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課題

解決手段

厚みt、屈折率nF 、総重量がWF である面状の媒体11c中に屈折率nPAを有する粒状体11dが、媒体11cの裏面側に半透過反射層11bが配置され、右旋回のコレステリック液晶および/または左旋回のコレステリック液晶が半透過反射層11b中に含有された半透過反射板。

概要

背景

従来、半透過反射板反射板表示素子の裏側に設置した場合には、反射面が事実上鏡面として作用することがあり、反射面に外部の像を映らなくするため、または表示しようとする画像の視差をなくすために、反射面の表面に凹凸を付ける方式が多く採用されていた(従来例1)。図3にその断面の模式図を示す。

また、単純な金属反射面ではなく、透明な粒状体またはビーズ周辺媒体との屈折率差を利用した散乱性光学フィルムを反射板とした従来例が知られていた。基体の上に樹脂層とビーズとが設けられたものである(従来例2)。

しかし、従来例1では金属等で構成された反射面に凹凸を設けると、凹凸による影が生成され、明暗視認されることがあった。また、表面がざらついた感じになり表示品位を低下させるといった問題点が発生した。また、金属表面の凹凸では金属反射が起こり、ぎらぎらした感じになり表示品位を低下させるといった問題点があった。

従来例2では、反射板の形成が困難であること、機械的に弱く、表示装置密着して取り付けることが難しい、また、汚れに弱いこと、および、ビーズの位置制御が容易にできない、また、ビーズ層が実質的に1層であり、平面方向における均一性むらが生じやすく、適度な散乱能が得られなかったこと、さらには、ビーズ層の上面に接着する材料の屈折率により、散乱能が変化してしまうことなどが問題点であった。

また、偏光板方式の表示素子と組み合わせる場合、従来の偏光板と反射板、または偏光板と半透過反射板との組み合わせでは、偏光板の偏光度が高く反射光量が不十分であり表示装置として求められる性能が十分に得られていなかった等の問題点があった。

また、コレステリック液晶を含有したフィルム層を半透過反射板や反射板の構成部材として用いた例が知られていた(従来例3)。その断面の模式図を図4に示す。この従来例3では、コレステリック液晶を含有せしめた半透過反射板11bと1/4位相差板11eとを貼り合わせ、さらに液晶表示素子と組み合わせ、反射型の表示装置として用いる。しかし、反射光の着色の問題や、着色の角度変化が大きいという問題、さらには反射光の輝度半値幅を変えることができないといった問題があった。

さらに、従来例3の構成で、半透過反射方式とし、半透過反射型表示装置として用いた際には、バックライト側からの透過光の着色の問題や、着色の角度変化が大きいという問題、さらには透過光の輝度の半値幅を変えることができないといった問題があった。

概要

高性能の半透過反射板を得る。

厚みt、屈折率nF 、総重量がWF である面状の媒体11c中に屈折率nPAを有する粒状体11dが、媒体11cの裏面側に半透過反射層11bが配置され、右旋回のコレステリック液晶および/または左旋回のコレステリック液晶が半透過反射層11b中に含有された半透過反射板。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

厚みt、屈折率nF 、総重量がWF である面状の媒体と、屈折率nPAを有する粒状体とが備えられ、媒体の裏面側に半透過反射層が配置された半透過反射板であって、0<|nPA−nF |≦0.362であり、右旋回のコレステリック液晶および/または左旋回のコレステリック液晶が半透過反射層に含有されてなることを特徴とする半透過反射板。

請求項2

屈折率の値が異なる2種類以上の粒状体が媒体中に配置されたことを特徴とする請求項1記載の半透過反射板。

請求項3

粒状体の外径をdPAとすると、0. 5μm≦dPA≦20μm、5μm≦t≦200μmを満足することを特徴とする請求項1または2記載の半透過反射板。

請求項4

粒状体の総重量をWP とすると、1wt%≦WP /(WP +WF )≦70wt%を満足することを特徴とする請求項1、2または3記載の半透過反射板。

請求項5

請求項1、2、3または4記載の半透過反射板の裏面側に反射層が設けられて構成された反射板

請求項6

請求項1、2、3または4記載の半透過反射板または請求項5記載の反射板が備えられた表示装置

技術分野

0001

本発明は半透過反射板反射板およびそれらを備えた表示装置に関する。

背景技術

0002

従来、半透過反射板や反射板を表示素子の裏側に設置した場合には、反射面が事実上鏡面として作用することがあり、反射面に外部の像を映らなくするため、または表示しようとする画像の視差をなくすために、反射面の表面に凹凸を付ける方式が多く採用されていた(従来例1)。図3にその断面の模式図を示す。

0003

また、単純な金属反射面ではなく、透明な粒状体またはビーズ周辺媒体との屈折率差を利用した散乱性光学フィルムを反射板とした従来例が知られていた。基体の上に樹脂層とビーズとが設けられたものである(従来例2)。

0004

しかし、従来例1では金属等で構成された反射面に凹凸を設けると、凹凸による影が生成され、明暗視認されることがあった。また、表面がざらついた感じになり表示品位を低下させるといった問題点が発生した。また、金属表面の凹凸では金属反射が起こり、ぎらぎらした感じになり表示品位を低下させるといった問題点があった。

0005

従来例2では、反射板の形成が困難であること、機械的に弱く、表示装置に密着して取り付けることが難しい、また、汚れに弱いこと、および、ビーズの位置制御が容易にできない、また、ビーズ層が実質的に1層であり、平面方向における均一性むらが生じやすく、適度な散乱能が得られなかったこと、さらには、ビーズ層の上面に接着する材料の屈折率により、散乱能が変化してしまうことなどが問題点であった。

0006

また、偏光板方式の表示素子と組み合わせる場合、従来の偏光板と反射板、または偏光板と半透過反射板との組み合わせでは、偏光板の偏光度が高く反射光量が不十分であり表示装置として求められる性能が十分に得られていなかった等の問題点があった。

0007

また、コレステリック液晶を含有したフィルム層を半透過反射板や反射板の構成部材として用いた例が知られていた(従来例3)。その断面の模式図を図4に示す。この従来例3では、コレステリック液晶を含有せしめた半透過反射板11bと1/4位相差板11eとを貼り合わせ、さらに液晶表示素子と組み合わせ、反射型の表示装置として用いる。しかし、反射光の着色の問題や、着色の角度変化が大きいという問題、さらには反射光の輝度半値幅を変えることができないといった問題があった。

0008

さらに、従来例3の構成で、半透過反射方式とし、半透過反射型表示装置として用いた際には、バックライト側からの透過光の着色の問題や、着色の角度変化が大きいという問題、さらには透過光の輝度の半値幅を変えることができないといった問題があった。

発明が解決しようとする課題

0009

前述したように、従来例においては金属製の反射板または半透過反射板に凹凸が設けられたため、反射光量が不十分であり暗くなり、表示素子自体の視認性が低下していた。

0010

あるいは、製造上の問題点により、量産に適さず、一般に広く利用することが困難であった。また、成形性の点で劣り、平坦でかつ薄く夫な製品を製造することが困難であった。

0011

また、表示装置に組み込んだ際のプロフィール、つまり、所望の視野角を自由に得ることができ、かつ表示光量を適切に設定できることが求められていた。そして、本発明では、反射板や半透過反射板を表示装置に使用した際に、明るく金属性反射感のない、通常の拡散板のような白色感を呈し、良好な表示性能を示す反射板、および半透過反射板を得ようとするものである。

0012

また、コレステリック液晶を利用した半透過反射板や反射板では着色がおこり、また着色の角度変化が大きく、さらに表示素子からの出射光の輝度の半値幅を自由に設定できないため表示素子自体の視認性が低下していた。

0013

本発明では、反射板や半透過反射板を表示装置に組み込んで使用した際に、明るい表示が得られ、金属性反射がなく、着色の少ない、かつ着色の視野角依存性の少ない新しい反射板および半透過反射板を得ようとするものである。

課題を解決するための手段

0014

すなわち、請求項1は、厚みt、屈折率nF 、総重量がWF である面状の媒体と、屈折率nPAを有する粒状体とが備えられ、媒体の裏面側に半透過反射層が配置された半透過反射板であって、0<|nPA−nF |≦0.362であり、右旋回のコレステリック液晶および/または左旋回のコレステリック液晶が半透過反射層に含有されてなることを特徴とする半透過反射板を提供する。

0015

また、請求項2は、屈折率の値が異なる2種類以上の粒状体が媒体中に配置されたことを特徴とする請求項1記載の半透過反射板を提供する。

0016

また、請求項3は、粒状体の外径をdPAとすると、0. 5μm≦dPA≦20μm、5μm≦t≦200μmを満足することを特徴とする請求項1または2記載の半透過反射板を提供する。

0017

また、請求項4は、粒状体の総重量をWP とすると、1wt%≦WP /(WP+WF )≦70wt%を満足することを特徴とする請求項1、2または3記載の半透過反射板を提供する。

0018

また、請求項5は、請求項1、2、3または4記載の半透過反射板の裏面側に反射層が設けられて構成された反射板を提供する。

0019

また、請求項6は、請求項1、2、3または4記載の半透過反射板または請求項5記載の反射板が備えられた表示装置を提供する。

0020

本発明の半透過反射板または反射板に用いられる媒体および粒状体として、屈折率が1.338〜1.7の材料を用いることができる。さらに、本発明の好ましい態様1は、nPAを粒状体の屈折率とすると、1.4≦nF ≦1.6、かつ1.4≦nPA≦1.6を満足する。

0021

さらに、本発明の好ましい態様2は、0.8μm≦dPA≦10μm、かつ、10μm≦t≦50μmを満足する。

0022

また、本発明の好ましい態様3は、上記の各請求項または各態様のいずれかに記載された反射板または半透過反射板において、粒状体が高分子ビーズ、媒体が高分子とされる。また、本発明の好ましい態様4は上記の各請求項または各態様にいずれかに記載された反射板または半透過反射板において、粒状体が球状、楕円体、もしくは多面体とされる。

0023

また、本発明の好ましい態様5は、散乱能を発揮する少なくとも一つの粒状体群を媒体中で適度に分散せしめるために、媒体とほぼ屈折率が等しい粒状体群をさらに追加して、表示面全体、かつ画素レベル微小面積単位における均一性を向上することができる。この場合の基本条件は数1で示される。追加される粒状体の外径をdPB、媒体中の総重量をWPB、屈折率をnPBとする。

0024

0.5μm≦dPB≦20μm ・・・(1)
5μm≦t≦200μm ・・・(2)
1.0wt%≦WPB/(WPB+WF +WPA)≦20wt% ・・・(3)
0≒nPB−nF ・・・(4)
dPB≦t ・・・(5)

0025

また、本発明の好ましい態様6は、上記の各請求項または各態様のいずれかに記載された反射板または半透過反射板において、用いられるコレステリック液晶の螺旋ピッチをP、コレステリック液晶の常光屈折率をno 、異常光屈折率をne とすると、no ・P≦λ≦ne ・Pかつ、380nm≦λ≦780nmとなるように、Pが連続的に変化するように設けられる。

0026

また、本発明の好ましい態様7は、上記の各請求項または各態様のいずれかに記載された反射板または半透過反射板において、コレステリック液晶の螺旋軸ランダムな方向を向くように設けられる。

0027

また、上記の反射板または半透過反射板が組み込まれる各表示装置は、単純マトリックス駆動方式のTN液晶表示装置、STN液晶表示装置のみならず、強誘電液晶表示装置、反強誘電表示装置、あるいは、アクティブマトリックス駆動方式の液晶表示装置、およびスクリーン装置等にも応用でき、明るく、高い表示品位を得ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0028

本発明は、K種類(Kは正の整数)の粒状体を準備し、それらを、K種類の粒状体とは異なる屈折率を有する、媒体材料中に混入する。これらの粒状体を含む媒体材料を層状に薄膜化し、いろいろなヘイズ率を持つ薄膜を形成する。この媒体と粒状体とを含む薄膜を光制御層と呼ぶ。そして、この光制御層を右旋回または左旋回のどちらか一方、または両方のコレステリック液晶を高分子中に配置させた半透過反射層または反射層の上部に設置する。これにより表面に凹凸のない、上質な紙のように見える反射板や半透過反射板を作製する。さらに、本発明は上記の半透過反射板や反射板を備えた応用装置を構成する。

0029

本発明において、粒状体とは所定の大きさのものであれば使用でき、粉砕加工し、形状寸法をほぼ揃えたものでもよい。また、粒状体の材料としてはガラスや透明性無機物でもよいが、実用上は光学特性成型性に優れた高分子からなるビーズを用いることが好ましい。さらに、球状、楕円形状等の所望の形状および寸法に加工されていることが取扱上、および光学特性上好ましい。

0030

以下に図を参照して本発明を説明する。図1は本例の反射板の一例の断面図である(構成例A)。半透過反射板11は光制御層11a、λ/4板11e、およびコレステリック液晶を高分子媒体に配置した半透過反射層11bを備える。コレステリック液晶は右旋回または左旋回のもののいずれか一方を用いる。

0031

光制御層11aの膜厚tを5μm≦t≦200μmの範囲から選択して設定する。さらに、高分子からなる媒体11cと、媒体とは異なる屈折率を持つ球状もしくは楕円形の高分子からなる粒状体11d(以下、ビーズとも呼ぶ)の直径d1 を0.5μm≦d1 ≦20μmかつd1 ≦tの範囲に設定する。なお、粒状体の形状が楕円体状の場合には、その短軸方向の長さを外径として採用する。なお、上記したように、種々の材料から得られる粒状体の外径をdPAとし、ほぼ球状に近似できる場合の直径をd1 と定義する。以下、d1 を用いて説明する。

0032

そして、光制御層11a中での高分子のビーズ11dの重量比を1〜70wt%に設定する。ここで、重量比とは、媒体と全てのビーズの重量の総和に対する相対比である。

0033

また、媒体11cの屈折率をnF とし、ビーズ11dの屈折率はnF と異なる屈折率n1 とする。光学的な条件面のみについて考察すれば、高分子材料の屈折率はおよそ、1.338〜1.7の範囲から適宜組み合わせて選択して設定すればよい。

0034

このとき、1.4≦nF ≦1.6、1.4≦nPA≦1.6、0.00<|nF−nPA|≦0.362を満足するように設定する。ここで、屈折率が1.4≦nF ≦1.6、1.4≦nPA≦1.6、0.00<|nF −nPA|≦0.362とした理由は、0.00=|nF −nPA|の場合は、透明な媒体になり、光を散乱させることができず機能しないからである。

0035

|nF −nPA|>0.362の場合はヘイズ率が高くなるため反射光の強度が弱まるためである。もう一つの理由としては、製造上有利である高分子がこの範囲内にあるためである。代表的なものとしてアクリル系またはポリスチレン系がある。

0036

次に、光制御層11aの膜厚tを、5μm≦t≦200μmに設定するのは、まず、t<5μmの場合には、光散乱能が低下して低ヘイズ率となり下方に設置された反射板や半透過反射板による金属反射や、鏡面による外部の像の映り込み、表示している画像の視差が視認されるためである。

0037

t>200μmの場合には、光制御層11a全体のヘイズ率が高くなり、光が散乱され過ぎるため、正反射光の強度が弱まるためである。

0038

また、ビーズ11dの直径d1 を0.5μm≦d1 ≦20μmとする。その理由は、d1 <0.5μmの場合には、ビーズ11dの大きさが可視光波長相関できる大きさ以下になるので、可視光の反射や屈折の効果が小さくなり、光散乱能が乏しくなる。

0039

また、d1 >20μmの場合には、光制御層11a内での光の反射や屈折の回数が減るので光散乱能が乏しくなる。したがって、厚みtの媒体中に直径d1 を有するビーズ11dを、厚み方向における粒状体の外径寸法の関係と、面積方向における実効的な断面積の関係が一定の条件を満たすように配分する。

0040

また、ビーズ11dの直径は光制御層11aの膜厚以下になるようにする。つまり、ビーズ11dの直径d1 、光制御層の膜厚、実質的に媒体の厚みをtとするとd1 ≦tを満たすようにする。その理由は、d1 >tの場合には、光制御層11aの表面に凹凸が生じ、これを表示素子に使用した際には視認性を低下させるからである。

0041

また、上記の光制御層11aの構成条件において、ビーズ11dの重量比WR=WPA/(WPA+WF )をWR <1wt%、または、WR >70wt%を満足する場合には、媒体との相互関係において、屈折率の異なった界面の総合面積が小さくなるため、光の屈折や反射の回数が総じて少なくなる。

0042

このため、WR <1wt%、および、WR >70wt%の場合は光制御能が低下する。したがって、光制御層11aを利用して視認性を改善するためには1wt%≦WR ≦70wt%とすることが好ましい。

0043

また、図2に灰色−透明層11fを設置した半透過反射板を示す(構成例B)。この灰色−透明層11fは透過光の色を灰色にするために設置する。つまり、反射型表示装置として図2の半透過反射板を使用した際には、オフ時に白色でオン時に灰色といった表示が可能になる。また、透過型表示装置として、図2の半透過反射板を使用した際には、オフ時に灰色で、オン時に白色といった表示が可能になる。

0044

また、灰色透明層の代わりに着色した透明層(例えば、赤、青、黄色、緑、等)を使用した場合には、反射型表示装置または透過型表示装置において、オン、オフ時に、透明層の色を任意に着色させることができる。

0045

また、図2の灰色−透明層11fの代わりに、不透明な黒色吸収層11gを設置した反射板を図5に示す(構成例C)。この黒色−光吸収層11gは透過光の色を黒色にするために設置する。つまり、反射型表示素子として図5の反射板を使用した際には、オフ時に白色でオン時に黒色といった表示が可能になる。

0046

同様に、オフ時に黒色でオン時に白色といった表示も可能である。また、黒色層の代わりに着色した吸収層(例えば、赤、青、黄色、緑、等)を使用した際には、反射型表示装置において、オン、オフ時に上記の黒色の代わりに任意の色に着色できる。

0047

また、図6にはコレステリック液晶を高分子媒体に配置した半透過反射層11bx と11by の2層を設置した反射板を示す(構成例D)。11bX と11by 中のコレステリック液晶の旋回方向は互いに異なるように設ける。つまり、11bx 中のコレステリック液晶が右旋回であるならば、11by 中のコレステリック液晶は左旋回とする。

0048

また、11b中のコレステリック液晶が左旋回であるならば、11by 中のコレステリック液晶は右旋回とする。これにより、この反射板に入射した光はほぼ全て反射する。このように、逆旋回方向のコレステリック液晶を含有する半透過反射層を複数組み合わせて構成する。

0049

また、上記の各請求項または各態様のいずれかの反射板または半透過反射板において、用いるコレステリック液晶の螺旋のピッチをP、コレステリック液晶分子の常光屈折率をno 、異常光屈折率をne とすると、no ・P≦λ≦ne ・Pかつ、380nm≦λ≦780nmとなるようにPが連続的に変化することを満足することが好ましい。

0050

これは、コレステリック液晶への垂直入射光の波長をλとすると、no ・P≦λ≦ne ・P、かつ、この光がコレステリック液晶の旋回の向きと同様の光の向きをもつならば、その入射光は反射されるためである。

0051

よって、コレステリック液晶が右旋回であるなら380nm≦λ≦780nmの範囲の右旋回の入射光は全て反射され、またコレステリック液晶が左旋回であるなら380nm≦λ≦780nmの範囲の左旋回の入射光は全て反射されるためである。またこれにより、コレステリック液晶層は半透過反射板のみではなく偏光板の役割を行うことができる。

0052

コレステリック液晶には上記に示すとおり、選択反射や反射される光の波長がコレステリック液晶のピッチと相関があるため、コレステリック液晶からの反射光が着色しやすい。さらには、着色の角度依存性も起こりやすい。よって、これらの問題を解決するために、コレステリック液晶の螺旋軸はランダムな方向を向いていることが好ましい。

0053

本発明の半透過反射板および反射板は、液晶表示装置の後方ガラス基板と後方側配向膜との間、または液晶表示装置の後方側ガラス基板の下に設置することが好ましい。

0054

また、本発明で採用する光制御層11aのみを液晶表示素子の前方側偏光板の上、前方偏光板の下、前方側ガラス基板の上、そして前方側ガラス基板の下に設置することができる。

0055

図7に本発明の液晶表示装置の一例の断面図を示す(構成例E)。上側偏光板1、上側位相差板2、上側位相差板3、上側基板4、上側電極5、上側配向膜6、液晶層7、下側配向膜8、下側電極9、下側基板10、光制御層11a、λ/4板11e、コレステリック液晶を高分子媒体に配置した半透過反射層11b、黒色−吸収層11gが順次積層された断面状態を模式的に示したものである。

0056

また、図8に本発明の液晶表示装置の一画素付近における、光制御層11a中の粒状体11d、11di 、そして11dj の分布状態を模式的に示す(分布例A)。また、この図8中の11d、11di 、そして11dj は屈折率が等しいが、外径寸法をそれぞれわずかに分散して用いた例である。またこれらのビーズの屈折率は媒体とは異なるように設けられる。

0057

また、用いた粒状体の重量比はそのまま体積比とみることができ、さらに平面方向における分布密度も重量比にほぼ一致すると考えられる。したがって、ビーズ11dの占める総面積S11d を画素面積に対して、1%≦S11d ≦70%の範囲になるように設ければよい。

0058

同様に、図9に別の分布例Bの模式的平面図を示す。媒体中には媒体とは屈折率の異なる2群のビーズが分散されている。一つの群は(11d、11di 、11dj )群でありこれらの屈折率は全て等しいが、ビーズの外径寸法が異なる。もう一つの群は、(18D、18Di 、18Dj )群であり、これらもそれぞれ屈折率は等しいが、ビーズの外径寸法が異なる。さらにこれらの群同士の屈折率も異なる。

0059

次に、本発明で採用する光制御層の形成方法について説明する。大きく分けて、以下の(イ)、(ロ)の2つの手法があげられる。まず(イ)の手法は高分子からなるビーズの散布を行うもので、(a)、(b)および(c)の場合がある。

0060

(a)薄膜状に設けた液状の樹脂に、K種類(Kは1以上の整数)の高分子ビーズを散布し自然に拡散した層を形成する。(b)K種類(Kは1以上の整数)の高分子ビーズを基板上に散布し、その後、液状の樹脂を高分子ビーズを覆うように配置して形成する。(c)半固体状もしくは粘稠状の樹脂を準備し、そのなかにK種類(Kは1以上の整数)の高分子ビーズを散布し、外力を加えて均一に撹拌を行って形成する。以上の三つがあげられる。この後、液状樹脂または粘稠状樹脂を硬化させて、光制御層が形成される。

0061

このとき、(a)と(b)の手法においては、K種類(Kは1以上の整数)の高分子からなるビーズは同時に混合した状態で散布してもよいが、ビーズの種類ごとの配置位置を高度に制御するために、各種類ごとに散布する順番と量を変えて行うことが可能となる。

0062

次に、(ロ)の手法はフィルム硬化性化合物を併用する。(d)回転するロール上にK種類(Kは1以上の整数)の高分子からなるビーズが混入された液状の媒体を塗布し、ロールの回転速度および/またはフィルムへの塗布量の調整で膜厚を制御する。(e)連続して搬送されるフィルム状の基板の上に、K種類(Kは正の整数)のビーズを混入した液状の媒体を塗布する。搬送速度および/または塗布量の調整で膜厚を制御する。(f)連続して搬送されるフィルム状の基板の上に、K種類(Kは1以上の整数)のビーズを散布し、その後、液状の媒体を配置し、搬送速度および/または散布量の調整で高分子ビーズの分布密度を制御する手法である。

0063

上記の(ロ)の手法では、液状の媒体として硬化性化合物を用いれば、その硬化により光制御層を完成させることができる。硬化性化合物を使用した場合には、膜状に形成した後に、紫外線照射または熱を印加することで硬化形成を行う。

0064

この際、粒状体を構成する材料と、媒体材料との間の物性差、例えば、融点溶解性の差を利用して混合、撹拌、分散、および、媒体の硬化の各工程処理を行うようにすればよい。また、上記の(イ)、(ロ)の各手法をさらに組み合わせて光制御層を形成することもできる。

0065

次に、表1〜16に本発明に用いることのできる高分子の材料の一覧を示す。原則として光学的に高い透明性を有し、粒状体に成型できるもの、もしくは溶剤溶けて液状になるものが使用できる。なかでも、合成高分子がその組成を調整でき、かつ相互に組み合わせて使用し、安定して量産供給でき好ましい。また、光制御層を構成した場合、所望の温度範囲でほぼ同様の光学特性を示す材料の組み合わせを系統的に選択して用いることが好ましい。例えば、周囲温度が−40〜+95℃の温度域で所望の特性を発揮するように選択することが好ましい。

0066

表1〜16の第1欄に物質通算番号、第2欄に物質名を、第3欄に本発明における適用手法を、第4欄に屈折率を、第5欄に第4欄の屈折率が得られる温度を示す。本発明の粒状体、および媒体にはいずれの高分子材料を使用できる。しかし、通常の製造手法との関係において、高分子材料の物質としての融点、線膨張係数、成型性、および液状性質を有するかどうかなどを考慮した場合、例えば、○△▽の物質を使用するのが好ましい。

0067

また、複数の種類の高分子を混合して、その屈折率を調整し、あらかじめ粒状体材料、および媒体材料として用いることができる。媒体にも複数の種類の高分子を混合して使用できる。

0068

なお、高分子の物性に関しては、「ポリマーハンドブック」(Polymer Handbook、Wiley Interscience)、および、高分子学会編 高分子新素材便覧、3.3節オプトエレクトロニクス高分子材料(88〜89頁の図3.39、表3.18、表3.19など)等を参照し、所望の構成を得ることができるように高分子材料を選択すればよい。

0069

0070

0071

0072

0073

0074

0075

0076

0077

0078

0079

0080

0081

0082

0083

0084

0085

(例1)本例の反射板は、光制御層と、λ/4板と、コレステリック液晶を含む高分子媒体からなる半透過反射層(第2の媒体)と黒色フィルムとから構成される。

0086

光制御層はポリメチルメタクリレートPMMA、屈折率は1. 492)であり、膜厚を25μmとした。またこの光制御層は粘着層とした。ビーズはポリスチレン(PSt、屈折率は1. 59)であり、直径を1μmとし、光制御層中に3wt%を均一に混入した。またコレステリック液晶は右旋回のもののみを用いた。

0087

本例の反射板は、右円偏光左円偏光の選択反射があるので反射板自体偏光能がある。よって、従来例のなかでも、偏光板一体型反射板のタイプと特性比較を行うのがよい。

0088

表示方位で視認される光束を評価すると、正規反射部分は従来品の偏光板一体型表面凹凸アルミニウム反射板よりも明るかったが、その他の出射角では表面凹凸アルミ反射板とほぼ同様の反射光輝度分布を示した。つまり、正規反射部分では従来品よりも明るくかつそれ以外の部分でも従来品と同程度の明るさを実現できた。

0089

本例の反射板を液晶表示素子と組み合わせて使用した。使用した液晶表示素子は、上側偏光板1枚、かつ位相差板2枚使用タイプの240°ツイスト、7.5インチサイズで1/240デューティーの行同時選択方式MLA(マルチラインアドレッシング駆動)方式のもので、液晶層リターデーションが0.127μm、液晶層のセルギャップは6. 7μm、ガラス基板の厚みが0.7mm、カラーフィルタの画素の大きさが縦306μm×横102μm、格子状のブラックマトリックスの幅が20〜25μm、位相差板のリターデーションがそれぞれ2枚とも、435nmであった。

0090

この液晶表示素子に、従来の偏光板一体型表面凹凸アルミニウム反射板を組み合わせたものと、本例の反射板を使用したものとを比較すると、従来例のものは、表面凹凸による輝度むらと金属反射によるぎらつきがあるのに対し、本例の反射板を用いた反射板では従来品のようなのぎらつきがなくなった。

0091

さらに、従来例のコレステリック液晶のみの半透過反射板に比べて、本例の反射板では、反射光のコレステリック液晶による着色が緩和され、さらにはこの着色の視野角依存性も緩和された。さらに、従来例の偏光板一体型表面凹凸化アルミニウム反射板を使用した液晶表示素子に比べ、あらゆる角度で約1. 2倍反射輝度が上昇した。これにより、見栄えのよい液晶表示素子が可能となった。

0092

(例2)本例の半透過反射板は、光制御層、λ/4板、コレステリック液晶を含む高分子媒体からなる半透過反射層(第2の媒体)と灰色点印刷された透明な層とからなる。光制御層はポリエチルアルコール(PEA、屈折率は1. 4685)であり、膜厚を30μmとした。ビーズはポリフェニルメタクリレート(PPhM、屈折率は1. 5706)であり、直径を1μmとし、光制御層中に5wt%を均一に混入した。またコレステリック液晶は右旋回のもののみを用いた。

0093

この反射板を例1と同じ液晶表示素子と組み合わせて使用した。また、この液晶表示素子に、従来の偏光板一体型表面凹凸アルミニウム反射板を使用したものと本例の半透過反射板を使用した液晶表示装置とを比較すると、本例の半透過反射板を使用したものは、表面凹凸による輝度むらと金属反射によるぎらつきがなくなった。さらに、従来のコレステリック液晶のみの半透過反射板に比べて、反射光のコレステリック液晶による着色が緩和され、さらにはこの着色の視野角依存性も緩和された。

0094

さらに、従来の偏光板一体型表面凹凸アルミニウム反射板を使用した液晶表示素子に比べ、あらゆる角度で約1. 3倍反射輝度が上昇した。これにより、見栄えのよい液晶表示素子が可能となった。

0095

また、同様に、液晶表示素子の表示側背面に設置されたバックライトからの透過光についても、コレステリック液晶による着色が緩和され、さらにはこの着色の視野角依存性も緩和された。

0096

(例3)本例の反射板は、光制御層と、λ/4板、コレステリック液晶を含む高分子媒体からなる半透過反射層(第2の媒体)とからなる。光制御層はポリビニルアルコールPVA、屈折率は1. 49)であり、膜厚を30μmとした。ビーズはポリスルホン(PSu、屈折率は1. 633)であり、直径を6μmとし、光制御層中に10wt%を均一に混入した。またコレステリック液晶は左旋回のもののみを用いた。

0097

この反射板を例1と同様の液晶表示素子と組み合わせて使用した。また、このようにして形成した液晶表示装置も、従来品の半透過反射板に比べ、反射光のぎらつきの改善や、反射光とバックライトからの透過光着色の緩和や着色の角度依存性の緩和がなされた。これにより、視認性の良い液晶表示装置を得ることができた。

0098

(例4)本例の反射板は光制御層と、λ/4板と、コレステリック液晶を含む高分子媒体(第2の媒体)と黒色フィルムとからなる。光制御層はポリメチルメタクリレート(PMMA、屈折率は1. 492)であり、膜厚を10μmとした。ビーズはポリスチレン(PSt、屈折率は1. 59)であり、直径を1μmとし、光制御層中に10wt%を均一に混入した。次に、この反射板を液晶表示素子と組み合わせて使用した。また、コレステリック液晶は右旋回のもののみを用いた。

0099

液晶表示素子は偏光板1枚、かつ位相差板1枚使用タイプであり、液晶層のリターデーションを1. 27μm、位相差板のリターデーションを1. 40μmとした。用いた液晶の△n=0. 196(25℃時)、Tc は99℃、異方性誘電率は15(25℃時)、粘度24cSt(20℃時)とした。ガラス基板は0.4mm厚を用いた。1/65デューティーで4階調表示を行った。

0100

各階調は0%、41%、65%、100%である。各階調は白、オレンジ、青、緑の発色に対応する。複屈折を利用したカラー表示(SRC)が可能となった。この液晶表示素子の表示特性を評価したところ、従来の製品に比べて、ぎらつきの改善、着色の緩和、着色の角度依存性の緩和、反射光輝度の20%の増加がなされた。これにより、視認性の良い液晶表示素子を得ることができた。

0101

(例5)本例の反射板は光制御層と、λ/4板、コレステリック液晶を含む高分子媒体からなる半透過反射層(第2の媒体)とからなる。ただし、コレステリック液晶を含む高分子媒体は、右旋回のコレステリック液晶のみからなる層と、左旋回のコレステリック液晶のみからなる層の2層の重ね合わせで構成されている。これにより、入射光の右円偏光と左円偏光の両方を反射することができる。

0102

光制御層はポリメチルメタクリレート(PMMA、屈折率は1. 492)であり、膜厚を30μmとした。ビーズはポリスチレン(PSt、屈折率は1. 59)であり、直径を3μmとし、光制御層中に8wt%を均一に混入した。次に、この反射板を偏光板2枚タイプの液晶表示素子と組み合わせて使用した。それ以外は例4と同様の構成とした。

0103

この液晶表示装置の表示特性について評価したところ、従来品に比べ、ぎらつきの改善、着色の緩和、着色の角度依存性の緩和がなされた。これにより、視認性の良い液晶表示素子を得ることができた。

発明の効果

0105

特に、本発明の反射型表示素子装置は低消費電力で使用できるため、携帯用電子機器、例えば、携帯電話電子手帳電子ブック電子辞書、PDA(携帯情報端末)、ページャーポケットベル)などに用いた場合に、その高い視認性、表現力と合わせて高い機能性を発揮する。また、暗い環境においても明るいため、視認性が高い。

0106

請求項1記載の発明では構成部材の屈折率を調整することで所望の光学特性をもつコレステリック液晶を使用した半透過反射板と反射板を得ることができた。請求項2記載の発明では、それぞれ粒状体と媒体の寸法を規定し、さらには粒状体と媒体の組み合わせ寸法を規定して所望の光学特性をもつコレステリック液晶を使用した半透過反射板と反射板を得ることができた。

0107

請求項3記載の発明では媒体中での粒状体の配分を規定し、所望の光学特性をもつコレステリック液晶を使用した半透過反射板と反射板を得ることができた。請求項4記載の発明では、高品位の表示装置を得た。

0108

本発明により高コントラスト比の表示を得ることができ、かつ、明るく、広い視野角の表示を得ることができる。また、本発明はその効果を損しない範囲で種々の応用ができる。

図面の簡単な説明

0109

図1本発明の半透過反射板(構成例A)の断面の模式図。
図2本発明の半透過反射板(構成例B)の断面の模式図。
図3従来例1の断面の模式図。
図4従来例2の断面の模式図。
図5本発明の反射板(構成例C)の断面の模式図。
図6本発明の反射板(構成例D)の断面の模式図。
図7本発明の半透過反射板を備えた液晶表示装置(構成例E)の断面の模式図。
図8本発明の反射板(分布例A)の平面方向における断面の模式図。
図9本発明の反射板(分布例B)の平面方向における断面の模式図。

--

0110

11a:光制御層
11b:半透過反射層
11c:媒体
11d:ビーズ
11e:λ/4板

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