JPH0216335Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、液晶の分子配列変化で光の透過を
制御することにより文字や絵等の表示を行う構成
として各種表示装置の表示デバイスに利用される
液晶表示素子に関するもので、具体的にはツイス
ト配列を初期分子配列として保つ電界効果型のネ
マチツク液晶を電極間に封入した液晶セルと、こ
の液晶セルの外面に設けられる偏光板とにより、
液晶に所定電圧を印加する電極部分のみ光が透過
して「図」となり他の部分は光が透過しない
「地」となるネガ表示タイプの液晶表示素子に関
する。

液晶を用いた表示素子の表示形態には、所定電
圧が印加された液晶部分のみ光を透過させるネガ
表示タイプと、反対に前記部分を除く他の部分で
光を透過させるポジ表示タイプとがあり、前者の
表示形態の方が目に入る光の量が少ないことから
使用者の疲労度が少なく、また暗色の「地」に明
るく輝く「図」が浮き出る構成であるから視認性
の点で後者の表示形態よりも表示効果が大きい等
の特徴を有している。

第３図は、ネガ表示タイプの液晶表示素子の従
来例の要部分解断面図で、対向面に透明な電極を
設けた２枚の絶縁性基板間に液晶を密封した液晶
セル１の両外面に偏光板２，３を貼着するように
なつている。

液晶セル１は、この液晶表示素子の構造を模式
的に説明するための第４図に示す如く、表示形状
に応じた形状のセグメント電極４を片面に形成し
た一方の絶縁性基板５とセグメント電極４と少な
くとも対向する形状のコモン電極６を片面に形成
した他方の絶縁性基板７とをスペーサ８（第３図
参照）により両電極４，６が対向するように配設
し、この間に電界効果型のＰ型ネマチツク液晶９
を注入密封して成る。

そして、前記絶縁性基板５，７の内面には平行
配向処理が施してあり、しかも一方の絶縁性基板
５の配向方向と地方の絶縁性基板７の配向方向と
は90度ずれた関係となつている。このため液晶９
のしきい値電圧よりも高い電圧が印加されない場
合においては初期分子配列としてツイスト配列を
保つ。なお、液晶９のねじれ角を90度に設定する
場合、ねじれ方向が右回りと左回りの二つの状態
が可能であり、これらの状態が液晶セル１内に混
在するとそれぞれの境界に分子配列の乱れが生じ
コントラストの低下の原因となるが、微量のコレ
ステリツク液晶を添加することによりねじれ方向
を一方向にすることができる。

このような構成の液晶表示素子は、後方に光源
を設ければ透過型、後側偏光板３の後方に反射板
を設けて前方より光を照射すれば反射型、そして
後側偏光板３の後方に半透過反射板を設け周囲の
明るさに応じて液晶セル１の前方または後方より
光を照射すれば半透過型となることは周知であ
り、以下透過型について動作説明をする。

液晶セル１の後方に設けた光源１０の光は、偏
光板３で一方向（Ｘ方向）成分の偏光となつて液
晶セル１に入り、この液晶セル１を透過する際、
液晶９の軸回転効果により偏光の軸方向がねじら
れ、液晶セル１に入る時とは90度ずれた方向（Ｙ
方向）成分の偏光となつて透過する。この偏光の
軸方向は偏光板２の偏光軸方向と直交するため偏
光板２を透過することができず、よつて使用者Ｍ
側から見るとこの液晶表示素子は全体に暗色の状
態となつて認識される。

次にあるセグメント電極４とコモン電極６間に
液晶１０のしきい値電圧よりも高い電圧が印加さ
れると、液晶９は分子が電界方向に沿うホメオト
ロピツク配列となる。よつてこの部分を通る偏光
は液晶９による軸回転効果を受けないため偏光板
２を透過することができるようになり、使用者Ｍ
側から見ると、液晶表示素子は暗色の「地」に所
定電圧が印加された電極４，６部分のみ光源１０
の光の色で明るく輝く「図」が浮き出るネガ表示
を行う状態となつて認識される。

ところで、ネガ表示タイプの表示素子では、表
示視認性を良好に保つため「図」と「地」との輝
度の差を十分大きく保たねばならず、特に「地」
の部分はできるだけ光を遮断する構造であること
が望まれる。

前記液晶表示素子は、ツイスト配列とした液晶
９の軸回転効果を利用して光源１０の偏光の軸方
向を回転制御し、偏光板２の偏光軸方向との関係
によつて前記偏光の透過を規制するシヤツタ効果
で「地」を形成するものであるが、一般的に長波
長成分を有する偏光に対しては前記シヤツタ効果
が十分働かず、偏光を通してしまうという極めて
好ましくないこの種表示素子の致命的ともいえる
悪現象がある。この理由としては液晶９の施光分
散により長波長成分を有する偏光は液晶９の軸回
転効果を受けにくく軸方向が完全に90度ねじられ
ないことによる影響や、偏光板２，３の周波数特
性が長波長になると吸収率を低下する影響による
ためであるが、特に前者の影響が大きいものであ
る。

この対策としては、液晶セル１のギヤツプ間隔
を大きく取る方法があるが、ギヤツプ間隔を大き
くすると液晶９の印加電圧に対する応答性が遅く
なり、また視認角度が挟められてしまうという併
害が生じるため、長波長成分を有する偏光の軸方
向を十分回転させるだけのギヤツプ間隔を取るこ
とができない。

このため長波長成分を有さない光を発する光源
がこの種液晶表示素子には適するのであるが、液
晶表示素子の光源１０として必要条件である長寿
命高輝度特性を有する光源としてはタングステン
ランプが現在唯一の実用的光源であり、このタン
グステンランプは多くの長波長成分を有するた
め、前記悪現象を回避することはできない。

また、太陽光線等の周囲光線を利用する反射型
や半透過型ではあらゆる波長成分を有する光によ
つて表示するものであるため特に前記悪現象を生
じやすい。

この考案は、前記液晶表示素子の問題点を解消
するために考えられたものであり、前記液晶表示
素子の偏光板の外面に他の偏光板を設け、この偏
光板の偏光軸と前記近傍に位置する偏光板の偏光
軸とが液晶の分子の回転方向に対して所定角度を
有する関係となるように設定することにより、長
波長成分の光を有効に遮断する構成とした表示視
認性の極めて良好な液晶表示素子の提供を目的と
するものである。

以下、この考案の実施例につき第１図および第
２図に基づいて述べるが、液晶セル、偏光板は前
記従来例の構成および働きと同じものを用い、同
一個所には同じ符号を付し、その説明を省く。

外面に偏光板２，３を設けた液晶セル１の前側
偏光板２の前方には第３の偏光板１１を設置す
る。この偏光板１１は前記偏光板２，３同様に一
方向成分の偏光のみ透過させるものであるがその
偏光軸は近傍の偏光板２の偏光軸に対して液晶９
の初期分子配列であるツイスト配列の回転方向に
所定角度θを有する関係となるよう設定してあ
る。

次に動作の説明を行う。

透過型として用いた場合、光源１０の光は液晶
９の軸回転効果や偏光板２，３とにより、前述し
たように液晶８のしきい値電圧よりも高い電圧が
印加された電極４，６部分のみ光源１０の光の色
で明るく輝く「図」となり、他の部分は光を遮断
して暗い「地」となる。

ところで、長波長成分の偏光は液晶セル１を通
つても液晶９の軸回転効果を受けにくく軸方向が
偏光板２の偏光軸方向と完全に直交しない角度す
なわち90度よりも小さい範囲でしかねじられない
ことは前述の通りであるが、一般に人間の視覚で
認識される可視光線のうちの長波長成分を有する
偏光は液晶１に入る直前の軸方向に対して45度以
上90度未満の角度変化となつて液晶セル１を透過
し、このうち85度以上軸方向が回転した偏光はほ
とんど偏光板２を通過することができないため、
問題となるのは45〜85度の角度にしかねじられな
い偏光すなわち波長で言うと約650nm以上の赤色
成分の偏光である。

この偏光の透過を規制するため、第３の偏光板
１１はその偏光軸が、近傍にある偏光板２の偏光
軸に対して液晶９のツイスト配列の回転方向に所
定角度θずれた関係となるよう設定するが、θは
前記長波長成分の偏光の透過を制御するよう135
〜175度（液晶９のツイスト配列の反回転方向に
は45〜５度）の範囲内に選ぶ。

これにより、偏光板２の偏光軸と直交しないで
偏光板２を透過する長波長成分の偏光も偏光板１
１で規制され、使用者Ｍ側へ透過する量が制限さ
れる。

なお、偏光板１１の偏光軸と偏光板２の偏光軸
との設定角度θを90度に近い角度に選ぶほど、液
晶セル１の液晶９の軸回転効果を受けないで本来
使用者Ｍ側へ進み「図」を構成する偏光の透過量
も規制されて輝度が低下することや、使用する液
晶９の特性およびカツトしたい長波長成分の偏光
の軸方向の回転角度を考慮して前記θを選ばなけ
ればならない。

このような構成により、従来液晶表示素子の
「地」の部分を透過していた長波長成分の偏光が
偏光板１１で遮断されるため、「図」と「地」と
の輝度の差を十分大きく保つことができ、コント
ラストが向上して、表示視認性を著しく向上させ
ることができる。

しかも、薄い偏光板１１を１枚追加設定するだ
けの簡単な構造であるため、液晶表示素子の厚さ
をほとんど変えず、この種素子の利点のひとつで
ある平面薄型化形状を生かせる。

また、「図」の部分の表示色として表示効果の
高い赤色が使えるため、この液晶表示素子を警報
表示装置の表示デパイスとしても利用できる等適
用範囲が広がり、多くの分野での使用を可能とす
る。特に液晶表示素子は消費電力が小さく表示パ
ターンの形成が比較的容易であることから、他の
表示素子たとえば発光ダイオードや電界発光素子
等に比べて有利である。

なお、前記実施例では、長波長成分の偏光規制
用偏光板１１を前記偏光板２の前方に設けたが、
前記偏光軸の設定角度の条件を変えなければ後側
偏光板３の後方に設けても同様の効果を得ること
ができる。

また、液晶９の中に微量の色素を添加すること
により液晶セル１をゲスト・ホストタイプにすれ
ば、偏光板２，３は前側もしくは後側どちらか一
方で良く、この場合にも長波長成分の偏光規制用
偏光板１１を前記設定角度の条件を満足する状態
に設けることにより液晶９の軸回転効果を十分に
受けず前記色素で吸収されにくい長波長成分の偏
光を効果的に制限することができる。この時、偏
光板の位置は前側（後側）の偏光板２，３の外
側、あるいは液晶セル１を挟んで偏光板２，３の
反対側でも良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の液晶表示素子の実施例の
要部分解斜視図、第２図は、同上実施例の動作を
示す概要図、第３図は、従来の液晶表示素子の要
部分解斜視図、第４図は、同上従来素子の動作を
示すモデル図である。 １：液晶セル、２，３：偏光板、１０：光源、
１１：偏光板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電界効果型のネマチツク液晶をツイスト配列さ
   せた液晶セルと、この液晶セルの外側に設けた一
   対の偏光板によりネガ表示する液晶表示素子にお
   いて、偏光軸が前記偏光板の偏光軸に対して前記
   液晶の分子の回転方向に所定角度を有する長波長
   成分の光を遮断するための他の偏光板を設けたこ
   とを特徴とする液晶表示素子。