JP2003140149A

JP2003140149A - 液晶表示デバイス

Info

Publication number: JP2003140149A
Application number: JP2001340160A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Asada; 忠裕浅田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-06
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】携帯電話等の表示画面に用いられる液晶表示
デバイスを他の携帯品と兼用可能とすることにより、ト
ータルとして携帯電話等の携帯性を増進する。【解決手段】バックライト付表示液晶層と、散乱型液
晶シャッター層と、ハーフミラー層とを積層した構造と
する。何らかのスイッチにより散乱型液晶シャッター層
を光透過モードとすることにより、通常の表示液晶とし
て作用し、散乱型液晶シャッター層を光散乱モードとす
ることにより、鏡として作用する。例えば携帯電話の表
示装置にこれを応用したとき、発信時やメール受信時等
には画面は通常の液晶表示画面となる一方、電話として
使用しないときは鏡として使用することができる。この
ため、女性では小さなカバンの中に携帯電話と鏡の両方
を入れておく必要がなく、本発明に係る液晶表示デバイ
スを備えた携帯電話だけを入れておけばよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話（ＰＨＳ
等を含む）や携帯情報端末（いわゆるＰＤＡ）、パソコ
ンの表示装置等に用いられている液晶表示デバイスに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話等では、そのサイズの小ささ、
軽量さ、及び駆動電力の低さの点から、表示装置として
は専ら液晶表示デバイスが用いられているが、現在用い
られている液晶表示デバイスは、単に文字や画像等の情
報を表示するものでしかない。近年、画面に表示すべき
情報の量が増加してきたこと、或いは視認性向上のため
に文字サイズを大きくするようになってきたこと等のた
めに、携帯電話等の表示画面のサイズが大きくなりつつ
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】携帯電話では、その情
報処理部（コンピュータ部）や周辺デバイス（アンテ
ナ、スピーカ等）はますます小型化し、キーボード部も
極限まで小型化されているのに対し、表示画面は逆に上
記のように大型化の傾向を示している。携帯電話は文字
通り常時携帯する点に利用価値が存在するが、このよう
な大型化は携帯性とは逆行するものであり、携帯電話等
の商品性を損なうことになる。

【０００４】そこで本発明は、携帯電話等の表示画面に
用いられる液晶表示デバイスを他の携帯品と兼用可能と
することにより、トータルとして携帯電話等の携帯性を
増進しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液晶表示デ
バイスは、バックライト付表示液晶層と、散乱型液晶シ
ャッター層と、ハーフミラー層とを積層したことを特徴
するものである。

【０００６】このような構成の一例を図１に示す。バッ
クライト付表示液晶層（図ではバックライトは表示して
いない）は、携帯電話や家電製品等の表示装置として従
来より用いられている液晶デバイスそのものである。そ
の形式は、TFT/STN/DSTN、カラー/モノクロ、ビットマ
ップ型/セグメント型、バックライト式/サイドライト式
等いかなるものであってもよい。いずれにせよ、背面か
らの光が液晶層を通過することにより、文字や絵等のイ
メージ情報が表面に表出されるものであれば何でも構わ
ない。

【０００７】ここで言う「ハーフミラー層」とは、表面
からの光を全反射又は高い割合で鏡面反射する一方、背
面（散乱型液晶シャッター層）側からの光も高い割合で
通過させるという機能を有する層のことである。例え
ば、ガラス板や透明プラスチック板に適宜厚さの金属層
を蒸着したもの（例えば、数〜数十オングストロームの
厚さに蒸着したクロム、銀、金等）はこのような機能を
持つ。

【０００８】散乱型液晶シャッター層とは、液晶を利用
したシャッター層であり、光散乱モードと光透過モード
とを持つ。光散乱モードでは、一方の表面から入射した
光は液晶内で散乱されてしまい、他方の表面からほとん
ど出ることができない。光透過モードでは、一方の表面
から入射した光は内部で散乱されることなく通過し、そ
のまま他方の表面から出射する。このような散乱型液晶
シャッター層としては、PCW（Polymer Cell Wall）型液
晶光シャッター（浅田忠裕、特許第3030973号）を好適
に利用することができる。PCW型液晶光シャッターと
は、2枚の透明電極基板の間に、透明性高分子固体薄膜
により包まれたカイラル・ネマチック液晶の小包（グレ
イン）の集合体が介挿された構造を有するものであり、
両電極間に電圧を印加しない間は各グレイン内の液晶分
子はそれぞれ異なった方向を主軸とする螺旋配列を成し
ている（ポリドメイン構造）ため、光は散乱してしま
い、シャッターを通過することができない（光散乱モー
ド）。両電極間に電圧を印加すると、デバイス全体の液
晶分子が電場の方向に沿って配列するため、光は通過す
るようになる（光透過モード）。

【０００９】

【発明の実施の形態及び効果】散乱型液晶シャッター層
が光透過モードとされている間は、表示液晶層からのイ
メージ情報が散乱型液晶シャッター層を通過し、ハーフ
ミラー層をも通過して最表面に表出されるため、その装
置の利用者はイメージ情報を視認することができる。一
方、散乱型液晶シャッター層が光散乱モードとされてい
る間は、表示液晶層からの光は散乱型液晶シャッター層
において散乱されてしまい、表面には出てこない。その
ため、ハーフミラー層からは反射光のみが利用者側に来
るため、ハーフミラー層は鏡として作用する。

【００１０】すなわち、本発明に係る液晶表示デバイス
は、何らかのスイッチにより散乱型液晶シャッター層を
光透過モードとすることにより、通常の表示液晶として
作用し、散乱型液晶シャッター層を光散乱モードとする
ことにより、鏡として作用する。例えば携帯電話の表示
装置にこれを応用したとき、発信時やメール受信時等に
は画面は通常の液晶表示画面となる一方、電話として使
用しないときは鏡として使用することができる。このた
め、女性では小さなカバンの中に携帯電話と鏡の両方を
入れておく必要がなく、本発明に係る液晶表示デバイス
を備えた携帯電話だけを入れておけばよい。

【００１１】ここにおいて、散乱型液晶シャッター層を
光透過モードにするか光散乱モードにするかのスイッチ
としては、携帯電話等の電源スイッチをそのまま用いて
もよいし、それとは別に表示モード/鏡面モード切替ス
イッチを設けてもよい。或いは、所定時間キーボード等
の操作が行われなくなったときに光散乱モード（鏡面モ
ード）に変化するようにする等、ソフトウェア的に制御
するようにしてもよい。

【００１２】散乱型液晶シャッター層については、PCW
型液晶光シャッターについて上記で簡単に言及したが、
ここでその構成について詳しく説明する。PCW型液晶光
シャッターは基本的に、 a)2枚の電極基板と b)両者の間に介挿された調光層から構成される。 c)この調光層b)は、 b1)1〜50重量%（好ましくは10〜20重量%）の透明性高分
子固体と b2)カイラルネマチック液晶との混合物から成り、 d)このカイラルネマチック液晶b2)は、液晶成分の0.05
〜5重量%のカイラルドーパントを含有し、更に、 e)このカイラルドーパントはコレステリック液晶とカイ
ラルスメクチックＣ相を示す強誘電性液晶との混合物と
なっている。 f)なお、カイラルドーパント全量のうち、カイラルスメ
クチックＣ相を示す強誘電性液晶の比率を40〜60重量%
とすることが望ましい。

【００１３】電極基板a)としては、表面に導電層を有す
る透明なものであれば特に限定されるものではなく、ガ
ラス、透明な樹脂のシート等を用いることができる。

【００１４】調光層を構成するカイラルネマチック液晶
b2)の材料であるネマチック液晶としては、常温で充分
な電界応答性を有し、高分子成分と混合した場合に高分
子相と液晶相が異なった相として互いに混在し、さらに
２枚の基板間に高分子薄膜で包まれた液晶グレイン（こ
の中に複数のドメインが存在する）が多数存在すること
が必要である。このような条件を満たすものであれば一
般的なネマチック液晶を用いることができ、例えばビフ
ェニル系、フェニルシクロヘキサン系、シクロヘキシル
シクロヘキサン系、シアノビフェニル系、シアノフェニ
ルシクロヘキサン系、シアノシクロヘキシルシクロヘキ
サン系のものあるいはこれらの混合物を挙げることがで
きる。これらのなかでも特に好ましいのは電界応答性に
優れたシアノビフェニル系、シアノフェニルシクロヘキ
サン系、シアノヘキシルシクロヘキサン系のものであ
る。

【００１５】そのネマチック液晶に添加されるカイラル
ドーパントとしてのコレステリック液晶及びカイラルス
メクチックＣ相を示す強誘電性液晶としては、ネマチッ
ク液晶材料との混合性がよく、ネマチック液晶材料に充
分ならせんねじれ力を与えうるものであればよい。具体
的にはそれぞれ常温において単独でコレステリック相お
よびカイラルスメクチックＣ相を呈するものであれば特
に限定されるものではないが、比較的バルキーでない構
造を有するものが好ましい。

【００１６】カイラルネマチック液晶中におけるカイラ
ルドーパントの濃度としては、駆動電圧と応答速度を考
慮すれば液晶成分の0.05〜5重量%が好ましく、更に好ま
しくは0.3〜0.5重量%である。

【００１７】カイラルドーパントの成分としては、コレ
ステリック液晶性のものとカイラルスメクチックＣ相を
示す強誘電性のものをそれぞれ単独で用いるか、あるい
は混合物として用いる。混合して用いる場合の成分比は
特に限定されるものではないが、２種のねじれ力が混在
する効果を充分発揮させるためにはカイラルドーパント
全量のうちカイラルスメクチックＣ相を示す強誘電性液
晶が40〜60重量%であることが好ましい。

【００１８】液晶成分のグレイン間に介在する高分子成
分としては、界面効果を充分に発現させるために、液晶
相の界面を薄膜状に覆う形態で連続した構造をとること
が必要であり、薄膜化して液晶グレインを包んだ状態を
保持するためにもプレポリマーあるいはモノマーの形で
液晶成分と混合し、分散状態にした後紫外光照射等によ
って適当な温度で固化させるのが望ましい。このような
処理をすることによりコレステリック液晶のフォーカル
コニック・グレイン構造を保持したままでポリマー化さ
れるため、グレインのドメインがポリマーの薄膜に包ま
れた形となる。このような紫外光硬化型のプレポリマー
としては、アクリル系、メタアクリル系等のものを用い
ることができる。

【００１９】また、高分子成分の比率が高いと連続した
液晶ドメインは形成されにくいため、調光層に占める高
分子成分の割合は好ましくは1〜50重量%であり、更に好
ましくは10〜15重量%である。

【００２０】その他、調光層には各種任意成分を添加す
ることができる。例えば、ベンゾフェノン、１−ヒドロ
キシシクロヘキシルフェニルケトン等の重合開始剤、連
鎖移動剤、染料などを、前記液晶成分や高分子成分の性
質あるいは目的とする表示デバイスの種類、用途等によ
って適宜混合して用いることができる。

【００２１】PCW型液晶光シャッターは、次のようにし
て製作することができる。まず、ネマチック液晶成分の
等方相状態においてカイラルドーパントを添加して良く
混合し、さらに高分子成分（プレポリマー）および任意
成分を添加してさらに攪拌する。この混合物をスペーサ
ーを用いて所定の間隔に設定した２枚の透明電極基板間
に挿入し、基板を通して紫外光を照射させることによ
り、高分子成分が固化して不透明な調光層が形成され
る。

【００２２】調光層の厚みは特に限定されるものではな
いが、応答性の点からは好ましくは5〜60μmとするのが
よく、更に好ましくは5〜15μmとする。

【００２３】上記PCW型液晶光シャッターについては、
本発明者はその改良版として上記調光層に二色性黒色色
素を添加することによりコントラスト（光散乱モードと
光透過モードの光透過率比）を改善した液晶表示デバイ
スを提案している（特願2001-142894）。その構造は次
の通りとなっている。

【００２４】少なくとも一方が透明である2枚の導電性
基板と、両基板間に介挿された調光層とを有する液晶表
示デバイスであって、 a)該調光層が、透明性高分子固体の薄膜により包まれた
カイラル・ネマチック液晶の小包の集合体から成り、 b)該カイラル・ネマチック液晶が、 b1)該液晶の0.05〜5重量%のカイラル・ドーパントと、 b2)該液晶の0.001〜20重量%（好ましくは0.1〜15重量
%）の二色性黒色色素と、を含有し、 c)該カイラル・ドーパントが、 c1)コレステリック液晶と、 c2)カイラル・スメクチックC相を示す強誘電性液晶と、
の混合物である。

【００２５】本発明者は更に、シャッター部を２層とし
た液晶表示デバイスも提案している（特願2001-15127
3）。その構造には２種あるが、それぞれ次の通りであ
る。

【００２６】第１の構造のものは、 a)少なくとも一方が透明である2枚の表面電極基板と、 b)両基板の間に介挿された色素含有調光層及び散乱調光
層と、を備え、 c)上記色素含有調光層は二色性黒色色素を混入したネマ
チック液晶、カイラル・ネマチック液晶又はコレステリ
ック液晶から成り、 d)上記散乱調光層は透明性高分子固体の薄膜により包ま
れたカイラル・ネマチック液晶の小包の集合体から成
り、該カイラル・ネマチック液晶は0.05〜5重量%のカイ
ラル・ドーパントを含有し、該カイラル・ドーパントは
コレステリック液晶とカイラル・スメクチックC相を示
す強誘電性液晶との混合物である、というものである。

【００２７】第２の構造のものは、 a)2枚の透明な表面電極基板と、 b)両基板の間に、両基板との間にそれぞれ隙間を設けて
介挿された、両面に電極層をコートした中間電極基板
と、 c)一方の表面電極基板と中間電極基板との間に介挿され
た色素含有調光層、及び他方の表面電極基板と中間電極
基板との間に介挿された散乱調光層と、を備え、 d)上記色素含有調光層は0.001〜20重量%（好ましくは0.
1〜15重量%）の二色性黒色色素を混入したネマチック液
晶、カイラル・ネマチック液晶又はコレステリック液晶
から成り、 e)上記散乱調光層は透明性高分子固体の薄膜により包ま
れたカイラル・ネマチック液晶の小包の集合体から成
り、該カイラル・ネマチック液晶は0.05〜5重量%のカイ
ラル・ドーパントを含有し、該カイラル・ドーパントは
コレステリック液晶とカイラル・スメクチックC相を示
す強誘電性液晶との混合物である、というものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示デバイスの基本的構造
を説明する断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 EA02 EA33 GA02 GA03 GA04 GA06 GA08 GA10 GA13 GA17 HA28 JA06 JA08 JA17 MA20 2H089 HA04 HA06 HA09 HA21 HA22 HA23 JA03 JA04 JA05 KA03 KA04 KA09 QA16 RA02 RA06 RA13 TA17 UA09 2H091 FA15X FA31X FA41Z FD04 HA08 HA12 HA18 JA01 LA13 MA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バックライト付表示液晶層と、散乱型液
晶シャッター層と、ハーフミラー層とを積層したことを
特徴とする液晶表示デバイス。
【請求項２】 a)上記散乱型液晶シャッター層が、2枚
の透明電極基板と両電極基板間に介挿された調光層とを
備え、 b)該調光層が、透明性高分子固体の薄膜により包まれた
カイラル・ネマチック液晶の小包の集合体から成り、 c)該カイラル・ネマチック液晶が、 b1)該液晶の0.05〜5重量%のカイラル・ドーパントと、 b2)該液晶の0.001〜20重量%の二色性黒色色素と、を含有し、 d)該カイラル・ドーパントが、 c1)コレステリック液晶と、 c2)カイラル・スメクチックC相を示す強誘電性液晶と、の混合物であることを特徴する請求項１に記載の液晶表
示デバイス。
【請求項３】 a)上記散乱型液晶シャッター層が、2枚
の透明電極基板と両電極基板の間に介挿された色素含有
調光層及び散乱調光層とを備え、 b)上記色素含有調光層は二色性黒色色素を混入したネマ
チック液晶、カイラル・ネマチック液晶又はコレステリ
ック液晶から成り、 c)上記散乱調光層は透明性高分子固体の薄膜により包ま
れたカイラル・ネマチック液晶の小包の集合体から成
り、該カイラル・ネマチック液晶は0.05〜5重量%のカイ
ラル・ドーパントを含有し、該カイラル・ドーパントは
コレステリック液晶とカイラル・スメクチックC相を示
す強誘電性液晶との混合物である、ことを特徴する請求項１に記載の液晶表示デバイス。
【請求項４】 a)上記散乱型液晶シャッター層が、 a1)2枚の透明電極基板と、 a2)両基板の間に、両基板との間にそれぞれ隙間を設け
て介挿された中間電極基板と、 a3)一方の表面電極基板と中間電極基板との間に介挿さ
れた色素含有調光層、及び他方の表面電極基板と中間電
極基板との間に介挿された散乱調光層と、を備え、 b)上記色素含有調光層は二色性黒色色素を混入したネマ
チック液晶、カイラル・ネマチック液晶又はコレステリ
ック液晶から成り、 c)上記散乱調光層は透明性高分子固体の薄膜により包ま
れたカイラル・ネマチック液晶の小包の集合体から成
り、該カイラル・ネマチック液晶は0.05〜5重量%のカイ
ラル・ドーパントを含有し、該カイラル・ドーパントは
コレステリック液晶とカイラル・スメクチックC相を示
す強誘電性液晶との混合物である、ことを特徴する請求項１に記載の液晶表示デバイス。