JPH06308543A

JPH06308543A - 表示装置

Info

Publication number: JPH06308543A
Application number: JP5115256A
Authority: JP
Inventors: Koyo Yuasa; 公洋湯浅
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-04-20
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の液晶表示装置と比べて光損失が少な
く、明るく、かつ応答速度が速い上に製造が容易で、装
置構成が簡単な表示装置を提供する。【構成】側面に光源を有する導光板の下面に、電界応
答可能な強誘電性液晶層を隣接して配置してなり、強誘
電性液晶層にこの液晶のゴールドストーンモードの緩和
周波数近傍の交流電界を印加したときに現れるディスク
リネーションラインによる光の散乱によって導光板の上
面からの出射光を調節して画像を表示する表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶を用いた新規な表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は薄型、軽量であり、携帯
用テレビ、ワープロ等に広く使用されている。ところ
が、一般にこれらの装置では偏光板による光損失が大き
く、最も光の利用効率の高いＴＮ（ツイステッドネマチ
ック）やＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）方
式でも約６０％の光損失がある。従って、特に視認性の
良い透過型の液晶表示装置ではその背面に使用されるバ
ックライトの負担が大きなものであった。

【０００３】光損失の問題を解決する表示装置として、
特開平４−３５２１２９号公報には所定の屈折率を有す
る透明板の上に、電界で屈折率が変化する液晶層を重
ね、透明板の側面から光を照射して透明板と液晶層との
界面での光の全反射、透過を制御して表示を行う装置が
記載されているが、光を透過させるためには、透明板と
液晶の屈折率を揃えなければならないので、材料の組合
わせが限られるという問題があり、また、光の全反射と
透過のスイッチングを用いるので光が透過する方向に強
い指向性が生じて視野角が狭くなるといった問題があ
る。

【０００４】また、特開平５−２９０８号公報には、長
さの異なる複数の導光板を積層し、この階段上の端面上
に傾斜させた反射板を設け、反対面に調光液晶板を設け
た配光可変照明装置が記載されているが、配光を多彩に
して、いわゆる表示を行おうとすると、多数の導光板を
積層しなければならないので装置が大型になるという問
題がある。また、従来の調光液晶板ではネマチック液晶
を用いているので、印加電圧が高く、インバーター等の
電源回路が必要になるという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決し、従来の液晶表示装置と比べて光損失が少ない
表示装置を提供するもので、明るく、かつ応答速度が速
い上に製造が容易で、装置構成が簡単な表示装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意研究を重ねた結果、側面に光源を有す
る導光板と強誘電性液晶層を隣接して配置し、強誘電性
液晶層にこの液晶のゴールドストーンモードの緩和周波
数近傍の交流電界を印加し、現れたディスクリネーショ
ンラインの散乱によって導光板の上面からの出射光量を
調節して表示を行うようにした表示装置が明るく、応答
速度が速いことを見出し、この知見に基いて本発明を完
成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は側面に光源を有する導
光板の下面に、電界応答可能な強誘電性液晶層を隣接し
て配置してなり、強誘電性液晶層にこの液晶のゴールド
ストーンモードの緩和周波数近傍の交流電界を印加した
ときに現れるディスクリネーションラインによる光の散
乱によって導光板の上面からの出射光を調節して画像を
表示することを特徴とする表示装置を提供するものであ
る。

【０００８】以下本発明の表示装置の構成と動作原理を
図１に基いて説明する。図１は本発明の表示装置の一例
の断面図である。導光板１の一端又は両端にはサイドラ
イトとして用いる光源２が設けられている。その導光板
１に隣接させて電界応答可能な強誘電性液晶層４を配置
する。図１の装置では、導光板１と強誘電性液晶層２の
間には電界を印加するための電極５が設けられている。
この電極は電極支持基板６の下面に予め設けられたもの
を用いてもよいし、導光板１の下面に直接設けられたも
のを用いてもよい。図１の装置では、強誘電性液晶層４
の導光板１に相対する面の反対側の面に電極５′と電極
支持基板６′が設けられている。

【０００９】光の利用効率を向上させるために、光源２
用の反射板３や電界応答可能な強誘電性液晶層４の下に
反射板７を設けてもよい。この場合、下側電極５′を反
射板を兼ねたものにしてもよい。更に、表示の視認角特
性を改善するために導光板１の上に光拡散板８を設けて
もよい。

【００１０】光源２から導光板１に入射した光は、通
常、導光板１の屈折率が外の空気よりも大きいので、大
部分は導光板１の内部を繰り返し反射しながら伝わって
いく。この場合に、光が反射する面に光を散乱する物体
があると、光はここで散乱されるために内面で反射しな
かった分の光は外に出る。これを利用して、導光板の片
面上に光を散乱する塗料を塗ったり、凹凸を付けるなど
して、全面で比較的均一に光が外に出るようにしたのが
通常のバックライトである。

【００１１】本発明ではこの散乱体として強誘電性液晶
を用いるものである。通常、強誘電性液晶はメモリー性
が発現する表面安定化セルにして偏光板と組合わせて表
示に利用されるが、本発明者が特開平３−２２８０１９
号公報で提案したように、強誘電性液晶自体が持つゴー
ルドストーンモードの緩和周波数近傍の周波数を持つ交
流電界を印加することで、らせんを解いた薄いセルにお
いてもらせん構造と類似した構造を作りだすことがで
き、この時に現れるディスクリネーションラインによっ
て光の散乱が起こる。

【００１２】本発明の表示装置はこのような強誘電性液
晶層を導光板の下面に隣接して設置することで導光板上
面からの光の出射を制御して任意の画像表示を行うもの
である。

【００１３】導光板１としては、アクリル樹脂、ポリカ
ーボネート、ポリ塩化ビニルなどの透明性を有するプラ
スチックやガラスなどを用いることができる。また、比
較的薄いプラスチック板などを用いると装置全体に可撓
性を持たせて曲面表示を行うことも可能となる。

【００１４】光源２としては、特に限定されないが、導
光板１の端面から光を入射させるので、集光手段を特に
必要としない、細長い形状の熱陰極管又は冷陰極管が好
ましい。この光源２は図１のように一端面のみに設けて
もよいし、左右の二端面あるいはそれ以上の端面に設け
てもよい。

【００１５】光源２の入射効率をよくするために、光源
用反射板３を用いてもよい。これは光源２の発光を反射
できればよく、例えば白色ポリエステルフィルムや金属
蒸着フィルム、金属板などを光源２に巻きつけて利用す
る本発明においては、表示には双安定性（メモリー性）を
利用しないので、強誘電性液晶層４の強誘電性液晶とし
ては、あらゆる強誘電性液晶を用いることができる。中
でも、強誘電性高分子液晶を含有する液晶組成物を用い
ると、セル部分の作製、大面積化が容易である。強誘電
性液晶層の厚みは通常１μｍ以上１０μｍ以下とするこ
とが好ましい。１μｍ未満では十分に光を散乱できなか
ったり、セルの作製が困難になることがあり、逆に１０
μｍを超えると印加する電圧に高電圧が必要となる場合
がある。

【００１６】セル部分の作製方法には特に制限はなく、
公知の注入法や、塗布製膜後ラミネートする方法などの
方法を用いることができる。強誘電性液晶は散乱と非散
乱（透明）の状態を利用するので必ずしも配向している
必要はないが、コントラストを改善するには面内で水平
配向していることが好ましい。

【００１７】電極５、５′としては少なくとも上側の電
極５は透明性を有するものを用いる。下側の電極５′は
必ずしも透明性を必要としないが、金属電極を用いて補
助的に使用する反射板７と兼用してもよい。上側の電極
５は導光板１の下面に直接設けたものでもよい。電極パ
ターンとしてはストライプ状のものを用いてドットマト
リックス型としてもよいし、表示しようとする形状を有
するセグメント型のものでもよい。

【００１８】電極支持基板６、６′としては、ガラス
板、プラスチック板等、材質は特に限定されないが、上
側は透明性を有するものを用いる。但し、前述のように
導光板１の下面に直接電極を設ける場合には不要であ
る。好ましくは導光板とともにプラスチック板とする
か、プラスチック板の導光板の下面に直接電極を設けた
構造とすることで装置全体に可撓性を付与でき、用途等
が拡大する。

【００１９】導光板１の下部に設けられた強誘電性液晶
層４で光を散乱した場合に、散乱された光は上方のみな
らず下方へも出ていく。従って光をより効率的に利用し
たい場合には反射板７を最も下層に配置する。反射板と
してはアルミニウム、鉄などの金属板あるいは金属層を
蒸着や積層した板でもよく、単に白色を有する紙、プラ
スチック等のシートでもよい。また、下側の電極支持基
板６と一体化されたものでもよく、更には金属反射層を
下側の電極として兼用してもよい。

【００２０】導光板１の上面からの出射光の視認性を改
善するために最も上面に光拡散板８を配置してもよい。
これによって観察者の見る角度による表示の変化を改善
できる。光拡散板としては表面に凹凸を有するプラスチ
ック板、くもりガラス、微小な突起物を印刷等で設けた
平板などが用いられる。

【００２１】本発明の表示装置の構成要素は、必要があ
れば着色を行ってもよく、また、いわゆるカラーフィル
ターを各層間のいずこかに積層してもよい。

【００２２】強誘電性液晶層４で光の散乱を生じるディ
スクリネーションラインを生成させるには、電極５、
５′間に、周波数が液晶分子が有する熱ゆらぎのゴール
ドストーンモードの緩和周波数近傍である交流成分を有
する電圧を印加する。これによって液晶中にらせん構造
に類似の繰り返し構造が生成し、そのピッチに相当する
ディスクリネーションラインが多数生じる。このピッチ
は印加する電圧の周波数や電圧によって変化するので散
乱の度合いを調整できる。

【００２３】また、このゴールドストーンモードの緩和
周波数は、液晶層厚や電極、配向膜等の界面の状態で見
かけの値が変化する。また、液晶材料によっても変化す
るが、通常は数１０Ｈｚから数１０ＫＨｚの間のものが
多い。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２５】実施例１図１において、導光板１として、縦３７０ｍｍ、横１５
０ｍｍ、厚み２ｍｍの透明アクリル板を使用し、導光板
の短手の両側面に冷陰極蛍光管２（ハリソン電機（株）
製ノーマル管）を配置し、厚み０．５ｍｍのアルミ板を
曲げた光源用反射板３で外側を覆って、光が導光板１の
両端部から入射するようにした（図１では光源は一方の
み図示）。

【００２６】次に下記の強誘電性液晶と分子量３３００
０のポリメチルメタクリレートの重量比９５：５の混合
物をトルエンに溶解して２０重量％の溶液とした。

【００２７】

【化１】（Ｉｓｏ：等方相、ＳｍＡ：スメクチックＡ相、ＳｍＣ
^*：カイラルスメクチックＣ相、Ｇｌａｓｓ：ガラス
相）この溶液を１．０ｍｍピッチのストライプ状のＩＴＯ電
極を有するポリエーテルスルホン基板（６、５）（幅１
５０ｍｍ、長さ５０ｍ、厚み１００μｍ：住友ベークラ
イト社製スミライトＦＳＴ）の電極５上に、ロールコー
ターを用いて塗布製膜し、溶媒を乾燥させて、強誘電性
液晶層４を形成した。この強誘電性液晶層の液晶面に、
何も塗布していない同種の基板（６′、５′）（ＩＴＯ
のストライプの方向のみが直角方向にずれているもの）
をラミネートした。

【００２８】上記で得られた積層体から、長さ３５０ｍ
ｍ分を切り出し、上下の電極５、５′間に交流電圧２０
Ｈｚ、４０Ｖを印加しながら、素子全体にたわみ変形を
与えて配向させた。クロスニコル下での透過スペクトル
測定から強誘電性液晶層４の厚みは４．７μｍであっ
た。また、この状態ではらせん構造がないことを顕微鏡
で確認した。

【００２９】この素子を上記導光板１の下面に偏光板を
介さずに直接配置し、更にその下にはアルミ箔をポリエ
チレンテレフタレートフィルムに積層してある反射板７
（パナック工業製アルペット）を配置した。

【００３０】２本の冷陰極蛍光管２を点灯し、液晶素子
部に１／３バイアス法の通常のネマチック液晶の駆動波
形（パルス幅１ｍｓ）を印加した。パルス電圧を３０Ｖ
にすると選択された画素が白濁し、光を強く散乱した。
顕微鏡観察では白濁した画素内では図２のようなディス
クリネーションラインが生成していた。

【００３１】また、非選択画素ではディスクリネーショ
ンラインは存在せず、らせん構造が解かれたままであっ
た。このようにドットマトリックス方式での表示が可能
であった。

【００３２】

【発明の効果】本発明の表示装置は、従来の装置と比較
して装置構成が簡単で、製造が容易である上に、光損失
が少なく、応答速度が速いという特長を有しており、実
用的価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の断面説明図。

【図２】ディスクリネーションラインの形状を示す正面
図。

【符号の説明】

１導光板２光源３光源用反射板４強誘電性液晶層５電極５′ 電極６電極支持基板６′ 電極支持基板７反射板８光拡散板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】側面に光源を有する導光板の下面に、電
界応答可能な強誘電性液晶層を隣接して配置してなり、
強誘電性液晶層にこの液晶のゴールドストーンモードの
緩和周波数近傍の交流電界を印加したときに現れるディ
スクリネーションラインによる光の散乱によって導光板
の上面からの出射光を調節して画像を表示することを特
徴とする表示装置。
【請求項２】強誘電性液晶層の厚みが１μｍ以上１０
μｍ以下である請求項１記載の表示装置。
【請求項３】導光板と強誘電性液晶層とがプラスチッ
ク基板で支持されている請求項１又は２記載の表示装
置。
【請求項４】導光板の上面に光拡散層を配置した請求
項１、２又は３記載の表示装置。