JPS63247722A

JPS63247722A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS63247722A
Application number: JP62079748A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Saito; 斎藤　裕一; Yutaka Nakagawa; 豊中川; Fumio Sumio; 角尾　二三男; Tetsuo Matsumoto; 哲郎松本; Hiroshi Hasebe; 長谷部　浩士
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1987-04-02
Publication date: 1988-10-14

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】し産業上の利用分野］本発明は、投影型表示を行なう液晶表示装置に関するも
のである。

［従来の技術］従来、自動車の計器類、あるいはオーバーへッドブロジ
ェクタ用に液晶セルを光シヤツターとして用いて、投影
型表示装置を作る試みは多くなされてきた。しかし、従
来のネガ型液晶セルにおいては背は部分では液晶層に電
圧が印加されていないため、液晶分子がねじれており、
これに沿って光の偏光面がねじれ、一対の偏光膜の偏光
軸を並行させて配置することにより、背景部分で光が透
過しないようにされている。しかし、通常のこのネガ型
液晶表示装置の背景部分では、光は偏光面がねじれて進
むが、光の色によって屈折率が異なるため、ある程度特
定の色の光が透過してきてしまう問題点があった。単に
一対の偏光膜でその偏光軸を直交して配置した時と、偏
光軸を平行に配置した時との比（コントラスト比）は１
０００以上にもなる。しかし、通常のネガ型液晶表示装
置で、この間に液晶層を挟持した場合には、前述のごと
く、背景部分では光は偏光面がねじれて進むため、全て
の色で充分な偏光が得られなく、背景部分での光の漏れ
を生じ、これが問題となっていた。

このため、この背景部分に遮光膜を形成し、背景部分の
光の漏れを防止することが提案されている。

しかし、単に背景部分の光の漏れをなくすために遮光膜
を設けた場合には、背景部分は暗くなるが、表示パター
ンの部分のうち、光が透過してこないようにされる非表
示パターンの部分では、光がある程度漏れてくるため前
述の背景部分と同じ問題を生じ、背景部分とこの非表示
パターン部分との暗さの比が大きくなると１本来光が透
過していないはずの部分を光が透過していると表示を見
誤゛る恐れが出てきた。

［発明の解決しようとする問題点］このように従来のネガ型液晶セルを用いて、前述のよう
な投影型表示装置を構成した場合、背景及び非表示パタ
ーン部分での光の漏れが目立ち、コントラストが充分で
ないという問題をも有していた。

［問題点を解決するための手段］本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであ
り、電極を設けた基板間にネマチック液晶層を挟持し、
表示パターンに対応する部分以外には遮光膜を設け、所
望の表示パターン以外の表示パターン部分の電極に前記
ネマチック液晶が励起する以上０電圧を印加する液晶セ
ルの両面に偏光膜の偏光軸を電圧無印加部分で光が透過
してくるように一対の偏光膜を配置し、さらにその後方
に照明手段を配置し、この照明手段と液晶セルとにより
作られる表示像を投影する面を前記液晶セルの前方に配
置したことを特徴とする液晶表示装置を提供するもので
ある。

本発明は、背景部にすべて遮光膜を設け、表示パターン
部分でポジ表示型の駆動を行った液晶セルを投影型表示
装置として用いることにより、高コントラスト、高品位
かつ視野角依存性のない表示を生せしめることができる
。

本発明を図面を参照しつつ説明する。

第２図は、本発明の投影型液晶表示装置に用いる。ネガ
型表示のねじれネマチック液晶セルの基本的な例の断面
図を示す。

第２図において、ＩＡは基板であり、２Ａはその上に形
成された電極であり、さらにその上には配向膜３Ａが形
成されている。一方、他方の基板ＩＢには、その上に電
極２Ｂ、表示パターン以外の部分に遮光膜４、それらの
上に配向膜３Ｂが形成されている。これらの２枚の基板
の電極面が相対向するように配置して、周辺をシール材
５でシールし、内部にネマチック液晶を注入して液晶層
６を形成して液晶セルを形成する。

この液晶セルの両面には、一対の偏光膜７Ａ、７Ｂが配
置され、その偏光軸は、通常のポジ型表示の液晶表示素
子の場合と同様に電圧を印加した部分で光が遮断される
ようにされている。

具体的には、はぼ９０′のねじれになるように配向膜を
形成し、液晶の分子が電圧を印加しない状態でほぼ９０
°ねじれた状態にし、偏光膜の偏光軸は、それぞれの配
向方向と平行または直交するように配置すれば良い。即
ち、偏光膜の偏光軸は相互にほぼ９０°になるように配
置される。

もっとも、この配向方向を９０＠としても、液晶のねじ
れを９０＠でなく、２７０”や４５０’　としてもよい
し、配向方向を正確に９０°とせずに、８５°とか　１
００°とかしてもよい。また、偏光軸と配向方向との角
度も平行または直交に限られなく、それから少しずらせ
て５°とか８５°とかしてもよい。

本発明で使用される基板は、ガラス、プラスチック等の
透明基板であれば良く、その内面には、ＩｎａＯ３−Ｓ
ｎＱａ　（Ｉ　Ｔ　Ｏ）　、　５ｎＯａ等の透明導電膜
による透明電極が形成されている。なお。

この透明電極には、このほか金属や導電ペースト等によ
る低抵抗の導電性材料の膜が細線状、格子状等に形成さ
れていてもよい。

配向膜は、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコ
ール等の有機高分子、ＳｉＯ□、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ５
等のＳ機材料による膜をラビングしたり、斜め蒸着した
りした液晶を配向させる配向膜であればよく、必要に応
じて、１層でも良いし、２層としてもよい。

本発明の遮光膜は、液晶セルの内面に設けてもよいし、
外面に設けてもよく、その光透過率は０．０２〜１．０
％とされる。もつとも、液晶セルの内面側に遮光膜を形
成する方が斜め方向から見た場合に表示パターンと遮光
膜との位置ずれを生じにくく好ましい。

シール材は、通常のエポキシ樹脂、シリコン樹脂等のシ
ール材でよく、通常はその一部に開口部を形成しておき
、セル化して後、その開口部から液晶を注入し、その開
口部を封止すればよい。

注入する液晶は１通常のネマチック液晶でよく、通常は
ほぼ９０°のねじれを有しているが、前述の如く、２７
０°や４５０°ねじれとなるようにカイラル物質を添加
してあってもよい。

このほか、カラーフィルタ一層を基板の内面または外面
に形成したり、基板を偏光膜基板としたり、基板の外面
にタッチスイッチ、紫外線カツトフィルター、無反射フ
ィルターを積層したりしてもよく、本発明の効果を損し
ない範囲内で通常の液晶表示素子に適用しつる技術を適
用してもよい。

本発明では、全体としてはネガ型表示であるが、電極へ
の電圧の印加は、ポジ型表示と同様に行う。

即ち、液晶の光透過をさせたい部分には、電圧を印加し
なく、光を遮断したい部分に電圧な印加する。

第１図は本発明の液晶表示装置の基本的な全体的構成図
を示す。

第１図において１１は、第２図に示した液晶セルであり
、Ｉ２は照明手段、１３．１４は補助レンズ、１５は反
射鏡、１６は投影面である。

照明手段はハロゲンランプ、タングステンランプ、キセ
ノンランプ等の点光源、熱陰極放電管、冷陰極放電管等
の線光源、Ｅ　Ｌ、ＣＲＴ等の面光源のいずれでもよい
し、レーザー光を用いてもよい。反射鏡は平面鏡、凸面
鏡、凹面鏡でもよいし、半透過反射鏡でもよい。

このように反射鏡で投影面に反射表示させることにより
、狭い視角であっても充分使用でき、かつ液晶セルの配
置の自由度が増大する。

投影面は不透明な白色面、鏡面でもよいし、半透過反射
面でもよい。さらに特定方向からの特定波長入射光のみ
を効率よく反ｑ−１シ、他の光は透過するように処理し
たホログラム面でもよい。

このように投影面に半透過反射面またはホログラムを用
いることにより、この液晶セルによる表示と他の表示若
しくは背景とを合成して表示することができる。このた
め自動用、航空機、船舶等のヘットアップディスプレー
等の外部も見え、表示も見える必要がある用途等に好適
である。

液晶セルと照明手段、反射鏡、投影面との位置関係は、
液晶セルの表示パターン部と非表示パターン部との光透
過重比が最も良くなる向きに光軸と液晶セルを傾ければ
よい。

［作用］本発明では液晶セルに任意の表示パターンが表示され、
この表示パターンが後方の照明手段により照明される。

従って液晶セルの前方には非常にコントラストの高い透
過表示像が生じ、これが反射鏡、補助レンズを通して投
影面にコントラストの高い像として投影される。

非常にコントラストの高い像が得られるのは液晶セルか
ら見て比較的狭い角度であるが、照明光から投影面への
光軸がこの角度内に入ってさえいれば投影像自体はどの
角度からもコントラストの高い像として観察できる。

即ち、背景部分に遮光膜を設けるとともに、偏光膜をポ
ジ型液晶表示装置の場合と同様に、液晶に電圧を印加し
ない部分で光が透過してくるように配置し、表示パター
ンの駆動を光が透過しないようにする部分の液晶に電圧
を印加するようにすることにより、液晶に電圧を印加し
た部分では、液晶が立ち上がっているため、色による影
響がなく、一対の偏光膜をその偏光軸が直交するように
配置しておけば１、はぼ偏光膜の有する偏光性能を充分
に生かして高い遮光性が得られ、コントラスト比ｔｏｏ
ｏ以上というように高いものが得られる。

このような液晶表示装置は斜め方向からみると非表示パ
ターン部分からの光のもれが発生しやすく、コントラス
トが低下しやすい。

しかし、本発明のように投影して表示させることにより
、液晶セルから投影面への光軸を狭くすることができ、
この液晶セルの有する狭視角という欠点を生じさせなく
、高いコントラストの表示ができることとなる。

［実施例］実施例１使用する液晶セルは第２図に示すような構成で、液晶と
してメルク社製ＺＬＩ−２９７８−０００，偏光膜とし
て日東電工社製Ｇ−１２２０Ｄｕ、セル間隙は　５．７
μｍとした。遮光膜はセル内面に形成し、カーボンイン
クによる印刷で光の透過率的０．３％とした。また、駆
動電圧はＩＯＶとした。

全体構成は第１図に示すが、照明手段はハロゲンランプ
、反射鏡は平面鏡、投影面は反射率２５％、透過率７５
％の半透過反射面、補助レンズ１３．１４は凸レンズで
ある。

この実施例では、半透過反射面上に３００対１をこえる
コントラスト比を示す表示像が得られている。この例で
は、液晶セル上の表示情報とともに投影面後方も見通せ
るため、自動車、航空機のヘットアップディスプレイと
して応用可能である。

実施例２実施例１での構成を第３図のように変え、オーバーヘッ
トプロジェクタとして構成する。

２１の投影面は不透明な白色面である。

この実施例でも投影面において、視野角依存性のない、
高コントラストの表示が得られた。

［発明の効果］本発明では、背景部に遮光膜を設け、かつ表示パターン
部分でポジ表示型の駆動をする液晶セルを用いて、投影
型の表示を行うことにより、視野角依存性のない非常に
高いコントラストの表示が実現できる。

さらに液晶セルの内面あるいは外面に色フィルタを形成
することにより、カラー表示を行うことも可能である。

本発明による構成とすれば、表示像作成部としてＣＲＴ
等他の表示体を用いた場合に比べ、構成全体を小さくで
きる効果がある。

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で公知の液晶
表示素子に使用されている種々の構成を付加してもよく
、今後柱々の応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本的構成図である。第２図は、本発明の表示装置に用いる液晶セルの基本的
例の断面図である。第３図は、実施例２の構成図である。基板：　ＩＡ、ＩＢ　、　　　電極：　２Ａ、２Ｂ　。配向膜：　３Ａ、３Ｂ　、　　遮光膜：４゜シール材＝
５、　　液晶層：６゜偏光膜：　７Ａ、７Ｂ、　液晶セル＝１１照明手段：１
２、　補助レンズ：　１３．１４．２２゜反射鏡＝１５
、　　　投影面：　１６，２＋第１図第２図第　３　図費−＼ノ″

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電極を設けた基板間にネマチック液晶層を挟持し
、表示パターンに対応する部分以外には遮光膜を設け、
所望の表示パターン以外の表示パターン部分の電極に前
記ネマチック液晶が励起する以上の電圧を印加する液晶
セルの両面に偏光膜の偏光軸を電圧無印加部分で光が透
過してくるように一対の偏光膜を配置し、さらにその後
方に照明手段を配置し、この照明手段と液晶セルとによ
り作られる表示像を投影する面を前記液晶セルの前方に
配置したことを特徴とする液晶表示装置。
（２）液晶セルと投影面との間に鏡を配置する特許請求
の範囲第１項記載の液晶表示装置。
（３）液晶セルと投影面との間に投射用レンズを配置す
る特許請求の範囲第１項記載の液晶表示装置。
（４）投影面を半透過反射面とする特許請求の範囲第１
項記載の液晶表示装置。
（５）投影面をホログラムとする特許請求の範囲第１項
記載の液晶表示装置。