JPH1073815A

JPH1073815A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1073815A
Application number: JP9151373A
Authority: JP
Inventors: Teruo Ebihara; 照夫海老原; Osamu Yamazaki; 修山崎; Shunichi Motte; 俊一物袋; Shigeru Senbonmatsu; 茂千本松; Ko Taniguchi; 香谷口; Shuhei Yamamoto; 修平山本; Hiroshi Sakama; 弘坂間; Takakazu Fukuchi; 高和福地; Masafumi Hoshino; 雅文星野; Naotoshi Shino; 直利篠
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-03-17
Also published as: EP0814365A2; US5990995A; EP0814365A3

Abstract

(57)【要約】【課題】散乱による白表示と黒表示のバランスをと
り、明るい白黒表示を得ることにより反射型液晶表示装
置の表示品質を向上させる。【解決手段】２枚の透明電極間に狭持された、透明電
極間の電圧レベルの変化にかかわらず入射光を６０％以
上透過する光制御層と、光制御層の背後に反射率が１０
〜５０％の反射層とを設ける構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、装飾品、時計、
電卓、ラジオ、小型携帯機器、ディスプレーに使用さ
れる反射型液晶表示装置に係わる。詳しくは、特に明る
く、入射光の一部を光電変換し電力供給可能な反射型液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より相転移モ−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。

【０００３】高分子分散モードとしては、例えば、ＵＳ
Ｐ４４３５０４７、ＵＳＰ４６８８９００に高分子の中
に液晶ドロップレットが配置された構造が開示されてい
る。しかし、これらの技術は、ドロップレット構造を取
るため、低電圧駆動と十分な散乱強度、低電圧駆動と十
分な透明性を両立しない。また、特開平１−１９８７２
５号には、液晶が連続層を形成し、この連続層の中に、
高分子材料が三次元網目状構造に分布した構造が開示さ
れている。

【０００４】これらの光散乱モードを使用した液晶層で
疑似的に白黒表示する場合の従来例を図６に示す。図６
（Ａ）は、ガラス基板１ａ、１ｂ上の電極２ａ、２ｂ間
に挟持された液晶層３の下部に反射層４が基板７上に設
定されている。反射層４には、表面での反射率の高いア
ルミ、銀等の金属膜が用いられている。この従来例だ
と、液晶層３に電圧印加されない時（ＯＦＦ時）は、液
晶層３内の前方散乱を反射層４によって後方に反射させ
ることによって、白の輝度が増して白く（乳白色）見え
る。液晶層３に電圧印加された時（ＯＮ時）は液晶層３
での光散乱作用がなくなり表示が透明な状態になり、擬
似的に黒が出るようになっている。この方法では、反射
層表面が反射率の高い鏡面になっていて、電圧印加され
た時（ＯＮ時）は、正反射光が観測者に眩しく視認さ
れ、ＯＮ時とＯＦＦ時とのコントラスト比が悪くなる問
題点がある。

【０００５】一方、上記問題点である眩しさをなくす対
策として、反射層４の変わりに吸収層を設けた構造も考
えられ、その構造例を図６（Ｂ）に示す。ガラス基板１
ａ、１ｂ上の透明電極２ａ、２ｂ間に挟持された液晶層
３の下部に光吸収層５が基板７上に設置されている。光
吸収層５には、カーボン等の含有された光吸収層が用い
られている。この従来例だと液晶層３に電圧印加された
時（ＯＮ時）は、液晶層３での光散乱作用がなくなるの
で、表示が透明な状態になり、入射光が光吸収層に吸収
されて黒く見えることとなり、十分な黒が得られ、図６
（Ａ）の欠点を補える。しかしながら、ＯＦＦ時の液晶
層３での入射光による後方散乱が少ないために、白の輝
度が取れなくなり暗い白地となる。従って、ＯＮ時とＯ
ＦＦ時とのコントラスト比が悪くなる問題点がある。

【０００６】また、白の輝度を上げる方法として、液晶
層の厚みを厚くして、高分子分散型液晶内での後方散乱
を高くして透過率を小さくする方法も考えられる。しか
し、高分子分散型液晶の厚みを厚くすると応答性が悪く
なり、且つ駆動電圧が高くなるといった問題が生じ、時
計、あるいは携帯機器等で使用する場合の大きな制約条
件である低電圧駆動を満足できなくなってしまう。

【０００７】一方、光散乱モードのカラー化手段として
は、図６（Ｂ）の光吸収層５に特定の色を発色する光吸
収板を配置する方法が提案されている。しかしながら、
この方法では、散乱時に背後の光吸収板が透けて見えて
しい、透明時に現れる光吸収板の色と大差なく、視認性
が悪い。このため、赤、青、緑を基本単位とする空間混
色によるフルカラー表示もできない欠点を有していた。

【０００８】次に、従来の偏光板を使用する反射型ＬＣ
Ｄと光起電力素子を組み込んだ小型携帯電子機器の構成
を例をあげて説明する。図９にカード型の電卓の外観図
を示す。図中のカード型の電卓は、従来の反射型ＬＣＤ
を組み込んだ表示部２３、太陽電池部２０、入力キー部
２１、ケース２２を有している。また、図１０にデジタ
ル腕時計の外観図を示す。図中のデジタル腕時計は従来
の反射型ＬＣＤを組み込んだ表示部２３、太陽電池部２
０、ケース２２を有している。

【０００９】従来の、偏光板を使用した反射型ＬＣＤと
光起電力素子を組み込んだ構成の小型携帯電子機器には
以下の様な欠点が存在する。例えば、図９のカード型電
卓の場合、表示を読みやすくするために表示部の面積を
大きくすると、太陽電池部の面積が小さくなってしま
い、カード型電卓を動作させる電力が十分得られなくな
る。また、同様に入力操作がしやすいようにキー入力部
の面積を大きくすると太陽電池部の面積が小さくなっ
て、カード型電卓を動作させる電力が十分得られなくな
る。よって、太陽電池部の面積は、カード型電卓本来の
機能を十分発揮した設計を行う上において、出来るだけ
小さい面積のほうがよい。

【００１０】また、図１０のデジタル腕時計の場合、表
示を読みやすくするために表示部の面積を大きくする
と、太陽電池部の面積が小さくなって、デジタル腕時計
を動作させる電力が十分得られなくなる。また、デジタ
ル腕時計の表面パネルに大きく黒ずんだ太陽電池がある
ので、デザインが武骨になり、時計として重要なファッ
ション性が貧弱となり、商品価値を著しく低下させてい
る。

【００１１】この課題を解決する方策として、反射型Ｌ
ＣＤと太陽電池を重ね合わせる方法が考えられる。例え
ば、反射型ＬＣＤの裏に太陽電池を設置する方法が考え
られる。しかし、図８のような構成のＴＮあるいはＳＴ
Ｎモードでは、反射板にアルミニウム板が使用されるた
め、透過での使用はほとんど望めない。反射板を半透過
性にする場合は、通常アルミニウムを薄く真空蒸着して
使用する。しかしながら、アルミニウムでの吸収がある
ため、透過率は約２０％しかない。このため、反射型Ｌ
ＣＤを透過し背後の太陽電池に入射する光は、反射型Ｌ
ＣＤが無い場合に比較して５％に低下する。また、反射
型ＬＣＤの輝度は、通常のアルミニウム反射板を使った
場合に比較して約半分となる。よって、反射型ＬＣＤの
輝度は暗くなり、視認性の悪い表示となる。また、太陽
電池での発電電力は反射型ＬＣＤが無い場合に比較して
５％しか得られなく、小型携帯電子機器を正常に動作す
ることは、不可能であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の光散乱型液晶を用いた疑似白黒表示の反射型液晶表示
装置において、反射率の高い反射板を用いた場合は、電
圧印加時（ＯＮ時）正反射で眩しく観察され黒表示を得
にくく視認性が悪くなり、コントラストが取れない課題
がある。また、黒表示を得るために反射板の代わりに光
吸収層を設けた場合は、電圧無印加時（ＯＦＦ時）に後
方散乱による白の輝度が取れなくて暗い白地表示とな
り、コントラストが取れない課題がある。さらに、カラ
ー表示するに、十分なコントラストと明るさを両立でき
る手段が存在しなかった。

【００１３】さらに、従来の偏光板を使用する反射型Ｌ
ＣＤと太陽電池を重ねた状態で反射型ＬＣＤの輝度及び
視認性の低下を伴わず、高い発電効率を示す反射型ＬＣ
Ｄを得る事が困難であった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は明るくて
視認性の高い白黒表示可能な表示パネルを実現すること
を目的とする。本発明によれば、電極が形成された一対
の基板間に挟持された液晶層と、液晶層の背後に設けら
れた反射層と、反射層の背後に設けられた光吸収層を有
する反射型液晶表示装置であって、電極間の電圧レベル
の変化に応じて散乱状態又は透明状態に変化する液晶層
が、電圧レベルの変化に係わらず入射光を６０％以上透
過するとともに、反射層の反射率が１０〜５０％の範囲
になるように構成した。

【００１５】また、反射層は、反射率が１０〜５０％の
範囲になるように誘電体多層膜や金属膜を加工したもの
である。また、反射層と吸収層を一体化したり、一方の
電極が反射層を兼用するように構成することもできる。
さらに、液晶層は電極間の電圧レベルの変化に応じて散
乱状態又は透明状態に変化し、反射層が可視光の特定の
色を反射することとした。

【００１６】さらに、液晶層は電極間の電圧レベルの変
化に応じて散乱状態又は透明状態に変化し、反射層はホ
ログラムであることとした。さらに、液晶層は電極間の
電圧レベルの変化に応じて散乱状態又は透明状態に変化
し、電圧レベルの変化に係わらず入射光を５０％以上透
過するとともに、反射層が可視光域において、吸収がほ
とんど無く反射率５％〜５０％で残りの可視域と近赤外
域の光をほとんど透過する機能を有し、光吸収層が太陽
電池であることを特徴としている。

【００１７】また、液晶層は電極間の電圧レベルの変化
に応じて散乱状態又は透明状態に変化し、電圧レベルの
変化に係わらず入射光を５０％以上透過するとともに、
反射層が可視光の特定の色を反射し残りの可視域と近赤
外域の光をほとんど透過する機能を有し、光吸収層が太
陽電池であることを特徴としている。また、液晶層は電
圧レベルの変化に応じて可視光域の特定域の波長域に吸
収を示す状態と透明状態もしくはほぼ透明に近い状態と
の間で変化する特性を有し入射光を５０％以上透過する
とともに、反射層が、可視光域において、吸収がほとん
ど無く拡散反射し反射率２０％〜７０％で、残りの可視
域と近赤外域の光をほとんど透過する機能を有し、光吸
収層が太陽電池であることを特徴としている。

【００１８】また、液晶層は電圧レベルの変化に応じて
可視光域の特定域の波長域にブラッグ反射を示す状態と
透明状態もしくはほぼ透明に近い状態との間で変化する
特性を有し入射光を５０％以上透過するとともに、反射
層が設置されず、光吸収層が太陽電池であることを特徴
としている。また、太陽電池の入射側に導光板が設置さ
れ、また、導光板に蛍光体を含有していることを特徴と
している。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の光散乱型液晶を用いた反
射型液晶表示装置の基本構成を、図１を用いて説明す
る。この基本構成のうち、疑似白黒表示の場合における
液晶層３と反射層４と光吸収層５の機能と役割について
以下説明する。液晶層３を用いて背景色を白色にした、
いわゆるペーパーホワイトの表示をする場合、液晶層３
による後方散乱光だけでは明るい白色を得るのに不十分
である。液晶層３による前方散乱光（反射光）をいかに
効果的に利用するかが重要である。この前方散乱光を効
率よく反射する反射板を用いることにより、ペーパーホ
ワイトの明るい背景が実現できる。

【００２０】たとえば、ポリマーネットワーク液晶（Ｐ
Ｎ−ＬＣ）の場合、現実的である程度低い駆動電圧を確
保できるような液晶層３の厚みは６μｍから１５μｍ程
度であり、このときの後方散乱率と前方散乱率はそれぞ
れ１０％〜３０％と９０％〜６０％である。この前方散
乱光を効果的に反射させることが、ＰＮ−ＬＣＤの白さ
と明るさを決めることになる。ギャップが大きくなると
透過率が小さくなり白濁度が増すが、駆動電圧が高くな
り好ましくない。透過率が６０％以上の時が実用的であ
る。

【００２１】一方、反射層４の反射率を高くし、反射層
４から反射される前方散乱光（反射光）が大きい構成に
すると、今度は、光散乱型液晶が透明状態の時に反射層
表面での正反射が強くて眩しく視認されてしまう。そこ
で、眩しさが抑えられ、且つ明るい白さが得られる程度
の反射光が得られるように反射層４の反射率を設定す
る。上記散乱型液晶の透過率が６０％以上の時は、反射
層４の反射率を１０〜５０％の範囲に設定する事によっ
て、反射層４からの前方散乱光の反射により白の輝度が
取れる。また、反射層４の反射率を１０〜５０％の範囲
に設定することにより、ＯＮ時の反射層４からの正反射
による眩しさも緩和され、光吸収層５により反射層４を
透過した光が吸収され、白黒表示が実現可能となる。

【００２２】次に図１の基本構成で、カラー表示を実現
する時の液晶層３と反射層４と光吸収層５の機能と役割
について以下説明する。反射層４には、可視光の特定の
色を反射する機能を有する。例えば、それは、誘電体多
層ミラーやコレステリックの選択反射を利用したミラー
などである。これらのミラーは特定の色を効率よく反射
しその補色を透過する。

【００２３】液晶層３が散乱状態の時は、前方散乱光が
このミラーで特定の色に着色され反射される。ミラーを
透過した補色の前方散乱光は、光吸収層５で吸収され
る。よって、特定の色に着色した明るい拡散光を観察で
きる。一方、液晶層３が透明状態の時は、入射光は、ミ
ラーで正反射光と透過直進光に分離される。透過直進光
は光吸収層５で吸収される。よって、特定の色に着色し
た正反射光から視線を逸らせば、黒表示が得られる。

【００２４】ミラーの反射光の色は単色から複数の色を
二次元に配置されていても良い。例えば、電極に対応し
たキャラクタ表示や７セグメント表示可能なパターンあ
るいは、ドットマトリックス表示可能なパターンで、各
画素に対応して、同一平面上に２色以上組み合わせてス
トライプ状またはモザイク状に形成することにより多色
カラー表示できる。

【００２５】次に、図１の基本構成で反射層４にホログ
ラムを使用した場合について以下説明する。本発明で使
用されるホログラムは、物体からの光波の振幅と位相を
干渉縞として記録した記録媒体であり、再生光により元
の物体からの光波が再生される。また、物体としては、
実在しなくても、物体からの光波が作る干渉縞が、計算
機で求められホログラムに記録されていても良い。本発
明では、光透過状態に制御されている液晶層３を透過し
た光によって３次元または２次元のイメージを再生す
る。一方、散乱状態に制御されている液晶層３を透過し
た前方散乱光は、著しく可干渉性が低下している。この
ため、ホログラムに記録された３次元または２次元のイ
メージを再生できない。前方散乱光は、ホログラムを積
分球によつて測定した分光拡散反射率の測定値を乗算し
た光となり反射され、残りは、光吸収層５で吸収され
る。

【００２６】また、ホログラムの分光拡散反射率を任意
に変えることで、前方散乱光をコントロールでき、明る
い白や暗褐色や特定の色を背景に３次元または２次元の
イメージを再生して表示が可能となる。また、ホログラ
ム層の記録イメージとして、図３０及び図３１に示すよ
うな２次元パターンを用いた場合の表示効果について説
明する。図３０は丸形状のドットのランダムドットホロ
グラムの説明図であり、図３０（Ａ）に丸形状ドットパ
ターンの全体図を、図３０（Ｂ）にドット部の拡大図を
示す。丸形状ドットパターンは、丸形状のドットが多数
形成され、1ドット１ドットの回折方向と回折角度がラ
ンダムに設定されている。回折方向は、ホログラムの縞
方向θをランダムに設計している。また、回折角度は、
ホログラムの縞のピッチＰをランダムに設計している。
丸形状のドットとドットの隙間にも同様にホログラムが
形成されても良い。記録するホログラムの方式としては
透過型ホログラフィー回折格子であるグレーティング・
イメージ・ホログラムやグレーティング・ホログラム、
立体位相反射ホログラムであるリップマンホログラムな
どでよい。グレーティング・イメージ・ホログラムの場
合、回折効率を良くするためにブレーズド処理されてい
ても良い。なお、ドット形状は、図３１のように、矩形
状でも良い。

【００２７】ホログラム層は、液晶層が光透過状態に制
御されている時に前記液晶層からの正反射像からずれた
位置に、３次元または２次元のイメージを再生すること
が望ましい。特に、液晶層とホログラム層がほぼ平行配
置されている時は、上記の構成にすることが望ましい。
次に光吸収層５として、太陽電池を配置した構成の反射
型液晶表示電装置おいては、液晶層の背後に設置された
太陽電池に、発電に必要な光を反射型液晶表示装置に入
射した光の一部を効率良く分配し供給する必要がある。
しかも、液晶層の表示輝度と視認性に大きな低下が無い
ことを必要とする。以上のトレードオフの関係をブレー
クスルーする動作原理を図１１〜図１４の本発明の原理
説明図で説明する。

【００２８】図１１において、反射型液晶表示装置は、
電極間の電圧レベルの変化にかかわらず透過率が５０％
以上の光散乱モードを用いた液晶層４と、その背後に置
かれた、可視域の光において吸収がほとんど無く反射率
５％〜５０％で、残りの可視域と近赤外域の光をほとん
ど透過する機能を有した反射層４と、その背後に置かれ
た太陽電池１５で構成される。

【００２９】液晶層４の透過率を５０％以上にする理由
としては、太陽電池１５に配分される光量を十分に確保
するためである。一方、透過率を５０％以下にするため
には、液晶層３の層厚を厚くする必要があり、これによ
って、液晶層３の駆動電圧が上昇し消費電力が増大して
しまう。よって、液晶層４の透過率は５０％以上が望ま
しい。

【００３０】また、液晶層４の透過率が高すぎると、後
方散乱光２７が減少し、液晶層３の輝度が低下する。こ
の場合、前方散乱光２５と前方直進光２６とを反射層４
で反射させて、液晶層４の輝度を増加させる。ここで、
反射層４の反射率が５０％以上あると、後方の太陽電池
１５に配分される光量が減少すること、また、液晶層４
が透明状態の時の反射層４からの正反射光２８の光量が
増大して視認性を悪化させること、また、後方の太陽電
池１５に配分される光量が減少すること、などの不都合
が生じる。そのため、反射層４は、可視域の光に対して
吸収がほとんど無く、かつ反射率５％〜５０％で、反射
されない残りの可視域と近赤外域の光をほとんど透過す
る機能を有していることが望ましい。

【００３１】入射した入射白色光２４は、表示情報で二
次元光変調を受け液晶層４を透過後反射層４に入射す
る。ここで、液晶層４は、印加電圧レベルに応じて散乱
状態と透明状態をとるため、表示情報により、図１１
（Ａ）に示す散乱状態部と図１１（Ｂ）に示す透明状態
部とが存在することになる。すなわち、入射白色光２４
は液晶層４を通過後、図１１（Ａ）の散乱状態部を通過
した前方散乱光２５と前方直進光２６と図１１（Ｂ）の
透明状態部を通過した前方直進光２６の２種類の光の性
質を持った状態で反射層４へ入射することになる。

【００３２】図１１（Ａ）の散乱状態部を通過した前方
散乱光２５は反射層４で散乱状態のまま反射されほぼ入
射時と同じ領域でさらに散乱される。また、前方直進光
２６も反射層４で反射され、再び散乱状態部で散乱され
る。このように、前方散乱光２５の反射光の散乱光と前
方直進光２６の散乱光とが合成された散乱光と、後方散
乱光２７とが、観測者１９に届き、白色の散乱状態と観
測される。一方、前方直進光２６のうち反射層４を通過
した透過光２９は太陽電池１５に吸収され発電に寄与す
る。

【００３３】一方、図１１（Ｂ）の透明状態部を通過し
た前方直進光２６は、反射層４で正反射光２８と透過光
２９に分配される。観測者１９は正反射光２８から視線
をずらすことによって、黒く視認する事が出来る。透過
光２９は太陽電池１５に吸収され発電に寄与するまた、液晶層は前記電極間の電圧レベルの変化に応じて
散乱状態又は透明状態に変化し、電圧レベルの変化に係
わらず入射光を５０％以上透過するとともに、前記反射
層が可視光の特定の色を反射し残りの可視域と近赤外域
の光をほとんど透過する機能を有し、前記光吸収層が太
陽電池であることを特徴としている。

【００３４】図１２において、反射型液晶表示装置は、
透明電極間の電圧レベルの変化に応じて可視光域の特定
域の波長域に吸収を示す状態と透明状態もしくはほぼ透
明に近い状態との間で変化するとともに、可視光域と近
赤外域の光に対する平均の透過率が５０％以上の液晶層
３と、その背後に置かれた、可視域の光に対して吸収が
ほとんど無く、かつ反射率２０％〜７０％で、反射され
た残りの可視域と近赤外域の光をほとんど透過する機能
を有した拡散層３０と、その背後に置かれた太陽電池１
５で構成される。

【００３５】液晶層３の透過率を５０％以上にする理由
としては、太陽電池１５に配分される光量を十分に確保
するためである。よって、透過率は５０％以上が望まし
い。また、液晶層３の光変調状態の吸収波長域を特定波
長域に限定する理由としては、可視域全体で吸収しかつ
透過率を５０％以上にすると、コントラストの悪い表示
になってしまう。そこで可視域の一部の波長でのみ吸収
を大きくしてかつ透過率を５０％以上確保することで、
有色状態と透明状態による色差の拡大によるコントラス
トの向上と視認性の向上を実現している。また、吸収波
長を太陽電池１５の分光感度で特に可視域で感度の悪い
波長域に設定することにより、太陽電池１５の発電量を
減少させないようにすることができる。

【００３６】拡散層３０の反射率が７０％以上になる
と、後方の太陽電池１５に配分される光量が減少すると
いう不具合が発生する。一方、２０％以下になると、液
晶層３での光変調状態を反射する効率が悪くなるので、
輝度が落ち視認性が悪化する。さらに後方の太陽電池１
５に配分される光量が減少する。そのため、可視域にお
いて、吸収がほとんど無く、反射率２０％〜７０％で、
反射されない残りの可視域と近赤外域の光をほとんど透
過する機能を有していることが望ましい。

【００３７】入射した入射白色光２４は、表示情報で二
次元光変調を受け液晶層３を透過した後拡散層３０に入
射する。ここで、液晶層３は、印加電圧レベルにより可
視光域の特定域の波長域に吸収を示す状態と透明状態を
とるため、表示情報により図１２（Ａ）に示す透明状態
部と図１２（Ｂ）に示す吸収を示す状態部とで構成され
る。すなわち、入射白色光２４は、液晶層３を通過後、
図１２（Ａ）の透明状態部の液晶層３を通過した前方直
進光２６と図１２（Ｂ）の吸収を示す状態を通過した着
色した前方直進光２６の２種類の光の性質を持った状態
で拡散層３０へ入射することになる。

【００３８】図１２（Ａ）に示す透明状態部を通過した
前方直進光２６は拡散層３０で散乱され観測者１９によ
つて白色の散乱状態と観測される。拡散層３０を通過し
た可視光の一部と近赤外光の透過光２９は太陽電池１５
に吸収され発電に寄与する。一方、図１２（Ｂ）の吸収
を示す状態部を通過した着色した前方直進光２６は拡散
層３０で散乱され、観測者１９によって有色の散乱状態
と観測される。可視光の一部有色光と近赤外光の透過光
２９は太陽電池１５に吸収され発電に寄与する。

【００３９】図１３において、反射型液晶表示装置は、
透明電極間の電圧レベルの変化に応じて可視光域の特定
域の波長域にブラッグ反射を示す状態と透明状態もしく
はほぼ透明に近い状態間で変化する特性を有し、透過率
５０％以上の液晶層３とその背後に設けられた太陽電池
１５で構成される。液晶層３の透過率を５０％以上にす
る理由としては、太陽電池１５に配分される光量が減少
する事による。よって、透過率は５０％以上が望まし
い。また、液晶層３の光変調状態のブラック反射波長域
を特定波長域に限定する理由としては、可視域全体でブ
ラック反射しかつ透過率を５０％以上にすると、コント
ラストの悪い表示になったしまう。そこで可視域の一部
の波長でブラック反射を大きくしてかつ透過率を５０％
以上確保することで、有色状態と透明状態による色差の
拡大によるコントラストの向上と視認性の向上を実現し
ている。また、ブラック反射波長を太陽電池１５の分光
感度で特に可視域で感度の悪い波長域に設定すること
で、太陽電池１５の発電量の減少を防ぐことができる。

【００４０】入射白色光２４は、表示情報で二次元光変
調を受け液晶層３を透過後太陽電池１５に入射する。こ
こで、液晶層３は、印加電圧レベルにより可視光域の特
定域の波長域にブラック反射を示す状態と透明状態をと
るため、表示情報により図１３（Ａ）のブラック反射を
示す状態部と図１３（Ｂ）に示す透明状態部とで構成さ
れる。これにより、入射白色光２４は、液晶層３によ
り、図１３（Ａ）のブラック反射を示す状態部で散乱さ
れ観測者１９によつて有色の散乱状態と観測される。一
方、透過光２２は太陽電池１５で吸収され発電に寄与す
る。図１３（Ｂ）の透明状態部通過した前方直進光２３
は太陽電池１５に吸収され発電に寄与するため、観測者
１９によつて黒色の状態と観測される。

【００４１】図１４において、反射型液晶表示装置は、
太陽電池１５の入射側に導光板１１が設置され、または
導光板１１に蛍光体が含有して図１１、図１２、図１３
に示した構成の反射型液晶表示装置に密着して構成され
る。また、反射型液晶表示装置に密着していない導光板
１１の裏側には拡散板１２が設置されている。導光板１
１を設置する理由としては、導光板１１に入射した入射
白色光２４を拡散板１２で散乱させてその一部を伝搬光
３１に変換し液晶層３と太陽電池１５に集光し表示輝度
の向上と発電電力の向上が期待できるからである。

【００４２】また、導光板に蛍光体を含有しているの
は、入射白色光２４の波長帯域で太陽電池１５の分光感
度の低い波長帯域の光を蛍光体で、分光感度の良好な波
長の光に変換する事で、太陽電池８の発電電力の向上が
期待できるからである。

【００４３】

【実施例】以下本発明の実施例を具体的に説明する。（実施例１）図１は、本発明の反射型液晶表示装置の断
面模式図である。基板１ａ，１ｂは平滑なガラス板を用
いたが、透明高分子フイルムを使用してもよい。電極２
ａ、２ｂはＩＴＯ膜からなる透明電極を、ホトリソグラ
フィーでパターン形成した。次にセルギャップが１０ミ
クロン程度になるように、スペーサ散布とシール接着剤
を塗布してセルを作成した。完成したセルに、ポリマー
ネットワーク液晶（ＰＮ−ＬＣ）を一定温度に保ちなが
ら注入し、約５０ｍｗ／cm ²の紫外線を１分間照射して
液晶層３を形成した。なお、ＰＮ−ＬＣの無印加電圧時
の前方散乱光と前方直進光を測定できる大きめの受光素
子を用いて透過率とセルギャップの関係を測定すると、
６ミクロンの時約８２％、１２ミクロンの時７５％、１
８ミクロンの時５０％の結果が得られた。ギャップが大
きくなると透過率が小さくなり白濁度が増すが、駆動電
圧が高くなり好ましくない。本実施例では透過率が６０
％以上の時が実用的である。また、液晶層はポリマーネ
ットワーク液晶以外に、コレステリック・ネマティック
相転移型液晶モード、高分子分散液晶モード、動的散乱
液晶モード（ＤＳＭ）、熱書込みモード、リバースモー
ド高分子分散液晶を使用してよい。

【００４４】反射層４は可視光領域の光反射率が１０〜
５０％の範囲になるように膜厚を調整したアルミニウム
をスパッタリング装置で作成した。本実施例ではスパッ
タリング装置により約３０から１２０オングストローム
程度に作成した。本実施例で用いたＰＮ液晶（大日本イ
ンキ製ＰＳＩ−１００８）の透過率は、液晶層の厚みが
約９μｍで透過率が約７８％である。アルミニウム金属
膜の光反射率は、可視光領域では１０％から５０％の範
囲になるように膜厚を調整した。透明電極２ａ，２ｂ
は、スパッタリング法や蒸着法で成膜されるインジウム
に少量の錫を混ぜた合金の酸化物でＩＴＯと呼ばれ広く
使われているものである。そのＩＴＯの抵抗値は必要に
応じて自由に調整できるが、本実施例では、透明電極２
ａ，２ｂとも２０Ω／ロのシート抵抗にした。また、反
射層の下側には光吸収層５が設置されている。光吸収層
５は、白黒表示にする場合は可視光を吸収するカ−ボン
等の含有した黒色背景の材料を配置する。この場合は、
視認者からは、液晶層３に電圧が印加さない時は、反射
層４の後方散乱光により白く見える。また、液晶層３に
電圧が印加された時は反射層４を透過した光は光吸収板
により吸収され、黒く見える。

【００４５】ここで反射層４は、アルミニウムに限らず
本発明の所望の透過率の範囲にて幅広く選択することが
できる。本発明では、アルミニウムの他に銀、ニッケ
ル、クロム、パラジウム等の金属やその合金あるいはそ
の酸化物等でもよい。なお、合金の一例としては、ニク
ロムでＮｉ８０％、Ｃｒ２０％の合金がある。また、２
種類の金属膜の組み合わせでもよい。例えば、銀を約１
００オングストローム成膜し、アルミニウムを約５０オ
ングストローム成膜して反射層４を形成した。

【００４６】また、反射層４を誘電体多層膜で形成する
こともできる。すなわち、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、Ｇｅ、Ｙ₂O₃
、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃AｌＦ₆、ＴｉＯ₂ 、Ｚｒ
Ｏ₂ 、Ｔａ₂O₅ 、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ等の膜
を、必要とする反射率、透過率に応じて材料、膜厚、層
数を設定する。また、反射層４は金属膜と誘電体膜との
組み合わせで形成してもよい。金属膜のみで反射層４を
形成した場合は、反射層４の吸収がある。この吸収を、
誘電体膜を併用することで少なくすることができる。一
例としては、ＺｎＳ膜を約６００オングストローム成膜
後、アルミニウムを約４０オングストローム成膜して反
射層４を形成する。また、アルミニウムを成膜後、誘電
体膜を成膜する逆構造にしても、要求特性によってはよ
い。

【００４７】また、反射層４をＳｉ、Ｇｅ等の半導体膜
で形成してもよい。この場合は、条件によっては吸収層
をつける必要がない。図２（Ａ）、（Ｂ）は、反射層４
を基板１ｂの内面に形成して２重映りを防止した構造で
有り本発明に含まれる。図２（Ａ）は、反射層４が導電
性のある金属膜を使用した時の例である。この場合は、
絶縁膜６を介して電極２ｂが形成される。絶縁膜６は、
反射層４の分光反射率を減衰させないように、９０％を
超える分光透過率を有し、可視光領域での透明度の高い
材料（新日鐵化学製Ｖ・２５９−ＰＡ）を選択した。こ
の絶縁膜６の膜厚は、表示装置に電圧を印加した時に反
射層４の金属膜の影響を受けないように、約２μｍ程度
スピンナーにより成膜した。その他の構成は、図１と同
じである。

【００４８】図２（Ｂ）は、反射層４が誘電体多層膜等
の絶縁性材料の時の一例である。この場合は、反射層４
上に直接に電極２ｂを配置する事が可能となる。その他
の構成は、図１と同じである。この場合は、絶縁膜を必
要としないので、工程上有利である。（実施例２）図３を用いて他の実施例について具体的に
説明する。

【００４９】図３は、本発明の反射型液晶表示装置の断
面模式図である。実施例１との違いは、反射層を基板の
内面に設置し２重見えを防止するとともに、液晶層３を
駆動する電極の一方の電極２ｂと反射層４を兼用する電
極反射兼用層８を設けたことにあり、工程数が少なく歩
留まり等も良くなりコストも安価に提供できる。この場
合は、少なくとも電極反射兼用層８に導電性のある材料
を含んでいる。基板１ａ、１ｂは平滑なガラス板を用い
たが、透明高分子フイルムを使用してもよい。基板１ｂ
上に電極反射兼用層８を形成する。電極反射兼用層８
は、実施例１と同じように、アルミニウムの他に、銀、
ニッケル、クロム、パラジウム等の金属やその合金ある
いはその酸化物等でもよい。なお、合金の一例として
は、ニクロムでＮｉ８０％、Ｃｒ２０％の合金がある。
また、２種類の金属膜の組み合わせでもよい。

【００５０】例えば、銀を約１００オングストローム成
膜後、アルミニウムを約５０オングストローム成膜して
反射層４を形成した。また、反射層４は金属膜と誘電体
膜との組み合わせで形成してもよい。金属膜のみで反射
層４を形成した場合は、反射層４の吸収がある。この吸
収を、誘電体膜を併用することで少なくすることができ
る。一例としては、ＺｎＳ膜を約６００オングストロー
ム成膜後、アルミニウムを約４０オングストローム成膜
して反射層４を形成する。また、アルミニウムを成膜
後、誘電体膜を成膜する逆構造にしても、要求特性によ
ってはよい。この電極反射兼用層８が液晶の駆動電極も
兼ねている。例えば、単純マトリクス方式液晶駆動の場
合は、コモン電極かセグメント電極の一方が、反射層と
兼用して電極反射兼用層８となる。また、アクティブ方
式液晶駆動の場合は、画素電極または、対向電極のいず
れか一方が反射層と兼用されて電極反射兼用層８とな
る。この場合は、対向電極と兼用した方が開口率等の関
係で更によい。電極反射兼用層８は、可視光領域の光反
射率が１０〜５０％の範囲になるように膜厚を調整され
たアルミニウムをスパッタリング装置で作成した。

【００５１】本実施例ではスパッタリング装置により約
３０から１２０オングストローム程度の膜厚に作成し
た。液晶層３は、ポリマーネットワーク液晶（ＰＮ−Ｌ
Ｃ）を用いた。本実施例で用いたＰＮ液晶（大日本イン
キ製ＰＳＩ−１００８）の透過率は液晶層の厚みが約９
μｍで透過率が約７８％である。アルミニウム金属膜の
光反射率は、可視光領域では１０％から５０％の範囲に
なるように膜厚を調整した。電極２ａは、スパッタリン
グ法や蒸着法で成膜されるインジウムに少量の錫を混ぜ
た合金の酸化物でＩＴＯと呼ばれ広く使われているもの
である。そのＩＴＯの抵抗値は必要に応じて自由に調整
できるが、本実施例では、透明電極２ａは２０Ω／ロの
シート抵抗にした。また、電極反射兼用層８の下側に
は、光吸収層５が設置されている。光吸収層５は、白黒
表示にする場合は可視光を吸収するカ−ボン等を含有し
た黒色背景の材料を配置する。この場合は、視認者から
は、液晶層３に電圧が印加さない時は、電極反射兼用層
８の後方散乱光により白く見える。また、液晶層３に電
圧が印加された時は反射層４を透過した光は光吸収板に
より吸収され、黒く見える。

【００５２】（実施例３）図４を用いて本発明の他の実
施例について具体的に説明する。図４は、本発明の反射
型液晶表示装置の断面模式図である。本実施例の特徴は
反射層に微細な穴を形成して反射層の開口率によって反
射層の反射率を制御している点にある。この場合、特に
金属膜等の透過率の低い材料の場合でも実施例１のよう
に膜厚を薄く制御する必要がなく、所望の反射率を得る
ためには材料固有の反射率から面積換算して反射層に穴
を形成すればよい。基板１ａ、１ｂは平滑なガラス板を
用いたが、透明高分子フイルムを使用してもよい。電極
２ａ、２ｂはＩＴＯ膜からなる透明電極、液晶層３は、
ポリマーネットワーク液晶（ＰＮ−ＬＣ）、反射層４は
アルミニウムをスパッタリング装置で作成した。

【００５３】本実施例ではスパッタリング装置により約
１５００オングストローム程度に作成した。この時のア
ルミニウムの可視光での反射率は約９０％であるので反
射層４の反射率が１０〜５０％の範囲になるよう面積換
算で微細な穴を形成した。一例として、５〜５０ミクロ
ン位の穴が、上記透過率に入るように面積換算して作成
した。本実施例で用いたＰＮ液晶（大日本インキ製ＰＳ
Ｉ−１００８）の透過率は液晶層３の厚みが約９μｍで
透過率が約７８％である。このアルミニウム金属膜の光
反射率は、可視光領域では５％から５０％の範囲になる
ように膜厚を調整した。電極２ａ，２ｂは、スパッタリ
ング法や蒸着法で成膜されるインジウムに少量の錫を混
ぜた合金の酸化物でＩＴＯと呼ばれ広く使われているも
のである。そのＩＴＯの抵抗値は必要に応じて自由に調
整できるが、本実施例では、電極２ａ，２ｂとも２０Ω
／ロのシート抵抗にした。また、反射層の下側には光吸
収層５が設置されている。光吸収層５は、白黒表示にす
る場合は可視光を吸収するカ−ボン等を含有した黒色背
景の材料を配置する。この場合は、視認者からは、液晶
層３に電圧が印加さない時は、反射層４の後方散乱光に
より白く見える。また、液晶層３に電圧が印加された時
は反射層４の微細な穴を透過した光は光吸収板により吸
収され、黒く見える。

【００５４】ここで反射層４は、アルミニウムに限らず
本発明の所望の透過率の範囲にて幅広く選択することが
できる。本発明では、アルミニウムの他に、銀、ニッケ
ル、クロム、パラジウム等の金属やその合金あるいはそ
の酸化物でもよい。なお、合金の一例としては、ニクロ
ムでＮｉ８０％、Ｃｒ２０％の合金がある。また、２種
類の金属膜の組み合わせでもよい。例えば、銀を約１０
０オングストロ−ム成膜後、アルミニウムを約５０オン
グストローム成膜して反射層４を形成した。また、反射
層４は金属膜と誘電体膜との組み合わせで形成してもよ
い。金属膜のみで反射層４を形成した場合は、反射層４
の吸収がある。この吸収を、誘電体膜を併用することで
少なくすることができる。一例としては、ＺｎＳ膜を約
６００オングストローム成膜後、アルミニウムを約４０
オングストロ−ム成膜して反射層４を形成する。また、
アルミニウムを成膜後、誘電体膜を成膜する逆構造にし
ても、要求特性によってはよい。

【００５５】なお、実施例１、実施例２に示したような
構造にも適用できる。（実施例４）図５を用いて本発明の他の実施例について
具体的に説明する。図５（Ａ）は、本発明の反射層と光
吸収層を一体化した実施例の断面模式図を示す。基板
１０には平滑なガラス板を用いたが、透明高分子フイル
ムを使用してもよい。９は反射層４と光吸収層５の一体
層９を示す。基板１０上に光吸収層５として黒い樹脂
（例えば、新日鐵化学（株）製Ｖ２５９ＢＫ）をスピン
ナーで約１．５ミクロン塗布し、２５０度３０分焼成し
た。その後、反射層４を可視光領域の光反射率が１０〜
５０％の範囲になるように膜厚を調整されたアルミニウ
ムをスパッタリング装置で作成した。本実施例ではスパ
ッタリング装置により、約３０から１２０オングストロ
ーム程度に作成した。

【００５６】本実施例の反射層と光吸収層を一体化した
基板を、本発明の実施例１、２、３に適用した実施例を
以下に説明する。実施例１への適用例として図５
（Ｂ）、（Ｃ）のように、それぞれ反射層と光吸収層を
一体化した層を基板１ｂの外面に設置した場合と、内面
に設置した場合の実施例を示す。

【００５７】図５（Ｂ）は、１ａ，１ｂ上に、ＩＴＯ等
の透明な電極２ａ，２ｂ間に液晶層３を挟持している。
上記１ｂの基板の外面に光吸収層５と反射層４の一体層
９を形成している。。図５（Ｃ）は、ガラス、高分子フ
ィルム等の基板板１０上に、光吸収層５と反射層４の一
体層９を設置し、絶縁膜６を介して電極２ｂを設置した
例を示す。対向側の基板１ａ上の透明な電極２ａとの間
に液晶層３が挟持されている。この実施例は、内面に反
射層４が形成されるので２重映り等がない。

【００５８】実施例２への適用例として図５（Ｄ）のよ
うに、反射層と光吸収層を一体化した層を、基板１ｂの
内面に設置して２重見えを防止すると共に、光散乱型液
晶３を駆動する電極の一方が反射層と兼用した電極反射
兼用層８を有する事を特徴としていて、工程数が少なく
歩留まり等も良くなりコストも安価に提供できる。この
場合は、少なくとも電極反射兼用層８に導電性のある材
料を含んでいる。そのほかの構成は、実施例２と同じで
ある。

【００５９】実施例３への適用例として図５（Ｅ）のよ
うに、反射層と光吸収層を一体化した一体層９の反射層
４に、微細な穴を形成して反射層の開口率によって反射
層の反射率を制御している点にある。この場合、特に金
属膜等の透過率の低い材料の場合でも実施例１のように
膜厚を薄く制御する必要がなく、所望の反射率を得るた
めには材料固有の反射率から面積換算して反射層に穴を
形成すればよい。

【００６０】この場合は、吸収層の上の反射層としてア
ルミニウムをスパッタリング装置で作成した。本実施例
ではスパッタリング装置により約１５００オングストロ
ーム程度に作成した。この時のアルミニウムの可視光で
の反射率は約９０％であるので反射層４の反射率が１０
〜５０％の範囲になるよう面積換算で微細な穴を形成し
た。一例として、５〜５０ミクロン位の穴が、上記透過
率に入るように面積換算して作成した。他の構成に関し
ては実施例３と同じにした。

【００６１】ここで反射層４は、アルミニウムに限らず
本発明の所望の透過率の範囲にて幅広く選択することが
できる。本発明では、アルミニウムの他に、銀、ニッケ
ル、クロム、パラジウム等の金属やその合金あるいはそ
の酸化物でもよい。なお、合金の一例としては、ニクロ
ムでＮｉ８０％、Ｃｒ２０％の合金がある。また、誘電
体膜等でもよい。

【００６２】なお、実施例１に示した図２（Ａ）、
（Ｂ）のような構造にも適用できる。また、本実施例は
光散乱型液晶を高分子分散型液晶の中のポリマーネット
ワーク液晶について説明したが、他の光散乱型液晶表示
装置であるコレステリック・ネマティック相転移型液晶
モード、高分子分散液晶モード、動的散乱液晶モード
（ＤＳＭ）、熱書込みモードを使用してよい。

【００６３】（実施例５）図７において、基板１ａは、
平滑なガラス板を用いたが、透明高分子フィルムを使用
してもかまわない。基板１ａに設ける電極２ａは、ＩＴ
Ｏ膜からなる透明導電膜をホトリソグラフイーによって
分割形成した。一方、基板１ｂは平滑なガラス板を用い
たが、高分子フィルム使用してもかまわない。基板１ｂ
の上に設ける反射層４は、以下の３種類の光学特性を有
する誘電体多層膜を真空蒸着器によって形成された。

【００６４】（ａ）可視光域の光に対して反射率約５０
％、透過率約５０％近赤外域の光に対して透過率９０％以上（ｂ）可視光域の光に対して反射率約３０％、透過率約
７０％近赤外域の光に対して透過率９０％以上（ｃ）可視光域の光に対して反射率約５％、透過率約９
５％近赤外域の光に対して透過率９０％以上次に反射層４の上に電極２ｂを形成した。電極２ｂはＩ
ＴＯ膜からなる透明導電膜をホトリソグラフイーによっ
て分割形成した。

【００６５】次に、電極２ａ及び２ｂの上には、たとえ
ば膜厚が数十ｎｍのポリイミド系の配向剤を塗布し焼成
処理して配向膜を形成した後、セルギャップが６μｍ、
１２μｍ、１８μｍになるようにスペーサと接着剤を散
布して外周シール剤印刷後セルを作成した。但し、反射
層４が上記条件（ａ）の基板はセルギャップが６μｍ
に、反射層４が条件（ｂ）の基板はセルギャップが１２
μｍに、反射層４が条件（ｃ）の基板はセルギャップが
１８μｍになるように組み立てた。完成したセルにポリ
マーネットワーク液晶（ＰＮ−ＬＣ）を加熱しながら注
入し、紫外線照射した。また、液晶層の透過率を測定す
る目的で、上記条件の反射層４を備えないセルも作成し
た。作成したセルに駆動電圧０Ｖと５Ｖを印加して、蛍
光灯を光源にして前方散乱光と前方直進行を測定できる
大きめの受光素子で透過率を測定した。測定結果を図２
２に示す。

【００６６】液晶層３に使用する散乱モード液晶は、ポ
リマーネットワーク液晶以外に、コレステリック・ネマ
ティック相転移型液晶モード、強誘電性液晶散乱モー
ド、高分子分散液晶モード、動的散乱液晶モード（ＤＳ
Ｍ）、熱書き込みモードを使用してよい。また、ＭＩＭ
やＴＦＴなどのアクティブ素子と組み合わせて、高分子
分散液晶モード、動的散乱液晶モード（ＤＳＭ）、熱書
き込みモードなどを使用してもよい。

【００６７】さらに、基板１ｂの下に、太陽電池１５を
下記の様に設置した。太陽電池１５としては、アモルフ
ァスＳｉ太陽電池を用いた。この太陽電池は、２００ｌ
ｘの蛍光灯照明下で、動作電圧１．５Ｖで３μＡ／cm²
の出力が得られる。上記太陽電池を基板１ｂの下に接着
層１４を介して密着させた。太陽電池１５としては、ア
モルファスＳｉ太陽電池以外にも、単結晶Ｓｉ太陽電
池、多結晶Ｓｉ太陽電池、ＣｄＳ／Ｃｕ２S 太陽電池、
ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池、ＧａＡｓ系太陽電池などを
使用してもよい。

【００６８】この様にして制作された反射型液晶表示装
置を２００ｌｘ蛍光灯照明の条件で観察した。すると、
駆動電圧が十分に印加されていない領域では、入射白色
光が散乱されて明るい白色に観測された。駆動電圧が十
分に印加されている領域では、入射白色光が太陽電池に
吸収され黒く見えた。また、反射層４とセルギャップの
条件によって、見栄えは以下のように異なった。

【００６９】条件（ａ）反射率約５０％、透過率約５０
％でギャップ６μｍの見栄えは、ＯＦＦ時は従来のＴＮ
液晶に比較すると白さ、明るさとも優れていた。ＯＮ時
は、反射層４からの正反射光が影響し黒が多少見にくか
った。条件（ｂ）反射率約３０％、透過率約７０％ギャ
ップ１２μｍの見栄えは、ＯＦＦ時は従来のＴＮ液晶に
比較すると条件（ａ）よりさらに白さ、明るさとも優れ
ていた。ＯＮ時は、反射層４からの正反射光が影響が条
件（ａ）より少なくなりより見やすくなった。

【００７０】条件（ｃ）反射率約５％、透過率約９５％
ギャップ１８μｍの見栄えは、ＯＦＦ時は従来のＴＮ液
晶に比べてけた違いに白く、真綿の様な真の白さが表示
出来た。ＯＮ時は、反射層４からの正反射光が影響が条
件（ｂ）より少なくなりより見やすくなった。同様の条
件で、太陽電池での発電能力を検証した。

【００７１】条件（ａ）反射率約５０％、透過率約５０
％でギャップ６μｍの太陽電池からは、ＯＦＦ時におい
て動作電圧１．５Ｖで１．２μＡ／cm²の出力が得られ
た。ＯＮ時においては動作電圧１．５Ｖで１．４μＡ／
cm²の出力が得られた。条件（ｂ）反射率約３０％、透
過率約７０％ギャップ１２μｍの太陽電池からは、ＯＦ
Ｆ時において動作電圧１．５Ｖで１．５μＡ／cm²の出
力が得られた。ＯＮ時においては動作電圧１．５Ｖで
１．９μＡ／cm²の出力が得られた。

【００７２】条件（ｃ）反射率約５％、透過率約９５
％、ギャップ１８μｍの太陽電池からは、ＯＦＦ時にお
いて動作電圧１．５Ｖで１．４μＡ／cm²出力が得られ
た。ＯＮ時はにおいては動作電圧１．５Ｖで２．５μＡ
／cm²の出力が得られた。さらに、基板１ａの上に導光
板１１を光学接着剤を用いて密着させた。導光板１１と
しては、透明度の高いアクリル系樹脂を成形して製作し
た。導光板の面積は、基板２よりも大きいことが望まし
く、こでは、３倍の面積の導光板１１を設けた。

【００７３】また、導光板１１と基板１ａが密着してい
る部分以外の導光板１１の基板１ａ側に、拡散板１２を
密着させると導光板１１の集光光率が向上する。また、
導光板１１の導光端面に反射処理をしても、集光光率が
向上する。上記のように、導光板１１を密着させた状態
で２００ｌｘの蛍光灯照明下での太陽電池の出力を測定
すると、導光板１１が無い状態に比較して約５０％の出
力向上が確認できた。さらに、表示輝度の向上も認めら
れた。

【００７４】また、反射層４が基板１ａと基板１ｂの間
にあり、反射層と液晶層３との距離は最大でも１μｍし
か離れていないので、影の発生が無く非常に視認性が良
い。また、反射層４は、基板１ｂの裏面あるいは太陽電
池１５の表面に形成されてもよい。この場合、基板１ｂ
は、０．７ｍｍ以下にすることで視差による影の発生を
低減できる。

【００７５】次いで、上記の反射型液晶表示装置を電卓
に図１５に示す構成で実装した。本発明による反射型液
晶表示装置３２と逆流防止ダイオード３３と電圧制御回
路２８と二次電池３５から電源を構成する。この電源の
みで電卓用ＬＳＩ３６と本発明による反射型液晶表示装
置３２の液晶表示部を駆動することが可能であった。ま
た、図１６に本発明による反射型液晶表示装置３２を組
み込んだ従来には無かった電卓の外観を示す。パネルの
表面に太陽電池のスペースがいらないので、液晶層３と
キー入力部２１の面積を広く取れる。このため、表示部
は見やすく、キー入力も操作しやすくなった。また、表
示部を観察してみると、真綿の様な純度高い白色の地に
黒表示となり、ＴＮ型ＬＣＤの表示より明るく視認性も
良い。とくに、暗い室内で使用すると、表示の見やす
さ、発電能力など従来の電卓では実現できなかった使い
やすさを実現した。

【００７６】次いで、図１７に、デジタル時計に本発明
の反射型液晶表示装置を実装した場合の外観図を示す。
表示部の面積が大きくなり、表示は見やすくなった。ま
た、表面パネルから黒ずんだ太陽電池が無くなったので
デザイン面での無骨さは解消された。真にペーパーホワ
イトな明るい白地に黒の表示はデジタル時計に気品を与
え、従来のＴＮ型ＬＣＤを使用したデジタル時計にはな
い新しい価値を与えた。また、暗い室内で使用するに十
分な電力の供給も可能であった。

【００７７】（実施例６）次に、第２の実施例として、
液晶層にポジ型相転移カラー液晶を使用した場合につい
て図１８を基に説明する。図１８において、基板１ａ、
１ｂは、平滑なガラス板を用いているが、少なくとも一
方の基板に透明高分子フィルムを使用してもかまわな
い。基板１ａ、１ｂに設ける電極２ａは、ＩＴＯ膜から
なる透明導電膜をホトリソグラフイーによって分割形成
した。

【００７８】次に、電極２ａ及び２ｂの上に、たとえば
膜厚が数十ｎｍのポリイミド系の垂直配向剤を塗布し焼
成処理して配向膜を形成した後、セルギャップが７μｍ
になるようにスペーサと接着剤を散布して外周シール剤
印刷後セルを作成した。完成したセルに、以下の液晶混
合物を注入し液晶層３とした。ホスト液晶として、低粘
性のＥＮ−３１Ｇ（チッソ株式会社）を用いた。ホスト
液晶のカイラルピッチは、光学活性物質ＣＭ−３３（チ
ッソ株式会社）を添加することで制御し１３．７μｍに
設定した。また、ゲスト染料としては、三井東圧染料株
式会社製のＭ−５７０（オレンジ発色）とＭ−３６１
（黄色発色）の２種類を用いた。その吸光度の分光特性
を図１９と図２０に示す。

【００７９】基板１ｂの下に設ける拡散層３０は、ポリ
カーボネイト基材に誘電体多層膜を真空蒸着器によって
形成し、その上に拡散ビーズをコートして制作した。そ
の光学特性は、以下の２種類とした。（ｄ）可視光域の光に対して反射率約７０％、透過率約
３０％近赤外域の光に対して透過率９０％以上（ｅ）可視光域の光に対して反射率約３０％、透過率約
７０％近赤外域の光に対して透過率９０％以上拡散層３０が条件（ｄ）の基板はＭ−３６１（黄色発
色）、拡散層３０が条件（ｅ）の基板はＭ−５７０（オ
レンジ発色）になるように作成されたセルに駆動電圧０
Ｖと３Ｖを印加して、蛍光灯を光源にして透過率を測定
した。測定結果を図２３に示す。

【００８０】液晶層３に使用するゲストホストモード液
晶は、ポジ型相転移カラー液晶以外に、強誘電性液晶ゲ
ストホストモード、高分子分散液晶ゲストホストモー
ド、を使用してよい。また、ＭＩＭやＴＦＴなどのアク
ティブ素子と組み合わせることもできる。さらに、拡散
層３０の下に、太陽電池１５を下記の様に設置した。

【００８１】太陽電池１５としては、単結晶Ｓｉ太陽電
池を用いた。この太陽電池は、２００ｌｘの白熱灯照明
下で、動作電圧１．５Ｖで４μＡ／cm²の出力が得られ
る。上記太陽電池を拡散層３０の下に接着層１４を介し
て密着させた。太陽電池１５としては、単結晶Ｓｉ太陽
電池以外にも、多結晶Ｓｉ太陽電池、ＣｄＳ／Ｃｕ₂S
太陽電池、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池、ＧａＡｓ系太陽
電池などを使用してもよい。

【００８２】この様にして制作された反射型液晶表示装
置を２００ｌｘ白熱灯照明の条件で観察した。すると、
駆動電圧が十分に印加されていない領域では、入射白色
光が散乱されて明るい白色に観測された。一方、駆動電
圧が十分に印加されている領域では、入射白色光が着色
して見えた。また、拡散層３０とゲスト染料の条件によ
って、見栄えは以下のように異なった。

【００８３】条件（ｄ）反射率約７０％、透過率約３０
％での見栄えは、ＯＦＦ時は従来のＴＮ液晶に比較する
と明るさが優れていた。ＯＮ時は、明るい黄色の表示で
あった。条件（ｅ）反射率約３０％、透過率約７０％の
見栄えは、ＯＦＦ時は従来のＴＮ液晶に比較すると条件
（ａ）より多少暗かった。ＯＮ時は、鮮やかなオレンジ
色で見やすい。

【００８４】同様の条件で、太陽電池での発電能力を検
証した。条件（ｄ）反射率約７０％、透過率約３０％で
の太陽電池からは、ＯＦＦ時において動作電圧１．５Ｖ
で２μＡ／cm² の出力が得られた。ＯＮ時においては動
作電圧１．５Ｖで１．４μＡ／cm²の出力が得られた。
条件（ｅ）反射率約３０％、透過率約７０％の太陽電池
からは、ＯＦＦ時において動作電圧１．５Ｖで３μＡ／
cm²の出力が得られた。ＯＮ時においては動作電圧１．
５Ｖで１．９μＡ／cm²の出力が得られた。

【００８５】さらに、基板１ａの上に導光板１１を光学
接着剤を用いて密着させた。導光板１１としては、透明
度の高いアクリル系樹脂に４００ｎｍ以下の光を吸収し
６００〜７００ｎｍの波長の光に変換する蛍光体（ＥＲ
−１２０三井東圧染料株式会社製）を混入し、成形し
て製作した。面積は、基板２よりも大きいことが望まし
く、こでは、３倍の面積の導光板１１を設けた。

【００８６】また、導光板１１と基板１ａが密着してい
る部分以外の導光板１１の基板１ａ側に、拡散板１２を
密着させると導光板１１の集光光率が向上する。上記の
ように、導光板１１を密着させた状態で２００ｌｘの白
熱灯照明下での太陽電池の出力を測定すると、導光板１
１が無い状態に比較して約５０％の出力向上が確認でき
た。さらに、表示輝度の向上も認められた。

【００８７】次いで、図１５に示すような構成で、上記
の反射型液晶表示装置を電卓に実装した。本発明による
反射型液晶表示装置３２と逆流防止ダイオード３３と電
圧制御回路３４と二次電池３５から電源を構成する。こ
の電源のみで電卓用ＬＳＩ３６と本発明による反射型液
晶表示装置３２の液晶表示部を駆動することが可能であ
った。

【００８８】また、図１６に本発明による反射型液晶表
示装置３２を組み込んだ従来には無かった電卓の外観を
示す。パネルの表面に太陽電池のスペースがいらないの
で、液晶層３とキー入力部２１の面積を広く取れる。こ
のため、表示部は見やすく、キー入力も操作しやすくな
った。また、表示部を観察してみると、白色の地に着色
表示となり、ＴＮ型ＬＣＤの表示したものより明るく視
認性も良い。特に、暗い室内で使用すると、表示の見や
すさ、発電能力など従来の電卓では実現できなかった使
いやすさを可能にした。

【００８９】次いで、本発明の反射型液晶表示装置をデ
ジタル時計に実装した外観図を図１７に示す。表示部の
面積が大きくなり、表示は見やすくなった。また、表面
パネルから黒ずんだ太陽電池が無くなったのでデザイン
面での無骨さは解消された。明るい白地にカラフルな表
示はデジタル時計に活気を与え、従来のＴＮ型ＬＣＤを
使用したデジタル時計にはない新しい価値を与えた。ま
た、暗い室内で使用するに十分な電力の供給も可能であ
った。

【００９０】（実施例７）次に、第３の実施例として、
液晶層にブラッグ反射効果を利用したポリマー分散コレ
ステリック型液晶を使用した場合についてのべる。図２
１において、基板１ａ、１ｂは、平滑なガラス板を用い
ているが、少なくとも一方の基板に透明高分子フィルム
を使用してもかまわない。基板１ａ、１ｂ上に形成され
た電極２ａは、ＩＴＯ膜からなる透明導電膜をホトリソ
グラフイーによって分割形成した。

【００９１】次に、透明電極１ａ及び１ｂの上に、たと
えば膜厚が数十ｎｍのポリイミド系の垂直配向剤を塗布
し焼製処理して配向膜を形成した後、セルギャップが５
μｍになるようにスペーサと接着剤を散布して外周シー
ル剤印刷後セルを作成した。完成したセルに、液晶と光
学活性物質と光硬化性樹脂の混合物（Ｅ４８／ＣＥ２／
ＣＢ１５／ＮＯＡ６５０．４９／０．１８／０．１８
／０．１５）である液晶混合物を注入し液晶層３とし
た。光硬化条件としは、６５度Ｃに加温し２５ｍＷ／cm
²の紫外線を照射し硬化させた。

【００９２】作成したセルに駆動電圧０Ｖと３Ｖを印加
して、蛍光灯を光源にして透過率を測定した。測定結果
を図２４に示す。作成したセルは電圧無印加で緑色の選
択反射を示し、１５Ｖで透明となる。液晶層３に使用す
るポリマー分散コレステリック型液晶以外に、ホログラ
フィック高分子分散液晶モードを使用してよい。また、
ＭＩＭやＴＦＴなどのアクティブ素子と組み合わせるこ
ともできる。

【００９３】さらに、液晶層３の下に、太陽電池１５を
下記の様に設置した。太陽電池１５としては、多結晶Ｓ
ｉ太陽電池を用いた。この太陽電池は、２００ｌｘの白
熱灯照明下で、動作電圧１．５Ｖで３．５μＡ／cm²の
出力が得られる。上記太陽電池を液晶層３の下に接着層
１４を介して密着させた。太陽電池１５としては、多結
晶Ｓｉ太陽電池以外にも、アモルファスＳｉ太陽電池、
単結晶Ｓｉ太陽電池、ＣｄＳ／Ｃｕ２S 太陽電池、Ｃｄ
Ｓ／ＣｄＴｅ太陽電池、ＧａＡｓ系太陽電池などを使用
してもよい。

【００９４】この様にして制作された反射型液晶表示装
置を２００ｌｘ白熱灯照明の条件下で観察した。する
と、駆動電圧が十分に印加されていない領域では、入射
白色光がブラッグ反射されて明るい緑色に観測された。
駆動電圧が十分に印加されている領域では、入射白色光
は太陽電池で吸収され黒色に見えた。また、ブラッグ反
射の波長は、液晶と光学活性物質と光硬化条件で青、黄
色、オレンジ、赤に変更できる。

【００９５】同様の条件で、太陽電池での発電能力を検
証した。ＯＦＦ時において動作電圧１．５Ｖで２μＡ／
cm²の出力が得られた。ＯＮ時はにおいては動作電圧
１．５Ｖで２．２μＡ／cm²の出力が得られた。さら
に、基板１ａの上に導光板１１を光学接着剤を用いて密
着させた。導光板１１としては、透明度の高いアクリル
系樹脂に４００ｎｍ以下の光を吸収し６００〜７００ｎ
ｍの波長の光に変換する蛍光体（ＥＲ−１２０三井東
圧染料株式会社製）を混入成形して製作した。面積は、
基板２よりも大きいことが望ましく、こでは、３倍の面
積の導光板１１を設けた。

【００９６】また、導光板１１と基板１ａが密着してい
る部分以外の導光板１１の基板１ａ側に、拡散板１２を
密着させると導光板１１の集光光率が向上する。上記の
ように、導光板１１を密着させた状態で２００ｌｘの白
熱灯照明下での太陽電池の出力を測定すると、導光板１
１が無い状態に比較して約５０％の出力向上が確認でき
た。さらに、表示輝度の向上も認められた。

【００９７】次いで、上記の反射型液晶表示装置を電卓
に図１５に示したような構成で実装した。本発明による
反射型液晶表示装置３２と逆流防止ダイオード３３と電
圧制御回路３４と二次電池３５から電源を構成する。こ
の電源のみで電卓用ＬＳＩ３６と本発明による反射型液
晶表示装置３２の液晶表示部を駆動することが可能であ
った。

【００９８】次いで、デジタル時計に本発明の反射型液
晶表示装置を実装した。図１７にその外観図を示す。表
示部の面積が大きくなり、表示は見易くなった。また、
表面パネルから黒ずんだ太陽電池が無くなったのでデザ
イン面での無骨さは解消された。明るく玉虫色の着色地
に黒表示はデジタル時計に重厚感与え、従来のＴＮ型Ｌ
ＣＤを使用したデジタル時計にはない新しい価値を与え
た。また、暗い室内で使用するに十分な電力の供給も可
能であった。

【００９９】（実施例８）図２５に示すような、光散乱
モード表示素子３７とその背後に可視光の特定の色を反
射する反射層４とさらにその背後に光吸収層５より構成
されている本発明の反射型液晶表示装置の作製を順に説
明する。光散乱モード表示素子３７の作製に関して以下
に説明する。基板１ａ，１ｂには、厚さ０．４ｍｍの硬
質ガラスを用いた。基板１ａ，１ｂには、電極２ａ，２
ｂが形成されている。本実施例では、スパッタリング法
や真空蒸着法で形成されるＩｎ₂Ｏ₃−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。パターン
としは、７セグメントからなるキャラクタ表示可能なデ
ザインとした。尚、ＩＴＯ膜の他にＳｎＯ ₂膜を用いて
もかまわない。さらにその上に絶縁膜３８ａ，３８ｂを
形成したのち、スペーサ１３を設けて空セルを製作し
た。尚、セルギャップは８μｍになるように調整した。

【０１００】液晶層３として、本実施例では、ポリマー
ネットワーク液晶を用いた。より具体的には、液晶材料
としてロディック社製「ＰＮＭ−１５６」を前記空セル
に３０℃の温度を保持しながら、真空注入した。これを
２５．５℃の温度に保持しながら、メタルハライドラン
プで７５ｍＷ／cm²の紫外線を９０秒間照射し液晶層３
を有する光散乱モード表示素子３７を作製した。この
時、紫外線の波長は、３５０ｎｍ以下を吸収するフィル
ターを使用する。また、紫外線の照射開始に当たって
は、シャッターを用いて予め７５ｍＷ／cm²の強度を放
射できる状態のランプから瞬間的に照射開始できること
が重要である。さらに、真空注入時の温度と紫外線照射
時の温度は液晶材料の相転移温度より高い必要がある。
特に、紫外線照射時の温度は、相転移温度より１．５℃
高めに設定するとよい。

【０１０１】このように作成した光散乱モード表示素子
３７の液晶層３を走査型電子顕微鏡を用いて観察したと
ころ、ポリマーからなる三次元ネットワーク構造が確認
できた。また、キャノン製ホトメータにより電気光学特
性を測定した。電圧無印加時の透過率をＴ０、印加電圧
の増大に伴って透過率が飽和する時の透過率を１００％
とすると、９０％の透過率を示す印加電圧をＶｓａとす
る。また、１０％の透過率を示す印加電圧をＶｔｈとす
る。測定の結果、Ｖｔｈ１．４ＶＶｓａ２．９ＶＴ０２．５％Ｖｓａ時の絶対透過率８３％Ｖｓａ時の消費電流０．５μΑ／cm² であった。

【０１０２】反射層４として、本実施例では、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３９を真空蒸
着した０．３ｍｍ厚のガラス４０を用いた。誘電体薄膜
に用いる材料は、低屈折率透光性誘電体薄膜としてＳｉ
Ｏ₂ 、ＭｇＦ₂、Ｎａ₃ＡｌＦ₆等が、また、高屈折率透
光性誘電体薄膜としてＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｚ
ｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ
₂Ｏ₃等が用いられている。必要とする反射波長帯、透過
波長帯、および反射率、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。尚、誘電体多層薄膜３９は、多層薄膜の構成を
変化させることで種々の分光特性が得られ、金属薄膜に
比べ設計自由度が高い。本実施例では、青を透過し黄色
を反射する図２６に示す反射層４と赤を透過し青色を反
射する図２７に示す反射層４を、真空蒸着器でそれぞれ
作成した。これら誘電体多層薄膜３９は、高屈折率膜に
はＴｉＯ₂を、低屈折率膜にはＳｉＯ₂を用い、合わせて
２５〜３０層を積層して作成した。

【０１０３】光吸収層５としては、黒色ＰＥＴフィルム
として東レ株式会社製のルミマットＸ−３０を使用し
た。上記のような手法で製作された本発明の反射型液晶
表示装置を、時計用駆動ＩＣと電池に接続して、腕時計
に組み込み天井蛍光灯照明下室内での表示見栄えを評価
した。その結果、青を透過し黄色を反射する図２６に示
す反射層を使用した時計は、明るい黄色背景に、黒セグ
メント表示で時刻を表現できた。赤を透過し青色を反射
する図２７に示す反射層を使用した時計は、明るい青色
背景に、黒セグメント表示で時刻を表現できた。特に、
着色した背景色は、ポリマーネットワーク液晶の特徴で
ある強い散乱性のため、視角依存性のない明るい表示が
得られた。その表示状態は、従来の光散乱型液晶では得
られない品質で、腕時計の装飾品、あるいは、工芸品と
しての価値を高める事ができた。また、駆動電圧は、３
Ｖと低く、消費電流も光散乱モード表示素子単独で０．
３２μΑであった。電池としてＣＲ２０２５型リチウム
電池を使用して、腕時計として３年以上の電池寿命を実
現した。

【０１０４】（実施例９）図２５に示すような、光散乱
モード表示素子３７とその背後に可視光の特定の色を反
射する反射層４とさらにその背後に光吸収層５の換わり
に、太陽電池１５を配置した本発明の反射型液晶表示装
置の作製を順に説明する。光散乱モード表示素子３７
は、実施例８と同じ方法で製作した。

【０１０５】反射層４として、本実施例では、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３９を真空蒸
着した０．３ｍｍ厚のガラス４０を用いた。製造方法
は、実施例８と同じ方法で製作した。本実施例では、黄
色を透過し青色を反射する図２８に示す反射層４を、真
空蒸着器でそれぞれ作成した。

【０１０６】太陽電池１５としては、、アモルファスＳ
ｉ太陽電池を用いた。この太陽電池は、２００ｌｘの蛍
光灯照明下で、動作電圧１．５Ｖで３μＡ／cm²の出力
が得られる。上記太陽電池を基板１ｂの下に接着層１４
を介して密着させた。光散乱モード表示素子３７と反射
層４と太陽電池１５は、光学的に密着して配置される。
この様にして制作された反射型液晶表示装置を２００ｌ
ｘ蛍光灯照明の条件で観察した。すると、駆動電圧が十
分に印加されていない領域では、入射白色光が散乱され
て明るい青色に観測された。駆動電圧が十分に印加され
ている領域では、入射白色光が太陽電池に吸収され黒く
見えた。

【０１０７】次に太陽電池での発電能力を検証した。Ｏ
ＦＦ時において動作電圧１．５Ｖで１．５μＡ／cm²の
出力が得られた。ＯＮ時においては動作電圧１．５Ｖで
１．９μＡ／cm²の出力が得られた。さらに、実施例５
と同様に基板１ａの上に導光板１１を光学接着剤を用い
て密着させた。その結果約５０％の太陽電池出力向上が
確認できた。さらに、表示輝度の向上も認められた。

【０１０８】次いで、腕時計に組み込み天井蛍光灯照明
下室内での表示見栄えを評価した。その結果、黄色を透
過し青色を反射する図２８に示す反射層を使用した時計
は、明るい青色背景に、黒セグメント表示で時刻を表現
できた。特に着色した背景色は、ポリマーネットワーク
液晶の特徴である強い散乱性のため、視角依存性のない
明るい表示が得られた。その表示状態は、従来の光散乱
型液晶では得られない品質で、腕時計の装飾品、あるい
は、工芸品としての価値を高める事ができた。また、上
記の反射型液晶表示装置の太陽電池と逆流防止ダイオー
ド３３と電圧制御回路２８と二次電池３５から構成する
電源のみで時計用駆動ＩＣと本発明による反射型液晶表
示装置３２の液晶表示部を駆動することが可能であっ
た。これは、ポリマーネットワーク液晶の特徴である低
駆動電圧と強い散乱性と効率のよい色分離する反射層に
よって可能となった。（実施例１０）図２５に示すような、光散乱モード表示
素子３７とその背後に可視光の特定の色を反射する反射
層４とさらにその背後に太陽電池１５を配置した本発明
の反射型液晶表示装置の作製を順に説明する。

【０１０９】光散乱モード表示素子３７は、コレステリ
ック・ネマティック相転移型液晶中に分散した３次元網
目状の光硬化性樹脂により安定化したプレーナテクスチ
ャーまたはフォーカルコニックテクスチャーを有する構
造である高分子安定化相転移型液晶層を有する。塩素系
ネマチック液晶ＴＬ２１５（メルク社製）９５．７重量
％、カイラル剤Ｓ８１１（メルク社製）２．３重量％、
高分子樹脂前駆体２．７−ジアクリロイルオキシフルオ
レン１．９重量％、重合開始剤ベンゾインメチエーテル
０．１重量％の混合液をアイソトロピック状態で水平配
向処理した実施例５と同じ空セルに真空注入した。この
セルを２１℃に保ちながら、３５０ｎｍから４００ｎｍ
の紫外線を透過するフィルターを使用したメタルハライ
ドランプで、０．１ｍＷ／cm²の照射強度で６０分間照
射後、４０ｍＷ／cm²の強度で２０秒照射し、高分子樹
脂前駆体を硬化した。

【０１１０】得られた、光散乱モード表示素子３７の液
晶層３を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、高
分子からなる三次元ネットワーク構造が確認できた。ま
た、キャノン製ホトメータにより電気光学特性を測定し
た。電圧無印加時の絶対透過率をＴ０、電圧無印加時の
相対透過率を１００％とし、印加電圧の増大に伴って透
過率が減少飽和する時の透過率を０％とすると、１０％
の透過率を示す印加電圧をＶｓａとする。また、９０％
の透過率を示す印加電圧をＶｔｈとする。

【０１１１】測定の結果、Ｖｔｈ４ＶＶｓａ５．９ＶＴ０８１％Ｖｓａ時の絶対透過率３．９％Ｖｓａ時の消費電流０．９８μΑ／cm² であった。

【０１１２】こうして、作製した光散乱モード表示素子
３７を実施例９と同じ反射層と太陽電池を用いて同様に
腕時計に実装して、天井蛍光灯照明下の室内でその表示
見栄えを評価した。その結果、黄色を透過し青色を反射
する図２８に示す反射層を使用した時計は、青正反射以
外は黒色である背景に、青拡散色のセグメント表示で時
刻を表現できた。特に黒色の背景色は、高分子安定化相
転移型液晶の特徴である視角依存性のない透明性のた
め、視角依存性のない黒表示が得られた。その表示状態
は、従来の光散乱型液晶では得られない品質で、腕時計
の装飾品、あるいは、工芸品としての価値を高める事が
できた。また、上記の反射型液晶表示装置の太陽電池と
逆流防止ダイオード３３と電圧制御回路２８と二次電池
３５から構成する電源のみで時計用駆動ＩＣと本発明に
よる反射型液晶表示装置３２の液晶表示部を駆動するこ
とが可能であった。これは、高分子安定化相転移型液晶
の特徴である低駆動電圧と高い透明性と効率のよい色分
離する反射層によって可能となった。

【０１１３】また、太陽電池の代わりに実施例８と同じ
光吸収層を使用しても、表示品質は同じであった。ま
た、駆動電圧は、６Ｖと低く、消費電流も光散乱モード
表示素子単独で０．６４μΑであった。電池としてＣＲ
２０２５型リチウム電池を使用して、腕時計として２年
以上の電池寿命を実現した。（実施例１１）図２５に示すような、光散乱モード表示
素子３７とその背後に反射層４としてホログラムさらに
その背後に光吸収層５を配置した本発明の反射型液晶表
示装置の作製を順に説明する。

【０１１４】光散乱モード表示素子３７は、実施例８と
同じ方法で製作した。本実施例では、反射層４としてホ
ログラムを使用する。ホログラムの一例の概念図を図２
９に示す。ホログラム形成層４１の背後に増反射層４２
を配置してもよい。増反射層４２は、銀、アルミニウム
などの金属や金属酸化物である。増反射層４２の反射率
をコントロールするには、金属膜の厚みでコントロール
する。また、金属酸化物では、干渉薄膜化して反射と透
過の割合をコントロールする。また、色分離の機能を持
たせてもよい。本実施例では、ホログラム形成層４１に
透過型ホログラフィー回折格子としてエドモンド・サイ
エンティフィク・ジャパン株式会社製透過型回折格子フ
ィルムＪ５２、１１６を使用した。増反射層４２には、
黄色を透過し青色を反射する図２８に示す誘電体ミラー
を使用した。

【０１１５】光吸収層は、実施例８と同じ光吸収層を使
用した。次いで、腕時計に組み込み天井蛍光灯照明下室
内での表示見栄えを評価した。その結果、明るい青色背
景に、黒セグメント表示で時刻を表現できた。特にセグ
メント部は、ホログラムの働きで、図２９のように入射
白色光を正反射方向からずれた方向に回折し回折光４３
のように、θの角度で分光する。したがつて、θの範囲
では虹色でそれ以外は黒表示となる。よって、ホログラ
ムが無い場合のように、青色の背景に青色の正反射の写
り込みによる極端なコントラスト低下は、改善された。
着色した背景色は、ポリマーネットワーク液晶の特徴で
ある強い散乱性のため、視角依存性のない明るい表示が
得られた。その表示状態は、従来の光散乱型液晶では得
られない品質で、腕時計の装飾品、あるいは、工芸品と
しての価値を高める事ができた。また、光吸収層を太陽
電池に変えることで上記の反射型液晶表示装置の太陽電
池と逆流防止ダイオード３３と電圧制御回路２８と二次
電池３５から構成する電源のみで時計用駆動ＩＣと本発
明による反射型液晶表示装置３２の液晶表示部を駆動す
ることが可能であった。これは、ポリマーネットワーク
液晶の特徴である低駆動電圧と強い散乱性と効率のよい
色分離をする反射層によって可能となった。

【０１１６】（実施例１２）実施例１１の構成で反射層
４としてのホログラムを図３０または図３１のドットパ
ターンを使用した本発明の反射型液晶表示装置を説明す
る。反射層４として、グレーティン・グイメージ・ホロ
グラムを使用した。グレーティング・イメージ・ホログ
ラムのイメージとしては、図３１に示す矩形状ドットで
構成される。ドット寸法は、０．１ｍｍである。ドット
上に形成されるホログラムの縞は、縞の方向θと縞ピッ
チＰによって、回折方向を調整できる。あるいは、縞に
ブレーズド処理を施し、このブレーズド角によっても回
折角度は調整できる。本実施例２では、回折方向がラン
ダムになるように設計した。この様なホログラムを一般
的にランダムドットホログラムと呼ぶ場合もある。この
製造方法は、基板にレジストを塗布して、ドット単位に
干渉縞のピッチに応じて平行レーザビームを２方向から
照射する。現像乾燥後、ブレーズ角度に応じてイオンエ
ッチングしレリーフ状の凹凸を直接路光記録した。この
ようにして原板（レジストホログラム）を得た。これ以
降は、エンボスホログラム転写方法と同じ方法で製作し
た。

【０１１７】次いで、腕時計に組み込み天井蛍光灯照明
下室内での表示見栄えを評価した。その結果、明るい青
色背景に、セグメント内に光り輝く無数のドットを確認
できた。各ドットは、視角の変化に対してに色相を変化
させながら輝く。腕時計の正面に対して±４０度の範囲
で、万便なくこの光輝性が得られた。その表示状態は天
然の宝石であるオパールに似ており、腕時計の装飾品、
あるいは、工芸品としての価値を高める事ができた。ま
た、光吸収層を太陽電池に変えることで上記の反射型液
晶表示装置の太陽電池と逆流防止ダイオード３３と電圧
制御回路２８と二次電池３５から構成する電源のみで時
計用駆動ＩＣと本発明による反射型液晶表示装置３２の
液晶表示部を駆動することが可能であった。これは、ポ
リマーネットワーク液晶の特徴である低駆動電圧と強い
散乱性と効率のよい色分離する反射層によって可能とな
った。

【０１１８】（実施例１３）実施例１０と同じ光散乱モ
ード表示素子３７とその背後に反射層４として立体位相
反射ホログラムさらにその背後に光吸収層５を配置した
本発明の反射型液晶表示装置を説明する。反射層４とし
てのホログラムには、生物、工芸美術品など物体の立体
画像を再生するリップマンホログラムを使用した。

【０１１９】次いで、腕時計に組み込み天井蛍光灯照明
下室内での表示見栄えを評価した。その結果、青拡散色
のセグメントと、背景にシアン色の生物、工芸美術品な
ど物体が鮮明に再生された。横方向の視角の変化に対し
て生物、工芸美術品の立体感が堪能できる。従来のデジ
タル腕時計に装飾品、あるいは、工芸品としての新たな
価値を与える事ができた。また、駆動電圧は、６Ｖと低
く、消費電流も光散乱モード表示素子単独で０．６４μ
Αであった。電池としてＣＲ２０２５型リチウム電池を
使用して、腕時計として２年以上の電池寿命を実現し
た。また、光吸収層を太陽電池に変えることで上記の反
射型液晶表示装置の太陽電池と逆流防止ダイオード３３
と電圧制御回路２８と二次電池３５から構成する電源の
みで時計用駆動ＩＣと本発明による反射型液晶表示装置
３２の液晶表示部を駆動することが可能であった。

【０１２０】

【発明の効果】本発明の反射型液晶表示装置は、液晶の
透過率が６０％以上で反射層の反射率を１０〜５０％の
範囲に設定して、反射層の後方に光吸収層を設置するこ
とにより、以下の効果が得られる。特に、ポリマーネッ
トワーク液晶との組み合わせにおいて、顕著になる。（１）光散乱型液晶層の透過率が６０％以上になるセル
ギャップでも、低電圧駆動で白黒表示可能な反射型液晶
装置を提供できる。（２）光散乱型液晶層の透過率が６０％以上になる後方
散乱率が低いような散乱型液晶セルでも、液晶層の後方
に１０〜５０％の反射層を設ける事により電圧無印加時
（ＯＦＦ時）の白レベルを改善できる。（３）光散乱型液晶層の電圧印加時（ＯＮ時）の反射層
のミラー面からの正反射による反射率を５０％以下にす
る事によって、視認性の悪さを改善できる。（４）反射層を一方の駆動電極と兼用することにより二
重映りが無く低コストのの視認性の良い液晶装置を提供
できる。

【０１２１】以上により、例えば時計等に使うと従来に
ない明るくて視認性の良い白黒表示の液晶パネルを提供
でき、時計のデザイン面等に有効に寄与する。また、携
帯情報機器等に使用すると明るく視認性が向上して長期
間見ていても疲れない等の効果がある。また、この発明
は、以上説明したように高い透過率が得られる液晶層の
背後に光起電力発生層を設置して、光起電力発生層の発
電効率の低下を少なくしかつ液晶層の表示品質の低下を
少なくすることを両立できる。ＴＮ、ＳＴＮモードの偏
光板を使う方式で実現できなかったＬＣＤと太陽電池の
積層による一体化と優れた表示品質を実現した。

【０１２２】また、従来の方法では実現できなかった高
い光発電能力と明るくしかも美的ポテンシャルに優れた
独特の色合いの表示能力を持ち時計、その他の携帯電子
機器用ディスプレー、装飾品として有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による反射型液晶表示装置の構成を示す
断面図。

【図２】本発明の実施例による反射型液晶表示装置の構
成を示す断面図。

【図３】本発明の他の実施例の反射型液晶表示装置の構
成を示す断面図。

【図４】本発明の他の実施例の反射型液晶表示装置の構
成を示す断面図。

【図５】本発明の他の実施例の反射型液晶表示装置の構
成を示す断面図。

【図６】従来の反射型液晶表示装置の構成を示す断面
図。

【図７】本発明の反射型液晶表示装置の構成を表す断面
図。

【図８】従来の反射型ＬＣＤの一例の構成を示した断面
図。

【図９】従来の反射型ＬＣＤと太陽電池を組み込んだカ
ード電卓の外観図。

【図１０】従来の反射型ＬＣＤと太陽電池を組み込んだ
デジタル腕時計の外観図。

【図１１】本発明の原理を説明する概略図。

【図１２】本発明の原理を説明する概略図。

【図１３】本発明の原理を説明する概略図。

【図１４】本発明の原理を説明する概略図。

【図１５】本発明の反射型液晶表示装置を実装した電卓
の回路構成図。

【図１６】本発明の反射型液晶表示装置を実装した電卓
の外観図。

【図１７】本発明の反射型液晶表示装置を実装したデジ
タル腕時計の外観図。

【図１８】本発明の実施例６の構成を表す断面図であ
る。

【図１９】ゲスト染料Ｍ−５７０の分光吸光度特性の説
明図。

【図２０】ゲスト染料Ｍ−３６１の分光吸光度特性の説
明図。

【図２１】本発明の実施例３の構成を示した断面図であ
る。

【図２２】本発明による液晶表示素子の透過率測定結果
の一例を表す図。

【図２３】本発明による液晶表示素子の透過率測定結果
の一例を表す図。

【図２４】本発明による液晶表示素子の透過率測定結果
の一例を表す図。

【図２５】本発明の実施例の構成を示した断面図であ
る。

【図２６】本発明の反射層の透過率特性の測定データの
一例を表す図。

【図２７】本発明の反射層の透過率特性の測定データの
一例を表す図。

【図２８】本発明の反射層の透過率特性の測定データの
一例を表す図。

【図２９】本発明のホログラム層の一例の概念図。

【図３０】丸パターンのランダムドットホログラムの説
明図である。

【図３１】矩形パターンのランダムドットホログラムの
説明図である。

【符号の説明】

３液晶層４反射層５光吸収層６絶縁膜８電極反射兼用層９反射層と吸収層の一体層１１導光板１２拡散板１４接着層１５太陽電池１６偏光板１８反射板２４入射白色光２５前方散乱光２６前方直進光２７後方散乱光２８正反射光２９透過光３０拡散層３１伝搬光３７散乱モード表示素子３８絶縁膜３９誘電体多層薄膜４１ホログラム形成層４２増反射層４３回折光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者山本修平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)発明者星野雅文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】一対の基板間に形成された少なくとも二
枚の電極に挟持された液晶層と、前記液晶層の背後に設
けられた反射層と、前記反射層の背後に設けられた光吸
収層を備える反射型液晶表示装置において、前記液晶層
は、前記電極間の電圧レベルの変化に応じて散乱状態又
は透明状態に変化し、電圧レベルの変化に係わらず入射
光を６０％以上透過するとともに、前記反射層の反射率
が１０〜５０％の範囲にあることを特徴とする反射型液
晶表示装置。
【請求項２】前記反射層が誘電体多層膜であることを
特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】前記反射層が金属膜と誘電体膜とからな
ることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装
置。
【請求項４】前記反射層が半導体膜で形成されること
を特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項５】前記電極のうち一方が反射層を兼用して
いることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装
置。
【請求項６】前記反射層と光吸収層が一体化している
ことを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項７】前記光散乱型液晶が高分子分散型液晶層
であることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示
装置。
【請求項８】前記反射層がアルミニウム・銀・ニッケ
ル・クロム・パラジウム・ロジウム等の金属やその合金
あるいはその酸化物のうちの少なくとも一つ以上を含む
ことを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項９】前記反射層の金属やその合金あるいはそ
の酸化物に微細な穴を形成して開口率によって反射率を
制御していることを特徴とする請求項８記載の反射型液
晶表示装置。
【請求項１０】前記液晶層は前記電極間の電圧レベル
の変化に応じて散乱状態又は透明状態に変化し、前記反
射層が可視光の特定の色を反射することを特徴とする請
求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１１】前記液晶層は前記電極間の電圧レベル
の変化に応じて散乱状態又は透明状態に変化し前記反射
層はホログラムであることを特徴とする請求項１記載の
反射型液晶表示装置。
【請求項１２】前記ホログラムは立体位相反射ホログ
ラムであることを特徴とする請求項１１記載の反射型液
晶表示装置。
【請求項１３】前記ホログラムは透過型ホログラフィ
ー回折格子であることを特徴とする請求項１１記載の反
射型液晶表示装置。
【請求項１４】前記液晶層は前記電極間の電圧レベル
の変化に応じて散乱状態又は透明状態に変化し、電圧レ
ベルの変化に係わらず入射光を５０％以上透過するとと
もに、前記反射層が可視光域において、吸収がほとんど
無く反射率５％〜５０％で残りの可視域と近赤外域の光
をほとんど透過する機能を有し、前記光吸収層が太陽電
池であることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表
示装置。
【請求項１５】前記液晶層は前記電極間の電圧レベル
の変化に応じて散乱状態又は透明状態に変化し、電圧レ
ベルの変化に係わらず入射光を５０％以上透過するとと
もに、前記反射層が可視光の特定の色を反射し残りの可
視域と近赤外域の光をほとんど透過する機能を有し、前
記光吸収層が太陽電池であることを特徴とする請求項１
記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１６】前記液晶層は電圧レベルの変化に応じ
て可視光域の特定域の波長域に吸収を示す状態と透明状
態もしくはほぼ透明に近い状態との間で変化する特性を
有し入射光を５０％以上透過するとともに、前記反射層
が、可視光域において、吸収がほとんど無く拡散反射し
反射率２０％〜７０％で、残りの可視域と近赤外域の光
をほとんど透過する機能を有し、前記光吸収層が太陽電
池であることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表
示装置。
【請求項１７】前記液晶層は電圧レベルの変化に応じ
て可視光域の特定域の波長域にブラッグ反射を示す状態
と透明状態もしくはほぼ透明に近い状態との間で変化す
る特性を有し入射光を５０％以上透過するとともに、前
記反射層が設置されず、前記光吸収層が太陽電池である
ことを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１８】太陽電池の入射側に導光板が設置され
ていることを特徴とする請求項１４、１５、１６、１７
記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１９】導光板が蛍光体を含有していることを
特徴とする請求項１８記載の反射型液晶表示装置。