JPH0915590A

JPH0915590A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH0915590A
Application number: JP7164008A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Takiguchi; 康之滝口; Akihiko Kanemoto; 明彦金本; Yumi Matsuki; ゆみ松木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】散乱型の液晶と光反射層とからなる直視型液
晶表示素子において、視野角が広く、表示品質の高い当
該素子を提供する。【構成】画素電極２１，２２を有する上下一対の基板
１１，１２に、電圧印加によって透明と光散乱状態を切
り替える液晶調光層３を挟持し、視認側を上方として調
光層３の下方に光反射層４、上方に入射部位によって光
路の曲折の程度が変化する光路曲折手段５を設ける。照
明光８の正反射光が観察され難く、周囲景色の写り込み
なく、見やすい画面となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射型液晶表示素子、
より詳細には、散乱型の当該素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子の表示方式には、ツイステ
ッドネマティック（ＴＮ）モードやスーパーツイステッ
ドネマティックモードに代表されるような偏光板を用い
て液晶による複屈折や旋光性を利用したものと、動的散
乱モードや相転移モードのような偏光板を用いずに液晶
による光散乱を利用した方式がある。このうち、光散乱
方式は偏光板を必要としないため、偏光板による光の損
失（吸収）を伴わず、より明るい表示が可能となるとい
う特徴を有している。光散乱方式の一つに、近年盛んに
開発が進められている高分子分散型の液晶表示素子があ
る。これは、樹脂等の支持体により液晶を液滴状に分散
させたり、液晶中に樹脂の網目構造を形成した液晶分散
膜を電極付基板で狭持した構造を有している。この方式
では、一般に電圧を印加していない状態では、支持体に
よって液晶の配向が乱された状態にあり、微少な屈折率
のゆらぎのために光を散乱する。本素子に電圧を印加す
ると、液晶が正の誘電異方性を有する場合には、液晶分
子は電界方向に配列し、屈折率のゆらぎが低減するため
に透明状態となる。本方式は、表示の明るさに加えて、
応答速度が速いという利点を併せ持っている。さらに、
従来の散乱型の液晶表示素子に比べ、高信頼性化が可能
で、材料や製法によっては従来の散乱型の液晶表示素子
より低電圧で動作させることができるという特徴をも有
している。

【０００３】このような光散乱型液晶表示素子を反射型
で直視型表示装置として用いる場合、一般的には素子の
調光層の背後に鏡面状の反射板を配置して用いる方法が
簡便である（例えば、特開平２−２１４８２７号公報参
照）。しかしながら、このような構成では、照明源と観
察者の位置関係によっては、照明光の正反射光が直接観
察されて見づらい表示となってしまったり、透明画素が
多い場合には、周辺の風景が写り込んだりして、表示品
質が低下するという問題があった。図９は、この従来の
光反射層を有する散乱型液晶表示素子の例で、その断面
図を示すものである。図中において、ガラス基板１１，
１２により形成された微小空隙に、印加電圧によって透
明状態と散乱状態とが切り替わる液晶調光層３が挟持さ
れている。２１，２２は該調光層に電圧を印加するため
の電極である。４は、金属鏡面を有する光反射層であ
る。本構成では、調光層が透明状態にある時、素子は鏡
面となり、前述のように、照明光８の反射光が直接観察
者の目９に入ってしまい、表示品質を低下させてしま
う。

【０００４】ＴＮモードやゲストホストモードを用いた
液晶表示素子において、反射板自体を粗面化し、このよ
うな問題を改善したもの（例えば、特開平２−２１４８
２７号公報，特開平６−１８８７４号公報参照）が知ら
れているが、これらを散乱型の液晶表示素子に適用した
場合、反射板の光拡散性が強すぎて、コントラストがほ
とんど得られないという問題がある。また、反射板を液
晶セル内面に配置し、表示電極を兼ねさせた場合には、
反射板の凹凸が液晶層厚に影響するため、不均一な表示
となってしまったり、例えば相転移型の液晶モードのよ
うに、特性が液晶層厚に大きく依存する表示方式では、
表示自体が困難となったりする。また、ほとんどの液晶
表示方式では、動作電圧が液晶層厚に依存するため、場
所によって電圧−透過率特性が異なってしまい、全体と
して電圧−透過率特性の急峻性が悪化してしまったりす
るという問題も有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、散乱型の液
晶と光反射層とからなる直視型液晶表示素子における上
述の問題点が解決された視野角が広く、表示品質の高い
当該液晶表示素子を提供することをその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために、（１）画素電極を有する上下一対の基
板に、電圧印加によって透明状態と光散乱状態を切り替
えることができる液晶調光層を狭持してなる液晶表示素
子において、視認側を上方としたときに該調光層の下方
に光拡散性を有する反射層を設けるとともに、該光反射
層の拡散反射率をＲｄ、正反射率をＲｒとしたときに、
Ｒｄ／Ｒｒを０.０５以上４以下としたこと、或いは、
（２）前記（１）において、該光反射層の上方に入射部
位によって光路の曲折の程度が変化する光路曲折手段を
設け、該光路曲折手段の拡散透過率と正透過率の和が７
０％以上とし、かつ、該光路曲折手段の拡散透過率をＴ
ｄ、正透過率をＴｒとしたときに、Ｔｄ／Ｔｒが０.０
３以上２以下とするとともに、（Ｔｄ＋Ｒｄ）／（Ｔｒ
＋Ｒｒ）の比を０.０５以上４以下としたこと、或い
は、（３）前記（２）において、該光路曲折手段を表面
に微細な凹凸を有するものとするとともに、該光路曲折
手段を該液晶表示素子の最上層とし、かつ、凹凸面を視
認側に向けて構成すること、或いは、（４）前記（１）
〜（３）のいずれかにおいて、該光反射層と該液晶調光
層の間の距離を表示画素の大きさ以下としたこと、或い
は、（５）前記（２）〜（４）のいずれかにおいて、該
光路曲折手段と該光反射層の間の距離を１.５mm以下と
したこと、或いは、（６）画素電極を有する上下一対の
基板に、電圧印加によって透明状態と光散乱状態を切り
替えることができる液晶調光層を狭持してなる液晶表示
素子において、視認側を上方としたときに、該調光層の
下方に光反射層を設けるとともに、該光反射層の上方に
入射部位によって光路の曲折の程度が変化する光路曲折
手段を設けたこと、或いは、（７）前記（６）におい
て、該光路曲折手段の拡散透過率と正透過率の和が７０
％以上であり、かつ、拡散透過率（Ｔｄ）と正透過率
（Ｔｒ）の比（Ｔｄ／Ｔｒ）が０.０５以上４以下であ
ること、或いは、（８）前記（６）又は（７）におい
て、該光路曲折手段を該基板表面に直接形成された微細
な凹凸を有するものとしたこと、或いは、（９）前記
（６）〜（８）のいずれかにおいて、該光路曲折手段を
該液晶調光層に対して上方と下方にそれぞれ設けるとと
もに、上方の該光路曲折手段を表面に微細な凹凸を有す
るものとするとともに、該液晶表示素子の最上層とし、
かつ、凹凸面を視認側に向けて構成すること、或いは、
（１０）前記（９）において、上方の該光路曲折手段の
拡散透過率をＴｄ１、正透過率をＴｒ１、下方の該光路
曲折手段の拡散透過率をＴｄ２、正透過率をＴｒ２とし
たときに、Ｔｄ１／Ｔｒ１を０.０３以上２以下とする
とともに、（Ｔｄ１＋Ｔｄ２）／（Ｔｒ１＋Ｔｒ２）の
比を０.０５以上４以下としたこと、或いは、（１１）
前記（６）〜（１０）のいずれかにおいて、該光反射層
と該液晶調光層の間の距離を表示画素の大きさ以下とし
たこと、或いは、（１２）前記（６）〜（１１）のいず
れかにおいて、該光路曲折手段と該光反射層の間の距離
を１.５mm以下としたことを特徴とする液晶表示素子を
構成する。

【０００７】

【作用】

（請求項１〜３）画素電極を有する上下一対の基板に、
電圧印加によって透明状態と光散乱状態を切り替えるこ
とができる液晶調光層を狭持してなる液晶表示素子にお
いて、視認側を上方としたときに、該調光層の下方に設
けた光拡散性を有する反射層で、その拡散反射率Ｒｄ，
正反射率Ｒｒの比Ｒｄ／Ｒｒを０.０５以上４以下とし
たことにより、反射層による照明光の正反射や写り込み
が低減され、十分なコントラストが得られる。さらに、
該光反射層の上方に付加的に設けた光路曲折手段で、そ
の拡散透過率Ｔｄ，正透過率Ｔｒの比Ｔｄ／Ｔｒが０.
０３以上２以下とするとともに、（Ｔｄ＋Ｒｄ）／（Ｔ
ｒ＋Ｒｒ）を０.０５以上４以下としたものの作用によ
り、上記と同様に見やすい画像が得られる。さらに、該
光路曲折手段の視認側表面の凹凸により素子表面の正反
射も抑え、より良好な表示性能を得る。

【０００８】（請求項４）また、上記の作用に加え、光
反射層と液晶調光層の間の距離を表示画素大きさ以下と
したことにより、さらにコントラストの改善された表示
素子が提供されることになる。（請求項５）また、上記の請求項１〜３の作用に加え、
光路曲折手段と光反射層の間の距離を１.５mm以下とし
たことにより、さらにシャープな表示画像を得ることに
なる。

【０００９】（請求項６〜８）画素電極を有する上下一
対の基板に、電圧印加によって透明状態と光散乱状態を
切り替えることができる液晶調光層を狭持してなる液晶
表示素子において、視認側を上方としたときに、該調光
層の下方に設けた光反射層及び光反射層の上方に設けた
入射部位によって、光路の曲折の程度が変化する光路曲
折手段によって、照明光の正反射光が観察され難く、ま
た、周囲の景色の写り込みもない見やすい表示素子を提
供することになる。さらに、該光路曲折手段の拡散透過
率Ｔｄと正透過率Ｔｒの和を７０％以上とし、かつその
比Ｔｄ／Ｔｒを０.０５以上４以下としたことにより、
見やすさを改善しながら高いコントラストの表示素子を
得る。さらに、該光路曲折手段の表面の微細な凹凸によ
り、上記と同様の良好な特性を簡便な構成で得ることが
できる。

【００１０】（請求項９，１０）また、上記請求項６〜
８の作用に加え、該液晶調光層に対して上方と下方に設
けた該光路曲折手段及びその視認側の表面における微細
な凹凸によって素子表面の正反射をも抑えることがで
き、より良好な表示品質を得ることになる。さらに、該
光路曲折手段の拡散透過率Ｔｄ₁，Ｔｄ₂（下方）及び正
透過率Ｔｒ₁，Ｔｒ₂（下方）の比Ｔｄ₁／Ｔｒ₁を０.０
３以上２以下とするとともに、（Ｔｄ₁＋Ｔｄ₂）／（Ｔ
ｒ₁＋Ｔｒ₂）を０.０５以上４以下としたことにより、
より画像のぼけの少ない、より良好な表示品質を得るこ
とになる。

【００１１】（請求項１１，１２）また、上記請求項６
〜１０の作用に加え、光反射層と液晶調光層の間の距離
を表示画素大きさ以下としたことにより、さらにコント
ラストの改善された表示素子を提供することになる。さ
らに、上記請求項６〜１１の作用に加え、光路曲折手段
と光反射層の間の距離を１.５mm以下としたことによ
り、さらにシャープな表示画像を得ることになる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）図１は、本発明になる液晶表示素子の実施
例の構成を示す図である。ガラス基板１１，１２により
形成された微小空隙に、印加電圧によって透明状態と散
乱状態とが切り替わる液晶調光層３が挟持されている。
２１，２２は、該調光層３に電圧を印加するための電極
である。４′は、光拡散特性を有する光反射層である。
光反射層４′としては、具体的には、アルミニウム，ク
ローム，銀，モリブデンなどの金属反射膜の表面を粗面
化したものや、粗面化された基材に上記金属膜を真空成
膜法やメッキなどの方法で形成したものを例示できる。
光反射層４′の光拡散性能は、このような凹凸の大き
さ，密度を制御することによってなされる。光反射層
４′の光拡散性能についてであるが、拡散性能が高すぎ
る場合には、調光層３が透明時と散乱時の反射率差が小
さくなり、コントラストが低下してしまう。逆に拡散性
能が低すぎる場合には、反射層４′による正反射光が観
察され易くなり、表示品位を損なってしまう。したがっ
て、十分なコントラストを得、不要な反射光を効果的に
抑制するためには、光反射層４′の拡散反射率をＲｄ、
正反射率をＲｒとしたときに、Ｒｄ／Ｒｒを０.０５以
上４以下とすることが必要であり、０.１以上３以下と
することがさらに好ましい。

【００１３】上記実施例１に対応する具体例を、その結
果とともに以下に示す。なお、反射率と透過率の測定
は、５５０nmの波長で、開口角２.８度の条件で行っ
た。正反射率は４５度入射法により測定した。また、以
下の全ての具体例においても、この条件で測定が行われ
た。液晶調光層３がＰＤＬＣであり、１画素の大きさが
３００μm×３００μmであり、各画素に金属／絶緑層／
金属からなる、いわゆるＭＩＭ素子を付加したアクティ
ブマトリクス型の液晶セルの下側に約２μmの微細な凹
凸を有するポリエステルフィルムの上にＡｌを蒸着した
反射板４′を配置して当該液晶表示素子を構成した。な
お、基板１１，１２のガラス厚さは０.５mmとした。本
例で用いたポリエステルフィルムの拡散反射率透過率は
６５％であり、正反射率は２５％である。本例の表示素
子の画素に選択電圧を印加して透明にし、室内の蛍光灯
照明下で観察したところ、照明光の正反射はほとんど感
じられず、十分なコントラストが得られた。

【００１４】また、上記実施例１に対応するさらなる具
体例とその結果を以下に示す。ポリエステルフィルムと
して表面形状の異なるフィルムを用いて、上記実施例１
の具体例におけると同様にして、液晶表示素子を作製し
た。このものにおいても、下記の結果が示すように、照
明光の正反射はほとんど感じられず、十分なコントラス
トが得られた。ＲｄＲｒＲｄ／Ｒｒ正反射抑制効果コントラスト例１６５２５２.５ ◎ ○ 例２１２７８０.１５ ○ ◎ 例３３０６００.５ ◎ ◎

【００１５】（実施例２）本発明は、画素が透明な際
に、入射光の一部の光路を曲折させるとともに、曲折さ
れる光路の割合および曲折の程度を制御することによっ
て、不要な反射光を低減させることがいずれにも共通の
機能で、これにより、コントラストを維持するものであ
る。図１では、この機能を反射の光拡散性能のみを制御
して発現させたものであるが、入射部位によって光の屈
折が変化する特性を有する光路曲折手段を光反射層の上
方に付加することによっても、同様の機能を発現させる
ことができる。図２は、この機能を光路曲折手段５を設
けることによる実施例を示す図である。この場合、良好
なコントラストを得るためには、光反射層４′と光路曲
折手段５の両方の光拡散特性を制御する必要がある。す
なわち、光路曲折手段５の拡散透過率と正透過率の和が
７０％以上とし、かつ、光路曲折手段５の拡散透過率を
Ｔｄ、正透過率をＴｒとしたときに、Ｔｄ／Ｔｒを０.
０３以上２以下とするとともに、（Ｔｄ＋Ｒｄ）／（Ｔ
ｒ＋Ｒｒ）の比を０.０５以上４以下とする必要があ
る。光路曲折手段５の拡散透過率と正透過率の和が小さ
い場合、吸収や光散乱等によって表示の明るさやコント
ラストが低下してしまう。また、Ｔｄ／Ｔｒが大きすぎ
る場合には、画像のシャープさが低下してしまう。（Ｔ
ｄ＋Ｒｄ）／（Ｔｒ＋Ｒｒ）の比が小さすぎる場合に
は、反射層４′からの正反射低減効果が減じられ、大き
すぎる場合には、コントラストの低下を生ずる。

【００１６】上記実施例２に対応する具体例として、反
射層４′と下基板１２の間に表面に微細な凹凸を有する
ポリエステルフィルム（拡散透過率は１２％であり、正
透過率は７５％）を挿入し、素子を観察したところ、そ
の結果として、この素子の表示性能は、上記例３と同様
に優れたものであった。

【００１７】（実施例３）上記実施例２が基づく発明に
おける光路曲折手段の形態としては、図３に示すような
微細な凹凸を持つ面を設けるものを必要とする。この場
合、図３に示すように、光が入射した位置によって入射
光と凹凸面の角度が変化するために光の拡散を生ずる。
このような凹凸面を構成するには、樹脂からフィルムを
成形する際に、樹脂中にフィラーを混入させておき、表
面に凹凸を形成する方法、または、同じ方法で両側が平
坦なフィルムを成形したのち、表面のフィラーの部分を
溶出させる方法、予め凹凸を形成した型を用いてフィル
ムを成形する方法、サンドブラストなどの方法によって
フィルム表面を荒らすなどの方法によって作製した凹凸
を有するフィルムを重ねるか、または接着すればよい。

【００１８】また、ここに、基板上に直接凹凸を形成す
ることもでき、例えば、予め片面にマット加工のされた
樹脂フィルムを基板１１として用いたり、基板１１上に
フィラーを混入した樹脂膜を形成する方法もある。この
例の場合、光の拡散性能は、凹凸の形状と密度を制御す
ることによって制御することができる。具体的には、酸
化アルミニウム，酸化チタン，酸化ジルコニウム，シリ
カ，炭酸カルシウム，燐酸カルシウムなどの無機物や樹
脂製の０.１μm〜１０μm程度の粒径の微粒子と樹脂の
複合膜を、基板１１表面にコーティングにより形成する
ことにより作製することができる。微粒子の添加量は、
用いる材料や粒径によっても異なるが、０.１〜５％程
度が一般的である。

【００１９】さらに、別の好ましい光路変更手段５の形
態としては、図４に示すように、膜を異なる屈折率を有
する複数の材料５ａ及び５ｂからなる複合膜層で形成し
た膜を例示できる。この場合、光の拡散は材料間の屈折
率の不一致と該界面の光路に対する傾きによってもたら
され、図３に示した例と同様の効果を発現させることが
できる。このような膜を形成するには、例えば、二種の
ポリマーのミクロ相分離を用いる方法、樹脂からフィル
ムを成形する際に樹脂中に非相溶性で屈折率の異なる材
料を混入させておく方法、樹脂モノマーと樹脂モノマー
に対して相溶で樹脂モノマーの重合生成物である樹脂に
は、非相溶な材料の混合物を重合させる方法、樹脂モノ
マーとフィラーの不均一系を重合する方法などがあげら
れる。この膜は、膜単体を基板１１等に積層して用いて
も良いが、基板１１等の上に直接形成しても良い。この
例の場合、光の拡散性能は用いる材料の屈折率差，分離
の形状と大きさ，分離構造の密度および膜厚を制御する
ことによって制御することができる。

【００２０】このような構成の最大の利点は、図３のよ
うに、光路曲折手段５を微細な凹凸から構成するととも
に、光路曲折手段５を素子の最上層とし、かつ、凹凸面
を観察者側に向けて構成した場合に発現する。このよう
な構成によって、光路曲折手段５は光を拡散させる効果
とともに、素子表面からの正反射光を減じる効果をも発
現し（図３参照）、さらに見やすい表示素子を得ること
ができる。なお、Ｔｄ１／Ｔｒ１が０.０３以下である
と、素子表面の正反射光の低減効果が小さくなってしま
う。

【００２１】上記実施例３に対応する具体例として、上
基板１１の上面に表面に微細な凹凸を有するポリエステ
ルフィルム（拡散透過率は１２％であり、正透過率は７
５％）を挿入し、素子を観察したところ、この素子の反
射層４′からの正反射は大きく減じられており、コント
ラストも高く、ほぼ上記例３と同等の表示性能が得られ
たが、加えて素子表面の正反射が抑えられており、上記
例３以上に見やすい表示が得られた。そして、この具体
例において、ポリエステルフィルムの拡散性能を変えて
素子を作成したところ、次の結果を得た。ＴｄＴｒＴｄ／Ｔｒ正反射抑制効果コントラスト反射層素子表面例５１２７５０.１６ ◎ ◎ ◎ 例６７８１０.０８ ○ ○ ◎ 例７３０６００.５ ◎ ◎ ○

【００２２】（実施例４）上記実施例１〜３が基づく本
発明の液晶表示素子において、さらに高いコントラスト
を得るためには、光反射層と液晶調光層の間の距離
（ｄ）を表示画素の大きさ（ｌ）以下とすることを必要
とする。すなわち、ｌに較べてｄが大きい場合、散乱画
素からの光の回り込みによって透明画素の暗さが減じら
れてしまう。ｌに対して、ｄは小さければ小さいほど良
いが、ｌ以下とすることにより、ほぼ十分なコントラス
トを得ることができる。携帯機器用の一般的な表示素子
では、ｌは１００μm〜３００μm程度であり、１mmない
し０.５mm程度のガラス基板を用いて図１に示すような
構成の液晶表示素子を作製した場合には、高いコントラ
ストは、得られ難い。ｄをｌ以下とするには、図５の構
成のように、画素電極４１を金属反射板とする方法を例
示できる。ただし、時計や電卓表示のように、画素電極
４１が表示エリア全体にない場合には、光反射層４′を
下基板の裏面とし、基板厚を１００μm〜３００μm以下
とすることが好ましい。この場合、ガラス基板では、割
れ易く、また、薄いガラス板を安定に製造することも困
難なため、特に樹脂製のフィルムないしシートを好まし
いものとして用いる。

【００２３】上記実施例４に対応する具体例とその結果
は、以下のとおりである。液晶調光層３がＰＤＬＣであ
り、１画素の大きさが３００μm×３００μmであり、各
画素に金属／絶縁層／金属からなる、いわゆるＭＩＭ素
子を付加したアクティブマトリクス型の液晶セルの上側
基板１１の上にポリエステル製で片面に微細な凹凸を有
するフィルム（光路曲折手段５）を重ねた。下基板１２
の画素電極４１は、凹凸のあるアルミニウムで構成し、
表面画素電極４１が反射層４′を兼ねる図５の構成とし
た。用いた反射層４１のＲｄ，Ｒｒは、それぞれ１２
％，７８％とした。また、ポリエステルフィルムのＴ
ｄ，Ｔｒは、それぞれ１２％，７５％とした。この表示
素子の全画素に選択電圧を印加して、室内の蛍光灯照明
下で観察したところ、照明光の正反射はほとんど感じら
れず、コントラストも良好であった。また、得られた画
像のコントラストは、上記例５よりもさらに高かった。

【００２４】（実施例５）上記実施例２〜４が基づく本
発明の液晶表示素子において、さらに鮮明な画像を得る
ためには、光路曲折手段５と光反射層４′の間の距離を
１.５mm以下とすることを必要とし、１mm以下とするこ
とが好ましい。この距離が大きすぎる場合には、散乱画
素と透明画素の境界がぼけてしまい、不鮮明な画像とな
ってしまう。例えば、１mm厚のガラス基板１１，１２を
用いて作製した図１のような構成の液晶表示素子では、
この距離は、約２mmとなってしまい、画像が不鮮明にな
りやすい。それに対して、樹脂基板を採用するなどして
上基板１１厚を薄くした構成や、光反射層４′を液晶調
光層３に隣接して設けた図５の様な構成では、さらに鮮
明な画像を得ることができる。ここで、用いることので
きる樹脂基板としては、ポリエステル，ポリアリレー
ト，ポリエーテルスルホン，ポリスルホン，ポリカーボ
ネート，アクリル樹脂，ポリオレフィン，ポリエーテル
エーテルケトンなどの透明樹脂を主にしたフィルムまた
はシートを例示することができる。

【００２５】上記実施例４及び５に対応する具体例とそ
の結果は、以下のとおりである。上記実施例３の具体例
において、ＭＩＭ素子を設けずに基板１１，１２として
１００μm厚のポリエステルフィルムを用い、ＭＩＭ素
子を設けずにセグメント駆動型の画素電極４１を有する
液晶表示素子を作製した。画素の大きさは、３００μm
とした。この素子照明光の正反射は、ほとんど感じられ
ず、コントラストも良好であった。また、得られた画像
のコントラストは、０.５mm厚のガラス基板を用いた該
実施例３の具体例よりもさらに高かった。

【００２６】（実施例６）図６は、本発明になる他の液
晶表示素子の実施例の構成を示す図である。ガラス基板
１１，１２により形成された微小空隙に、印加電圧によ
って透明状態と散乱状態とが切り替わる液晶調光層３が
挟持されている。２１，２２は、該調光層３に電圧を印
加するための電極である。４は、金属鏡面を有する光反
射層である。５は、入射部位によって光路の曲折の程度
が変化する光路曲折手段である。光路曲折手段５は、図
６に示すように、微小な入射位置の差によって異なる方
向に光を屈折させる機能を有することが必要であり、こ
の作用によって、照明８からの光は拡散されるため、観
察者に到達する正反射光が減じられることになる。同様
にして、周囲の風景の写り込みも解消することができ
る。光路曲折手段５を配置する位置としては、光反射層
４より観察者側であればよい。図６に示した様に、上基
板１１上面ないし上方に配置するのが簡便であるが、上
基板１１の液晶調光層３の接する面、下基板１２と液晶
調光層３の接する面、下基板１２と光反射層４の間等を
も例示することができる。

【００２７】上記実施例６に対応する具体例とその結果
は、以下のとおりである。液晶調光層３がＰＤＬＣであ
り、１画素の大きさが３００μm×３００μmであり、各
画素に金属／絶縁層／金属からなる、いわゆるＭＩＭ素
子を付加したアクティブマトリクス型の液晶セルの上側
基板１１の上にポリエステル製で片面に約２μmの微細
な凹凸を有するフィルム（光路曲折手段５）を重ね、下
基板１２の下にアルミニウムを蒸着したポリエステルフ
ィルムを配置して当該液晶表示素子を構成した。なお、
基板１１，１２のガラスの厚さは０.５mmとした。本例
で用いたポリエステルフィルムの拡散透過率は６２％で
あり、正透過率は１３％である（Ｔｄ／Ｔｒ＝４.
８）。本例の表示素子の全画素に選択電圧を印加して全
画素を透明にし、室内の蛍光灯照明下で観察したとこ
ろ、照明光の正反射はほとんど感じられず、コントラス
トも良好であった。

【００２８】（実施例７）上記実施例６が基づく発明に
おける光路曲折手段５の光拡散性能には、好ましい範囲
が存在する。拡散性能が高すぎる場合には、光路曲折手
段５が液晶調光層３の散乱時と同様の働きをするため
に、調光層３が透明時と散乱時の反射率差が小さくな
り、コントラストが低下してしまう。逆に、拡散性能が
低すぎる場合には、上述のような効果は発現しない。十
分なコントラストを得、不要な反射光を効果的に抑制す
るためには、光路曲折手段５の拡散透過率と正透過率の
和を７０％以上とするとともに、拡散透過率（Ｔｄ）と
正透過率（Ｔｒ）の比（Ｔｄ／Ｔｒ）を０.０５以上４
以下とすることが必要となり、０.１以上３以下とする
ことが好ましい。

【００２９】上記実施例７に対応する具体例とその結果
は、以下のとおりである。ポリエステルフィルムとして
拡散性能の異なるフィルムを用いて、上記実施例６の具
体例におけると同様にして液晶表示素子を作製した。こ
のものにおいても、下記の結果が示すように、照明光の
正反射はほとんど感じられず、加えて該具体例よりもさ
らに高いコントラストが得られた。ＴｄＴｒＴｄ／Ｔｒ正反射抑制効果コントラスト例８１０７５０.１３ ○ ◎ 例９３０５００.６ ◎ ◎ 例10 ５０２０２.５ ◎ ○

【００３０】（実施例８）上記実施例６〜７が基づく発
明における光路曲折手段５として、基板１１，１２自体
がこのような機能を有するように構成することが最も簡
便である。好ましい光路曲折手段５の形態としては、図
７に示すような微細な凹凸を持つ面を設けることが例示
できる。この場合、光が入射した位置によって入射光と
凹凸面の角度が変化するために光の拡散を生ずる。この
ような凹凸面を構成するには、樹脂からフィルムを成形
する際に、樹脂中にフィラーを混入させておき、表面に
凹凸を形成する方法、または、同じ方法で両側が平坦な
フィルムを成形したのち、表面のフィラーの部分を溶出
させる方法、予め凹凸を形成した型を用いてフィルムを
成形する方法、サンドブラストなどの方法によってフィ
ルム表面を荒らすなどの方法によって作製した凹凸を有
するフィルムを重ねるか、または接着すればよい。ま
た、基板上に直接凹凸を形成することもでき、例えば、
予め片面にマット加工のされた樹脂フィルムを基板１
１，１２として用いたり、基板１１，１２上にフィラー
を混入した樹脂膜を形成する方法もある。この例の場
合、光の拡散性能は、凹凸の形状と密度を制御すること
によって制御することができる。具体的には、酸化アル
ミニウム，酸化チタン，酸化ジルコニウム，シリカ，炭
酸カルシウム，燐酸カルシウムなどの無機物や樹脂製の
０.１μm〜１０μm程度の粒径の微粒子と樹脂の複合膜
を基板１１，１２表面にコーティングにより形成するこ
とにより作製することができる。微粒子の添加量は用い
る材料や粒径によっても異なるが、０.１〜５％程度が
一般的である。

【００３１】さらに、別の好ましい光路変更手段５の形
態としては、先に示した図４に示すように、膜を異なる
屈折率を有する複数の材料からなる複合膜層で形成した
膜を例示できる。この場合、光の拡散は、材料間の屈折
率の不一致と該界面の光路に対する傾きによってもたら
され、凹凸による例と同様の効果を発現させることがで
きる。このような膜を形成するには、先に示したと同様
の方法による。その性質についても先に記載のとおりで
ある。

【００３２】上記実施例８に対応する具体例とその結果
は、以下のとおりである。液晶セルの上基板１１を実施
例７の具体例で用いたポリエステルフィルムで構成し、
液晶表示素子を作製した。この素子は、実施例２と同様
に優れた表示性能が得られたが、加えて該具体例より高
いコントラストと明るさが得られた。

【００３３】（実施例９）上記実施例６〜８が基づく発
明における光路曲折手段として、図６では、光路曲折手
段５を１層のみ使用したが、２層ないし複数層で構成す
ることもできる。この場合、図８に示すように、第１の
光路曲折手段５１を素子の最上層に設け、この光路曲折
手段として、図７に示したような凹凸面で構成し、か
つ、凹凸面を観察者方向に向けて配置することが好まし
い。第２の光路曲折手段５２は、液晶調光層３と光反射
層４の間に配置する。このような構成によって、第１の
光路曲折手段５１は、光を拡散させる効果とともに、素
子表面からの正反射光を減じる効果をも発現し、さらに
見やすい表示素子を得ることができる。

【００３４】上記実施例９に対応する具体例として、上
記実施例６の具体例において、液晶セルの上側基板１１
の上に拡散透過率が５０％であり、正透過率が２０％で
あるフィルムを重ね、下基板１２とアルミ反射板４の間
には拡散透過率が１２％であり、正透過率が７８％であ
るフィルム５２を挟んで液晶表示素子を作製した。この
ものは、該具体例より画像のシャープさが改善されてい
た。

【００３５】（実施例１０）上記実施例９が基づく発明
における上方の光路曲折手段５１の拡散透過率をＴｄ
１、正透過率をＴｒ１、下方の光路曲折手段５２の拡散
透過率をＴｄ２、正透過率をＴｒ２としたときに、
（ａ）Ｔｄ１／Ｔｒ１を０.０３以上２以下とするとと
もに、（ｂ）（Ｔｄ１＋Ｔｄ２）／（Ｔｒ１＋Ｔｒ２）
の比を０.０５以上４以下とすることが必要となるが、
Ｔｄ１／Ｔｒ１を０.０３以下であると、素子表面の正
反射光の低減効果が小さくなり、２以上では表示のシャ
ープさが減じられる傾向がある。また、（Ｔｄ１＋Ｔｄ
２）／（Ｔｒ１＋Ｔｒ２）が小さい場合には、光反射層
の正反射防止効果が減じられ、大きすぎる場合には、コ
ントラストが低下してしまう。

【００３６】この実施例１０に対応する具体例として、
上記実施例９の具体例において、液晶セル３の上側基板
１１の上に拡散透過率が１２％であり、正透過率が７８
％であるフィルム５１を重ね、下基板１２とアルミ反射
板４の間には拡散透過率が２７％であり、正透過率が６
３％であるフィルム５２を挟んで液晶表示素子を作製し
た。このものは、実施例９の具体例よりさらに高いコン
トラストが得られ、画像のシャープさもより優れてい
た。

【００３７】（実施例１１）上記実施例６〜１０が基づ
く本発明の液晶表示素子において、さらに高いコントラ
ストを得るためには、光反射層４と液晶調光層３の間の
距離（ｄ）を表示画素の大きさ（ｌ）以下とすることが
必要である。すなわち、ｌに較べてｄが大きい場合、散
乱画素からの光の回り込みによって透明画素の暗さが減
じられてしまう。ｌに対して、ｄは小さければ小さいほ
ど良いが、ｌ以下とすることにより、ほぼ十分なコント
ラストを得ることができる。携帯機器用の一般的な表示
素子では、lは１００μm〜３００μm程度であり、１mm
ないし０.５mm程度のガラス基板１１，１２を用いて、
図９に示すような構成の液晶表示素子を作製した場合に
は、十分なコントラストは、得られ難い。ｄをｌ以下と
するには、図５の構成のように、画素電極４１を金属反
射板とする方法を例示できる。ただし、時計や電卓表示
のように、画素電極４１が表示エリア全体にない場合に
は、光反射層４を下基板１２の裏面とし、基板厚を１０
０μm〜３００μm以下とすることが好ましい。この場
合、ガラス基板１１，１２では割れ易く、また薄いガラ
ス板を安定に製造することも困難なため、特に樹脂製の
フィルムないしシートを特に好ましく用いる。

【００３８】この実施例１１に対応する具体例として、
液晶調光層３がＰＤＬＣであり、１画素の大きさが３０
０μm×３００μmであり、各画素に金属／絶縁層／金属
からなる、いわゆるＭＩＭ素子を付加したアクティブマ
トリクス型の液晶セルの上側基板１１の上にポリエステ
ル製で片面に微細な凹凸を有するフィルム（光路曲折手
段５）を重ねた。下基板１２の画素電極４１は、アルミ
ニウムで構成し、画素電極４１が反射層を兼ねる図５の
構成とした。ポリエステルフィルムの拡散透過率は、３
０％であり、正透過率は５０％である。本例の表示素子
の全画素に選択電圧を印加して、室内の蛍光灯照明下で
観察したところ、照明光の正反射は、ほとんど感じられ
ず、コントラストも良好であった。また、得られた画像
のコントラストは、上記例９よりもさらに高かった。

【００３９】（実施例１２）上記実施例６〜１１が基づ
く本発明の液晶表示素子において、さらに鮮明な画像を
得るためには、光路曲折手段５と光反射層４の間の距離
を１.５mm以下とすることが必要であり、１mm以下とす
ることが好ましい。この距離が大きすぎる場合には、散
乱画素と透明画素の境界がぼけてしまい、不鮮明な画像
となってしまう。例えば、１mm厚のガラス基板１１，１
２を用いて作製した、図６のような構成の液晶表示素子
では、この距離は、約２mmとなってしまい、画像が不鮮
明になりやすい。それに対して、樹脂基板を採用するな
どして上基板１１厚を薄くした構成や、光反射層４を液
晶調光層３に隣接して設けた、図５の様な構成では、さ
らに鮮明な画像を得ることができる。ここで、用いるこ
とのできる樹脂基板１１，１２としては、ポリエステ
ル，ポリアリレート，ポリエーテルスルホン，ポリスル
ホン，ポリカーボネート，アクリル樹脂，ポリオレフィ
ン，ポリエーテルエーテルケトンなどの透明樹脂を主に
したフィルムまたはシートを例示することができる。光
反射層４としては、アルミニウム，クローム，銀，モリ
ブデンなどの金属反射膜を例示できる。

【００４０】実施例１１および１２に対応する具体例と
して、上記実施例７の具体例において、ＭＩＭ素子を設
けずに基板１１，１２として１００μm厚のポリエステ
ルフィルムを用い、ＭＩＭ素子を設けずに、セグメント
駆動型の画素電極４１を有する液晶表示素子を作製し
た。画素の大きさは、３００μmとした。この素子照明
光の正反射は、ほとんど感じられず、コントラストも良
好であった。また、得られた画像のコントラストは、
０.５mm厚のガラス基板１１，１２を用いた該具体例よ
りもさらに高かった。

【００４１】ところで、本発明に用いることのできる液
晶の表示方式は、電圧印加などによって光散乱性が変化
するものであれば用いることができ、従来公知の動的散
乱方式、相転移方式、スメクティック液晶の熱電気光学
効果を利用した方式、強誘電性液晶の光散乱を利用した
方式、液晶を連続相ないし独立相としてポリマーに分散
させた高分子分散方式、コレステリック液晶にポリマー
を分散させたポリマー安定化コレステリック方式などを
用いることができる。これらの方式の中でも、液晶層が
液晶領域と該液晶領域を微細に分割するよう構成された
支持体とから構成される、いわゆる高分子分散型の液晶
表示素子は、低電圧で動作できる点で最も好適である。
一般に高分子分散型の液晶表示素子では、その特性上散
乱性を上げてコントラストを上げようとすると、電圧が
上昇してしまうという問題があるが、本発明になる液晶
表示素子は、反射板によって散乱性を向上させることが
でき、しかも、透明画素の黒さを損わないため、比較的
散乱の弱い低電圧動作の試料においても、高いコントラ
ストを得ることができるという利点がある。

【００４２】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
によって、以下のような効果がもたらされることにな
る。（請求項１，２）本発明の散乱型の液晶表示素子は、光
拡散性反射層を有するために、照明光の正反射光が観察
され難く、また、周囲の景色の写り込みもないため、コ
ントラストが高く、見やすい表示素子を提供することが
できる。さらに、光拡散性の大きさが制御されているた
めに、コントラストが低下することがない。（請求項３）さらに、表面に凹凸構造を有する光路曲折
手段を最上層に設けた構成にすることにより、上の特徴
に加えて素子表面の正反射をも抑えることができて写り
込みが低減され、より見やすい良好な表示品質を得るこ
とができる。（請求項４）光反射層と液晶調光層の間の距離を特定の
範囲に規定することによって、上記加え、さらにコント
ラストの改善された表示素子を提供することができる。（請求項５）光路曲折手段と光反射層の間の距離を特定
の範囲に規定することによって、上記に加え、さらにシ
ャープな表示画像を得ることができる。（請求項６〜８）鏡面状の光反射層を有する散乱型の液
晶表示素子の反射層の上方に、入射部位によって光路の
曲折の程度が変化する光路曲折手段を設けたため、従来
問題であった照明光の正反射光が観察され難く、また、
周囲の景色の写り込みもないため、見やすい表示素子を
提供することができる。さらに、光路曲折手段の光拡散
性能を特定の範囲にすることにより、見やすさを改善し
ながら高いコントラストの表示素子を得ることができ
る。さらに、光路曲折手段を、基板画面上に形成された
微細な凹凸で構成することにより、上記のような優れた
特性を簡便な構成で実現することができる。（請求項９，１０）光路曲折手段を液晶調光層に対して
上方と下方にそれぞれ設けるとともに、上方の光路曲折
手段を微細な凹凸から構成するとともに、素子の最上層
とし、かつ、凹凸面を観察者側に向けて構成することに
よっては、素子表面の正反射や写り込みをも抑えること
ができ、さらに、良好な表示品質を得ることができる。
さらに、上方の光路曲折手段と下方の光路曲折手段の光
拡散特性を特定の範囲に規定することによって、より画
像のぼけが少ない良好な表示品質を得ることができる。（請求項１１，１２）光反射層と液晶調光層の間の距離
を特定の範囲に規定することによっては、よりコントラ
ストの改善された表示素子を提供することができる。さ
らに、光路曲折手段と光反射層の間の距離を特定の範囲
に規定することによって、よりシャープな表示画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の実施例の構成を作用
光とともに示す図である。

【図２】光路曲折手段をさらに設けた図１と同様の図
である。

【図３】表面を凹凸とした光路曲折手段の実施例の構
成を作用光とともに示す図である。

【図４】光路曲折手段の他の実施例の構成を示す図で
ある。

【図５】表面画素電極が反射層を兼ねる図２と同様の
図である。

【図６】本発明の他の液晶表示素子の実施例の構成を
作用光とともに示す図である。

【図７】図３と同じ光路曲折手段の実施例で光の作用
を説明する図である。

【図８】光路曲折手段を２層で構成した本発明の実施
例を示す図である。

【図９】従来の液晶表示素子の構成を作用光とともに
示す図である。

【符号の説明】

３…液晶調光層、４…光反射層、４′…光拡散特性を有
する光反射層、５…光路曲折手段、５ａ，５ｂ…複合膜
層の材料、７…外周シール、８…照明光、９…観察者の
目、１１…上基板、１２…下基板、２１，２２…電極、
４１…反射性画素電極、５１…第１の光路曲折手段、５
２…第２の光路曲折手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素電極を有する上下一対の基板に、電
圧印加によって透明状態と光散乱状態を切り替えること
ができる液晶調光層を狭持してなる液晶表示素子におい
て、視認側を上方としたときに該調光層の下方に光拡散
性を有する反射層を設けるとともに、該光反射層の拡散
反射率をＲｄ、正反射率をＲｒとしたときに、Ｒｄ／Ｒ
ｒを０.０５以上４以下としたことを特徴とする液晶表
示素子。
【請求項２】該光反射層の上方に入射部位によって光
路の曲折の程度が変化する光路曲折手段を設け、該光路
曲折手段の拡散透過率と正透過率の和が７０％以上と
し、かつ、該光路曲折手段の拡散透過率をＴｄ、正透過
率をＴｒとしたときに、Ｔｄ／Ｔｒが０.０３以上２以
下とするとともに、（Ｔｄ＋Ｒｄ）／（Ｔｒ＋Ｒｒ）の
比を０.０５以上４以下としたことを特徴とする請求項
１記載の液晶表示素子。
【請求項３】該光路曲折手段を表面に微細な凹凸を有
するものとするとともに、該光路曲折手段を該液晶表示
素子の最上層とし、かつ、凹凸面を視認側に向けて構成
することを特徴とする請求項２記載の液晶表示素子。
【請求項４】該光反射層と該液晶調光層の間の距離を
表示画素の大きさ以下としたことを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項５】該光路曲折手段と該光反射層の間の距離
を１.５mm以下としたことを特徴とする請求項２〜４の
いずれか１項記載の液晶表示素子。
【請求項６】画素電極を有する上下一対の基板に、電
圧印加によって透明状態と光散乱状態を切り替えること
ができる液晶調光層を狭持してなる液晶表示素子におい
て、視認側を上方としたときに、該調光層の下方に光反
射層を設けるとともに、該光反射層の上方に入射部位に
よって光路の曲折の程度が変化する光路曲折手段を設け
たことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項７】該光路曲折手段の拡散透過率と正透過率
の和が７０％以上であり、かつ、拡散透過率（Ｔｄ）と
正透過率（Ｔｒ）の比（Ｔｄ／Ｔｒ）が０．０５以上４
以下であることを特徴とする請求項６記載の液晶表示素
子。
【請求項８】該光路曲折手段を該基板表面に直接形成
された微細な凹凸を有するものとしたことを特徴とする
請求項６又は７記載の液晶表示素子。
【請求項９】該光路曲折手段を該液晶調光層に対して
上方と下方にそれぞれ設けるとともに、上方の該光路曲
折手段を表面に微細な凹凸を有するものとするととも
に、該液晶表示素子の最上層とし、かつ、凹凸面を視認
側に向けて構成することを特徴とする請求項６〜８記載
の液晶表示素子。
【請求項１０】上方の該光路曲折手段の拡散透過率を
Ｔｄ１、正透過率をＴｒ１、下方の該光路曲折手段の拡
散透過率をＴｄ２、正透過率をＴｒ２としたときに、Ｔ
ｄ１／Ｔｒ１を０．０３以上２以下とするとともに、
（Ｔｄ１＋Ｔｄ２）／（Ｔｒ１＋Ｔｒ２）の比を０.０
５以上４以下としたことを特徴とする請求項９記載の液
晶表示素子。
【請求項１１】該光反射層と該液晶調光層の間の距離
を表示画素の大きさ以下としたことを特徴とする請求項
６〜１０記載の液晶表示素子。
【請求項１２】該光路曲折手段と該光反射層の間の距
離を１.５mm以下としたことを特徴とする請求項６〜１
１記載の液晶表示素子。