(57)【要約】【課題】  明るく広視野角特性を有する反射型表示素子を提供する。【解決手段】  対向して配置された一対の基板１５ａ，１５ｂと、基板間に挟持された表示媒体１８とを備え、一対の基板１５ａ，１５ｂの一方の基板１５ａから入射された光を、一対の基板１５ａ，１５ｂの他方の基板１５ｂに設けられた反射層１７ｂによって反射させた後、一方の基板１５ａから出射させる。そして、この一方の基板側に、少なくともヘイズ値が６０％以上の光散乱層１４と、入射角度に応じて散乱強度が変化する散乱板１３とを設けるようにする。【選択図】      図１
2006201304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して配置された一対の基板と、基板間に挟持された表示媒体とを備え、前記一対の基板の一方の基板から入射された光を、前記一対の基板の他方の基板に設けられた反射層によって反射させた後、前記一方の基板から出射させる反射型表示素子であって、
前記一方の基板側に、少なくともヘイズ値が６０％以上の光散乱層と、入射角度に応じて散乱強度が変化する散乱板とを設けたことを特徴とする反射型表示素子。
【請求項２】
前記表示媒体として液晶を用い、前記基板間に液晶層を形成することを特徴とする請求項１記載の反射型表示素子。
【請求項３】
前記散乱板は、入射方位角によって異なる散乱強度を示す散乱板であり、前記散乱板を、前記液晶層の反射率が高い方位角と、該散乱板の散乱強度が強い方位とが略一致するように設けたことを特徴とする請求項２記載の反射型表示素子。
【請求項４】
前記液晶層の反射率が高い方位角と、前記散乱板の散乱強度が強い方位とを±４５度の範囲内で一致させることを特徴とする請求項３記載の反射型表示素子。
【請求項５】
前記散乱板は、入射方位角によって異なる散乱強度を示す散乱板であり、前記散乱板を、前記液晶層の反射率が高い方位角と、該散乱板の散乱強度が強い方位とが略直交するように設けたことを特徴とする請求項２記載の反射型表示素子。
【請求項６】
前記液晶層の反射率が高い方位角と、前記散乱板の散乱強度が強い方位とを、直交する方向から±４５度の範囲で交わらせることを特徴とする請求項５記載の反射型表示素子。
【請求項７】
前記表示媒体は電気泳動粒子であることを特徴とする請求項１記載の反射型表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型表示素子に関し、特に散乱板を備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外光を利用する反射型表示素子は、自発光型表示素子やバックライトを有する表示素子と比較して低消費電力という特徴を有しており、携帯用電子機器など様々な用途に使用されている。そして、この反射型表示素子に関しては、より明るい表示を行うための構成が様々な研究機関から報告されている。
【０００３】
中でも散乱板方式は素子構成として、散乱板と鏡面反射電極を用いるという簡素な構成で実現できることから、安価で高い表示品位の反射型表示素子が実現できるものとして期待されており、開発が進められている。
【０００４】
ここで、散乱板とは、実質的に全ての入射光をその進行方向側に散乱させる特性を有する光散乱層を有する、例えばフィルム状のものであって、これを表示層に対して入射光側に配設することによって、前方散乱の特性を利用して入射光の拡散度を制御するようにしている。そして、この散乱板は入射光の透過及び非透過を切り替えることができるシャッターデバイスとしての液晶層等の表示層、及び表示層の後方に存在する鏡面反射体とともに用いられる形態をとるのが一般的な構成である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、この散乱板方式を表示素子に応用するためには、その散乱性能を最適化することが必要である。例えば、散乱性が非常に弱い場合には入射光源に対して正反射方向のみが非常に明るく、それ以外の観測位置ではほとんど反射光を観測することができなくなることから、ほとんどの観測位置において非常に暗い表示となってしまう。また周囲光の写りこみが大きく、非常に視認性が悪くなってしまう。
【０００６】
一方、散乱性が非常に強い場合には、前述した「実質的に全ての入射光をその進行方向側に散乱させる特性」を維持することが困難となり、入射光の進行方向と逆側、即ち後方にも散乱してしまう。この場合、シャッターデバイスとしての表示層が極めて高いコントラストを得られる場合においても、この強い散乱性を有する散乱板の影響によって、高いコントラストを実現することができなくなる。したがって、散乱板を用いる場合には、最適な散乱性能に設計することが不可欠である。
【０００７】
ところで特許文献１によると、前方散乱性の散乱板として、透明微細粒子を透明な重合性高分子で固めたものを用いることができる。ここで、こうした透明微粒子型光散乱フィルムに対して光を入射させたときの透過光特性は次のようなものである。
【０００８】
まず、例えばフィルムに直交するように入射し、散乱した透過光は、観測極角一定の条件では観測方位角によらずほぼ一定の光強度を示す。また、例えば、こうした散乱フィルムに対して斜め方向から入射し、散乱した光をフィルム法線方向から観測すると、入射光の極角が一定の場合には入射光の方位角によらずほぼ一定の光強度を示す。つまり、入射光線方向を中心としてほぼ均等に散乱し、出射するといえる。一般に、前方散乱フィルムとして商品化されている製品の多くはこうした均等散乱型のものである。
【０００９】
一方、従来、入射光線の方位角によって出射光の散乱特性が変化するような光制御膜が知られており商品化されている（例えば、特許文献２参照。）。ここで、こうした光制御膜は見る角度によって、透明に見えたり、すりガラス状に見えたりする機能を有しており、透明窓ガラスなどに貼るだけでプライバシー保護と環境美観を両立させることが可能になるという特徴を有していることから、ビル・マンション・店舗などに広く利用されている。なお、上記のように入射光線の方位角によって散乱特性が変化するもののほかに、入射光線の極角によって散乱特性が変化するものを用いても同様の利用法で用いることができる。
【００１０】
また、こうした光制御膜を表示素子の一例である液晶表示素子の前方散乱板として用いるものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。なお、このような液晶表示素子においては、反射板として鏡面反射板が用いられる。しかし、このように光制御膜と鏡面反射板のみの組み合わせでは、見る方向によって画面の明るさが急激に変化してしまい、視認性が損なわれる結果となってしまう。
【００１１】
そこで、光制御層とヘイズ値が２０％以上有する光散乱層とを積層させることによって視認性を高める方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。さらに、光散乱層を構成するフィルムとして、入射方向によってヘイズ値が異なる性質を持つ類似のフィルムが開示されている（例えば、特許文献５参照。）。そして、このようなフィルムを用いることにより、視認性の高い液晶表示素子に応用することができる。
【００１２】
【特許文献１】特開平０８−２０１８０２号公報
【特許文献２】特開平０１−１４７４０５号公報
【特許文献３】特開平０９−１１３８９３号公報
【特許文献４】特開２０００−１８０８３３号公報
【特許文献５】特開２００２−２３６２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上述のように光制御膜は特定の散乱特性を付与可能な前方散乱フィルムとして、興味深い性質を持つと同時に、特許文献４に記載の方法により良好な視認性を得ることができるとされている。
【００１４】
しかしながら、本発明者らの検討によると、特許文献４に記載のような積層する光散乱層のヘイズ値に関し、ヘイズ値が６０％以下の領域では透明度が高すぎるため、設定した範囲外の方位から観測すると環境光の正反射が激しくなるなど写りこみの原因となり、所望の表示を得ることが困難となってしまう。また、特許文献５に記載のフィルムでも多くの範囲ではヘイズ値が小さく透明であり、写りこみの原因になることが予想される。
【００１５】
そこで本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、明るく広視野角特性を有する反射型表示素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
対向して配置された一対の基板と、基板間に挟持された表示媒体とを備え、前記一対の基板の一方の基板から入射された光を、前記一対の基板の他方の基板に設けられた反射層によって反射させた後、前記一方の基板から出射させる反射型表示素子であって、
前記一方の基板側に、少なくともヘイズ値が６０％以上の光散乱層と、入射角度に応じて散乱強度が変化する散乱板とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のように、光が入射される一方の基板側に、少なくともヘイズ値が６０％以上の光散乱層と、入射角度に応じて散乱強度が変化する散乱板とを設けることにより、所定の角度から観測した場合には明るく視認性の高い上に全方位からの視認性が確保できる。あるいは、全方位でほぼ均一な明るさが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明を実施するための最良の形態に係る反射型表示素子の一例である反射型液晶表示素子の構造を示す図であり、この反射型液晶表示素子１は、直線偏光板１１、位相差板１２、光制御膜１３、光散乱層１４、観察者側の第１の基板である第１ガラス基板１５ａ、透明電極１６、配向膜１７ａ、表示媒体である液晶により形成される液晶層１８、配向膜１７ｂ、反射電極１９、第１ガラス基板１５ａに対向配置され、液晶層１８を挟持する第２基板である第２ガラス基板１５ｂが順に積層された構成のものである。なお、１０は、スペーサである。
【００２０】
ここで、光制御膜１３、光散乱層１４は、入射光の拡散特性を付与する部材であり、光制御膜１３は、所定の角度から入射した光はそのまま通過させ、それとは異なる別の角度から入射した光に対しては所定量の散乱を付与する散乱板としての機能を有するものであり、散乱した光は反射電極１９を経て反射型液晶表示素子１から出射される。
【００２１】
図２は、このような光制御膜１３の特性を評価するための評価系を模式的にあらわした図であり、図２では入射直線光を基板法線方向から３０度傾斜した方向から入射すると共に、入射方位角を変化させ、任意の入射方位角から入射できるようにしている。そして、このとき基板法線方向から反射光強度（受光強度）を測定するようにしている。
【００２２】
なお、このような光制御膜１３としては、特許文献２に記載のもの等を用いることが可能であるが、本実施の形態では、光制御膜１３として視覚制御フィルム［ルミスティー１０６０（住友化学社製）］を使用し、このときの特性をその一例として説明する。
【００２３】
まず、光制御膜１４と、反射電極（反射板）とをこの順で積層し、これに対し入射直線光を基板法線方向から３０度傾斜した方向から、また任意の入射方位角から入射すると、前記測定系を用いて得られる入射方位角と反射率の関係を表す結果は図３のようになる。なお、反射率は完全拡散板（ＢａＳＯ４など）にて規格化した値を用いている。
【００２４】
この場合、特定の方位角（０度、及び１８０度）から入射した光は基板法線方向へと光散乱されるため、強い光強度が観測される。一方、その他の方位角から入射した光はほとんど散乱されないため、入射光はほぼ正反射方向のみへの出射光となり、基板法線方向から観測したときには光強度は観測されない。
【００２５】
これに対して、図１に示すように光制御膜１３、光散乱層１４、反射電極１９（反射板）をこの順で積層し、つまり光制御膜１３と反射板との間に光散乱層１４を備えた構成とし、これに対し入射直線光を基板法線方向から３０度傾斜した方向から、また任意の入射方位角から入射すると、前記測定系を用いて得られる入射方位角と反射率の関係を表す結果は図４のようになり、光散乱層１４の効果によって入射光の散乱角が広がることとなる。
【００２６】
つまり、図３で得られた結果では所定の方向以外の多くの入射方向からの反射強度はほとんどゼロであったのに対して、光散乱層１４の効果によって、こうした方位角方向においても反射強度を得られることとなる。この結果、観測できる自由度が増えることになる。なお、この反射強度は用いる光散乱層１４の散乱度（ヘイズ値）を制御することで任意に調整することが可能となる。
【００２７】
ただしこのとき、ヘイズ値として６０％未満のものを用いると、反射強度は非常に低いものとなるので、極めて視認性の低い状態になってしまう。したがって、光散乱層１４としては、ヘイズ値が少なくとも６０％以上、好ましくは８０％以上のものを用いるのが好ましい。
【００２８】
ところで、表示層として液晶層が用いられる場合、液晶層には視野角依存性が存在するのが一般である。ここで、光制御膜１３には異方性があるので、この光制御膜１３の異方性と液晶層自身が持つ視野角依存性とを適宜組み合わせることによって、所望とする最良の液晶表示素子を得ることができる。
【００２９】
具体的には、例えば特定の方向には高い光利用効率を必要とし、その他の方向には特に高い光利用効率を必要としない場合には、光制御膜１３によって得られる明るい方位と、液晶層６６の視野角依存性に基づく明るい方位とを略一致させることによって、言い換えれば液晶層６６の反射率が高い方位角と、光制御膜１３の散乱強度が強い方位とを一致させることによって、所定の角度から観測した場合には視認性の高い、かつ明るい表示素子を得ることができる。
【００３０】
あるいは、例えば全方位角方向に対して均一な明るさを得ようとする場合には、光制御膜１３によって得られる明るい方位と、液晶層の視野角依存性に基づく暗い方位とを合わせることによって、言い換えれ液晶層６６の反射率が高い方位角と、光制御膜１３の散乱強度が強い方位とを略直交させることにより、全方位で所望の均一な明るさを有する表示素子を得ることができる。
【００３１】
なお、ここで略一致というのは、光制御膜１３の高い反射率が得られる領域が最も多い方位角から±４５度の範囲内で設定される方位角であり、略直交というのは光制御膜１３の高い反射率が得られる領域が最も多い方位角と直交する方向から±４５度の範囲内で設定される方位角である。
【００３２】
以上述べたように、光制御膜１３、光散乱層１４、反射電極１９（反射板）をこの順で積層する共に、光散乱層１３のヘイズ値を高く設定することによって、任意の方向から視認可能な良好な表示品位が得られる反射型表示素子を提供することができる。
【００３３】
つまり、光が入射される一方の基板側である第１ガラス基板側に、少なくともヘイズ値が６０％以上の光散乱層１４と、入射角度に応じて散乱強度が変化する光制御膜１３とを設けることにより、所定の角度から観測した場合には明るく、かつ高い視認性を確保することができる。あるいは、全方位でほぼ均一な明るさを得ることができる。なお、光制御膜１３と光散乱層１４は、先の順番を入れ替えても同様な効果を発現することができる。
【００３４】
次に、このような本実施の形態の実施例について説明する。
【００３５】
（実施例Ａ）
本実施例Ａでは、光散乱層として散乱性を付与するフィルムを用いている。そして、第１基板としてアルミ基板を用い、その上に光制御膜と光散乱層を貼り付ける。なお、光制御膜として住友化学社製ルミスティーを用いている。
【００３６】
まず、比較例として、アルミ基板上に光制御膜のみを設けた場合における特性についての測定結果を示す。なお、測定方法は、既述したように入射光線を基板法線方向から３０度傾斜させ、入射方位角を変化させている。また、受光角は基板法線方向としている。この場合、既述した図３に示すように、特定の方向、ここでは０度と１８０度入射方向以外から入射し反射した光はほとんど検出されないことがわかる。
【００３７】
一方、これに光散乱層を積層させたときの、測定結果の一例を図４に示す。この例ではヘイズ値として８２％のものを用いている。この場合には、図４に示すように、１８０度入射という特定の入射方向での反射強度が強いという特性は保存されており、その他の方位、例えばそれと直交する方位である９０度からの入射光に対しても５０％以上という実用十分な反射特性を示している。
【００３８】
また、図５は、ヘイズ値が異なる光散乱層を用いたときのヘイズ値と９０度からの入射光に対する反射率との関係を示す測定結果であり、図５に示すようにヘイズ値の６０％を境に急激に反射率が上昇し、実用十分な特性を示すようになることがわかる。
【００３９】
（実施例Ｂ）
本実施例Ｂでは実施例Ａで述べた光制御膜と光拡散層を用い、図１に示す反射型液晶表示素子を作製する。なお、使用する液晶層の構成条件は以下のとおりとする。
【００４０】
液晶層の構造として、垂直配向処理を施した２枚のガラス基板１５ａ，１５ｂを重ね合わせ、セル厚５ミクロンのセルとし、液晶材料としてΔε＜０である液晶材料ＭＬＣ−６６０８（メルク社製）を毛細管注入し、液晶層１８を形成する。また、反射電極１９として、アルミ電極を用いて反射型の構成とする。
【００４１】
また、ガラス基板１５ａ，１５ｂには反平行方向にラビング処理が施されており、プレチルト角（電圧無印加時に基板水平面から液晶分子が起き上がっている角度）が８８度となるように調整されている。
【００４２】
このように作製して得られる液晶セルに、まず光拡散層１４としてヘイズ値８２％の拡散粘着材（住友化学工業社製）を貼り付ける。次いでこの上に、（１）３２０ｎｍの位相差を有する位相差フィルム、（２）１３７ｎｍの位相差を有する位相差フィルム、（３）２７５ｎｍの位相差を有する位相差フィルム、直線偏光板をこの順で貼り付ける。
【００４３】
なお、本実施例において、このとき方位角に関して、偏光板の吸収軸方位を０度とし、そこから反時計回りに方位角を回転させる方向を正の方向とすると、上記液晶の電圧印加時の傾斜方向、即ちラビング方向を１５度とし、（１）の遅相軸を１０５度、（２）の遅相軸を７５度、（３）の遅相軸を１５度に設定し、貼り付ける。
【００４４】
このとき、電圧無印加状態にて青色表示を得ることができ、２．７５Ｖ印加にてオレンジ色、３．４Ｖ印加にて白色、６Ｖ印加にて黒色表示を得ることができる。なお、図６は、白色表示時の等輝度分布曲線であり、この図６に示すように、１５度の方位、即ちラビング方向の方位が最も明るく、それと直交する方位は暗いことがわかる。
【００４５】
こうして得られる液晶表示素子に、実施例Ａで述べた光制御膜［ルミスティー１０６０（住友化学工業社製）］を設ける。このときの適用位置の一例として、光拡散層１４としての拡散粘着材と、（１）の間に挿入する構成が挙げられる。
【００４６】
またこのときの貼り合わせ方位は、光制御膜の特性を鑑みて実施例Ａにて反射率の高い特性が得られた方向とラビング方向とを一致させる。その結果、ラビング方向の方位から見たときに非常に明るい反射型液晶表示素子を得ることができる。また、他の方向から観測しても十分な視認性を得ることができることから、汎用性の高い表示素子を得ることが可能となる。
【００４７】
（実施例Ｃ）
本実施例Ｃでは実施例Ｂで述べた光制御膜の貼り合わせ方位を変化させる。
【００４８】
実施例Ｂでは、実施例Ａにて反射率の高い特性が得られた方向と前記ラビング方向とを一致させていたが、本実施例ではそれと直交方向に貼り付ける。その結果、全方位で反射率の均一な反射型表示素子を得ることができる。この構成を利用することで、電子ブック閲覧装置や電子ペーパーなど、明るさと視野角の両方を求められると共に、紙の特性に近いことが要求される反射型表示装置へと応用することが可能となる。
【００４９】
（実施例Ｄ）
本実施例Ｄでは実施例ＢおよびＣで述べた液晶表示素子に関して、図７に示すように液晶表示素子の１画素２０を二つの副画素２１，２２に分割し、そのうち一つの副画素２２に緑色（Ｇ）のカラーフィルタ、残る一つの副画素２１にマゼンタ色（Ｍ）のカラーフィルタを配設する。なお、これら二つの副画素２１，２２の面積比は１：１とする。
【００５０】
ここで、この液晶表示素子の一つの副画素２２（以下、緑画素（Ｇ）という）、残る一つの副画素２１（以下、マゼンタ画素（Ｍ）という）ともに６Ｖを印加すると、黒色表示を行うことができる。また、マゼンタ画素（Ｍ）２１に６Ｖ、緑画素（Ｇ）に３．４Ｖを印加すると緑色表示、マゼンタ画素（Ｍ）２１に３．４Ｖ、緑画素（Ｇ）２１に６Ｖを印加するとマゼンタ色表示、マゼンタ画素（Ｍ）２１に３．４Ｖ、緑画素（Ｇ）２１に３．４Ｖ印加すると白色表示、マゼンタ画素（Ｍ）２１に２．７５Ｖ、緑画素（Ｇ）２１に６Ｖを印加すると赤色表示、マゼンタ画素（Ｍ）２１に０Ｖ、緑画素（Ｇ）２１に６Ｖを印加すると青色表示、マゼンタ画素（Ｍ）２１に２．７５Ｖ、緑画素（Ｇ）２１に３．４Ｖを印加すると黄色表示、マゼンタ画素（Ｍ）２１に０Ｖ、緑画素（Ｇ）２１に３．４Ｖを印加するとシアン色表示となり、色純度の高い三原色とその混色を表示することが可能となる。これにより、任意の角度から見やすいカラー表示素子へと応用することができる。
【００５１】
以上、述べたように、ヘイズ値が６０％以上という高い値を有する光拡散層と、光制御膜とを組み合わせることによって、全方位にて観測可能な視野角の広い反射型表示素子を得ることが可能となる。
【００５２】
このとき特に、液晶層の視野角依存性と光制御膜の拡散方向の関係を適宜調整することによって、特定の方向に明るい表示素子、もしくは全方位で均一な明るさを有する反射型表示素子を設計することが可能となる。
【００５３】
なお、これまでの説明では、垂直配向型の反射型液晶表示素子について述べたが、ＴＮやＳＴＮなど他の配向モードに適用することも可能である。また用いる基板として、ＴＦＴ、ＭＩＭなどのアクティブ基板を用いることも可能であるし、単純マトリクス構成、セグメント駆動構成としてもよい。
【００５４】
また、これまでの説明では、偏光板を用いた液晶表示素子について述べたが、本発明は白表示時に表示層が透明化する表示素子であればいずれのものを用いることも可能である。例えば、ＳＩＤ０４  ｐ．６７４に記載のような表示媒体としてインプレーン型の電気泳動表示素子に適用することも可能である。更に、これまでは反射型表示素子に限定して説明を行ったが、これを反射型表示素子としての機能を有する半透過型表示素子へと応用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明を実施するための最良の形態に係る反射型表示素子の一例である反射型液晶表示素子の構造を示す図。
【図２】上記反射型液晶表示素子を構成する光制御膜の特性を評価するための評価系を模式的に表した図。
【図３】光制御膜と反射板とを積層させたときの反射特性を表す図。
【図４】光制御膜と光散乱層と反射層とを、この順で積層させたときの反射特性をあらわす図。
【図５】光散乱層のヘイズ値と反射率との関係をあらわす図。
【図６】実施例に用いる液晶表示素子の等輝度分布をあらわす図。
【図７】上記反射型液晶表示素子の１画素の構成を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１        反射型表示素子
１０      スペーサ
１１      直線偏光板
１２      位相差板
１３      光制御膜
１４      光散乱層
１５ａ    ガラス基板
１５ｂ    ガラス基板
１６      透明電極
１７ａ    配向膜
１７ｂ    配向膜
１８      液晶層
１９      反射電極
【図１】
2006201304.tif 000003
【図２】
2006201304.tif 000004
【図３】
2006201304.tif 000005
【図４】
2006201304.tif 000006
【図５】
2006201304.tif 000007
【図６】
2006201304.tif 000008
【図７】
2006201304.tif 000009