(57)【要約】【課題】良好な反射率及び表示光の白色化を実現する液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１０は、第１基板２１と、第１基板２１と液晶層２３を介して対向配置された第２基板２２と、を備えた液晶表示装置１０であって、液晶層２３は、パール顔料１２が分散されたコレステリック液晶１１で構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、該第１基板と液晶層を介して対向配置された第２基板と、を備えた液晶表示装置であって、
上記液晶層は、パール顔料が分散されたコレステリック液晶で構成されている液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載された液晶表示装置において、
上記コレステリック液晶中の上記パール顔料の含有率が、０．１〜１．０質量％である液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、電子棚札、電子看板、電子ＰＯＰ、携帯電話機、ＰＤＡ、電子ブック、自動販売機の価格表示部、広告、配電盤記載情報器具、配送タグ情報表示部等に用いられる光反射型コレステリック液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等のモバイル機器等における表示デバイスとして反射型の液晶表示装置に関する研究が急速に進んでいる。反射型の液晶表示装置は、外部からの光を反射することにより表示を行うため、低消費電力、薄型、又は、軽量等の利点を有している。
【０００３】
現在、利用されている一般的な反射型液晶表示装置は、ネマチック液晶を用いている。ネマチック液晶としては、ＴＮ（ツイスティッドネマチック）モード、ＳＴＮ（スーパーツイスティッドネマチック）モードで駆動されるものが代表的である。
【０００４】
ところで、近年では、さらに低消費電力を実現するメモリ性を有するコレステリック液晶を用いた反射型の液晶表示装置の開発が進んでいる。ここで、そのような液晶表示装置として、一般的なコレステリック液晶を用いた水平配向膜を有する液晶表示装置が知られている。このような液晶表示装置は、コレステリック液晶が電圧の印加に応じてプレーナ配列とフォーカルコニック配列に変化して双安定状態で存在するため、メモリ性を有している。また、コレステリック液晶は、プレーナ配列において液晶自体が入射光のうち特定波長の光を選択的に反射し、フォーカルコニック配列では入射光を実質的に反射しないという性質も有している。
【０００５】
このようなコレステリック液晶を用いた液晶表示装置として、例えば、特許文献１には、可視領域にある特定波長のスペクトル光を選択的に反射可能なコレステリック液晶と、コレステリック液晶の選択反射波長とは異なる波長域のスペクトル光を吸収する色素とを含んでなるものが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−０９０７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、従来の可視光反射型コレステリック液晶は、カイラルピッチに基づく選択反射を利用するため、最大反射率が５０％である。また、反射光に選択反射固有の色が付くため、液晶表示パネルの裏面を選択反射色の補色にすることで白色化を達成しているが、可視光領域の波長を散乱反射する紙より暗いという問題がある。
【０００７】
このような問題に対して、従来、カイラルピッチを分散させるために高分子をドープして選択反射光に付く特有の色を抑えているが、そのような構成によると駆動電圧の増加が避けられない。また、カイラルピッチは長いものと短いものとがあり、これらが分散するが、選択反射がブラッグ反射であるため、ピッチの分散は結果的に干渉効率を下げることになり光反射率が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、良好な反射率及び表示光の白色化を実現する液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る液晶表示装置は、第１基板と、第１基板と液晶層を介して対向配置された第２基板と、を備えた液晶表示装置であって、液晶層が、パール顔料が分散されたコレステリック液晶で構成されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、液晶層がパール顔料が分散されたコレステリック液晶で構成されているため、液晶ダイレクタが基板面方向となるプレーナ状態では、パール顔料が基板面方向とほぼ平行に配列されるため、基板面からの入射光を効率良く反射する。また、液晶ダイレクタが基板面方向と鉛直な方向となるフォーカルコニック状態では、パール顔料が基板面方向とほぼ鉛直に配列されるため、入射光を反射しない。従って、パール顔料を液晶層に分散することにより、良好な光反射率及び表示光の白色化が実現される。
【００１１】
また、本発明に係る液晶表示装置は、コレステリック液晶中のパール顔料の含有率が、０．１〜１．０質量％であってもよい。
【００１２】
このような構成によれば、コレステリック液晶中のパール顔料の含有率が、０．１〜１．０質量％であるため、表示される光の反射率及び液晶表示装置の表示面のコントラストがより良好となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、良好な反射率及び表示光の白色化を実現する液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る液晶表示装置を、図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
（液晶表示装置１０の構成）
図１は本発明の実施形態に係るコレステリック液晶１１がプレーナ状態の液晶表示装置１０の断面図を表す。図２は本発明の実施形態に係るコレステリック液晶１１がフォーカルコニック状態の液晶表示装置１０の断面図を表す。液晶表示装置１０は、第１基板２１、第１基板２１と対向するように設けられた第２基板２２、及び、これらの間に挟まれたコレステリック液晶層２３及びスペーサ２４で構成されている。
【００１６】
第１基板２１は、光吸収層（不図示）が外側表面に形成されたガラス基板２５、ガラス基板２５の内側表面に形成された透明電極２６、透明電極２６上に形成された垂直配向膜２７で構成されている。
【００１７】
透明電極２６は、酸化インジウム・酸化スズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）や酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）などで構成されており、入射光３０が透過するように構成されている。これは、ガラス基板２５の外側表面に設けた光吸収層である着色フィルム（不図示）で入射光３０を吸収させるためである。また、透明電極２６の代わりに、不透明電極を用いてもよい。この場合、ガラス基板２５の外側表面に設けた光吸収層は必要ない。不透明電極としては、透明電極２６の表面にニッケル、クロム等の黒色金属をコーティングして反射板としての機能を付与したものであってもよいし、電極自体をニッケル、クロムで形成してもよい。
【００１８】
第２基板２２は、対向する第１基板２１とは反対側、即ち、表示面側から、ガラス基板４５、ガラス基板４５上に形成された透明電極４６、及び、透明電極４６上に形成された垂直配向膜４７で構成されており、紫外線硬化型等のシール材（不図示）によって第１基板２１と貼り合わされている。
【００１９】
第１基板２１及び第２基板２２は、それぞれガラス基板２５、４５等の透明基板で形成されていてもよいし、その他の透明基板、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂フィルム等の透明基板で形成されていてもよい。
【００２０】
透明電極２６、４６は、酸化インジウム・酸化スズ（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）や酸化インジウム・酸化亜鉛（ＩＺＯ：Indium Zinc Oxide）などで構成されており、入射光３０が透過するように構成されている。
【００２１】
垂直配向膜２７、４７は、ポリイミド等の高分子膜で形成されている。光吸収層は、金属蒸着フィルム、黒色フィルム、又は、赤や青の着色フィルム等で形成されている。
【００２２】
コレステリック液晶層２３は、ネマチック液晶にコレステリック液晶相を示すのに十分な量のカイラル材を添加することによって得られるカイラルネマチック液晶（コレステリック液晶１１）で構成されている。
【００２３】
ネマチック液晶としては、ビフェニル系、フェニルシクロヘキシル系、ターフェニル系、トラン系、ピリミジン系、スチルベン系等の従来公知のネマチック液晶を用いることができる。
【００２４】
カイラル材は、ネマチック液晶に添加された場合にネマチック液晶の分子を捩る作用を有する添加剤である。カイラル材としては、コレステロール環などの光学活性基を含む、エステル化合物、ピリミジン化合物、アゾキシ化合物、トラン化合物等の従来公知の各種のカイラル材を用いることができる。カイラル材をネマチック液晶に添加することにより、所定の捩れ間隔を有する液晶分子の螺旋構造が生じ、これにより、液晶組成物がコレステリック液晶相を示す。
【００２５】
コレステリック液晶１１の螺旋ピッチは、長すぎると双安定性が確保できなくなるため、双安定性に優れた１μｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
コレステリック液晶層２３のコレステリック液晶１１中には、パール顔料１２が、含有率０．１〜１．０質量％で分散されている。パール顔料１２は、天然の雲母に酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物をコートした光沢を有する顔料である。パール顔料１２の光沢は、屈折率の高い酸化チタンの層と、屈折率の低い雲母およびその周辺の媒体との境で反射した光によって作り出される。パール顔料１２は、平面フレーク状に形成されており、コレステリック液晶１１の層間に配置されている。また、パール顔料１２の含有率は、コレステリック液晶１１中において、０．５質量％であればより好ましい。
【００２７】
第１基板２１の透明電極２６、及び、第２基板２２の透明電極４６は、それぞれ図示しない駆動ＩＣに接続されており、電極にそれぞれ所定のパルス電圧が印加される。この印加電圧に応じてカイラルネマチック液晶がプレーナ配列又はフォーカルコニック配列に変化し、表示状態が切り換えられる。また、この液晶はいずれの配列状態であっても電圧の印加を停止した後もその配列状態を維持し、双安定性（メモリ性）を有している。
【００２８】
スペーサ２４は、第１基板２１と第２基板２２とのギャップを保持するために、第１基板２１及び第２基板２２間に複数設けられている。スペーサ２４は、無機材又は有機材を用いて柱状に形成されている。尚、スペーサ２４は、柱状のものに限らず、無機材又は有機材を用いてビーズ状に形成されていてもよい。
【００２９】
（液晶表示装置１０の機能）
次に、液晶表示装置１０の機能について説明する。
【００３０】
液晶表示装置１０は、第１基板２１及び第２基板２２間に可視域の波長の光を選択反射しうるコレステリック液晶１１を備えており、第１基板２１及び第２基板２２の透明電極２６、４６間に所定の電圧を印加することで、コレステリック液晶１１が特定の波長の可視光を反射する選択反射状態と、可視光を透過する光透過状態との間で切り替わるようになっている。第２基板２２の上方から液晶表示装置１０に向けて自然光等の白色光を照射すると、選択反射状態では、コレステリック液晶１１が上記特定波長の可視光を反射し、これが各色の表示として観察される。一方、光透過状態では可視光が光吸収層に吸収されて黒色が表示される。
【００３１】
ここで光吸収層が赤色であれば赤く表示され、青色であれば青く表示される。コレステリック液晶１１の選択反射色が黄色であれば、それぞれ黄色時に赤文字、黄色と青の重なった黄緑系の擬似白色に青文字となる。
【００３２】
また、液晶表示装置１０のコレステリック液晶１１は、比較的高いエネルギーのパルス電圧が印加されるとプレーナ状態が選択され、比較的低いエネルギーのパルス電圧が印加されるとフォーカルコニック状態が選択される。さらに、その中間のパルス電圧を印加すると、プレーナ状態とフォーカルコニック状態が混在した状態が選択される。
【００３３】
コレステリック液晶１１がプレーナ状態の場合、液晶の螺旋ピッチをＰ、液晶の平均屈折率をｎとすると、波長λ＝Ｐ・ｎをピーク波長とする光がコレステリック液晶１１によって選択的に反射される。コレステリック液晶１１がプレーナ状態では、図１に示したように、パール顔料１２がコレステリック液晶１１の層間に配置され、基板面方向とほぼ平行な方向に向く。このため、パール顔料１２も反射体となり、基板面からの入射光３０をより効率良く反射する。
【００３４】
コレステリック液晶１１がフォーカルコニック状態の場合、液晶の選択反射波長が赤外領域にある場合には可視光を散乱し、選択反射波長がそれよりも短い場合には散乱が弱くなり可視光が透過される。コレステリック液晶１１がフォーカルコニック状態では、図２に示したように、パール顔料１２がコレステリック液晶１１の層間に配置され、基板面方向とほぼ鉛直な方向に向き、入射光３０を反射せずに透過させる。
【００３５】
コレステリック液晶１１が、プレーナ状態とフォーカルコニック状態との混在状態にあると、中間調が表示される。したがって、選択反射波長を可視光に設定することにより、特定色（プレーナ状態）と黒色（フォーカルコニック状態）、およびその中間調とで表示を切替えることができる。プレーナ状態、フォーカルコニック状態及びその混在状態は、電圧印加後でも保たれる。すなわち、メモリ性もしくは双安定性を有することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明の実施形態に係るパール顔料が分散されたコレステリック液晶層を備える液晶表示装置について光反射率等の測定を行い、以下のような実施例１〜４を得た。また、パール顔料を含まないコレステリック液晶層を備える液晶表示装置についても同様に光反射率等の測定を行い、比較例とした。
【００３７】
（実施例１）
本発明の実施形態に係る液晶表示装置について、パール顔料としてメルク社製Iriodin (R) 111 Rutile Fine Stainを用い、コレステリック液晶に０．５質量％の含有率となるように分散し、実施例１に係るコレステリック液晶層を作製した。また、第１基板及び第２基板として、それぞれ膜厚１３０ｎｍのＩＴＯ透明電極を備えるガラス基板を用い、第２基板の裏面に黒色塗装を施して光吸収層を形成した。第１基板と第２基板との間隔は５μｍとした。
【００３８】
上記液晶表示装置のコレステリック液晶層に４０Ｖの直流矩形パルス電圧を５０ｍｓ印加すると、プレーナ状態での光反射率が約３２％となり、表示面が真珠様白色となった。次に、コレステリック液晶層に２０Ｖの直流矩形パルス電圧を２０ｍｓで２回印加すると、フォーカルコニック状態での光反射率が約３％となり、表示面のコントラスト比が１０となった。
【００３９】
（実施例２）
次に、実施例２として、パール顔料の含有率を１．０質量％より大きくした以外は上述の実施例１に係る液晶表示装置と同様の構成の液晶表示装置を準備し、同様の測定を行った。その結果、フォーカルコニック状態での光反射率が１０％を超え、コントラスト比が１０より小さくなった。
【００４０】
（実施例３）
次に、実施例３として、パール顔料の含有率を０．１質量％未満とした以外は上述の実施例１に係る液晶表示装置と同様の構成の液晶表示装置を準備し、同様の測定を行った。その結果、プレーナ状態での光反射率が約２０％となり、フォーカルコニック状態での光反射率が約２％となった。また、このとき、コントラスト比は１０となったが、パール顔料の含有率が小さいために白色効果が出ず、プレーナ状態における表示面は選択反射に基づく黄緑色となった。
【００４１】
（実施例４）
次に、実施例４として、実施例１に係る液晶表示装置に対し、コレステリック液晶層の選択反射波長のピークを５００ｎｍとして同様の測定を行った。その結果、プレーナ状態での反射色がシアン系となった。実施例４では光反射率が約２９％に低下するが、青白い光を好む場合には最適な構成である。
【００４２】
（比較例）
また、比較例として、上述の実施例１に係る液晶表示装置に対し、コレステリック液晶にパール顔料を分散させない以外は同様の構成の液晶表示装置を準備し、同様の測定を行った。その結果、プレーナ状態での光反射率が約２０％となり、フォーカルコニック状態での光反射率が約２％となった。また、このとき、コントラスト比は１０となったが、コレステリック液晶にパール顔料が分散されていないためにプレーナ状態における表示面は選択反射に基づく黄緑色となった。これを実施例１等と比較することにより、パール顔料の分散による白色効果が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、本発明は、液晶表示装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係るコレステリック液晶がプレーナ状態の液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るコレステリック液晶がフォーカルコニック状態の液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０      液晶表示装置
１１      コレステリック液晶
１２      パール顔料
２１      第１基板
２２      第２基板
２３      コレステリック液晶層
２５、４５      ガラス基板
２６、４６      透明電極
２７、４７      垂直配向膜
【図１】
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【図２】
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