JPH06317795A - 液晶表示装置 - Google Patents
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- JPH06317795A JPH06317795A JP5105553A JP10555393A JPH06317795A JP H06317795 A JPH06317795 A JP H06317795A JP 5105553 A JP5105553 A JP 5105553A JP 10555393 A JP10555393 A JP 10555393A JP H06317795 A JPH06317795 A JP H06317795A
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- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/1336—Illuminating devices
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- G—PHYSICS
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光散乱性の液晶層を含む液晶表示装置に関
し、視角特性の低下がなく、光の利用効率を向上するこ
とができるようにすることを目的とする。 【構成】 透明電極を有する第1の透明基板10と、該
第1の透明基板と小さな間隔で対向して配置され且つ透
明電極を有する第2の透明基板12と、該第1及び第2
の透明基板の間に挿入された光散乱性の液晶層14と、
該第1の透明基板の外側に配置される偏光子24と、該
第2の透明基板の外側に配置される検光子26と、該偏
光子に向かって該第1及び第2の透明基板に対してほぼ
垂直な方向に指向性をもつ光を供給するバックライト2
8とからなる構成とする。
し、視角特性の低下がなく、光の利用効率を向上するこ
とができるようにすることを目的とする。 【構成】 透明電極を有する第1の透明基板10と、該
第1の透明基板と小さな間隔で対向して配置され且つ透
明電極を有する第2の透明基板12と、該第1及び第2
の透明基板の間に挿入された光散乱性の液晶層14と、
該第1の透明基板の外側に配置される偏光子24と、該
第2の透明基板の外側に配置される検光子26と、該偏
光子に向かって該第1及び第2の透明基板に対してほぼ
垂直な方向に指向性をもつ光を供給するバックライト2
8とからなる構成とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は入射光が散乱するように
液晶分子が無秩序に分布した光散乱性の液晶層を含む液
晶表示装置に関する。
液晶分子が無秩序に分布した光散乱性の液晶層を含む液
晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、例えば表示画面を直接
に見るパソコン等のOA機器や、画像をスクリーンに投
射する投射型表示装置等、種々の分野で利用されてい
る。表示画面を直接に見るタイプの液晶表示装置は、一
般に、一対の対向する透明基板の間に液晶層を挿入して
なる液晶パネルと、液晶パネルの両側に配置される偏光
子及び検光子と、偏光子に光を供給するバックライトと
からなる。バックライトから供給された光は、偏光子、
液晶パネル、及び検光子を選択的に透過し、人は検光子
を透過した光を表示画像として見ることになる。
に見るパソコン等のOA機器や、画像をスクリーンに投
射する投射型表示装置等、種々の分野で利用されてい
る。表示画面を直接に見るタイプの液晶表示装置は、一
般に、一対の対向する透明基板の間に液晶層を挿入して
なる液晶パネルと、液晶パネルの両側に配置される偏光
子及び検光子と、偏光子に光を供給するバックライトと
からなる。バックライトから供給された光は、偏光子、
液晶パネル、及び検光子を選択的に透過し、人は検光子
を透過した光を表示画像として見ることになる。
【0003】従来のバックライトは、光源ランプと偏光
子との間に配置された光散乱層とを含み、光散乱性の光
が液晶パネルを透過するようになっている。従って、あ
らゆる方向の成分をもつ光が液晶パネルを透過するの
で、観視者は表示画面の正面からばかりでなく、斜めの
方向からも表示を見ることができるようになっていた。
子との間に配置された光散乱層とを含み、光散乱性の光
が液晶パネルを透過するようになっている。従って、あ
らゆる方向の成分をもつ光が液晶パネルを透過するの
で、観視者は表示画面の正面からばかりでなく、斜めの
方向からも表示を見ることができるようになっていた。
【0004】投射型液晶表示装置は、例えば特開平3─
152523号公報に示されるように、光源の光を偏光
子を経て液晶パネルに入射し、液晶パネルから出た光を
検光子を経て投射レンズでスクリーンに投射する。ビー
ムスプリッタ等の偏光発生手段が光源と偏光子との間に
配置される。投射型液晶表示装置の光源は、画像をスク
リーンに投射するためのものであって、表示画面を直接
に見る液晶表示装置のバックライトとは基本的に異なる
ものである。そして、投射型液晶表示装置では、スクリ
ーンに投射される画像がぼけないように、光源とスクリ
ーンとの間に光散乱性の層等が存在しないようになって
いる。
152523号公報に示されるように、光源の光を偏光
子を経て液晶パネルに入射し、液晶パネルから出た光を
検光子を経て投射レンズでスクリーンに投射する。ビー
ムスプリッタ等の偏光発生手段が光源と偏光子との間に
配置される。投射型液晶表示装置の光源は、画像をスク
リーンに投射するためのものであって、表示画面を直接
に見る液晶表示装置のバックライトとは基本的に異なる
ものである。そして、投射型液晶表示装置では、スクリ
ーンに投射される画像がぼけないように、光源とスクリ
ーンとの間に光散乱性の層等が存在しないようになって
いる。
【0005】液晶表示装置では、従来からツイストネマ
チック型液晶がしばしば使用されている。最近、その他
の液晶、例えば高分子分散型液晶を使用することが提案
されている(例えば、WO−A−8802128)。ツ
イストネマチック型液晶は、液晶分子を基板面と平行に
一定の方向に配向し、電圧の印加に従って全ての液晶分
子が一定の方向に立ち上がるようにしたものである。ま
た、高分子分散型液晶は、高分子中に液晶分子のカプセ
ルを分散させたものであり、カプセル中の液晶分子は無
秩序に分布し、液晶分子に当たった入射光が散乱するよ
うになっている。また、高分子分散型液晶の変形例とし
て、特開平4─338923号公報は、高分子の代わり
に液晶を使用することを開示している。すなわち、液晶
分子のカプセルが液晶中に分散し、カプセル中の液晶分
子は無秩序に分布している。
チック型液晶がしばしば使用されている。最近、その他
の液晶、例えば高分子分散型液晶を使用することが提案
されている(例えば、WO−A−8802128)。ツ
イストネマチック型液晶は、液晶分子を基板面と平行に
一定の方向に配向し、電圧の印加に従って全ての液晶分
子が一定の方向に立ち上がるようにしたものである。ま
た、高分子分散型液晶は、高分子中に液晶分子のカプセ
ルを分散させたものであり、カプセル中の液晶分子は無
秩序に分布し、液晶分子に当たった入射光が散乱するよ
うになっている。また、高分子分散型液晶の変形例とし
て、特開平4─338923号公報は、高分子の代わり
に液晶を使用することを開示している。すなわち、液晶
分子のカプセルが液晶中に分散し、カプセル中の液晶分
子は無秩序に分布している。
【0006】ツイストネマチック型液晶を使用した、表
示画面を直接に見るパソコン等の液晶表示装置では、表
示画面をある方向から見ると表示が良く見え、表示画面
を別の方向から見ると見にくくなることがある。これ
は、ツイストネマチック型液晶では液晶分子が一定の方
向に配向していることにより生じることであり、ツイス
トネマチック型液晶の視角特性として一般に認識されて
いる。
示画面を直接に見るパソコン等の液晶表示装置では、表
示画面をある方向から見ると表示が良く見え、表示画面
を別の方向から見ると見にくくなることがある。これ
は、ツイストネマチック型液晶では液晶分子が一定の方
向に配向していることにより生じることであり、ツイス
トネマチック型液晶の視角特性として一般に認識されて
いる。
【0007】これに対して、高分子分散型液晶表示装置
では、カプセル中の液晶分子は無秩序に分布し、液晶分
子に当たった光が散乱、即ち全方向へ屈折及び反射する
ので、ツイストネマチック型液晶表示装置のように表示
の性能が低下する特定の視角方向がない。この点で、表
示画面を直接に見る液晶表示装置としては、光散乱性の
液晶層をもった液晶表示装置を使用するのが好ましい。
では、カプセル中の液晶分子は無秩序に分布し、液晶分
子に当たった光が散乱、即ち全方向へ屈折及び反射する
ので、ツイストネマチック型液晶表示装置のように表示
の性能が低下する特定の視角方向がない。この点で、表
示画面を直接に見る液晶表示装置としては、光散乱性の
液晶層をもった液晶表示装置を使用するのが好ましい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】高分子分散型液晶表示
装置の使用においては、電圧無印加時に液晶分子に当た
った入射光が散乱するようにして白表示を行い、電圧印
加時に液晶分子が基板に垂直に立ち上がるようにして黒
表示を行う。しかし、散乱を利用して白表示を行う場
合、散乱光は種々の方向に進むので利用できる光の割合
が低くなるという問題があった。すなわち、散乱光のう
ち、検光子に向かい、表示領域に出る所定の角度範囲内
の光のみが利用され、表示領域外に出る光及び偏光子の
方に戻る光は利用されない。
装置の使用においては、電圧無印加時に液晶分子に当た
った入射光が散乱するようにして白表示を行い、電圧印
加時に液晶分子が基板に垂直に立ち上がるようにして黒
表示を行う。しかし、散乱を利用して白表示を行う場
合、散乱光は種々の方向に進むので利用できる光の割合
が低くなるという問題があった。すなわち、散乱光のう
ち、検光子に向かい、表示領域に出る所定の角度範囲内
の光のみが利用され、表示領域外に出る光及び偏光子の
方に戻る光は利用されない。
【0009】さらに、高分子分散型液晶表示装置と従来
のバックライトを組み合わせた場合、バックライトも光
散乱層を含んでいるので、入射光はバックライトの光散
乱層及び光散乱性の液晶層において2度の散乱を受け、
液晶層を透過して利用される光量が低下することに気が
ついた。そのため、高分子分散型液晶表示装置は、視角
特性の問題はないが、白表示が比較的に暗くなるという
問題点があった。
のバックライトを組み合わせた場合、バックライトも光
散乱層を含んでいるので、入射光はバックライトの光散
乱層及び光散乱性の液晶層において2度の散乱を受け、
液晶層を透過して利用される光量が低下することに気が
ついた。そのため、高分子分散型液晶表示装置は、視角
特性の問題はないが、白表示が比較的に暗くなるという
問題点があった。
【0010】本発明の目的は、視角特性の低下がなく、
光の利用効率を向上することができる液晶表示装置を提
供することである。
光の利用効率を向上することができる液晶表示装置を提
供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、透明電極を有する第1の透明基板10と、該第1
の透明基板と小さな間隔で対向して配置され且つ透明電
極を有する第2の透明基板12と、該第1及び第2の透
明基板の間に挿入された光散乱性の液晶層14と、該第
1の透明基板の外側に配置される偏光子24と、該第2
の透明基板の外側に配置される検光子26と、該偏光子
に向かって該第1及び第2の透明基板に対してほぼ垂直
な方向に指向性をもつ光を供給するバックライト28と
からなることを特徴とする。
置は、透明電極を有する第1の透明基板10と、該第1
の透明基板と小さな間隔で対向して配置され且つ透明電
極を有する第2の透明基板12と、該第1及び第2の透
明基板の間に挿入された光散乱性の液晶層14と、該第
1の透明基板の外側に配置される偏光子24と、該第2
の透明基板の外側に配置される検光子26と、該偏光子
に向かって該第1及び第2の透明基板に対してほぼ垂直
な方向に指向性をもつ光を供給するバックライト28と
からなることを特徴とする。
【0012】
【作用】上記構成においては、バックライトから供給さ
れた指向性をもつ光は、偏光子、液晶パネル、及び検光
子を選択的に透過し、人は検光子を透過した光を表示画
像として見ることになる。この場合、バックライトが光
散乱層を含んでいなくても、液晶層が光散乱性を有する
ので、あらゆる方向の成分をもつ光が液晶パネルを透過
するので、観視者は表示画面の正面からばかりでなく、
斜めの方向からも表示を見ることができる。そして、バ
ックライトが光散乱層を含んでいないので、そのような
光散乱層を含んでいる場合よりも透過光量が増大する。
れた指向性をもつ光は、偏光子、液晶パネル、及び検光
子を選択的に透過し、人は検光子を透過した光を表示画
像として見ることになる。この場合、バックライトが光
散乱層を含んでいなくても、液晶層が光散乱性を有する
ので、あらゆる方向の成分をもつ光が液晶パネルを透過
するので、観視者は表示画面の正面からばかりでなく、
斜めの方向からも表示を見ることができる。そして、バ
ックライトが光散乱層を含んでいないので、そのような
光散乱層を含んでいる場合よりも透過光量が増大する。
【0013】なお、液晶層の光散乱性が大きいほど、表
示のよく見える視角範囲が大きくなるが、透過光量が減
少する。逆に、液晶層の光散乱性が小さいほど、表示の
よく見える視角範囲が減少するが、透過光量が上昇す
る。液晶層の光散乱性は、これらの2つの要求を満足す
ることが好ましい。この場合、液晶層の光散乱性が、液
晶層をレーザー光源と光検出装置との間に所定の関係で
配置して該光検出装置によりほぼ6度の取り込み角度で
検出した該液晶層の透過光量と、該レーザー光源と該光
検出装置とを上記と同じ関係で液晶なしで配置した場合
の該レーザー光源の検出光量との比の逆数で示されると
き、該液晶層の光散乱性が5以上であるようにするとよ
い。
示のよく見える視角範囲が大きくなるが、透過光量が減
少する。逆に、液晶層の光散乱性が小さいほど、表示の
よく見える視角範囲が減少するが、透過光量が上昇す
る。液晶層の光散乱性は、これらの2つの要求を満足す
ることが好ましい。この場合、液晶層の光散乱性が、液
晶層をレーザー光源と光検出装置との間に所定の関係で
配置して該光検出装置によりほぼ6度の取り込み角度で
検出した該液晶層の透過光量と、該レーザー光源と該光
検出装置とを上記と同じ関係で液晶なしで配置した場合
の該レーザー光源の検出光量との比の逆数で示されると
き、該液晶層の光散乱性が5以上であるようにするとよ
い。
【0014】
【実施例】図1は本発明の第1実施例の液晶表示装置を
示す図である。この液晶表示装置は、第1の透明基板1
0と、第1の透明基板10と小さな間隔で対向して配置
された第2の透明基板12と、これらの第1及び第2の
透明基板10、12の間に挿入された液晶層14とから
なる液晶パネルを含む。第1の透明基板10の内面には
透明電極16が設けられ、同様に、第2の透明基板12
の内面には透明電極18が設けられる。透明電極16、
18はITO(In2O3-SnO2)の膜であり、電源20にス
イッチ22を介して接続される。図1の左半分は電圧無
印加状態を示し、図1の右半分は電圧印加状態を示して
いる。例えば、一方の透明電極16は共通電極であり、
他方の透明電極18は画素毎に設けられる画素電極であ
る。このような透明電極18をアクティブマトリクス駆
動することは公知である。
示す図である。この液晶表示装置は、第1の透明基板1
0と、第1の透明基板10と小さな間隔で対向して配置
された第2の透明基板12と、これらの第1及び第2の
透明基板10、12の間に挿入された液晶層14とから
なる液晶パネルを含む。第1の透明基板10の内面には
透明電極16が設けられ、同様に、第2の透明基板12
の内面には透明電極18が設けられる。透明電極16、
18はITO(In2O3-SnO2)の膜であり、電源20にス
イッチ22を介して接続される。図1の左半分は電圧無
印加状態を示し、図1の右半分は電圧印加状態を示して
いる。例えば、一方の透明電極16は共通電極であり、
他方の透明電極18は画素毎に設けられる画素電極であ
る。このような透明電極18をアクティブマトリクス駆
動することは公知である。
【0015】第1及び第2の透明基板10、12の外側
にはそれぞれ偏光子24、及び検光子26が配置され
る。偏光子24及び検光子26はそれらの偏光の透過軸
が互いに垂直に配置される。さらに、指向性のバックラ
イト28が偏光子24の外側にあり、偏光子24に向か
って第1及び第2の透明基板10、12に対してほぼ垂
直な方向に指向性をもつ光を供給する。
にはそれぞれ偏光子24、及び検光子26が配置され
る。偏光子24及び検光子26はそれらの偏光の透過軸
が互いに垂直に配置される。さらに、指向性のバックラ
イト28が偏光子24の外側にあり、偏光子24に向か
って第1及び第2の透明基板10、12に対してほぼ垂
直な方向に指向性をもつ光を供給する。
【0016】液晶層14は高分子分散型液晶からなる。
即ち、液晶層14は透明な高分子樹脂層30中に分散し
た液晶カプセル32からなる。液晶カプセル32中では
液晶分子34が無秩序に分布している。液晶層14は、
複屈折率及び誘電率が正のp型ネマチッチ液晶を高分子
層30となるべき液状高分子材料と混合し、高分子材料
を紫外線照射により硬化することにより得られる。紫外
線硬化により、液晶材料が高分子層30の中で凝縮、液
晶カプセル32となって分散する。また、液晶を揮発性
成分を含む高分子材料と混合し、高分子材料中の揮発性
成分を揮発させることによって高分子材料を硬化させ、
液晶カプセル32を形成することもできる。
即ち、液晶層14は透明な高分子樹脂層30中に分散し
た液晶カプセル32からなる。液晶カプセル32中では
液晶分子34が無秩序に分布している。液晶層14は、
複屈折率及び誘電率が正のp型ネマチッチ液晶を高分子
層30となるべき液状高分子材料と混合し、高分子材料
を紫外線照射により硬化することにより得られる。紫外
線硬化により、液晶材料が高分子層30の中で凝縮、液
晶カプセル32となって分散する。また、液晶を揮発性
成分を含む高分子材料と混合し、高分子材料中の揮発性
成分を揮発させることによって高分子材料を硬化させ、
液晶カプセル32を形成することもできる。
【0017】液晶分子34は液晶カプセル32内で無秩
序に分布している。従って、図1の左半分に示されるよ
うに、電圧無印加時には、バックライト28から供給さ
れ、偏光子24を透過した光が、液晶分子34に当たっ
て散乱する。散乱光は、屈折と反射によりあらゆる方向
の成分をもち、その一部が矢印で示されるように検光子
26を透過する。検光子26を透過した散乱光により白
表示を行うことができる。
序に分布している。従って、図1の左半分に示されるよ
うに、電圧無印加時には、バックライト28から供給さ
れ、偏光子24を透過した光が、液晶分子34に当たっ
て散乱する。散乱光は、屈折と反射によりあらゆる方向
の成分をもち、その一部が矢印で示されるように検光子
26を透過する。検光子26を透過した散乱光により白
表示を行うことができる。
【0018】観視者は検光子26の上方に形成される表
示画面(図示せず)を直接に見るようになっている。散
乱光は矢印で示されるようにあらゆる方向の成分をもっ
ているので、表示画面の正面からばかりでなく、斜めの
方向からも表示を見ることができる。もし、検光子26
を出射する光が光散乱性がなく、例えば矢印Aで示され
る方向の光のみが検光子26を出射するとすると、例え
ば矢印Bの方向から表示画面を見る人は白表示を見るこ
とができない。
示画面(図示せず)を直接に見るようになっている。散
乱光は矢印で示されるようにあらゆる方向の成分をもっ
ているので、表示画面の正面からばかりでなく、斜めの
方向からも表示を見ることができる。もし、検光子26
を出射する光が光散乱性がなく、例えば矢印Aで示され
る方向の光のみが検光子26を出射するとすると、例え
ば矢印Bの方向から表示画面を見る人は白表示を見るこ
とができない。
【0019】図1の右半分に示されるように、電圧印加
時には、液晶分子34が第1及び第2の透明基板10、
12に対して一様に立ち上がり、バックライト28から
供給され、偏光子24を透過した光が、液晶分子34を
そのまま透過するようになる。検光子26は偏光子24
と直交配置されているので、偏光子24及び液晶分子3
4を透過した光は、検光子26によって遮断される。従
って、この場合には、黒表示を行うことができる。
時には、液晶分子34が第1及び第2の透明基板10、
12に対して一様に立ち上がり、バックライト28から
供給され、偏光子24を透過した光が、液晶分子34を
そのまま透過するようになる。検光子26は偏光子24
と直交配置されているので、偏光子24及び液晶分子3
4を透過した光は、検光子26によって遮断される。従
って、この場合には、黒表示を行うことができる。
【0020】図2及び図3は指向性をもつバックライト
28の構成を示す図である。バックライト28は、平行
に並べられた複数の(3本の)光源ランプ36と、各光
源ランプ36毎に設けられて光源ランプ36の発散光を
ほぼ平行に曲げて偏光子24へ供給するレンズ38と、
各光源ランプ36のレンズ38とは反対側に配置される
リフレクタ40とからなる。光源ランプ36は長い管状
のものであり、レンズ38及びリフレクタ40も光源ラ
ンプ36と同じように長いものである。実施例にといて
は、3個のレンズ38が一つの平面を形成するように並
べられ、レンズ38があるにもかかわらずできるだけ薄
いバックライト28を構成するようになっている。そし
て、各レンズ38は、バックライト28から偏光子24
へ向かう光の大部分が、第1及び第2の透明基板10、
12への法線から10度以内の角度の指向性をもつよう
に設計されている。
28の構成を示す図である。バックライト28は、平行
に並べられた複数の(3本の)光源ランプ36と、各光
源ランプ36毎に設けられて光源ランプ36の発散光を
ほぼ平行に曲げて偏光子24へ供給するレンズ38と、
各光源ランプ36のレンズ38とは反対側に配置される
リフレクタ40とからなる。光源ランプ36は長い管状
のものであり、レンズ38及びリフレクタ40も光源ラ
ンプ36と同じように長いものである。実施例にといて
は、3個のレンズ38が一つの平面を形成するように並
べられ、レンズ38があるにもかかわらずできるだけ薄
いバックライト28を構成するようになっている。そし
て、各レンズ38は、バックライト28から偏光子24
へ向かう光の大部分が、第1及び第2の透明基板10、
12への法線から10度以内の角度の指向性をもつよう
に設計されている。
【0021】バックライト28はさらに偏光発生手段を
含んでいる。この偏光発生手段は、コレステリック液晶
フィルタ42と1/4λ板(波長板)44とからなる。
コレステリック液晶フィルタ42と1/4λ板(波長
板)44とからなる偏光発生手段は、刊行物「フラット
パネルディスプレイ91、p227」に記載されてい
る。これらのコレステリック液晶フィルタ42と1/4
λ板(波長板)44は、3列のレンズ38を覆って配置
される。
含んでいる。この偏光発生手段は、コレステリック液晶
フィルタ42と1/4λ板(波長板)44とからなる。
コレステリック液晶フィルタ42と1/4λ板(波長
板)44とからなる偏光発生手段は、刊行物「フラット
パネルディスプレイ91、p227」に記載されてい
る。これらのコレステリック液晶フィルタ42と1/4
λ板(波長板)44は、3列のレンズ38を覆って配置
される。
【0022】図4は図2及び図3のバックライト28の
作用を説明する図である。光源ランプ36は発散光を発
生し、一部の発散光はレンズ38を通るときに曲げられ
て平行光になり、発散光の一部はリフレクタ40で反射
してレンズ38に向かう。このようにして、指向性のあ
る光が偏光子24に供給されることになる。光源ランプ
36の光は直線偏光に分解され、直線偏光は右周り円偏
光と左周り円偏光に合成される。
作用を説明する図である。光源ランプ36は発散光を発
生し、一部の発散光はレンズ38を通るときに曲げられ
て平行光になり、発散光の一部はリフレクタ40で反射
してレンズ38に向かう。このようにして、指向性のあ
る光が偏光子24に供給されることになる。光源ランプ
36の光は直線偏光に分解され、直線偏光は右周り円偏
光と左周り円偏光に合成される。
【0023】コレステリック液晶フィルタ42は、例え
ば矢印Cで示されるように右周り円偏光を透過させ、矢
印Dで示されるように左周り円偏光を反射させる性質を
もつ。コレステリック液晶フィルタ42で反射した左周
り円偏光はリフレクタ40へ向かい、リフレクタ40で
反射される。左周り円偏光はリフレクタ40で反射され
るときに矢印Eで示されるように右周り円偏光になる。
この右周り円偏光は再びコレステリック液晶フィルタ4
2に向かう。こうして、光源ランプ36の光は、大部分
が右周り円偏光となってコレステリック液晶フィルタ4
2を透過する。1/4λ板は、円偏光を直線偏光に変換
する性質をもち、こうして、指向性のある直線偏光が偏
光子24に供給されることになる。なお、1/4λ板の
光軸と偏光子24の透過軸は平行に配置される。こうし
て、光源ランプ36の発生する光の大部分を偏光子24
を透過させることができる。
ば矢印Cで示されるように右周り円偏光を透過させ、矢
印Dで示されるように左周り円偏光を反射させる性質を
もつ。コレステリック液晶フィルタ42で反射した左周
り円偏光はリフレクタ40へ向かい、リフレクタ40で
反射される。左周り円偏光はリフレクタ40で反射され
るときに矢印Eで示されるように右周り円偏光になる。
この右周り円偏光は再びコレステリック液晶フィルタ4
2に向かう。こうして、光源ランプ36の光は、大部分
が右周り円偏光となってコレステリック液晶フィルタ4
2を透過する。1/4λ板は、円偏光を直線偏光に変換
する性質をもち、こうして、指向性のある直線偏光が偏
光子24に供給されることになる。なお、1/4λ板の
光軸と偏光子24の透過軸は平行に配置される。こうし
て、光源ランプ36の発生する光の大部分を偏光子24
を透過させることができる。
【0024】さて、図1に示す液晶表示装置では、液晶
層14の光散乱性が大きいほど、表示のよく見える視角
範囲が大きくなるが、透過光量が減少する。逆に、液晶
層14の光散乱性が小さいほど、表示のよく見える視角
範囲が減少するが、透過光量が上昇する。液晶層14の
光散乱性は、これらの2つの要求を満足することが好ま
しい。
層14の光散乱性が大きいほど、表示のよく見える視角
範囲が大きくなるが、透過光量が減少する。逆に、液晶
層14の光散乱性が小さいほど、表示のよく見える視角
範囲が減少するが、透過光量が上昇する。液晶層14の
光散乱性は、これらの2つの要求を満足することが好ま
しい。
【0025】この場合、液晶層14の光散乱性を定量的
に表し、適切な値を定めると便利である。本発明では、
液晶層14の光散乱性を次のようにして表す。図5は液
晶層14の光散乱性の測定装置を示す図である。この測
定装置はレーザー光源50と光検出装置52からなる。
レーザー光源50はHe−Neレーザーを使用した。光
検出装置52は所定の開口を有するフォトマルやフォト
ダイオード等を使用できる。
に表し、適切な値を定めると便利である。本発明では、
液晶層14の光散乱性を次のようにして表す。図5は液
晶層14の光散乱性の測定装置を示す図である。この測
定装置はレーザー光源50と光検出装置52からなる。
レーザー光源50はHe−Neレーザーを使用した。光
検出装置52は所定の開口を有するフォトマルやフォト
ダイオード等を使用できる。
【0026】液晶層14の光散乱性は、図5に示すレー
ザー光源50と光検出装置52とからなる測定装置で測
定された値で次のように定義する。まず、図6に示され
るように、光散乱性の液晶層14を有する液晶パネルP
をレーザー光源50と光検出装置52との間に所定の関
係で配置する。液晶パネルPは偏光子24と検光子26
を含まないものである。レーザー光源50からレーザー
を液晶パネルPに照射すると、液晶パネルPを透過する
光は液晶カプセル32内の液晶分子34に当たって散乱
し、液晶パネルPから散乱光Sが出射する。この散乱光
Sは光散乱性に応じて種々の方向に広がる。
ザー光源50と光検出装置52とからなる測定装置で測
定された値で次のように定義する。まず、図6に示され
るように、光散乱性の液晶層14を有する液晶パネルP
をレーザー光源50と光検出装置52との間に所定の関
係で配置する。液晶パネルPは偏光子24と検光子26
を含まないものである。レーザー光源50からレーザー
を液晶パネルPに照射すると、液晶パネルPを透過する
光は液晶カプセル32内の液晶分子34に当たって散乱
し、液晶パネルPから散乱光Sが出射する。この散乱光
Sは光散乱性に応じて種々の方向に広がる。
【0027】光検出装置52はこの散乱光Sをほぼ6度
の取り込み角度で検出するように配置される。ほぼ6度
の取り込み角度となるようにするためには、例えば、光
検出装置52の開口の大きさが6mmの場合、液晶パネ
ルPと光検出装置52との距離を572mmにする。開
口の大きさの異なる光検出装置を使用する場合には、そ
の開口の大きさに応じて液晶パネルPと光検出装置52
との距離を変えることにより、パネルPからの散乱光を
ほぼ6度の取り込み角度で検出することができる。
の取り込み角度で検出するように配置される。ほぼ6度
の取り込み角度となるようにするためには、例えば、光
検出装置52の開口の大きさが6mmの場合、液晶パネ
ルPと光検出装置52との距離を572mmにする。開
口の大きさの異なる光検出装置を使用する場合には、そ
の開口の大きさに応じて液晶パネルPと光検出装置52
との距離を変えることにより、パネルPからの散乱光を
ほぼ6度の取り込み角度で検出することができる。
【0028】このようにして液晶パネルPの透過光量T
を測定する。次に液晶パネルPを移動して、レーザー光
源50と5検出装置52を上記と同じ関係で液晶なしで
配置して、レーザー光源50の光量Lを測定する。液晶
層14の光散乱性は、液晶パネルPの透過光量Tとレー
ザー光源50の光量Lとの比の逆数(L/T)で定義す
る。この定義の光散乱性の値が小さいほど、液晶層14
の透過光量Tはレーザー光源50の光量Lに近いので、
液晶分子34による散乱の程度は小さい。逆に、この定
義の光散乱性の値が大きいほど、液晶層14の透過光量
Tはレーザー光源50の光量Lより少なくなり、液晶分
子34による散乱の程度は大きくなる。つまり、光散乱
の程度が大きくなると6度の取り込み角度に入る割合が
小さくなる。
を測定する。次に液晶パネルPを移動して、レーザー光
源50と5検出装置52を上記と同じ関係で液晶なしで
配置して、レーザー光源50の光量Lを測定する。液晶
層14の光散乱性は、液晶パネルPの透過光量Tとレー
ザー光源50の光量Lとの比の逆数(L/T)で定義す
る。この定義の光散乱性の値が小さいほど、液晶層14
の透過光量Tはレーザー光源50の光量Lに近いので、
液晶分子34による散乱の程度は小さい。逆に、この定
義の光散乱性の値が大きいほど、液晶層14の透過光量
Tはレーザー光源50の光量Lより少なくなり、液晶分
子34による散乱の程度は大きくなる。つまり、光散乱
の程度が大きくなると6度の取り込み角度に入る割合が
小さくなる。
【0029】液晶層14の光散乱性の最適値を求めるた
めに、種々の散乱性の液晶パネルPのサンプルを作成し
た。種々の散乱性は液晶層14の厚さ、液晶カプセル3
2の高分子層30に対する比率、液晶カプセル32の大
きさ等を変えることによって異ならせた。これらの液晶
パネルPのサンプルについて、上記した方法で光散乱性
を求めた。それから、これらの液晶パネルPのサンプ
ル、偏光子24及び検光子26、並びにバックライト2
8を取りつけてそれぞれ図1の高分子分散型液晶表示装
置を構成した。
めに、種々の散乱性の液晶パネルPのサンプルを作成し
た。種々の散乱性は液晶層14の厚さ、液晶カプセル3
2の高分子層30に対する比率、液晶カプセル32の大
きさ等を変えることによって異ならせた。これらの液晶
パネルPのサンプルについて、上記した方法で光散乱性
を求めた。それから、これらの液晶パネルPのサンプ
ル、偏光子24及び検光子26、並びにバックライト2
8を取りつけてそれぞれ図1の高分子分散型液晶表示装
置を構成した。
【0030】図6はこれらの高分子分散型液晶表示装置
を使用して所定のコントラストが得られる良い視角の範
囲を測定した試験結果を示す図である。図6に示された
試験結果から、液晶層14の光散乱性が5以上であれ
ば、30度以上の視角範囲においてコントラストの良い
表示を得ることができることが分かった。つまり、光散
乱性の液晶層14と、散乱層のないバックライト28と
を組み合わせた場合、液晶層14の光散乱性が5以上で
あるのが好ましい。
を使用して所定のコントラストが得られる良い視角の範
囲を測定した試験結果を示す図である。図6に示された
試験結果から、液晶層14の光散乱性が5以上であれ
ば、30度以上の視角範囲においてコントラストの良い
表示を得ることができることが分かった。つまり、光散
乱性の液晶層14と、散乱層のないバックライト28と
を組み合わせた場合、液晶層14の光散乱性が5以上で
あるのが好ましい。
【0031】さらに、本発明は、図1に示した高分子分
散型液晶表示装置ばかりでなく、液晶層が光散乱性を有
するその他の液晶表示装置にも適用できる。そのような
液晶表示装置の例が図7から図9に示されている。図7
は本発明の第2実施例を示し、図1の実施例と同様に、
液晶表示装置は、第1及び第2の透明基板10、12の
間に挿入された液晶層14とからなる液晶パネルと、透
明電極16、18と、偏光子24と、検光子26と、指
向性バックライト28とからなる。
散型液晶表示装置ばかりでなく、液晶層が光散乱性を有
するその他の液晶表示装置にも適用できる。そのような
液晶表示装置の例が図7から図9に示されている。図7
は本発明の第2実施例を示し、図1の実施例と同様に、
液晶表示装置は、第1及び第2の透明基板10、12の
間に挿入された液晶層14とからなる液晶パネルと、透
明電極16、18と、偏光子24と、検光子26と、指
向性バックライト28とからなる。
【0032】この液晶層14は、液晶カプセル32が液
晶層31中に分散している。この場合、液晶カプセル3
2は例えばポリメチルメタアクリレート(PMMA)樹
脂からなるカプセルに液晶分子34を封入したものであ
る。液晶カプセル32内では、液晶分子34が無秩序に
分散している。さらに、透明電極16、18の上にはそ
れぞれ配向膜54、56が設けられている。配向膜5
4、56はポリイミド樹脂からなる垂直配向膜である。
図7の液晶表示装置は、図1の高分子層30の代わりに
液晶層31を用いた点が図1と異なっているだけであ
り、基本的には液晶カプセル32に無秩序に分布してい
る液晶分子34の挙動により、図1の液晶表示装置と同
じような作用を行うものである。
晶層31中に分散している。この場合、液晶カプセル3
2は例えばポリメチルメタアクリレート(PMMA)樹
脂からなるカプセルに液晶分子34を封入したものであ
る。液晶カプセル32内では、液晶分子34が無秩序に
分散している。さらに、透明電極16、18の上にはそ
れぞれ配向膜54、56が設けられている。配向膜5
4、56はポリイミド樹脂からなる垂直配向膜である。
図7の液晶表示装置は、図1の高分子層30の代わりに
液晶層31を用いた点が図1と異なっているだけであ
り、基本的には液晶カプセル32に無秩序に分布してい
る液晶分子34の挙動により、図1の液晶表示装置と同
じような作用を行うものである。
【0033】図8はポリマーネットワーク液晶表示装置
(Polymer Network Liquid CrystalDisplay)と呼ばれ
る液晶表示装置を示す図である。この液晶表示装置は、
第1の透明基板10と第2の透明基板12との間に液晶
層14を挿入してなる液晶パネルを含む。第1及び第2
の透明基板10、12はそれぞれITOの透明電極1
6、18を有し、液晶パネルの両側には偏光子24及び
検光子26が配置される。さらに、指向性バックライト
28が偏光子24の外側に設けられる。
(Polymer Network Liquid CrystalDisplay)と呼ばれ
る液晶表示装置を示す図である。この液晶表示装置は、
第1の透明基板10と第2の透明基板12との間に液晶
層14を挿入してなる液晶パネルを含む。第1及び第2
の透明基板10、12はそれぞれITOの透明電極1
6、18を有し、液晶パネルの両側には偏光子24及び
検光子26が配置される。さらに、指向性バックライト
28が偏光子24の外側に設けられる。
【0034】液晶層14は、例えばスポンジ状の網目構
造の高分子層58の中に液晶分子34が分散されてい
る。液晶分子34は網目の隙間に無秩序な分布で封入さ
れてする。従って、電圧無印加時に液晶分子34に当た
った光は散乱し、白表示を提供する。また、電圧印加時
には液晶分子34が第1及び第2の透明基板10、12
に対して一様に立ち上がり、黒表示を提供する。この液
晶パネルも上記した散乱性を満足する。
造の高分子層58の中に液晶分子34が分散されてい
る。液晶分子34は網目の隙間に無秩序な分布で封入さ
れてする。従って、電圧無印加時に液晶分子34に当た
った光は散乱し、白表示を提供する。また、電圧印加時
には液晶分子34が第1及び第2の透明基板10、12
に対して一様に立ち上がり、黒表示を提供する。この液
晶パネルも上記した散乱性を満足する。
【0035】図9は高分子液晶(液晶ポリマー)を使用
した液晶表示装置を示す図である。この液晶表示装置
は、第1の透明基板10と第2の透明基板12との間に
液晶層14を挿入してなる液晶パネルを含む。第1及び
第2の透明基板10、12はそれぞれITOの透明電極
16、18を有し、液晶パネルの両側には偏光子24及
び検光子26が配置される。さらに、指向性バックライ
ト28が偏光子24の外側に設けられる。
した液晶表示装置を示す図である。この液晶表示装置
は、第1の透明基板10と第2の透明基板12との間に
液晶層14を挿入してなる液晶パネルを含む。第1及び
第2の透明基板10、12はそれぞれITOの透明電極
16、18を有し、液晶パネルの両側には偏光子24及
び検光子26が配置される。さらに、指向性バックライ
ト28が偏光子24の外側に設けられる。
【0036】液晶層14は、主鎖型液晶ポリマーや側鎖
型液晶ポリマーとして知られている高分子液晶60と、
低分子液晶分子34とが混合されたものである。低分子
液晶分子34は高分子液晶60に沿って配向し、全体と
して無秩序に分散している。従って、電圧無印加時に液
晶分子34に当たった入射光が散乱し、電圧印加時に液
晶分子34が第1及び第2の透明基板10、12に対し
て一様に立ち上がる。この液晶パネルも上記した散乱性
を満足する。
型液晶ポリマーとして知られている高分子液晶60と、
低分子液晶分子34とが混合されたものである。低分子
液晶分子34は高分子液晶60に沿って配向し、全体と
して無秩序に分散している。従って、電圧無印加時に液
晶分子34に当たった入射光が散乱し、電圧印加時に液
晶分子34が第1及び第2の透明基板10、12に対し
て一様に立ち上がる。この液晶パネルも上記した散乱性
を満足する。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
良く見える視角範囲が広く、且つ白状態の輝度が高い液
晶表示装置を得ることができる。
良く見える視角範囲が広く、且つ白状態の輝度が高い液
晶表示装置を得ることができる。
【図1】本発明の第1実施例を示す図である。
【図2】図1のバックライトの平面図である。
【図3】図2の線III ─III に沿った断面図である。
【図4】図2及び図3のバックライトの作用を説明する
図である。
図である。
【図5】液晶層の光散乱性の測定装置を示す略図であ
る。
る。
【図6】良視角範囲の試験結果を示す図である。
【図7】本発明の第2実施例を示す図である。
【図8】本発明の第3実施例を示す図である。
【図9】本発明の第4実施例を示す図である。
10、12…透明基板 14…液晶層 24…偏光子 26…検光子 32…液晶カプセル 34…分子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 英昭 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 山田 文明 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (9)
- 【請求項1】 透明電極を有する第1の透明基板(1
0)と、該第1の透明基板(10)と小さな間隔で対向
して配置され且つ透明電極を有する第2の透明基板(1
2)と、該第1及び第2の透明基板の間に挿入された光
散乱性の液晶層(14)と、該第1の透明基板の外側に
配置される偏光子(24)と、該第2の透明基板の外側
に配置される検光子(26)と、該偏光子に向かって該
第1及び第2の透明基板に対してほぼ垂直な方向に指向
性をもつ光を供給するバックライト(28)とからなる
液晶表示装置。 - 【請求項2】 該バックライト(28)から該偏光子
(24)へ向かう光の大部分が、該第1及び第2の透明
基板への法線から10度以内の角度の指向性をもつこと
を特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 【請求項3】 該バックライト(28)が、光源ランプ
(36)と、該光源ランプの光をほぼ平行に曲げて該偏
光子へ供給するレンズ(38)とからなることを特徴と
する請求項2に記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】 該バックライト(28)が、偏光発生手
段(42、44)を含むことを特徴とする請求項2に記
載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 該バックライト(28)が、光源ランプ
(36)と、該光源ランプの光をほぼ平行に曲げるレン
ズ(38)と、該光源ランプの該レンズとは反対側に配
置されるリフレクタ(40)と、該レンズと該偏光子と
の間に配置される偏光発生手段(42、44)とからな
ることを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 該液晶層(14)が、その中の液晶分子
に当たった入射光が散乱するように無秩序に分布した液
晶分子(34)を含むことを特徴とする請求項1に記載
の液晶表示装置。 - 【請求項7】 該液晶層(14)が、電圧無印加時に液
晶分子に当たった入射光が散乱するように液晶分子が無
秩序に分布し且つ電圧印加時に液晶分子が該第1及び第
2の透明基板に対して一様に立ち上がる光散乱性の液晶
(34)からなることを特徴とする請求項6に記載の液
晶表示装置。 - 【請求項8】 該液晶層(14)が、透明な材料(3
0)中に分散した液晶カプセル(32)からなることを
特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。 - 【請求項9】 該液晶層(14)の光散乱性が、液晶層
(14)をレーザー光源(50)と光検出装置(52)
との間に所定の関係で配置して該光検出装置によりほぼ
6度の取り込み角度で検出した該液晶層の透過光量
(T)と、該レーザー光源と該光検出装置とを上記と同
じ関係で液晶なしで配置した場合の該レーザー光源の検
出光量(L)との比の逆数(L/T)で示されるとき、
該液晶層(14)の光散乱性が5以上であることを特徴
とする請求項1に記載の液晶表示装置。
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