JPH0784245A - 反射型液晶電気光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示が明るく、視角範囲も広いという特徴を
持った２色カラー表示が可能な反射型液晶電気光学装置
を得る。 【構成】 透明電極２、２’を有する２枚の透明基板
１、１’間に２色性色素５を添加した液晶４を封入した
液晶セル６の背面に、該液晶セル６の吸収波長域と反射
波長域が少なくとも重なるような反射板７を設けてなる
ように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、反射型液晶電気光学
装置に係わり、時計、小型携帯機器に使用される特に明
るく美観に優れたカラーの反射型液晶電気光学装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モノカラー表示をする反射型の液
晶電気光学素子としては、通常の反射型ＴＮ液晶表示装
置の反射板の前方にカラーフィルターを設けることが一
般的であった。カラーフィルターとしては透明樹脂フィ
ルム表面に色素をコーティングしたものや、透明樹脂に
色素を溶解して製造されたものが使用されている。更
に、カラーフィルターを用いずに、偏光板の少なくても
どちらか一方にカラー偏光板を用いることによってカラ
ー表示を可能にする方式、あるいは、反射板の基板表面
に色素をコーティング、もしくは印刷し、着色反射板と
してカラー表示を可能にする方式、あるいは、反射板の
基板表面に誘電体を数層コーティングしてダイクロイッ
クミラーとしてカラー表示を可能にしている方式があ
る。

【０００３】さらに液晶中に２色性色素を添加したゲス
トホスト方式も提案されている。ゲストホスト方式は液
晶に添加した２色性色素の吸収係数の異方性を利用して
表示を行うものである。ゲストホスト方式の中には、１
枚偏光板を用いる方式としてｐ型色素と誘電異方性が正
の液晶を用いたＨｅｉｌｍｅｉｅｒ型ゲストホスト方
式、ｐ型色素と誘電異方性が負の液晶（Ｎｎ液晶）を用
いたＮｎ液晶ゲストホスト方式などが提案されている。
また、偏光板を用いない方式としてｐ型色素を添加した
コレステリック液晶もしくはカイラルネマティック液晶
を用いた相転移型ゲストホスト方式、１／４波長板を利
用した１／４波長板型ゲストホスト方式、２層の液晶層
を有し、おのおのの分子配向が直交させてある２層型ゲ
ストホスト方式などが提案されている。

【０００４】一方、２色カラー（バイカラー）表示をす
る反射型の液晶電気光学装置としては、図３の様に複合
タイプの偏光板（バイカラー偏光板）をＴＮ型液晶電気
光学装置に用いたものが提案されている。バイカラー偏
光板１１はモノカラー偏光子を２枚使用し、吸収軸を直
交して貼り合わせたものである。例えば、赤、青のバイ
カラー偏光板１１を赤の吸収軸をニュートラル偏光板１
２の偏光軸に平行にした場合、電界無印加で青、電界印
加で赤を呈する。すなわち青色背景に赤色表示のバイカ
ラー表示が実現できる。また、この場合ニュートラル偏
光板１２もしくはバイカラー偏光板１１のいずれかを９
０゜回転させることによって、赤色背景に青色表示をす
る事が可能となる。

【０００５】また、図４の様に反射型動的散乱型液晶電
気光学素子を用いた２色カラー化の工夫も提案されてい
る。透明電極２を設けた上側透明基板１と可視光の特定
波長を選択的に反射しそれ以外を透過するダイクロイッ
クミラー１３を透明電極２’の下に設けた下側透明基板
１’との間には有機酸の第４級アンモニウム塩などの添
加により、比抵抗を低くした負の誘電異方性を有するネ
マティック液晶４が封入され、さらに下側基板１の背面
にはカラー拡散板１４が配置されている。電圧が印加さ
れていない部分では背後に置いたカラー拡散板１４の色
とダイクロイックミラー１３の透過光の合成色が背景色
となって見え、電圧が印加されている部分では動的散乱
効果により拡散されてダイクロイックミラー１３ミラー
の反射色だけが見えることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の反射型液晶電気光学装置においては次の様な課題を
を有している。 図３に示したようなバイカラー偏光板を用いたＴＮ
型液晶電気光学装置においては、偏光板を必要とするた
めに、入射光の約５０％が失われ表示が暗くなる。ま
た、ＴＮ型の液晶電気光学装置であるために視角によっ
てコントラスト比が異なるため、表示が良く見える視角
範囲が限定される。

【０００７】 図４に示したような動的散乱型液晶と
ダイクロイックミラーを組み合わせた反射型液晶電気光
学素子においては、入射光の直接反射光が目に入らない
ようにするため、液晶電気光学素子に正反射防止カバー
１５を設けなければならず、構造が複雑となり、さらに
視角範囲も限定される。また、動的散乱型液晶であるた
め偏光板が不要で明るい表示ができるが、電流型の動作
であるため消費電流が著しく大きくなる。

【０００８】本発明は、上述した従来の反射型液晶電気
光学装置の課題を解決するためになされたものであり、
表示が明るく、視角範囲も広くさらには消費電流も小さ
いという特徴を持った新規の反射型液晶電気光学装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、透明電極を有する２枚の透明基板間に２
色性色素を添加した液晶を封入した液晶セルの背面に反
射板を配置した反射型液晶電気光学装置において、前記
液晶セルの吸収波長域が反射板の反射波長域と少なくと
も重なることを特徴とした。

【００１０】また、本発明に用いられる反射板は、該反
射板の反射波長域内に蛍光を発することを特徴とした。
また、本発明に用いられる液晶は、２色性色素を添加し
たコレステリック液晶、カイラルネマティック液晶もし
くは光学活性剤を添加したネマティック液晶であること
を特徴とした。

【００１１】また、本発明に用いられる液晶は、高分子
マトリクス中に２色性色素を添加した液晶を分散保持し
た高分子分散型液晶であることを特徴とした。

【００１２】

【作用】上記のように構成された反射型液晶電気光学装
置の動作原理を図１を用いて説明する。図１は本発明の
反射型液晶電気光学装置の実施例を示す説明図である。
図１において、６は相転移型のゲストホスト液晶セルで
ある。透明基板１、１’の内側にはパターニングされた
ＩＴＯ等の透明電極２、２’を形成し、ポリイミド等の
配向膜３、３’が塗布されている。間隙は、ｐ型の２色
性色素５を添加した正の誘電異方性を有するネマティッ
ク液晶４で満たされている。液晶４は、電圧無印加状態
でプレーナ配向になるよう特定量の光学活性剤が添加さ
れている。液晶４に添加した２色性色素５によって液晶
セル６は可視光領域に特定の吸収波長域を持つ。透明基
板１’の外側には反射板７が配置されている。液晶セル
６の吸収波長域は反射板７の反射波長域と少なくとも重
なるようにする。望ましくは液晶セル６の吸収波長域は
反射板７の反射波長域に含まれるのがよい。

【００１３】図１の電圧無印加領域において、液晶セル
６に入射した入射白色光８は、液晶セル６を透過後反射
板７に入射する。ここで、液晶セル６内の液晶４は光学
活性剤により、透明基板に垂直な螺旋軸を持った螺旋構
造、すなわちプレーナ配向となっている。一方、液晶４
に添加したｐ型の２色性色素５は分子の長軸に平行な吸
収軸を持っており、また液晶の螺旋構造に沿って配向す
るため、入射光の特定の波長域のどの偏光成分も吸収す
ることになる。これにより、液晶セル６は特定の吸収波
長域を持つため、入射白色光８は、液晶セル６を透過
後、着色して反射板７に入射する。反射板７の反射波長
域の一部は既に液晶セル６によって吸収を受けているた
め、残りの波長域のみが反射板７で反射し、再び液晶セ
ル６に入射し、反射光９となって出射する。すなわち、
反射光９は反射板の反射波長域が液晶セルの吸収波長域
と重なる波長域の吸収を受けるため、反射板そのものと
は異なった色相に着色されて観測される。

【００１４】一方、電圧印加時においては液晶４は透明
基板基板１、１’に垂直に配向するホメオトロピック配
向となる。この際、ｐ型の２色性色素５も液晶４にそっ
て垂直に配向する。ｐ型の２色性色素は分子軸に垂直な
成分の偏光は吸収しないので、液晶セル６に入射した入
射光８’は液晶セル６で吸収を受けることなく透過し、
反射板７に入射する。反射板７に入射した光は、反射板
の反射波長域のみ反射して、再び液晶セル６を通過する
がここでも吸収を受けることなく、反射光９’として出
射する。すなわち、反射板７そのものの着色が観測され
る。

【００１５】このようにして、色相の異なる２色表示の
反射型液晶表示が実現できる。また、ＴＮ型の反射型液
晶電気光学装置のように偏光を利用することがないため
偏光板が不要となり、非常に明るい表示ができる。さら
に、反射板７としては、ＴＮ型液晶電気光学装置に使用
するアルミニウム等を蒸着した反射板や動的散乱型液晶
電気光学装置に用いるミラーのように視野角を限定する
ような反射板ではなく光拡散性の反射板が使用できるた
め、非常に視野角の広い表示が実現できる。

【００１６】また、反射板７として、反射波長域に蛍光
を持つような反射板にすると反射波長域の反射のほか
に、反射波長域より短波長側の波長を吸収し、反射波長
域内で発光して加わるため反射板の反射率が大きくな
る。これにより、さらに明るい表示になる。蛍光は光拡
散性であるので視野角も広く、視認性の良い表示ができ
る。

【００１７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。 （実施例１）図１において、透明基板１および１’は平
滑なガラス基板を用いたが、ポリエチレンテレフタレー
ト等の透明高分子フィルムを使用してもかまわない。透
明基板１および１’に設ける透明電極２および２’は、
ＩＴＯ膜からなる透明導電膜をフォトリソグラフィーに
よって分割形成した。透明電極２および２’の上には例
えば膜厚が数十ｎｍのポリイミド系の垂直配向剤を膜付
けし、焼成処理して配向膜３および３’を形成した後、
セルギャップを約１０μｍにして誘電異方性が正のネマ
ティック液晶４に青色のアントラキノン系２色性色素５
を２重量％溶解後、光学活性剤としてＣＭ−３３（チッ
ソ社製）を２重量％加熱混合したのち注入し、いわゆる
コレステリック・ネマティック相転移型液晶セル６を作
製した。

【００１８】また、液晶セル６に使用する液晶４として
は、上記に示した他にコレステリック液晶、カイラルネ
マティック液晶も使用できる。こうして作製した液晶セ
ル６の透明基板１’側の外側に透明な粘着剤を介して黄
色の反射板７を貼り合わせた。反射板７は白色のポリエ
チレンテレフタレートフィルムに黄色の顔料を所定の溶
剤で分散しスクリーン印刷等の方法で塗布したのち、熱
乾燥することによって得た。ここで、反射板は黄色に着
色した色紙、または高分子フィルム、基板、金属板でも
よい。

【００１９】この様にして作製された反射型液晶電気光
学装置を白色光垂直入射の条件で観察すると、図１の電
圧無印加領域では、入射光８は反射光９として鮮やかな
緑色に着色されて観察された。分光光度計で測定すると
図５に示すような反射スペクトル１６が得られた。一
方、電圧印加領域では入射光８’は反射光８’として黄
色に着色されて観察された。分光光度計で測定すると図
５に示すような反射スペクトル１７が得られた。

【００２０】次いで、この反射型液晶電気光学装置を腕
時計に実装して観察してみると、鮮やかな緑色の地に黄
色の表示となり、従来のバイカラー偏光板によってカラ
ー表示した反射型液晶表示装置に比較して、格段明る
く、視角範囲も格段に広かった。

【００２１】（比較例１）比較例１として実施例１と同
様な液晶セルに実施例１とは異なり液晶セルの吸収波長
域と重ならない波長域の反射板、例えば青色の反射板を
張り合わせて反射型液晶電気光学装置を作成した。

【００２２】この様にして作製された反射型液晶電気光
学装置を白色光垂直入射の条件で観察すると、電圧印加
無領域および電圧印加領域においてもほとんど色相が異
なることがないためコントラストが非常に低く視認性の
悪い表示となった。 （実施例２）実施例１と同様に液晶セル６を作製し、透
明基板１’の外側に透明な粘着剤を介して蛍光黄色の反
射板７を貼り合わせた。反射板７は白色のポリエチレン
テレフタレートフィルムに黄色の蛍光インキとしてＥＧ
蛍光０５３黄（帝国インキ製造製）に硬化剤、希釈溶剤
を添加し、スクリーン印刷によって塗布したのち、熱乾
燥することによって得た。ここで反射板７としては、蛍
光顔料を分散した紙やプラスティック板等を使用しても
よい。

【００２３】この様にして作製された反射型液晶電気光
学装置を白色光垂直入射の条件で観察すると、図１の電
圧印加無領域では、入射光８は反射光９として鮮やかな
緑色に着色されて観察された。分光光度計で測定すると
図６に示すような反射スペクトル１６が得られた。一
方、電圧印加領域では入射光８’は反射光８’としてさ
らに鮮やかな黄色に着色されて観察された。分光光度計
で測定すると図６に示すような反射スペクトル１７が得
られた。

【００２４】よって、反射板７の反射波長域に蛍光を持
つものを使用することにより、実施例１よりさらに明る
い表示が実現できた。 （比較例２）比較例２として実施例２と同様な液晶セル
に実施例１とは異なり液晶セルの吸収波長域と重ならな
い波長域に蛍光をもつ反射板、例えば蛍光青色の反射板
を張り合わせて反射型液晶電気光学装置を作成した。

【００２５】この様にして作製された反射型液晶電気光
学装置を白色光垂直入射の条件で観察すると、電圧印加
無領域および電圧印加領域においてもほとんど色相が異
なることがないためコントラストが非常に低く視認性の
悪い表示となった。また、蛍光青色の反射板の効率も悪
いため明るい表示にもならなかった。

【００２６】（実施例３）図２において、透明基板１お
よび１’は平滑なガラス基板を用いたが、ポリエチレン
テレフタレート等の透明高分子フィルムを使用してもか
まわない。透明基板１および１’に設ける透明電極２お
よび２’は、ＩＴＯ膜からなる透明導電膜をフォトリソ
グラフィーによって分割形成した。透明基板１’上に青
色のアントラキノン系２色性色素５を添加したネマティ
ック液晶４とポリビニールアルコール等の水溶性高分子
と水と所定の溶媒を混合した混合液を展開し、その後加
熱することにより、水と溶媒を蒸発させるとともに、２
色性色素５を添加した液晶４を分散保持した高分子マト
リクス１０を作製した。その後、透明基板１を貼り合わ
せることによっていわゆる高分子分散型ゲスト・ホスト
液晶セル６を得た。

【００２７】また、液晶セル６としては、スポンジ状の
高分子マトリクス１０に２色性色素５を添加したネマテ
ィック液晶４を含浸したを透明基板１、１’で狭持した
ものなども利用できる。こうして作製した液晶セル６の
透明基板１’側の外側に透明な粘着剤を介して蛍光ピン
ク色の反射板７を貼り合わせた。反射板７は白色のポリ
エチレンテレフタレートフィルムに蛍光インキとしてＥ
Ｇ蛍光１３９紅（帝国インキ製造製）に硬化剤、希釈剤
を添加しスクリーン印刷等の方法で塗布したのち、熱乾
燥することによって得た。ここで、反射板は蛍光ピンク
に着色した色紙、または高分子フィルム、基板、金属板
でもよい。

【００２８】この様にして得た反射型液晶電気光学装置
を白色光垂直入射の条件で観察すると、図２の電圧印加
無領域では、入射光８は反射光９として鮮やかな紫色に
着色されて観察された。分光光度計で測定すると図７に
示すような反射スペクトル１６が得られた。一方、電圧
印加領域では入射光８’は反射光８’としてさらに鮮や
かなピンクに着色されて観察された。分光光度計で測定
すると図７に示すような反射スペクトル１７が得られ
た。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば表
示が明るく、視角範囲も広くさらには消費電流も小さい
反射型液晶電気光学装置を安価に実現することが出来る
とともに鮮明な色調の２色カラー表示が出来るため、時
計、その他の携帯機器用ディスプレイとして極めて有効
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１および実施例２の構成断面図
を示した説明図である。

【図２】本発明の実施例３の構成断面図を示した説明図
である。

【図３】従来の反射型ＴＮ液晶電気光学装置の説明図で
ある。

【図４】従来の反射型動的散乱型液晶電気光学装置の説
明図である。

【図５】本発明の実施例１の反射型液晶電気光学装置の
色表示特性のスペクトル図である。

【図６】本発明の実施例２の反射型液晶電気光学装置の
色表示特性のスペクトル図である。

【図７】本発明の実施例３の反射型液晶電気光学装置の
色表示特性のスペクトル図である。

【符号の説明】

１ 透明基板 １’ 透明基板 ２ 透明電極 ２’ 透明電極 ３ 配向膜 ３’ 配向膜 ４ 液晶 ５ ２色性色素 ６ 液晶セル ７ 反射板 ８ 入射光 ８’ 入射光 ９ 反射光 ９’ 反射光 １０ 高分子マトリクス １１ バイカラー偏光板 １２ ニュートラル偏光板 １３ ダイクロイックミラー １４ カラー拡散板 １５ 正反射防止カバー １６ 電界無印加領域の反射スペクトル １７ 電界印加領域の反射スペクトル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明電極を有する２枚の透明基板間に２
   色性色素を添加した液晶を封入した液晶セルの背面に反
   射板を配置した反射型液晶電気光学装置において、前記
   液晶セルの吸収波長域が反射板の反射波長域と少なくと
   も重なることを特徴とする反射型電気光学装置。
2. 【請求項２】 前記反射板は、該反射板の反射波長域内
   に蛍光を発することを特徴とする請求項１に記載の反射
   型液晶電気光学装置。
3. 【請求項３】 前記液晶は、２色性色素を添加したコレ
   ステリック液晶、カイラルネマティック液晶もしくは光
   学活性剤を添加したネマティック液晶であることを特徴
   とする請求項１および請求項２に記載の反射型液晶電気
   光学装置。
4. 【請求項４】 前記液晶は、高分子マトリクス中に２色
   性色素を添加した液晶を分散保持した高分子分散型液晶
   であることを特徴とする請求項１および請求項２に記載
   の反射型液晶電気光学装置。