(57)【要約】【課題】高分子分散液晶表示装置において表示色と表示周りの背景色のコントラストを高めて鮮明な表示を得る。【解決手段】上透明電極１３を形成した上透明基板１１と下透明電極１４を形成した下透明基板１２とをスペーサ１５を介して一定間隔に対向配置し、この基板間に高分子分散液晶１６を充填封入してなる液晶装置において、高分子分散液晶１６を封入した上透明基板１１と下透明基板１２との間にスペーサ１５より小さい反射ボール２１を分散配設する。反射ボールの金属色が混ざり合った背景色が得られ、背景色と表示色とに高いコントラストが得られる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に透明電極を形成した一対の透明基板をスペーサを介して一定の間隔に対向して配置し、前記一対の透明基板の間に高分子分散液晶を充填封入してなる液晶表示装置において、前記高分子分散液晶を封入した一対の透明基板の間に前記スペーサの大きさより小さい反射ボールを分散したことを特徴とする高分子分散液晶表示装置。
【請求項２】
前記反射ボールの外径は前記スペーサの大きさより２μｍ以上小さい外径寸法のボールであることを特徴とする請求項１記載の高分子分散液晶表示装置。
【請求項３】
前記反射ボールは１mm2 当たり１００〜２０００個の範囲内で均一、且つランダムに分散していることを特徴とする請求項１又は２記載の高分子分散液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射ボールはプラスチックボール又はシリカボールに銀メッキ又は金メッキを施したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高分子分散液晶表示装置。
【請求項５】
前記反射ボールは前記高分子分散液晶を注入する前に前記一対の透明基板の間に分散配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高分子分散液晶表示装置。
【請求項６】
前記一対の透明基板はプラスチックよりなることを特徴とする請求項１記載の高分子分散液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高分子分散液晶を用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年デスプレイや調光ガラス、腕時計としての用途に高分子分散液晶が利用されている。この高分子分散液晶は、０．５〜数μｍの大きさの液晶微粒子が高分子材料中に分散されているものであり、電界の有無により光透過の状態（透明）と光散乱の状態（白濁）の間を変化する。このような液晶ディスプレイの液晶表示方法としては、電圧印加で透明状態となり無印加で白濁状態になるものとしてＰＮＬＣＤ（ポリマーネットワーク液晶）、電圧印加で白濁状態となり無印加で透明状態になるものとしてＤＳＭ（ダイナミックスキャッタリング液晶）等が知られている。
【０００３】
高分子分散液晶は光散乱を利用するものであるので、従来の多く使用されているＴＮ型液晶やＳＴＮ型液晶と比べると偏光板を用いる必要がなく、透過率が高く光の利用効率が良いという特徴を持っている。また、高分子分散液晶を用いて液晶表示装置を製造するに当たっては、ラビングによる分子配向処理を行う必要もないため製造プロセスを短縮できるという特徴も持っている。
【０００４】
この高分子分散液晶を用いた従来の液晶表示装置は一般的に図３に示すような構造をとっている。図３は従来の高分子分散液晶表示装置１０の要部断面図を示している。この液晶表示装置１０は、上透明電極１３を形成した上透明基板１１と下透明電極１４を形成した下透明基板１２が対向して配置され、スペーサ１５でもって一定の間隔（隙間）に保持され、封止部材１８でもって上透明基板１１と下透明基板１２とを固定している。また、上透明基板１１と下透明基板１２との隙間部分に高分子分散液晶１６が充填されて封止部材１８で封入された構造となっている。また、下透明基板１２の下面には反射板１９が配設されている。また、図示はしていないが、上透明基板１１または下透明基板１２の一端部が少し延設されており、その延設部分に上透明電極１３及び下透明電極１４のそれぞれに導通する導通パターンが集合していて、この集合した導通パターンに異方性導電ゴムまたはＦＰＣケーブルが取り付けられ、外部から上透明電極１３及び下透明電極１４のそれぞれに電圧を印加する構造となっている。
【０００５】
そして、上記構造の各構成部品は次のようなものから形成している。上透明基板１１と下透明基板１２は透明なガラスが使用される。ガラスとしてはソーダガラスや石英ガラス、ほうけい酸ガラス、普通板ガラス等のものが利用され、多くは０．３〜１．１ｍｍの厚みのものが選択される。上透明基板１１及び下透明基板１２に形成される上透明電極１３と下透明電極１４は錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜で、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等でＩＴＯ膜を形成し、その後このＩＴＯ膜をエッチング法を使って所望の形状に仕上げられる。スペーサ１５は上透明基板１１と下透明基板１２を一定の間隔に保つために設けるもので、絶縁性と透明性が求められることからガラスボールや、プラスチックボール等が使用される。また、このボールの粒径は設計する上下の透明基板間の隙間量（ギャップ量）に合わせて選定されるが、概ね４〜１０μｍのものが選択される。封止部材１８は熱硬化性のエポキシ樹脂や光硬化性のアクリル樹脂等を使い、スクリーン印刷等で形成される。封止部材１８によって封入される高分子分散液晶１６は前述した如くＰＮＬＣＤタイプのもの、ＤＳＭタイプのもの等が利用されるが、ここではＰＮＬＣＤタイプのものが充填されている。反射板１９は透過した光を反射させるために設けるもので、アルミ板やステンレス板、銀メッキや銀蒸着を施した金属板等が多く用いられ、鏡面状態にして使用される。しかし特にこれらの材料に限定されるものではない。
【０００６】
次に、上記構造をとる高分子分散液晶表示装置１０の作り方について説明する。１個取りの場合と多数個取りの場合の作り方は若干異なるが、ここでは１個取りの場合を説明する。最初に、上透明電極１３を形成した上透明基板１１に封止部材１８を基板の全周外域に印刷する。このとき液晶が充填できるように一箇所開口部を設けている。次に、下透明電極１４を形成した下透明基板１２の上に散布機でもってスペーサ１５を散布し、基板及び電極面上にスペーサ１５を均一に配設する。次に、下透明基板１２と上透明基板１１とを位置合わせした状態で加圧の基で加熱（または、加圧の基で紫外線照射）して封止部材１８を硬化させて上透明基板１１と下透明基板１２とを接着固定する。次に、高分子分散液晶１６を注入機を使い真空注入方法で開口部から充填し、照射した後、開口部を樹脂で封止する。次に、封入した高分子分散液晶１６に紫外線を照射する。紫外線照射によって液状であった高分子分散液晶１６がスポンジ状の形状に変わり、スポンジ状の隙間部分に液晶物質が残る。最後に、反射板１９を接着等の方法で貼り付けて高分子分散液晶表示装置１０ができ上がる。
【０００７】
上記構造の高分子分散液晶表示装置１０は、電圧無印加の状態においては、ＰＮＬＣＤタイプの高分子分散液晶１６は白濁状態であるので乳白色の色調が視認される。上下の透明電極１３、１４に電圧を印加すると、上下の透明電極１３、１４に挟まれた部分の高分子分散液晶１６は透明状態になり上方からの光が透過して反射板１９で反射されて再び上方に放射される。従って、この部分は反射板１９の色調が視認される。上下の透明電極１３、１４は数字や文字等の表示部分になるので、表示は反射板１９の色調でもって視認される。一方、上下の透明電極１３、１４が形成されていない部分（表示周りの背景部分）は電圧がかからないから白濁状態になっていて、乳白色の背景が視認される。よって、乳白色の背景の中に反射板の色調の表示が視認されることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液晶表示装置は一般的に低い印加電圧のもとで作動することが求められるので上下の透明基板のギャップ（隙間）を小さくしなければならない。このため、ギャップ量は一般的に４〜１０μｍの範囲で設定されている。このように非常に薄いがために、高分子分散液晶が白濁状態のときでも完全な乳白色ではなく、多少透明感の伴った乳白色気味の色調となっている。従って、液晶を透過して反射板から反射される光も多く現れ、反射板やガラス等の色調が混ざり合った色調で背景色が視認されてくる。このため、背景色と表示色とが同系色の色合いを帯びてきてコントラストが悪くなり、表示の鮮明さが欠けると云う問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、鮮明な表示を得ることを目的にしてなされたものである。そして、この目的を達成する手段としてなされた請求項１記載の発明は、内面に透明電極を形成した一対の透明基板をスペーサを介して一定の間隔に対向して配置し、前記一対の透明基板の間に高分子分散液晶を充填封入してなる液晶表示装置において、前記高分子分散液晶を封入した一対の透明基板の間に前記スペーサの大きさより小さい反射ボールを分散したことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、前記反射ボールの外径は前記スペーサの大きさより２μｍ以上小さい外径寸法のボールであることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、前記反射ボールは１mm2 当たり１００〜２０００個の範囲内で均一、且つランダムに分散していることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、前記反射ボールはプラスチックボール又はシリカボールに銀メッキ又は金メッキを施したものであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項５記載の発明は、前記反射ボールは前記高分子分散液晶を注入する前に前記一対の透明基板の間に分散配置されることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項６記載の発明は、前記一対の透明基板はプラスチックよりなることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図をもって説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る高分子分散液晶表示装置の要部断面図を示している。また、図２は本発明の第２実施形態に係る高分子分散液晶表示装置の要部断面図を示している。尚、部品構成で従来技術と同一ものは同じ符号を付している。
【００１６】
図１より、本発明の高分子分散液晶表示装置２０は、上透明電極１３を形成した上透明基板１１と下透明電極１４を形成した下透明基板１２がスペーサ１５を介して対向して配置され、一定の間隔（隙間）に保持されている。また、封止部材１８でもって上透明基板１１と下透明基板１２とを接着固定し、上透明基板１１と下透明基板１２との隙間部分に高分子分散液晶１６が充填されて封止部材１８で封入されている。また、高分子分散液晶１６が封入された上透明基板１１と下透明基板１２の隙間部分にスペーサ１５より小さい反射ボール２１が分散されている。また、下透明基板１２の下面には反射板１９が配設されている。また、図示はしていないが、上透明基板１１または下透明基板１２の一端部が少し延設されており、その延設部分に上透明電極１３及び下透明電極１４のそれぞれに導通する導通パターンが集合していて、この集合した導通パターンにＦＰＣケーブルが異方性導電ゴム接着剤を介して接合されている。そして、外部から上下透明電極１３、１４のそれぞれに電圧を印加する構造となっている。
【００１７】
ここで、上下の透明基板１１、１２は厚み１．１ｍｍのソーダガラスを使用している。上下の透明電極１３、１４は従来例と同様にＩＴＯ膜で、真空蒸着法にて形成している。スペーサ１５は外径（粒径）６μｍの透明なプラスチックボールを使用しており、上下の透明基板１１、１２のギャップ量（隙間量）を６μｍに設定してある。高分子分散液晶は従来例と同様にＰＮＬＣＤタイプの液晶を封入してある。また、封止部材１８はＵＶ硬化性のアクリル樹脂を使い、紫外線照射の下で上下の透明基板１１、１２を接合している。
【００１８】
またここで、反射ボール２１は銀メッキを施したプラスチックボールを用いている。この反射ボールには金属ボール、金属メッキをしたシリカボールやプラスチックボール等が使用可能で、比較的反射率の高いボールが選択される。金属メッキを施したシリカボールやプラスチックボールがコスト面等から好適に使用できる。この反射ボール２１は表示部分の表示色とその周りの背景部分の背景色とのコントラストを高めるために用いるものである。
【００１９】
上記構造の下では、上下の透明電極１３、１４に電圧を印加すると、上下の透明電極１３、１４に挟まれた部分は液晶が透明になり、反射板の色調が現れた表示が得られる。一方、上下の透明電極１３、１４がない部分、即ち表示周りの背景部分は液晶の乳白色気味の色調と反射ボールの金属色調と反射板の色調との３つの色調の混ざり合った色調が現れる。
【００２０】
上記シリカボールやプラスチックボールに施す金属メッキは、乳白色気味の背景色により白さを出したい場合は銀メッキが好適で、反射率が高いことからシルバー色が反射して、より白さが現れてくる。また、銀メッキの他にはニッケルメッキ、白金メッキ等が白さを高めるものとして選択できる。また、少し黄色味がかった乳白色を出したい場合は金メッキを施すのが好適である。このような色調を示す金属メッキボール入れることによって背景色と表示色とにコントラストが増し、鮮明な表示が得られる。
【００２１】
また、反射ボール２１の大きさ（外径）はスペーサ１５の大きさより２μｍ以上小さいものが好適で、本実施の形態では外径（粒径）２μｍのものを使用している。スペーサの大きさより２μｍ以上小さいと上下の透明基板間のギャップ量に全く影響を及ばさず、また、金属ボールや金属メッキボールを使用しても、このボールを介して上下の透明電極間に導通するような問題は発生しない。また、反射ボールは異なる外径のものを混ぜ合わせて使用すると光の分散効果も現れてくるので白さを増す効果も生む。
【００２２】
また、反射ボール２１は均一に、且つ、ランダムに分散するのが好ましい。反射ボール２１の分散にまばらな部分やかたまりの部分があると背景部分の色調にムラが生じてくる。また、電圧印加で透明になる部分に反射ボール２１のかたまりがあると反射板１９の反射光に反射ボール２１の反射光が混ざり合って表示の色調ムラが生じたり、反射ボールのかたまりそのものが見えてきたりして外観品質を悪くする。また、反射ボール２１の分散密度も大きく影響してくる。単位面積当たりのボール散布量が多いと上記述べた如く表示部分の外観品質を悪くすし、逆に、ボール散布量が少ないとコントラストを増すことができなくなってくる。各種実験の結果、ボールの散布量は１mm2 当たり１００〜２０００個の範囲内が好ましい範囲であることが分かった。
【００２３】
反射ボール２１を均一に、且つ、ランダムに分散させる散布方法として散布機で自動的に散布する方法を取る。また、乾式散布、湿式散布何れも適用できる。また、この反射ボール２１の散布はスペーサ１５の散布行程の後に行われる。下透明電極１４が形成された下透明基板１２の面上にスペーサ１５と反射ボール２１を散布して分散させ、上透明基板１１と位置を合わせて封止部材１８で接着固定し、高分子分散液晶１６を充填して封入し、紫外線照射をする行程を取る。
【００２４】
次に、図２に示す高分子分散液晶表示装置３０は、上透明基板３１及び下透明基板３２に０．１５〜０．２ｍｍ厚みのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フイルムなるプラスチックフイルムを使用したもので、上下の透明電極１３、１４を形成したＰＥＴフイルムからなる上下の透明基板３１、３２をスペーサ１５を介して対向に配置し、更に反射ボール２１を分散し、高分子分散液晶１６を注入して封止部材１８で封止したものである。また、下透明基板３２の下面に反射膜３９を設けている。反射膜３９は可塑性を有して反射率の高い膜が使用され、アルミ箔膜等は好適に使用できる。また、ここで分散される反射ボール２１は上述の第１実施形態で説明した反射ボールと同一のものが使われる。
【００２５】
上記プラスチックフイルムを使った液晶表示装置は湾曲することが可能となる。曲面部分に配設して表示を行うことができるので、かなり広い用途に利用することができる。しかしながら、プラスチックフイルムは可塑性があることからギャップ量にバラツキが発生しやすい。そして、このバラツキによって背景色の色調にムラが現れやすい。しかし本発明の下では、均一に分散した反射ボールによって色調ムラが緩和される。
【００２６】
以上述べた構造を取ることによって、背景となる部分の色調は反射ボールの金属色調が混ざり込んで背景色と表示色とのコントラストが高くなり、鮮明な表示得られる。特に、銀メッキ，ニッケルメッキ，白金メッキ等の白色系金属色調ののものは背景色により白い乳白色が得られ、金メッキのものは黄色味を帯びた乳白色が得られ、表示とに高いコントラストが得られる。
【００２７】
また、高分子分散液晶１６を使用していることにより、スポンジ状構造が形成されるために反射ボール２１に移動が起きない。このことにより、表示品質に長期的安定性が得られる。
【００２８】
また、透明基板にプラスチックフイルムを使用した場合でも、上下フイルム基板のギャップにバラツキが発生しても背景色の色調のムラを押さえることができて、鮮明で且つ品質の良い表示を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、高分子分散液晶を封入する上下の透明基板間にスペーサより小さい反射ボールを分散配設することによってコントラストの高い表示色と背景色が得られ、鮮明な表示が得られる。
【００３０】
また、ボールが移動することがないので長期にわたる安定した表示品質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る高分子分散液晶表示装置の要部断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る高分子分散液晶表示装置の要部断面図である。
【図３】従来例における高分子分散液晶表示装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０  高分子分散液晶表示装置
１１  上透明基板
１２  下透明基板
１３  上透明電極
１４  下透明電極
１５  スペーサ
１６  高分子分散液晶
１８  封止部材
１９  反射板
２１  反射ボール
３９  反射膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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