JPH10282492A

JPH10282492A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10282492A
Application number: JP9086959A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Hoshino; 雅文星野; Shunichi Motte; 俊一物袋; Shuhei Yamamoto; 修平山本; Teruo Ebihara; 照夫海老原; Shigeru Senbonmatsu; 茂千本松; Ko Taniguchi; 香谷口; Takakazu Fukuchi; 高和福地; Hiroshi Sakama; 弘坂間; Osamu Yamazaki; 修山崎; Naotoshi Shino; 直利篠
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高分子分散型液晶パネルなどを用いた光散乱
モードの反射型液晶表示装置では、誘電体多層薄膜の選
択反射特性を利用して輝度の高い白地を実現している
が、誘電体多層膜を１０〜２０層程度積層するため、非
常に高価であるという問題があった。【解決手段】誘電体多層薄膜の積層数を減らすととも
に、背後に薄いカラーフィルター層を配置することによ
り、表示品質を損なうことなく安価に反射型液晶表示装
置を提供できる。また、誘電体多層薄膜をゾルーゲル法
で成膜することによりさらに安価に反射型液晶表示装置
を提供できる。また、誘電体多層薄膜の一部の層に透過
光色の顔料を分散させて成膜することにより、製造工程
を簡略化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光散乱型の液晶表
示素子を用いた反射型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来技術】液晶表示装置は、薄型で消費電力が少ない
など多くの優れた特徴を有するため色々な用途の機器の
表示パネルとして多用されている。従来より最も一般的
な液晶表示素子の表示モードとしてＴＮ（ツイステッド
・ネマチック）モードやＳＴＮ（スーパー・ツイストテ
ッド・ネマチック）モードに代表されるような偏光板を
１枚ないし２枚用いて液晶による複屈折や旋光性を利用
した方式のものが知られている。前記ＴＮモ−ドやＳＴ
Ｎモ−ドの光の利用効率は、偏光板による光の吸収損失
があるため理論的には５０％以下となり、表示が暗くな
ってしまう。

【０００３】一方、相転移モ−ドおよび高分子分散モ−
ドなどに代表されるような偏光板を使用せず液晶による
光散乱性を利用した表示方式がある。これら光散乱モー
ドは偏光板が不要なため、偏光板による光の吸収損失を
生ぜず、光を有効に利用できるため、明るい表示が可能
となる。

【０００４】近年、特に、光散乱モードの中でも高分子
分散型液晶パネルが、低電圧化や低ヒステリシス化など
が可能であることから、注目を集めている。高分子分散
型液晶パネルは、少なくとも一方が透明な電極を設けた
一対の電極基板の間に、高分子の層を配置し、この高分
子層の中に正の誘電異方性を有するネマチック液晶を小
滴粒状または微小な連続相として分散させた構造（以
下、高分子分散液晶層と称す）をしており、一般的には
偏光板や配向膜が不要であるために、光の利用効率を８
０％以上にすることが可能であるという特徴を有してい
る。

【０００５】高分子分散型液晶パネルは、電圧無印加の
状態（ＯＦＦ状態）では光散乱作用により表示が乳白色
の状態となり、電圧印加の状態（ＯＮ状態）では光散乱
作用が無くなり表示が透明な状態となる。光散乱モード
の液晶表示素子を反射方式の直視型表示素子として用い
る場合、液晶表示素子の背後に有色背景板を配置して、
表示素子が透明状態の時に有色表示となり、表示素子が
散乱状態の時には後方散乱によって白色表示となる方式
が従来より一般的な方式として知られている。

【０００６】しかしながら、高分子分散液晶層などの光
変調層の光散乱状態では、一般的に前方散乱光の割合が
かなり大きい。発明者らの製作した高分子分散型液晶素
子の測定結果では、光散乱状態に於いて、後方散乱光が
１５％〜２５％で、前方散乱光が７５％〜８５％という
割合であった。このため、入射光のうちかなりの割合の
光が前方散乱光となり有色背景板に入射する。尚、有色
背景板には、一般に色素として顔料や染料が使用される
ため、光吸収損失が大きい。このため、有色背景板に入
射した前方散乱光は、有色背景板によってかなりの割合
で吸収され、有色に対応した特定波長範囲の光の一部が
散乱反射光になる。したがって、有色背景板で散乱反射
された散乱反射光が、再度、高分子分散液晶層に入射
し、高分子分散液晶層で散乱され、前方散乱光として観
測者の目に到達することになる。ここで、この前方散乱
光は、有色背景板に対応した特定波長範囲の光、即ち、
有色光である。

【０００７】従って、入射光は、光変調層で散乱され
て、後方散乱光や前方散乱光などになり、これらによっ
て合成された光は、光吸収損失により入射光に比べて光
の強度がかなり低減しているため、輝度が低く、且つ、
かなり着色した光となる。

【０００８】この様な問題を解決するために、一方が透
明な電極である一対の電極面の間に光変調層を設けた反
射型液晶表示装置において、光変調層が電極面間に印加
される電圧により光散乱状態を変化させるとともに、光
変調層の背後に特定の波長の光を反射するが該特定の波
長以外の光は透過する選択反射層と、選択反射層の背後
に白色または該選択反射層の透過光色を反射する散乱反
射層を設けた液晶表示装置が開示されている（特開平７
−１５２０２９）。

【０００９】図５は従来の光散乱モードの反射型表示素
子の一例として、高分子分散型液晶パネルを用いた場合
の例で、電圧無印加に於ける高分子分散液晶層の光散乱
状態を説明した説明図である。図６は従来の光散乱モー
ドの反射型表示素子の一例として、高分子分散型液晶パ
ネルを用いた場合の例で、電圧印加に於ける高分子分散
液晶層の光透過状態を説明した説明図である。

【００１０】電圧が印加されていない時は、液晶分子は
色々な方向を向いており、この状態では、光変調層１３
に入射した光は液晶と高分子の界面での光散乱作用によ
り散乱される。入射光のうちかなりの割合の光が前方散
乱光Ｌ３となり、この前方散乱光Ｌ３は選択反射層１４
に入射する。

【００１１】選択反射層１４は、可視光領域の特定の波
長範囲の光を透過させると共にその他の可視光を反射さ
せる特性を有している。

【００１２】従って、選択反射層１４に入射した前方散
乱光Ｌ３は、特定の波長範囲の透過光以外の光が高効率
で反射される。選択反射層１４で反射された光Ｌ４は、
再度光変調層１３に入射し、散乱され、光強度の比較的
強い前方散乱光Ｌ５として観測者Ｓ０の目に到達するこ
とになる。

【００１３】一方、選択反射層１４を透過した特定波長
の光Ｌ６は、散乱反射層３０に入射される。散乱反射層
３０では、入射光を等方的に、かつ高効率に散乱反射す
る。この散乱反射光Ｌ８は再び選択反射層１４を透過し
て、光変調層１３に入射し、散乱され、光強度の比較的
強い前方散乱光Ｌ８として観測者Ｓ０の目に到達するこ
とになる。

【００１４】従って、入射光Ｌ１は光変調層１３で散乱
されて後方散乱光Ｌ２や前方散乱光Ｌ５、Ｌ８などにな
り、これら散乱光は吸収損失をほとんど受けていないの
で、これら散乱光によって合成された光（Ｌ２＋Ｌ５＋
Ｌ８など）は、入射光の強度とほぼ同じ程度の光強度と
なる。そして、この輝度が非常に高く着色されていない
白色光を観測者Ｓ０は見ることになる。即ち、外からの
入射光の光吸収損失が非常に少なく、入射光の大部分を
白さの輝度として有効に活用できるため、非常に明るい
純度の高い白色が実現できる。

【００１５】電圧が印加されている時は、液晶分子が基
板面に対してほぼ垂直に配列する。この状態では、光散
乱作用が無くなり、光変調層は透明状態となる。従っ
て、外から入射した光Ｌ１は光変調層１３をほぼそのま
ま透過し、選択反射層１４に入射する。

【００１６】選択反射層１４では、可視光領域の特定の
波長範囲の光を透過させると共にその他の可視光を反射
させる特性を有している。従って、選択反射層１４に入
射した光は、選択反射層１４で特定の波長範囲の光Ｌ６
が高効率で透過され、散乱反射層３０に入射する。散乱
反射層３０では、入射光を等方的に高効率に散乱反射す
る。この散乱反射光Ｌ７は、再び選択反射層１４を透過
し、電圧印加された領域、即ち光変調層１３が透明な領
域に入射し、ほぼそのまま光変調層１３を透過して、観
測者Ｓ０の目に到達する。従って、選択反射層１４で選
択された特定波長範囲の光だけが観測者Ｓ０の目に到達
する。

【００１７】尚、選択反射層１４に入射した光は、選択
反射層１４で特定波長範囲以外の光が反射される。この
反射光Ｌ４は、選択反射層１４の反射特性から、正反射
光となって、透明な光変調層１４をそのまま透過する
が、観測者Ｓ０が見ることのできる視野角範囲からずれ
ているため、観測者Ｓ０の目には到達できない。よっ
て、この正反射光（特定波長範囲以外の光）を観察者は
視認することがないので、選択された特定波長範囲の光
だけを観測者が視認することになり、特定波長範囲の光
に対応した色を鮮やかな色純度の高い色として、観測者
は見ることができる。

【００１８】ここで、選択反射層１４には、光吸収損失
が非常に小さく、且つ、光の反射・透過特性が非常に優
れている特性を持ったものを用いる。そのため、選択反
射層１４の成膜法としては、たとえばＴｉＯ₂とＳｉＯ₂
を交互に３〜２０層に形成する多重蒸着または多重スパ
ッタ等がある。散乱反射層３０には、鮮やかな色純度の
高い色を再現するための重要な働きをさせるために、可
視光領域の全波長にわたって散乱反射率が均一で高い特
性を持った白色散乱反射層を用いる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光散乱モー
ドの反射型液晶表示装置としては、白色表示と有色表示
のコントラスト比が高く、かつ白濁状態の時の白さの輝
度が高い表示の方が望ましい。

【００２０】高分子分散液晶層が光散乱状態にある時
は、一般的に前方散乱光の割合が大きい。実用的な駆動
電圧で動作させる場合、現状では、液晶パネルのセルギ
ャップを薄くする必要があり、必然的に高分子分散液晶
層の白濁性は悪くなり、前方散乱光の割合が多くなる。
発明者らの製作した高分子分散型液晶素子の測定結果で
は、光散乱状態に於いて、後方散乱光が１５％〜２５％
で、前方散乱光が７５％〜８５％という割合であった。

【００２１】この様な問題を解決するために、光変調層
１３の背後に特定の波長の光を反射するが該特定の波長
以外の光は透過する選択反射層１４と、選択反射層１４
の背後に白色または該選択反射層１４の透過光色を反射
する散乱反射層３０を設けた液晶表示装置が開示されて
いる。

【００２２】前記液晶表示装置において選択反射層１４
には、光吸収損失が非常に小さく、且つ、光の反射・透
過特性が非常に優れている特性を持ったものを用いるた
め、たとえばＴｉＯ₂とＳｉＯ２を交互に３〜２０層程
度、多重蒸着または多重スパッタ等の真空成膜装置で作
る必要がある。図７中の実線は、１０〜２０層程度に多
重蒸着したときのもので、反射波長範囲が狭くかつ反射
率も高い。図７中の点線は、３〜１０層程度に多重蒸着
したときのもので、かなり広い波長範囲の光を反射す
る。

【００２３】従って、上述した従来技術では、鮮やかな
色純度の高い色を再現するために、選択反射層に１０層
以上の多層膜を使用する必要があり、選択反射層が非常
に高価なものとなるという問題があった。

【００２４】また、選択反射層をゾル−ゲル法を用い
て、スピンナー塗布または印刷等で成膜した場合、５層
程度が限度で、それ以上の多層膜を成膜すると、膜表面
にクラックがはいり使用出来なっかた。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置は、この様な問題を解決するためになされたもの
で、少なくとも一方が透明な電極である一対の電極面の
間に散乱状態と透明状態が切り替わる光変調層を設けた
反射型液晶表示装置であって、前記光変調層１３の背後
に特定の波長の光を反射するが該特定の波長以外の光は
透過する選択反射層１４と、前記選択反射層１４の背後
に該選択反射層１４の透過光色のカラーフィルター層１
５と、前記カラーフィルター層１５の背後に白色散乱反
射層３０を設けた。

【００２６】選択反射層には、図７の点線のような特性
の３〜１０層程度の誘電体多層薄膜で、ゾル−ゲル法を
用いて、スピンナー塗布または印刷で形成した。カラー
フィルターには、選択反射層の透過光色と同じ色で、図
７中の一点鎖線のような透過率が高く彩度の低い薄い色
のものを用いた。また、白色散乱反射層は、可視光領域
の全波長にわたって散乱反射率が均一で高い特性を持っ
た反射層とした。

【００２７】選択反射層において、ゾル−ゲル法を用い
た誘電体多層膜の一部の層に透過光色の顔料を分散させ
て成膜して、前記選択反射層とカラーフィルター層を一
体化した。

【００２８】また、前記光変調層を、電圧印加により光
散乱状態が変化する高分子分散型液晶層、または相転移
型液晶層とした。

【００２９】上述のような構成を採用したことの作用と
して、本発明の反射型液晶表示装置は、選択反射層に用
いられている誘電体多重薄膜の積層数を減らしても、そ
の背後にカラーフィルター層を配置することにより選択
反射層の特性劣化を補って、白さの輝度を損なうことな
く、且つ同時に、赤・緑・青など有色系の色を表示をす
る場合、白地が着色することなく、鮮やかな色表示がで
きる。その結果、ペーパーホワイトの様な輝度の高い白
さと、赤・緑・青などの任意の色を良好なコントラスト
で、色純度の優れた高品位な表示品質を安価に実現する
ことができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の反射型液晶表示装
置の動作原理を図２および図３の原理説明図を参照にし
ながら説明する。図３、４は、本発明の一実施例とし
て、光変調層が高分子分散液晶層である場合の光散乱状
態に関する原理説明図であり、それぞれ、白色表示時の
原理図と有色表示時の原理を説明するものである。

【００３１】図３に示すように、液晶パネルは、透明基
板１１Ａ上に透明電極１２Ａを形成した上側基板と、透
明基板１１Ｂの上にカラーフィルター層１５、選択反射
層１４、透明電極１２Ｂを順次積層した下側基板との間
に、正の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を含む
光散乱性の光変調層１３を狭持することにより形成され
ている。この液晶パネルの背後（図３に於いて下側）に
可視光領域の全波長に渡って散乱反射率が均一で高い特
性を持った白色散乱反射層３０を配置した構成となって
いる。

【００３２】以下に、この光変調層１３が高分子分散液
晶層である場合の電圧無印加（電圧ＯＦＦ）時の光散乱
状態に於ける白色表示の原理を図３を基にして説明す
る。電圧が印加されていない時は、液晶分子は色々な方
向を向いており、この状態では、高分子分散液晶層に入
射した光は液晶と高分子の界面での光散乱作用により散
乱される。即ち、電圧無印加の場合、外部から入射した
光Ｌ１は高分子分散液晶層によって散乱される。そし
て、入射光Ｌ１の後方散乱光Ｌ２の一部は視認方向に進
み、観測者Ｓ０の目に到達する。ここで、高分子分散液
晶層などの光変調層の光散乱状態では、一般に前方散乱
光の割合がかなり大きい。このため、入射光のうちかな
りの割合の光が前方散乱光Ｌ３となり、この前方散乱光
Ｌ３は選択反射層１４に入射する。

【００３３】尚、選択反射層１４は、３〜１０層程度の
多層膜で、図７の点線で示すような可視光領域の特定の
波長範囲の光を透過させると共にその他の可視光を反射
させる特性が良くないものを使用した。また、カラーフ
ィルター層１５は、選択反射層の透過光色と同じ色で、
図７の一点鎖線のような透過率が高く彩度の低い薄い色
のものを用いた。

【００３４】従って、選択反射層１４に入射した前方散
乱光Ｌ３は、選択反射層１４で特定の波長範囲の透過光
以外の光（Ｌ４）が反射される。選択反射層１４で反射
された光（Ｌ４）は、再度、高分子分散液晶層に入射
し、高分子分散液晶層で散乱され、光強度の比較的強い
前方散乱光Ｌ５として観測者Ｓ０の目に到達することに
なる。

【００３５】一方、選択反射層１４を透過した特定波長
の光（Ｌ６）は、カラーフィルター層１５に入射され
る。入射した光（Ｌ６）は、カラーフィルター層１５で
特定波長以外の光が吸収されて白色散乱反射層３０に入
射される（Ｌ６a）。

【００３６】白色散乱反射層では、入射光Ｌ６ａを等方
的に、かつ高効率に散乱反射する。この散乱反射光Ｌ７
は、再びカラーフィルター層１５で特定波長以外の光が
吸収されて選択反射層１４に入射され、選択反射層１４
を透過して、高分子分散液晶層に入射し、高分子分散液
晶層で散乱され、光強度の比較的強い前方散乱光Ｌ８と
して観測者Ｓ０の目に到達することになる。

【００３７】本実施例では、選択反射層１４は、光吸収
損失が非常に小さいので、後方散乱光Ｌ２と前方散乱光
Ｌ５は吸収損失をほとんど受けない。前方散乱光Ｌ８は
カラーフィルター層１５で光の吸収をうけるが、カラー
フィルター層１５の色と選択反射層１４の透過光色が同
じ色であるので、選択反射層１４で特定波長以外で選択
反射されなかった光について吸収されるだけである。ま
た、カラーフィルター層１５は透過率が高く彩度の低い
薄い色のものを用いるため吸収損失はさらに少なくな
る。したがってこれらの散乱光を合成した光（Ｌ２＋Ｌ
５＋Ｌ８等）は、入射光の強度とほぼ同じ程度の光強度
となる。そして、この輝度が非常に高く着色されていな
い白色光を観測者Ｓ０は見ることになる。即ち、外から
の入射光の光吸収損失が非常に少なく、入射光の大部分
を白さの輝度として有効に活用できるため、非常に明る
い白色が実現できる。

【００３８】また、以下に、光変調層１３が高分子分散
液晶層である場合の電圧印加（電圧ＯＮ）時の光透過状
態における有色表示の原理を、図４を参照して説明す
る。透明電極１２Ａ、１２Ｂの間に液晶の飽和電圧以上
の電圧を印加すると、液晶分子が両基板面に対してほぼ
垂直に配列する。この状態では、液晶と高分子の界面で
の光散乱作用が無くなり、高分子分散液晶層は透明状態
となる。従って、外から入射した光Ｌ１は高分子分散液
晶層をほぼそのまま透過し、選択反射層１４に入射す
る。

【００３９】選択反射層１４に入射した光（Ｌ１）は、
図７の点線の特性にそって特定の波長範囲の光が透過さ
れ（Ｌ６）、カラーフィルター層１５に入射する。カラ
ーフィルター層１５に入射した光は、図７の一点鎖線の
特性にそって特定の波長範囲以外の光を吸収して散乱反
射層３０に入射する（Ｌ６ａ）。散乱反射層では、入射
光Ｌ６を等方的に高効率に散乱反射する。この散乱反射
光Ｌ７は、再びカラーフィルター層１５で特定の波長範
囲以外の光を吸収された後に選択反射層１４を透過し、
電圧印加された領域、即ち高分子分散液晶層が透明な領
域に入射し、ほぼそのまま高分子分散液晶層を透過し
て、観測者Ｓ０の目に到達する。従って、選択反射層１
４とカラーフィルター層１５で透過および吸収された特
定波長範囲の光だけが観測者の目Ｓ０に到達する。

【００４０】尚、選択反射層１４に入射した光（Ｌ１）
は、選択反射層１４で特定波長範囲以外の光が反射（Ｌ
４）される。この反射光Ｌ４は、選択反射層１４の反射
特性から、正反射光となって、透明な光変調層１３をそ
のまま透過するが、観測者Ｓ０が見ることのできる視野
角範囲からずれているため、観測者Ｓ０の目には到達で
きない。よって、この正反射光Ｌ４（特定波長範囲以外
の光）を観察者Ｓ０は視認することがないので、選択さ
れた特定波長範囲の光（Ｌ７）だけを観測者が視認する
ことになり、特定波長範囲の光に対応した色を鮮やかな
色純度の高い色として、観測者Ｓ０は見ることができ
る。

【００４１】以上述べた様に、選択反射層１４の誘電体
多層膜の積層数が、３〜１０層程度でも、背後に薄い色
のカラーフィルター層１５を入れることにより、１０〜
２０層積層した誘電体多層膜を用いた反射型液晶表示装
置とほぼ同等の表示品質を実現できた。

【００４２】誘電体多層膜の積層数が減ったことにより
高品位な反射型液晶表示装置を安価に作れるようになっ
た。

【００４３】また、積層数が減ったことにより、誘電体
多層膜の成膜方法にゾル−ゲル法を用いることが可能と
なり、さらに安価になった。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しなが
ら説明する。（実施例１）図１は、本実施例１の反射型液晶表示装置
の概略構造を示す断面図である。

【００４５】図１に示すように、液晶パネル１０は、パ
タ−ニングされた透明電極１２Ａを備えた透明基板１１
Ａと、カラーフィルター層１５、選択反射層１４を順次
積層し、その上にパターニングされた透明電極１２Ｂを
備えた透明基板１１Ｂとの間に狭持された光変調層１３
より構成されている。尚、液晶パネル１０のセルギャッ
プが１０μｍになるように作成した。

【００４６】さらに、この液晶パネル１０の背後（図１
に於いて下側）に、白色散乱反射層３０を配置した。透
明基板１１Ａ、１１Ｂとして、本実施例１では、平滑で
透明なガラス板を用いた。尚、透明基板１１Ａ、１１Ｂ
には平滑で透明なガラス板の他に透明高分子フィルムを
用いてもかまわない。

【００４７】透明電極１２Ａ，１２Ｂとして、本実施例
１では、スパッタリング法や真空蒸着法で形成されるＩ
ｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂ 膜（以下ＩＴＯ膜と称す）からなる透
明導電膜をホトリソグラフィーによってパターニングし
たものを用いた。尚、透明電極１２Ａ，１２Ｂには、Ｉ
ＴＯ膜の他にＳｎＯ₂膜を用いてももかまわない。

【００４８】光変調層１３として、本実施例１では、高
分子分散液晶層を用いた。高分子分散液晶層は、紫外線
（ＵＶ）により架橋反応し重合するアクリレートモノマ
ーなどの高分子樹脂と正の誘電異方性を有するネマチッ
ク液晶と紫外線硬化開始剤などを均一に混合溶解させた
混合溶液を、空の液晶パネル１０に注入し、紫外線露光
により高分子樹脂のみ硬化し、正の誘電異方性を有する
ネマチック液晶を相分離して製作されたものである。

【００４９】この時、高分子樹脂とネマチック液晶との
配合量の割合が、高分子樹脂の割合が多い場合には、独
立した粒子状の液晶小滴が形成される。一方、高分子樹
脂の割合が少ない場合には、高分子樹脂は網の目状（ネ
ットワーク状）の構造を形成し、液晶はこの高分子樹脂
のネットワーク構造の中に連続相となって存在する。液
晶小滴粒およびポリマーネットワーク孔径は、なるべく
均一で、且つ平均粒径が０．５μｍ〜３．５μｍの範囲
であること望ましい。尚、この範囲外の平均粒径の場合
は、光散乱状態が悪化しコントラストが上がらなくな
る。さらに好ましくは、平均粒径は０．８μｍ〜１．８
μｍの範囲が良い。

【００５０】高分子樹脂とネマチック液晶との配合量の
割合は、８：２〜１：９である。また、独立した液晶小
滴粒構造よりもポリマーネットワークの液晶連続相構造
の方が、低電圧化や低ヒステリシス化を実現し易い。従
って、高分子樹脂とネマチック液晶との配合比は、４：
６〜１：９の範囲が好ましい。

【００５１】本実施例１では、選択反射層１４に、可視
光領域の特定波長範囲の光を透過させると共にその他の
可視光を反射させる特性を示す誘電体多層薄膜を用い
た。誘電体多層膜による選択反射層１４は、屈折率が相
対的に高い透光性誘電体薄膜と屈折率が相対的に低い透
光性誘電体薄膜とを交互に積層して形成する。この時、
積層する各誘電体多層薄膜の光学的厚さは反射したい中
心波長の１／４波長にする。

【００５２】各誘電体薄膜の境界では、下式に示すよう
に屈折率の差が大きいほど反射率は大きくなる。Ｒ＝｛（ｎ₂−ｎ₁)²/（ｎ₂＋ｎ₁)²}×１００［％］ここで、Ｒは積層する隣り合った二枚の薄膜境界での反
射率であり、ｎ₂およびｎ₁は各誘電体薄膜の屈折率であ
る。

【００５３】誘電体薄膜に用いられる材料は、低屈折率
透光性誘電体薄膜用としてＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃Ａ
ｌＦ₆等が、また、高屈折率透光性誘電体薄膜としてＴ
ｉＯ₂、ＺｒＯ₂ 、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴ
ｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃等が用いられてい
る。必要とする反射波長帯や透過波長帯、および、反射
率や透過率に応じて、誘電体材料、膜厚、層数を設定す
る。また、これらの誘電体薄膜は、真空蒸着法やスパッ
タリング法などによって容易に形成できる。

【００５４】本実施例１では、赤色光、緑色光、青色光
を透過する３種類の誘電体多層薄膜の選択反射層１４
を、真空蒸着器でそれぞれ作成した。誘電体多層薄膜の
選択反射層１４は、カラーフィルター層１５が成膜され
たガラス基板上に、高屈折率膜にはＴｉＯ₂を、低屈折
率膜にはＳｉＯ₂を用い、合わせて３〜１０層を積層し
て作成した。

【００５５】カラーフィルター層１５は、透明なガラス
基板上に、選択反射層１４のそれぞれの透過色にあわせ
た着色感光液（Ｃ○−７００１：富士ハントエレクトロ
ニクステクノロジー（株））を希釈液（ＦＨシンナー：
富士ハントエレクトロニクステクノロジー（株））で希
釈してスピンナー塗布後、紫外線（ＵＶ）により硬化す
ることにより成膜した。

【００５６】白色散乱反射層３０は、鮮やかな色純度の
高い色を実現するための重要な働きをする。鮮やかな色
純度の高い色を実現するためには、可視光領域の全波長
に渡って散乱反射率が均一で高い特性を持った白色散乱
反射層を用いることが望ましい。また、散乱反射層の厚
さは、散乱反射層の背後の物体の色に影響されない程度
の厚さを有していることが望ましい。

【００５７】本実施例１では、鮮やかな色純度の高い色
を実現するため、散乱反射率特性の優れた白色散乱反射
層として、東レ（株）のポリエステル・フィルム”ルミ
ラーＥ６０Ｌ”（厚さ：１８８μｍ）を使用した。尚、
白色散乱反射層３０には、可視光領域の全波長に渡って
散乱反射率が均一で高い特性を持つ他の高分子フィルム
で構成された白色散乱反射層や硫酸バリウム粉末などの
無機物で構成された白色散乱反射層を用いてもかまわな
い。

【００５８】また、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）
など可視光領域において反射率の高い金属膜の表面を特
定の粒径も持ったガラスビースなどを散布コーティング
して可視光領域の全波長に渡って散乱反射率が均一で高
い特性を持った白色散乱反射層を使用してもかまわな
い。

【００５９】これらの反射型液晶表示装置を白色光照明
の室内で観測すると、ペーパーホワイトの様な非常に輝
度の高い白地に、鮮やかで色純度が高い赤色、緑色、青
色の表示が得られた。

【００６０】尚、前記液晶表示パネルは、ＭＩＭやＴＦ
Ｔなどのアクティブ素子と組み合わせて使用することも
できる。

【００６１】（実施例２）本実施例２の反射型液晶表示
装置の断面構造図は、実施例１の図１の断面構造図と同
じである。従って、本実施例２は、図１を参照にしなが
ら説明する。図１において選択反射層１４をゾル−ゲル
法を用いて成膜した。

【００６２】カラーフィルター層１５を透明なガラス基
板上にスピンナー塗布、紫外線（ＵＶ）硬化した後、低
屈折率透光性誘電体薄膜用としてＳｉＯ₂膜、また、高
屈折率透光性誘電体薄膜としてＴｉＯ₂膜を交互に３〜
１０層積層した。成膜方法としては、まずＳｉＯ₂微粒
子とＵＶ硬化樹脂とイソプロピルアルコールを混合した
コロイド溶液をスピンナー塗布後、紫外線（ＵＶ）硬化
して、次にＴｉＯ₂微粒子とＵＶ硬化樹脂とイソプロピ
ルアルコールを混合したコロイド溶液をスピンナー塗布
後、紫外線（ＵＶ）硬化した。以上を３〜１０回繰り返
し積層することにより選択反射層１４を形成した。

【００６３】上記成膜方法で形成した選択反射層１４を
用いて、実施例１と同じ構成の反射型液晶表示装置を作
成し、白色光照明の室内で観測すると、ペーパーホワイ
トの様な非常に輝度の高い白地に、鮮やかで色純度が高
い赤色、緑色、青色の表示が得られた。尚、ＴｉＯ₂膜
から成膜しても同様の結果が得られる。また、塗布方法
は、スピンナー法のほかに印刷法、ディッピング法等で
も良い。

【００６４】（実施例３）図２は、本実施例３の反射型
液晶表示装置の概略構造を示す断面図である。本実施例
は、実施例２においてゾルーゲル法で成膜された誘電体
多層膜の一部の層に透過光色の顔料を分散させて成膜し
て、前記選択反射層とカラーフィルター層を一体化し
た。

【００６５】透明なガラス基板上に、まずＳｉＯ₂微粒
子とＵＶ硬化樹脂とイソプロピルアルコールと顔料を混
合したコロイド溶液をスピンナー塗布後、紫外線（Ｕ
Ｖ）硬化した。次のＴｉＯ₂膜からは、実施例２と同様
に顔料を含まずに成膜し、３〜１０回繰り返し積層する
ことにより選択反射層１４を形成した。

【００６６】このような成膜方法で形成した選択反射層
１４を用いて、図２の構造の反射型液晶表示装置を作成
し、白色光照明の室内で観測すると、ペーパーホワイト
の様な非常に輝度の高い白地に、鮮やかで色純度の高い
赤色、緑色、青色の表示が得られた。

【００６７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の反射型液晶
表示装置によれば、選択反射層１４の誘電体多層膜の積
層数が少なくても、背後に配置されたカラーフィルター
層１５により、選択透過光の波長特性を補正するため、
積層数の多くて光の反射・透過特性が非常にすぐれてい
る誘電体多層膜を用いた反射型液晶表示装置と同等の表
示品質を得られた。

【００６８】特に、誘電体多層膜の積層数が減ったこと
により高品位な反射型液晶表示装置を安価に作れるよう
になった。

【００６９】また、積層数が減ったことにより、誘電体
多層膜の成膜方法にゾル−ゲル法を用いることが可能と
なり、さらに安価にすることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の光散乱モードの反射型液晶
装置の概略構造を示す断面図。

【図２】本発明の実施例３の光散乱モードの反射型液晶
装置の概略構造を示す断面図。

【図３】実施例１において、電圧無印加時の高分子分散
液晶層の光散乱状態を説明した説明図。

【図４】実施例１において、電圧印加時の高分子分散液
晶層の光透過状態を説明した説明図。

【図５】高分子分散型液晶パネルを用いた従来の光散乱
モードの反射型液晶表示素子における、電圧無印加時の
高分子分散液晶層の光散乱状態を説明した説明図。

【図６】高分子分散型液晶パネルを用いた従来の光散乱
モードの反射型液晶表示素子における、電圧印加時の高
分子分散液晶層の光透過状態を説明した説明図。

【図７】緑色光を透過する誘電体多層薄膜の波長−透過
率特性を示す特性図。

【符号の説明】

１０液晶パネル１１Ａ、１１Ｂ透明基板１２Ａ、１２Ｂ透明電極１３光変調層１４反射光１５カラーフィルター層３０白色散乱反射層Ｌ１入射光Ｌ２後方散乱光Ｌ３、Ｌ５、Ｌ８前方散乱光Ｌ４反射光Ｌ６選択反射層透過光Ｌ６ａカラーフィルター層透過光Ｌ７乱反射光Ｓ０観測者

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者海老原照夫千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者千本松茂千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者谷口香千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者福地高和千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者坂間弘千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者山崎修千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内 (72)発明者篠直利千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地セイコー電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方が透明な電極である一対
の電極面の間に散乱状態と透明状態が切り替わる光変調
層を設けた反射型液晶表示装置において、前記光変調層
の背後に設けられた、特定の波長の光を反射しそれ以外
の波長の光を透過する選択反射層と、前記選択反射層の背後に設けられた、該選択反射層の透
過光色のカラーフィルター層と、前記カラーフィルター層の背後に設けられた白色散乱反
射層を備えることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】前記選択反射層が誘電体多層薄膜により
構成されたことを特徴とする請求項１に記載の反射型液
晶表示装置。
【請求項３】前記誘電体多層膜の一部の層に透過光色
の顔料を分散させることにより、前記選択反射層と前記
カラーフィルター層を一体化したことを特徴とする請求
項２に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】前記誘電体多層膜が、ゾル−ゲル法によ
り形成されたことを特徴とする請求項２または３に記載
の反射型液晶表示装置。
【請求項５】前記カラーフィルター層が、前記選択反
射層の透過光の波長領域を補正するために、高透過率で
彩度の低い薄色であることを特徴とする請求項１に記載
の反射型液晶表示装置。
【請求項６】前記光変調層が、電圧印加により光散乱
状態が変化する高分子分散型液晶層、または相転移型液
晶層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の反射型液晶表示装置。