なお、図示しないが、表面側基板１１の上
には、上記ＴＦＴ１４にゲート信号を供給するゲートラ
イン（アドレスライン）と、前記ＴＦＴ１４に画像デー
タに応じたデータ信号を供給するデータラインとが配線
されており、ＴＦＴ１４のゲート電極１５は前記ゲート
ラインに一体に形成され、ドレイン電極１９は前記デー
タラインにつながっている。

【００３２】また、上記ＴＦＴ１４のゲート絶縁膜１６
は、Ｓi Ｎ（窒化シリコン）等からなる透明絶縁膜であ
り、画素電極１３は前記ゲート絶縁膜１６の上に形成さ
れ、その一端部において対応するＴＦＴ１４のソース電
極１８に接続されている。

【００３３】一方、上記裏面側基板１２は、ガラス板等
からなる絶縁性基板（ただし、透明である必要はない）
であり、この裏面側基板１２には、そのほぼ全面にわた
って、上述した反射板が設けられている。

【００３４】この反射板の反射膜１は、Ａl 粗面反射膜
またはＡg 鏡面反射膜等の導電性反射膜であり、この反
射膜１は上記表面側基板１１の全ての画素電極１３に対
向する対向電極を兼ねている。

【００３５】また、この実施例では、上記反射板を、反
射膜１の上に、反射光の色が異なる複数の蛍光体膜、例
えば、黄色系蛍光体膜２ａと、赤色系蛍光体膜２ｂと、
上述した緑色系蛍光体膜２ｃとを、表面側基板１１の各
画素電極１３にそれぞれ対向させて交互に並べて設けた
構成としている。

【００３６】上記黄色系蛍光体膜２ａに用いる蛍光物質
は、ＣＯＬＯＵＲ ＩＮＤＥＸ番号が「Ｃ．Ｉ．５６２
０５」または「Ｃ．Ｉ．４６０４０」の蛍光染料を用い
て得ることができる。これらの蛍光染料は、紫外線だけ
を照射したときの蛍光色が、「Ｃ．Ｉ．５６２０５」の
染料では緑〜黄緑、「Ｃ．Ｉ．４６０４０」の染料では
緑黄〜黄であり、昼光下での色がいずれも黄である。

【００３７】また、上記赤色系蛍光体膜２ｂに用いる蛍
光物質は、ＣＯＬＯＵＲ ＩＮＤＥＸ番号が「Ｃ．Ｉ．
４５３８０」または「Ｃ．Ｉ．４５１６０」の蛍光染料
を用いて得ることができる。これらの蛍光染料はいずれ
も、紫外線だけを照射したときの蛍光色が黄〜橙であ
り、昼光下での色が赤である。

【００３８】なお、上記赤色系蛍光体膜２ｂは、ピンク
系のものでもよく、このピンク系蛍光体膜に用いる蛍光
物質は、ＣＯＬＯＵＲ ＩＮＤＥＸ番号が「Ｃ．Ｉ．４
５１７０」の蛍光染料を用いて得ることができる。この
蛍光染料は、紫外線だけを照射したときの蛍光色が橙〜
赤であり、昼光下での色がピンクである。

【００３９】そして、上記表面側基板１１と裏面側基板
１２とは、その外周縁部において図示しない枠状のシー
ル材を介して接合されており、これら基板１１，１２間
の前記シール材で囲まれた領域には、液晶／高分子複合
膜２０が設けられている。

【００４０】この液晶／高分子複合膜２０は、高分子層
中に液晶を分散させたものであり、この複合膜２０は、
スポンジのような断面をもつようにポリマー化した高分
子層２１の各空隙部にそれぞれ液晶が閉じ込められた構
造をなしている。図４において、２２は複合膜２０中の
液晶部（液晶が閉じ込められた部分）である。

【００４１】なお、この液晶素子では、上記複合膜２０
の液晶に、誘電異方性が正のネマティック液晶を用い、
この液晶中に黒色系の二色性染料を混入させている。図
５は上記複合膜２０の１つの液晶部２２の無電界状態と
電界印加状態における拡大断面図であり、図において、
Ａは液晶の分子を示し、Ｂは前記二色性染料の分子を示
している。

【００４２】この液晶素子は、例えば、一対の基板１
１，１２をシール材を介して接合した後、この両基板１
１，１２間に、前記シール材の一部を欠落させて形成し
ておいた注入口から、光によって重合反応する高分子材
料と二色性染料を添加した液晶との混合溶液を真空注入
法により注入充填し、この充填溶液に、透明基板である
表面側基板１１側から紫外線を照射して前記高分子材料
を光重合させる方法で製造することができる。なお、前
記注入口は、溶液の充填後か、あるいは高分子の光重合
後に封止する。

【００４３】このように、基板１１，１２間に充填した
上記混合溶液に紫外線を照射すると、モノマーあるいは
オリゴマーの状態にある高分子材料が、その二重結合が
解けることによってラジカル化し、隣り合う分子のラジ
カルが互いに結合し合うラジカル重合反応により高分子
となって、この高分子材料のポリマー化により液晶が相
分離する。

【００４４】このため、ポリマー化した高分子層２１は
スポンジのような断面をもち、この高分子層２１の各隙
間部にそれぞれ液晶が閉じ込められて、上述した構造の
液晶／高分子複合膜２０が形成される。なお、この複合
膜２０の形成方法は、光重合相分離法と呼ばれる方法で
ある。

【００４５】上記液晶素子は、液晶／高分子複合膜２０
での光の散乱と透過とを利用して表示するものであり、
この複合膜２０の高分子層２１中に分散している液晶部
２２の液晶の分子Ａは、電界が印加されていない状態で
は図５の（ａ）のように様々な方向を向いており、同様
に二色性染料の分子Ｂも様々な方向を向いているため、
この無電界状態では、液晶素子の表面側から入射した光
が、前記複合膜２０を通る際に、その液晶部２２と高分
子層２１との界面および液晶部２２の液晶の光散乱作用
により散乱されるとともに、この散乱光の大部分が二色
性染料によって吸収される。

【００４６】このため、無電界状態では、上記複合膜２
０を通って裏面側基板１２上の反射板に達する光量は極
く僅かであり、したがって、前記反射板の蛍光体膜２が
発する蛍光量および反射膜１からの反射光量が少ない
し、また、これらの光は前記複合膜２０を再び通る際に
上述したように散乱および吸収されるから、表面側に出
射する光がほとんど無く、表示がほぼ黒の暗状態にな
る。

【００４７】また、表面側基板１１の画素電極１３と裏
面側基板１２の対向電極（上記反射板の反射膜１）との
間に電界を印加すると、図５の（ｂ）のように、上記複
合膜２０の液晶部２２の液晶の分子Ａが基板１１，１２
面に対してほぼ垂直になるように一様に立上り配向し、
それに連れて二色性染料の分子Ｂも立上り配向するた
め、この電界印加状態では、液晶素子の表面側から入射
した光が、複合膜２０での光散乱作用をほとんど受ける
ことなく、また二色性染料による吸収もほとんど受けず
に複合膜２０を透過する。

【００４８】このため、電界印加状態では、入射光が上
記複合膜２０を通って裏面側基板１２上の反射板で反射
され、再び複合膜２０を通って液晶素子の表面側に出射
して、表示が明状態になる。

【００４９】この明表示の色は、上記反射板の蛍光体膜
２が発する蛍光の色であり、この反射板は、反射膜１上
に黄色系蛍光体膜２ａと赤色系蛍光体膜２ｂと緑色系蛍
光体膜２ｃとを各画素電極１３にそれぞれ対向させて交
互に並べて設けたものであるため、黄、赤、緑の３色の
画素の組合わせによってカラー画像が表示される。

【００５０】また、上記反射板の各色の蛍光体膜２ａ，
２ｂ，２ｃは、カラーフィルタのように可視光のうちの
特定の波長域の光だけを透過させ他の波長域の光は吸収
して着色光とするものではなく、吸収光のエネルギーに
よって蛍光を発するものであるため、これら蛍光体膜２
ａ，２ｂ，２ｃで着色された光の強度は、カラーフィル
タによる着色光の強度に比べてはるかに高い。

【００５１】そして、この液晶素子は、上記反射板から
の着色された反射光を利用してカラー表示を行なうもの
であるから、光吸収率の大きなカラーフィルタを設ける
必要はないし、また前記反射板からの反射光は高強度の
光であるため、高輝度のカラー表示を行なうことができ
る。

【００５２】また、この液晶素子は、上記反射板を裏面
側基板１２の内面に設けて、この反射板の反射膜１に対
向電極を兼ねさせたものであるため、前記裏面側基板１
２に対向電極を形成する必要がなく、したがって、液晶
素子の製造コストを低減することができる。

【００５３】なお、上記液晶素子は、対向電極を上記反
射板の反射膜１で兼用したものであるが、これと逆に、
画素電極１３を上記反射板の反射膜１で兼用してもよ
く、その場合は、画素電極１３とＴＦＴ１４を設けた基
板１１を裏面側基板とし、対向電極を設けた基板を表面
側基板とするとともに、この表面側基板および対向電極
を透明体とすればよい。

【００５４】また、本発明の反射板は、液晶素子の裏面
（裏面側基板の外面）に配置した反射型液晶素子にも使
用できるし、また、高分子分散型の液晶素子に限らず、
ＴＮ型、ＳＴＮ型の液晶素子や、強誘電性液晶または反
強誘電性液晶を用いた液晶素子等、各種液晶素子に広く
使用することができる。なお、これら液晶素子は、アク
ティブマトリックス型に限らず、単純マトリックス型の
ものでも、また、一方の基板に表示パターンに対応する
形状のセグメントを設け、他方の基板にコモン電極を設
けたセグメント表示型のものでもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明の液晶素子用反射板は、反射膜の
上に、着色蛍光を発する蛍光体膜を設けたものであるか
ら、反射型液晶素子に高輝度のカラー表示を行なわせる
ことができる。

【００５６】また、本発明の反射板において、上記蛍光
体膜に、この蛍光体膜が発する蛍光の色に対応する波長
域の光を透過させ他の波長域の光は吸収する顔料を添加
しておけば、蛍光体膜で着色された光の色純度を良くす
ることができる。

【００５７】さらに、本発明の反射板において、上記反
射膜を、反射型液晶素子の裏面側基板に設けられる電極
を兼ねるものとすれば、液晶素子の製造コストを低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す反射板の一部分の
断面図。

【図２】本発明の第２の実施例を示す反射板の一部分の
断面図。

【図３】第１の実施例の反射板の反射光の強度分布と、
反射膜の上にカラーフィルタを設けた比較用反射板の反
射光の強度分布とを示す図。

【図４】本発明の反射板を高分子分散型液晶素子に用い
た例を示す液晶素子の一部分の断面図。

【図５】高分子分散型液晶素子における液晶／高分子複
合膜の１つの液晶部の無電界状態と電界印加状態におけ
る拡大断面図。

【符号の説明】

１…反射膜 ２…螢光体膜 ３…透明基材 ４…蛍光物質 ５…着色顔料

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射型の液晶素子に用いる反射板であっ
   て、反射膜の上に、着色蛍光を発する蛍光体膜を設けた
   ことを特徴とする液晶素子用反射板。
2. 【請求項２】蛍光体膜には、この蛍光体膜が発する蛍光
   の色に対応する波長域の光を透過させ他の波長域の光は
   吸収する顔料が添加されていることを特徴とする請求項
   １に記載の液晶素子用反射板。
3. 【請求項３】反射膜は、液晶素子の裏面側基板に設けら
   れる電極を兼ねていることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載の液晶素子用反射板。