JPH01265228A

JPH01265228A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH01265228A
Application number: JP63094119A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ito; 嘉高伊藤; Norihisa Okamoto; 岡本　則久
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1989-10-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液晶表示素子に関する。

〔従来の技術〕

液晶表示素子の代表例であるツィステッド・ネマティッ
ク（ＴＮ）型液晶表示素子の構造を第２図に示す。透明
な電極被膜をもつ一対の透明基板間に液晶を保持して成
る液晶セルの前後に、各々の偏光方向が互いに９０＠異
なるように２枚の偏光子が置かれている。偏光子とは入
射光の偏光方向を揃えるもので、特定の偏光成分をもつ
光だけを選択的に透過させる機能をもつ。液晶は液晶分
子の配列の仕方によって、液晶層を通る光の偏光面を回
転させる作用を有するため、２つの偏光子と液晶層を組
み合わせることにより、光の透過光量を制御する事がで
きる。液晶表示素子についての詳細は、例えば佐々木編
「液晶エレクトロニクスの基礎と応用ｊオーム社（１９
７９）にて説明されている。

〔発明が解決しようとする課頭〕

しかし、従来の液晶表示素子に用いられるシート状の偏
光子は有機重合体物質を一軸性延伸配向して作られるた
め、量産性に優れ安価である反面、光吸収の二色性を利
用しているため、偏光子自体が入射光の一部を吸収する
ことになり光透過率が悪く、さらに、強い光に対しては
光吸収に伴う発熱作用により、偏光子自身が熱破壊を生
じる場合があるなどの問題を有していた。そこで、本発
明は以上のような問題点を解決するもので、その目的と
するところは、本質的に光吸収がなく、光透過率が高い
明るい液晶表示素子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために本発明の液晶表示素子は、一
対の透明基板間に液晶を保持し、該液晶の電気光学効果
により光の透過量を制御して画像情報を表示する液晶表
示素子において、光の入射側に位置する一方の前記透明
基板上に、入射光束を偏光面が互いに直交する２つの直
線偏光成分に分離する層と、該分離された２つの直線偏
光成分を各々空間的に異なる位置に集光する層と、該集
光する手段により得られた一方の直線偏光成分の偏光面
を旋回させる層を形成したことを特徴とする。

〔作用〕

方解石や一軸配向性高分子重合体などの光学的異方性媒
体に、通常の光源が発する自然光を入射すると、媒質中
の光学的異方軸に相応した振動面を有する２つの光束（
常光及び異常光）に分離される。この現象は媒質の屈折
能が２つの光線軸間で異なるために生じる。

第１図は本発明の液晶表示素子の構成断面図であり、こ
の第１図に基付いて本発明の詳細な説明する。従来の液
晶表示素子で、偏光子が置かれている位置、つまり、光
源側に位置する透明基板上に３層から成る光学的機能層
が構成されている。

まず、光学的異方性材料で構成された複屈折層（１０２
）により、入射光は常光線（１０３）　　と異常光線（
１０４）　　に分離され、両光線が空間的に重なり合わ
ないように、−旦異なる位置にレンズ（１０５）を用い
て集光される。次に、常光線または異常光線のどちらか
一方の偏光面を回転させて（第１図では異常光）、他方
（第１図では常光）の偏光面と合わせてやれば、入射光
線は吸収される事なく、すべて特定の偏光方向（第１図
そ・は常光線と同じ振動方向）を有する光束に変換され
、液晶表示素子の透明開口部に到達する。

従って、液晶表示素子の光源に対向しない側に従来と同
様の偏光子を構成することにより、通常の液晶表示素子
と同様の表示機能を有し、尚かつ光吸収が無いため光の
利用効率が高い、つまり非常に明るい液晶表示素子とな
る。

〔実施例〕

以下、実施例に基づき本発明の詳細な説明する。

但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない
。

［実施例１］第１図はＴＮ型液晶表示素子の構成断面図である。透明
な共通電ｉ　（１１０）　　が形成されている一対の透
明ガラス基板の第１の基板上（１０９）　　にスペーサ
ーを介して＾／２位相差層（１０７）　　を形成した。

この位相差層はストライプ状に幅１００μｍの位相差肩
部（１０７）　　と、やはり幅１００μｍの空気層部（
１０６）　　が交互に並んで配列している。

その上に透明ガラス板をスペーサーとして介し、幅２０
０μｍ、ピッチ２００μｍのレンチキュラー型レンズか
らなるマイクロレンズ層（１０５）　　を形成した。こ
の時マイクロレンズの光軸が位相差肩部と空気層部の境
界上に位置するようにした。

このマイクロレンズ層は、ガラス板上にメタクリレート
系のネガレジストをスピンコードし、写真製版技術を用
いて、露光、現像し、上記ネガレジストをオーバーエツ
チングする事によりレンチキュラー型レンズアレイを形
成した。さらにその上にやはりスペーサーを介して複屈
折層（１０２）　　を形成した。複屈折層はシート状の
ポリイミド系重合体物質を一方向延伸した後、加圧成形
して得た。

ここで、複屈折層により分離された常光線（１０３）と
異常光線（１０４）　　が、先のマイクロレンズにより
位相基層部と空気層部それぞれ焦点を結ぶように位置合
わせを行なった。尚、本実施例の構成に於いては第１の
透明ガラス基板上にマイクロレンズ層（１０８）　　が
形成されているが、このレンズは液晶層部に効果的に光
を導くために設けであるものであり、必ずしも必要なも
のではない。上記の構成により得た偏光素子は従来の光
吸収の二色性を利用した偏光板とは異なり、本質的に光
吸収を全くともなわずに、偏光面を一定方向に揃えるこ
とが可能である。

そして上記基板と第２の透明ガラス基板（１１２）を共
通電極が直交するように、スペーサー及びギャップ材を
介して液晶セルを組み、液晶を封入した。その後、第１
の基板上に形成した偏光素子により形成される偏光面と
直交するように、第２の基板の裏面に従来の偏光板（１
１３）　　を配置した。

上記の構成により得られた偏光素子を備えたＴＮ型液晶
表示素子は、従来のものと比較して明るさが約２倍に向
上していた。また、入射光の強度を大幅に増大させても
、第１の基板上に形成した偏光素子は光吸収作用を伴わ
ないため、熱破壊を生じず、長時間安定して機能するこ
とが確認された。

［実施例２］第２図はＴＰＴ液晶表示素子の構成断面図である。透明
な石英基板上（２０４）　　に液晶制御のためのスイッ
チング素子としてポリシリコン薄膜トランジスター（Ｔ
ＰＴ）　　（２０３）　　をマトリヅクス状に形成した
。一方、対向基板（２Ｑ１）　　には先の実施例１の場
合と同様の手段により、偏光素子及び透明な共通電極を
形成した。そして、上記一対の基板をスペーサー及びギ
ャップ材を介して液晶セルを組み液晶を封入した。さら
に、実施例１の場合と同様に石英基板の裏面に、従来の
偏光板（１１３）を配置しＴＰＴ液晶表示素子とした。

本ＴＰＴ液晶表示素子に於いても先のＴＮ型液晶表示素
子の場合と同様に、大幅な明るさの改善が確認された。

ＴＰＴ液晶表示素子は透過光量を細かく多段階制御でき
るため、液晶テレビ、液晶プロジェクタ−などに使用さ
れ、映像及び画像処理分野に於いてその応用が急速に拡
大している。

また、液晶制御のためのスイッチング素子に、金属−絶
縁体−金属構造のダイオード素子（ＭＩＭ）を用いた液
晶表示素子が開発されているが、このＭＩＭ液晶表示素
子に於いても本発明の偏光素子を組み込み、表示素子の
明るさを大幅に改善することが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の液晶表示素子は、液晶表示
素子の光の入射側にくる従来の偏光板に変わって、光の
入射側に位置する一方の前記透明基板上に、入射光東香
偏光面が互いに直交する２つの直線偏光成分に分離する
層と、該分離された２つの直線偏光成分を各々空間的に
異なる位置に集光する層と、該集光する手段により得ら
れた一方の直線偏光成分の偏光面を旋回させる層を構成
することにより、本質的に光吸収が非常に少なく、はと
んど全ての光の偏光方向を一方向に揃えた状態で、液晶
画素部に導くことが可能であるため、従来にない非常に
明るい液晶表示素子とすることが可能である。また、液
晶表示素子の光の入射側に従来の偏光板を用いていない
ため、強い光を入射した場合にも、発熱による自己破壊
を招くことなく長時間安定的に機能する。液晶表示素子
は低電圧駆動、低消費電力を特徴として広く普及してい
るが、偏光成分を制御して情報を伝達するため光の利用
効率が低く、表示面が暗いのが欠点の一つであった。し
かし、本発明の液晶表示素子は従来のものと比較して、
表示面に於ける明るさが約２倍に向上しており、非常に
明るい表示素子である。従って、液晶テレビ、液晶グロ
ジェクターなどに最適な液晶表示素子であるといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＴＮ型液晶表示素子の構成断面図。第２図は本発明のＴＦＴ型液晶表示素子の構成断面図。１０１・・・入射光１０２・・・複屈折層１０３・・・常光線１０４・・・異常光線１０５・・・マイクロレンズ層１０６・・・空気層部１０７・・・位相基層部１０８・・・マイクロレンズ層１０９・・・第１の透明ガラス基板１１０・・・共通電極１１１・・・液晶層部１１２・・・第２の透明ガラス基板１１３・・・偏光板１１４・・・出射光１１５・・・λ／２位相差層を通過した光の偏光方向（
紙面に平行）１１６・・・偏光板１１３の偏光方向（紙面に垂直）２０１・・・対向基板２０．２・・・画素電極２０３・・・ＴＦＴ素子２０４・・・石英基板以　　上出願人　セイコーエプソン　株式会社代理人弁理士　鈴木喜三部（化１名）０ノ０１第１図０ν１０１第２図

Claims

【特許請求の範囲】

一対の透明基板間に液晶を保持し、該液晶の電気光学効
果により光の透過量を制御して画像情報を表示する液晶
表示素子において、光の入射側に位置する一方の前記透
明基板上に、入射光束を偏光面が互いに直交する２つの
直線偏光成分に分離する層と、該分離された２つの直線
偏光成分を各々空間的に異なる位置に集光する層と、該
集光する手段により得られた一方の直線偏光成分の偏光
面を旋回させる層を形成したことを特徴とする液晶表示
素子。