JPS5922210B2 - 液晶デイスプレイ反射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 液晶を用いるデジタルディスプレイの構造が或る明確な
利点を有していることが知られている。

この様な利点の最も重要な１ツは、液晶ディスプレイの
作動には低出力が必要とされることで、現代のソリツド
ステツド回路と寿命の延長された電池作動の装置との結
合を容易にしている。低出力の利点はディスプレイ自体
以外の出力源により生じられる周囲光線または人工光線
を制御するよう液晶を用いることによつて得られる。従
つて、光の発生をなすよう大半のディスプレイに必要と
されるような出力値は不要である。しかし、液晶にて光
線、特に周囲光線を制御するために、液晶ディスプレイ
を通る光線を反射する方法を設けなければならない。光
線を制御するよう液晶を用いる２ツの方法がある。

この様な方法の１ツは動的散乱として普通に知られる光
の散乱作用を用いており、また他の１ツは光の弁として
働く液晶により偏光される光線を用いている。後者の方
法は、例えば本出願人により昭和４７年３月８日に出願
されて昭和４７年１２月１３日に公開された特開昭４７
＝４１２９号（特願昭４７−２３？５２号）明細書に詳
しく記載されている。動的散乱や偏光される光線に基づ
いた両液晶ディスプレイは、ディスプレイを照射するよ
うに周囲光線または或る低出力光源を用いることができ
るためにディスプレイの背後に或る種の反射器が設けら
れる低出力装置として利用できる。

光散乱ディスプレイにては、液晶物質は活性化されると
きに光線を前方に散乱し、ディスプレイの背後の反射器
にて反射して液晶物質を通つて戻し、前方に再び散乱す
る。光線のこの様な散乱により、活性化された液晶は観
察者に対し暗く或は白つぽくみえる。偏光シヤツタ型の
液晶デイスプレイにては、液晶セルは偏光された光線の
偏光面を９０゜回転するようなす。

この様な液晶セルはねじれネマチツク液晶である。液晶
セルが交又する偏光器間に置かれるときに、不活性の液
晶セルに光を伝達するようできる。もし反射器が液晶セ
ルと偏光器の組合せ体の背後に置かれて反射器による反
射の後に十分な偏光が維持されるならば、デイスプレイ
は不活性のときに明るくみえる。しかし、この型式の液
晶セルは電位が与えられて活性化されたときには、偏光
面を回転する液晶の能力は損われ、液晶セルは入射光線
が反射器にて遮断されるので暗くみえる。しかし、理解
される様に、液晶セルは活性化されるまでは光を通常遮
断するよう構成することができる。結果的には、液晶セ
ルが光を伝達して不活性のときは逆に、暗い背景上に像
が白つぽく現われることを除いては実質的に同じである
０動的散乱を用いる液晶セルにて周囲光線デイスプレイ
を構成するよう反射器として高反射率の鏡を使用できる
ことが知られている。

実際に、液晶セルの背後電極は金属化反射面とすること
ができる。この種の構成は、好適なデイスプレイを形成
するが、デイスプレイにて反射を得るのが非常にやつか
いである。更に、得られる観察角度は、光線を散乱する
角度が光線を主に散乱する液晶物質にもとづいているの
で、大きくない。従つて、光散乱液晶デイスプレイと組
合せられた金属化反射器の欠点はやつかいな背景反射と
小さな観察角度とである。液晶デイスプレイを構成する
偏光法は最後の偏光器の後に置かれた金属化反射器の使
用によりまた実施することができる。

実際に、これは、金属化反射器にて反射されるときに光
線ビームの偏光が維持されるので、偏光される光線を用
いるデイスプレイを構成する理想的手段である。しかし
、実際に、単一の金属化反射器が偏光光線型液晶デイス
プレイの背後に置かれるときに、デイスプレイが非常に
小さな観察角度を有することが見出された。また、やつ
かいな背景反射と、生理学的に不適当なデイスプレイに
対する輝きとがある。偏光される光線液晶デイスプレイ
の鏡反射器にて出会う困難を低減するために、高反射率
の白い背景が研究されてきた。これには高反射率の塗料
、白紙、白いプラスチツクおよび類似物が塗布されたア
ルミナ、セラミツクおよびアルミナ板にて構成される高
反射率の背景が含まれる。この種の高反射率の全ての白
反射器は、散乱反射にもとづく改善された観察角度と、
不活性および活性化状態の液晶デイスプレイ間の十分良
好なコントラスト比とをもたらす改善を金属反射器以上
になすことが見出された。しかし、コントラスト比は反
射により予期されるほど大きくない。これは、全ての白
い高反射面がこれに当たる光を偏光を消すようにしてコ
ントラスト比の損失をもたらすことによるものである。
この発明に依れば、反射装置は、観察角度が大きく、偏
光された光線が良好に反射し、コントラスト比が大きく
、不都合な反射のない偏光型の液晶デイスプレロを提供
している。

この発明の実施にては、ガラス、プラスチツクまたは他
の類似材料でつくられる初めの透明板は、偏光型の液晶
デイスプレイの２ツの偏光器の一方の背後に散乱面を設
けるよう一方の面がこすられ、或は砂吹付けがなされる
。

この透明板の反対側は高反射率を有するアルミニウム、
ニツケルまたはクロムの様な金属で被覆される。透明板
の一方の側の散乱面と、反対側の金属化された反射被覆
との組合せ体は、偏光液晶シヤツタデイスプレイの後に
置かれるときに非常に大きな角度で光を散乱する散乱反
射をもたらす高効率の散乱反射器をなすと共に、また反
射光線の偏光をもたらすので、従来の液晶デイスプレイ
以上に観察角度の実質的な増大と、コントラストにおけ
る利点をもたらす。この発明の別の特長は相対する側に
散乱面と反射面を有する透明板とランプまたは光源の組
合せた構成にあり、このために液晶デイスプレイは周囲
光線なしにみることができる。この後者の場合に、ラン
プからの光線は、板縁辺の透明部分を通つて照射されて
この板の後の金属被覆にて反射される。この発明の上述
した目的や他の目的並びに特長はこの明細書の一部をな
す添附図面に関連した以下の詳細な説明から明らかとな
ろう。

図面、特に第１，２図に就いていま説明するに、図示の
液晶セルは昭和４７年３月８日に出願されて昭和４７年
１２月１３日に公開された特開昭４７−４１２９０号（
特開昭４７−２３２５２号）明細書に記載される偏光シ
ヤツタ型のものである。

液晶セルは適宜なガスケツト１４により隔てられた一対
の透明板１０，１２から成る。ガスケツト１４は透明板
１０，１２を約０．００１３ｍｍ（０．０００５インチ
）に等しい大きさ透明板１０，１２を離しており、透明
板１０，１２の間の隙間にてガスケツト１４により形成
される囲い内には正の誘導異方性のネマチツク相液晶物
質の層がある。液晶物質は、ビス一（４５−ｎ−オクチ
ルオキシベンザル）−２−クロロフエニレンジアミンお
よびｐ−メチルベンザル−ｐ！−ｎ−ブチルアニリンの
２０％乃至８０％の様な主部分から成つてこれら主組成
が全組成の約６０％乃至９７％で、残余がｐ−シアノベ
ンザル−ｐ１−ｎ−ブチルアニリン３％乃至４０％から
好適に成る。この物質は本出願人に譲渡された昭和４７
年２月９田こ出願されて昭和４７年９月１６日に公開さ
れた特開昭４７−１８７８３号（特願昭４７−１３６４
９号）明細書に十分説明されている。第１図に示される
様に、透明板１０，１２の対向する面には酸化チタンま
たは酸化インジウムの様な透明な伝導材料の模様が形成
されている。

透明板１２には透明伝導材料の４ツのパツチ１６，１８
，２０，２２が設けられ、また別の透明板１２には透明
伝導材料の相互に絶縁された４組の条片が設けられてお
り、これら４組の条片には符号２４，２６，２８，３０
が附けられている。透明板１０，１２がガスケツト１４
の両側に接着されるときに、透明伝導パツチ１６，１８
，２０，２２は透明板１０の一連の条片２４，２６，２
８，３０と整列する。透明板１０上の条片組の各々の点
３２は透明板１２の対応する点３４と整列する。液晶セ
ルの作用が以下に詳しく説明されるが、条片組２４の全
条片が例えば不透明になつて周囲部分が光を通すときに
は数字ゞ８″の形が結果的に表われることが明らかであ
ろう。同様に、条片組２４の選ばれた条片を不透明にす
ることによつて１からＯまでのどんな数字をも明確につ
くることができる。条片組２４〜３０の種々の互に絶縁
された伝導条片は透明伝導材料３６の互に絶縁された多
数のノ条片を介して図示されない外部リード線に接続さ
れるようなつている。

この点で、第２図から、条片３６がある透明板１０の下
端が液晶セル３８の残りの部分の下に延びていて適宜な
電気コネクタを透明板１０の下部分に滑らせて伝導条片
３６を外部電気回路に接続できることが理解されよう。
条片３６Ａが透明板１０の底部から頂部に延びていて水
平部４０で終つており、透明板１２の伝導材料のパツチ
１６に接続された対応する水平部４２に直接対向してい
ることが注意される。導電性エポキシ材料または同様な
ものがガスケツト１４の開口４４に設けられて、水平部
４０，４２を連接している。この様な構成にて、電源の
１ツの端子を条片３６ａに、続いて一方の側の液晶物質
の端子条片３６に接続でき、また残りの条片３６の選ば
れた部分を同じ電源の他方の端子に接続でき、これによ
つて条片３６の選ばれた部分の附勢（すなわち電源の他
方の端子に接続された）にもとづいて選ばれた部分の液
晶物質を横切る電場における電位の傾きを達成する。液
晶セルの製作にて、ネマチツク相液晶物質と接触される
透明伝導材料の層は例えば木綿布にて定方向に塗つたり
或はこすつたりしてつくられねばならない。

更に、透明板１２上の透明伝導材料は透明板１０上の透
明伝導材料のこすり方向と直角に一定方向にこすられね
ばならない。これによつて前述の特開昭４７−４１２９
０号（特願昭４７−２３２５２号）明細書に十分説明さ
れる様に間挿された液晶物質のねじられたネマチツク構
造をつくるようなす。透明板１０と接触して第１の偏光
板４６があり、透明板１２の裏側に第２の偏光板４８が
ある。２ツの偏光板４６，４８の偏光面は互に直角をな
しており、偏光板４６の偏光面は透明板１０上の透明伝
導材料のこすり方向と平行である。

また、第２の偏光板４８の背後には散乱面を形成するよ
う面５２がすられたり或は砂吹きされるガラス、プラス
チツクまたは他の材料でつくられた透明板５０があり、
透明板５０の反対側は高反射特性のアルミニウム、ニツ
ケルまたはクロムの様な金属の層で被われる。第１図に
示される全ての板は特に第２図に明示されるようサンド
イツチ構造に組立てられる。液晶セルの作動にては、偏
光板４６の前面にあたる周囲光線は、透明板１０の透明
伏導材料のこすり線方向に光が偏光されるように偏光板
４６を通る。

この偏光された光線は、透明板１０，１２間の液晶物質
の層を通るように９『回転され、透明板１０，１２上の
導電被覆間に電位が作用されないとすれば、この９０被
の回転は液晶物質の層の全面領域に亘つて生じる。偏光
板４８の偏光面は偏光板４６の偏光面に対し９『にある
。従つて、透明板１０，１２上の導電被覆間に電位が作
用されなければ、偏光された光は液晶セルの全体、透明
板５０の散乱面５２を通り、次いで面５４にて反射され
て再び偏光板４８、液晶セルおよび偏光板４６を通る。
この様な状況にて、デイスプレイ全体は白くみえる。い
ま、５ボルトまたはそれ以上の値の電位がもし透明板１
０，２０の伝導膜間に作用され＼ば、液晶セルは透明板
１０の附勢された条片部分にて９『偏光面を回転するこ
とがもはやない。

従つて、この様な状況下にては偏光板４８は光を遮ぎり
、電位が作用する部分を横切る部分が白の背景にて暗く
現われる。第２図には数字ゞ２″が示され、このことは
、一方の極性の電位を伝導条片３６Ａに作用してこれに
より透明板１２の導電材料のパツチ１６が作用される一
方の極性の電位を有すると共に、条片組２４の条片５６
，５８，６０，６２，６４に接続された導体に反対極性
の電位が作用されることによつて達成できる。同様に、
他の数字は各条片組２６乃至３０の各々の条片の夫々を
選択的に附勢すると同時に、液晶物質の反対側の伝導パ
ツチ１６〜２２を附勢することによつて現われるように
することができる。液晶セルの組立にては、透明伝導膜
が透明板１０，１２上に設けられて上述した様に互に直
角方向にこすられる。その次に、ガスケツト１４が設け
られてこのガスケツト１４により取囲まれた部分に液晶
物質の滴が入れられる。次いで、透明板１０がガスケツ
ト１４と係合するよう動かされて接着されて、これにて
液晶物質の滴が薄い膜に拡げられる。偏光板４６，４８
に加えて、散乱面５２と金属化面５４を有する透明板５
０から成る反射装置が設けられる。完成装置は第２図に
みられる通りで、第３図に示されるもの＼様にハウジン
グ６６内に配置することができる。透明伝導膜の選ばれ
た部分が附勢されるときに、形成される数字を表わすの
に周囲光線の強さが十）分でない場合には、第２，３図
に示される様にランプ６８，７０を液晶セル３８の縁近
くに設けることができる。

これらランプ６８，７０は透明板５０に光を向けており
、この光の少くとも一部が金属化裏当てされた面５４に
て反射され、液晶物質と偏光板とを通つて、明るい背景
にて暗く数字が再び現われるようなす。上に説明した様
に、金属化面５４は優れた反射特性をもたらし、透明Ｖ
ｉ．ｌＯを通つて反射されて再び散乱面５２を通る様に
増大された散乱角度で反射装置の散乱面５２は光を散乱
する。

結果的に、２度散乱される光は見る角度を実際に大きく
するが、偏光損失はもたらさない。従つて、前か見ると
きに、上に説明した様に活性化されたり、また活性化さ
れない透明伝導材料区分を通る光線の量に大きな明暗の
差がある。平行な偏光器が横偏光器以上に用いられる先
の特開昭４７−４１２９０号（特願昭４７−２３２５２
号）明細書に説明される様に、活性区分は暗い背景に対
して区別される光を通す。ネマチツク液晶装置において
は、観察角度すなわち表示される情報図形が観察できる
垂線に対する角度は入射光線の方向、すなわち入射光線
と垂線とにより形成される角度にもとづいている。

散乱反射器を用いれば、或る角度をもつてデイスプレイ
を見る観察者は反射の法則にもとづいて反射される光だ
けでなく他の方向からの光も見ることができる。従つて
、鏡状反射器では見ることのできない大きな角度でデイ
スプレイが見られる。また、コントラスト比すなわち明
暗度は散乱反射器を用いることにより改善される。すな
わち、散乱反射器の使用によつて、反射は周囲の光線状
態とは実質的に無関係で、コントラストは実際に常に同
じである。更に、散乱反射器の均一な灰色光線は人間の
眼に一層従順で、生理的見地から鏡状反射に対して好適
である。この発明を特定の実施例に就いて図示説明した
が、この発明の精神と範囲から逸脱することなく必要に
適うよう各部分の形状および構成を変更できることが当
業者には容易に明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の液晶セルの分解図、第２図はこの発
明の組立てられた液晶セルの端面図で、液晶セルにより
表示される数字または他の像を照らすため液晶セルの背
側にて反射装置に光源を向けることができる手段を示す
図、第３図は適宜なハウジング内に設けられたこの発明
の液晶デイスプレイの斜視図である。 図中、１０，１２：透明板、１４：ガスケツト、１６，
１８，２０，２２，２４，２６，２８，３０：透明伝導
材、３６：透明伝導材条片、４４：開口、４６，４８：
偏光板、５０：透明板、５６，５８，６０，６２，６４
：伝導電条片、６６：ハウジング、６８，７０：ランプ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 透明伝導材料の膜によつて選ばれた部分だけが被覆
   された第１、第２の透明な平行板の間に設けられるねじ
   れネマチック液晶物質の層と、この液晶物質の層の両側
   にあつて入口側から入つた光線が出口側へと通過できる
   サンドイッチ構造を形成するよう該板と大体平行に延び
   る偏光器と、該サンドイッチ構造の一部が光を通して他
   の部分が光を通さずに光学的な像を形成するように該各
   板上の膜間に電位差を設定する装置と、該サンドイッチ
   構造の出口側に設けられて液晶物質を通る光が入口側に
   戻されるように反射できる反射装置とを備え、該反射装
   置は該サンドイッチ構造と向い合う側に散乱面を、他方
   の側に反射面を有する第３の透明板から成つている液晶
   ディスプレイ。