JP2574307B2 - 液晶表示拡大投影装置 - Google Patents

液晶表示拡大投影装置

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JP2574307B2 JP62170501A JP17050187A JP2574307B2 JP 2574307 B2 JP2574307 B2 JP 2574307B2 JP 62170501 A JP62170501 A JP 62170501A JP 17050187 A JP17050187 A JP 17050187A JP 2574307 B2 JP2574307 B2 JP 2574307B2
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【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、液晶表示素子を文字、図形などの画像表示
媒体として用いるOHP(オーバ・ヘツド・プロジエク
タ)等と称される液晶表示拡大投影装置に関する。
従来技術 一般に、液晶表示素子に情報入力して表示された画像
を反射型OHP又は透過型OHPにて拡大投影する場合、非点
灯時(非選択時)の明るさが大きく、背景色が均一で、
選択−非選択のコントラストの大きな液晶セルが必要で
ある。
ここに、従来にあつては、文字、図形などの画像を表
示する液晶表示素子としては、ツイステツドネマテイツ
ク型(TN型)構造のものが一般的である。これは、2枚
の透明電極基板間に正の誘電異方性を持つ液晶分子を90
度ねじらせて配設させたものである。しかし、TN型の場
合、液晶の表示容量に限界がある。よつて、高容量表示
ないしは高コントラスト表示を行なわせることができ
ず、TN型液晶表示素子を拡大投影機において使用し拡大
投影しても、スクリーン上に投影された投影画像は見に
くいものとなり、実用に耐えないものである。
又、液晶表示素子に形成した画像を投影する方式とは
しては、透過型と反射型とがある。前者は、液晶表示素
子の裏面側から照明し透過させて拡大投影するものであ
る。後者は、液晶表示素子の表面側から照明して液晶表
示素子を透過させた後、フレネル反射板等により反射さ
せ、再び液晶表示素子を透過させて拡大投影させるもの
である。一方、液晶セルの基板は、ガラス基板が一般的
であり、基板破損防止などを考慮すると0.5mm以上の厚
さ、通常は1mm程度、のものを用いる必要がある。この
ように厚めの基板構造の液晶表示素子を拡大投影装置、
特に反射型のものに用いた場合には、反射光にずれを生
ずることにより、投影像が二重になり、見にくい。
この点、プラツチツクスフイルム基板構造の液晶表示
セルもある。これによれば、基板を100μ程度に薄くし
得るので、反射型投影装置に用いても二重像が生じない
ことになる。しかし、単なるプラツチツクスフイルム基
板による場合、光学異方性を持つため、にじ色が発生
し、画像の着色、コントラストの低下、低視覚化といつ
た欠点を持つことになる。特に、従来にあつては、液晶
セルの情報表示部分に対し電圧を印加させるものであ
り、液晶セルの着色がそのまま投影されるので僅かな色
ムラでも表示上は目立つてしまう。
目的 本発明は、このような点に鑑みなされたもので、拡大
投影に際して画像にじみがなくて、情報非表示部の着色
が少なくて高コントラストなる表示が可能な液晶表示拡
大投影装置を得ることを目的とする。
構成 本発明は、上記目的を達成するため、各々透明電極を
形成した一対の一軸延伸プラスチツクスフイルム又は無
延伸フイルムによる基板間に挾持させた液晶層を形成
し、前記両基板間でこれらの液晶分子を前記液晶層の厚
み方向にねじれ構造としてなる液晶セルを設け、前記基
板の外側にこの液晶セルを挾むように一対の偏光子を設
けた液晶表示素子を用い、前記液晶セルに表示させた文
字、図形等の画像を拡大投影する液晶表示拡大投影装置
において、前記液晶層の液晶分子のねじれ角αを180〜2
50度に設定し、前記各基板上の液晶分子の配向方向と各
々の基板に近接した偏光子の透過軸又は吸収軸とのなす
角度を30〜60度に設定し、常温における液晶の屈折率異
方性Δnと液晶層厚dとの積d・Δnを−0.0023α+1.
2≦d・Δn≦0.0023α+1.5なる関係を満足するように
設定し、前記偏光子の一方を他方の偏光子の透過軸又は
吸収軸に対し90度ずらして配設し、前記液晶セル中の情
報非表示部に対し電圧を印加し情報表示部に対し電圧を
印加しない反転駆動回路を前記液晶セルに接続したこと
を特徴とするものである。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第3図に本実施例で用いる液晶表示素子1の断面構造を
示す。まず、透明電極2及び配向膜3を内面側に形成し
た上基板4と、同様に透明電極5及び配向膜6を内面側
に形成した下基板7とが離間対向して配設されている。
これらの基板4,7間にはシール材8にて液晶分子9をギ
ヤツプ材10とともに封入し、液晶層11を形成することに
より、液晶セル12が構成されている。ここに、対向する
前記透明電極2,5は例えば双方にてドツトマトリツクス
状となるように形成されている。このような液晶セル12
を挾むようにして、上偏光子13と下偏光子14とが配設さ
れている。
ここで、前記基板4,7は例えば一軸延伸ポリエステル
フイルムの如き一軸延伸プラスチツクスフイルムが用い
られている。配向膜3,6としてはポリアミド、ポリイミ
ドなどの高分子被膜等にラビング処理を施したものが代
表的である。液晶分子9としては正の誘電異方性を有す
るものが用いられる。具体的には、p型ネマテイツク液
晶にカイラルネマテイツク液晶又はコレステリツク液晶
を混入させた混合液晶が代表的である。
ここで、本実施例では上述の如くプラスチツクス基板
を用いるものにおいて、その延伸状態について詳細に検
討する。
まず、基板4,7用の一軸延伸プラスチツクスフイルム
は、延伸方向とこれに垂直な方向とでは熱膨張係数が異
なる。しかるに、対向基板貼合わせ時のシール材8の硬
化条件、液晶封入条件、あるいは封入時の過剰液晶の押
出し条件などを制御することにより、空セル時の基板ギ
ヤツプが不均一であつても、液晶封入後に液晶分子9の
表面張力の働きによつて、ギヤツプの均一化制御が可能
となるものである。
又、このような一軸延伸プラスチツクスフイルムは、
光学的に異方性であり、延伸方向及びこれに垂直な方向
に光学軸を有する。そこで、上基板4と上偏光子13の透
過軸又は吸収軸とのなす角度としては、±3度以下とな
るように設定することが必要である。同様に、下基板7
と下偏光子14の透過軸又は吸収軸とのなす角度も±3度
以下に設定する必要がある。これは、この角度が±3度
を超えると、表示のコントラストが極端に低下してしま
うからである。
又、液晶分子9は基板4,7面に略水平配向され、か
つ、両基板4,7間における液晶分子9のねじれ角αは180
〜250度、好ましくは180〜220度の条件を満足する状態
でねじれ構造とされている。第4図は、このような角度
関係を下偏光子14側から見た状態を示すものであり、上
側から見て左回りの螺旋構造をとる場合を示す。ここ
に、ねじれ角αは各々の基板4,7のラビング方向4r,7r間
の角度として示されるが、閾値電圧近傍で生ずる散乱組
織、コントラスト及び視覚依存性により制限を受ける。
ねじれ角αを大きくすると閾値電圧近傍で散乱組織が生
じやすくなるが、この散乱組織は液晶層厚dと液晶分子
9のピツチpの比d/pを小さくすることによつて生じな
くなる。しかし、この比d/pが小さすぎるとデイスクリ
ネーシヨンが生じてしまうため、d/pは散乱組織とデイ
スクリネーシヨンが生じない範囲の値にする必要があ
る。このd/pによる制限により、ねじれ角αの上限は250
度となる。一方、ねじれ角αが180度未満に小さくなる
と、コントラストが低下するとともに視覚依存性が大き
くなるので、下限は180度以上となる。
又、上下基板4,7に接する液晶分子9(基板上の液晶
分子)の配向方向と、これらの基板4,7に近接させてな
る偏光子13,14の透過軸又は吸収軸とのなす角度は、30
〜60度、好ましくは35〜55度の範囲内となるように設定
される。第4図によれば、下偏光子14の透過軸14aと下
基板7に接する液晶分子9の配向方向(即ち上基板4の
ラビング方向7r)とのなす角βは、30°≦β≦60°
の範囲にある。同様に、上偏光子13の透過軸13aと上基
板4に接する液晶分子9の配向方向(即ち下基板7のラ
ビング方向4r)とのなす角βも、30°≦β≦60°の
範囲にある。このように角度β,βを設定すること
により、非選択時(非点灯時)に明るく、選択−非選択
のコントラストが大きい表示を実現できる。
更には、液晶分子9は屈折率異方性を持つが、常温に
おける液晶分子9の屈折率異方性Δnと液晶層11の層厚
dとの積d・Δnが、 −0.0023α+1.2≦d・Δn≦0.0023α+1.5 なる関係を満足するように設定されている。例えば、第
1図に示すような反射型OHPなどで用いる場合を考えた
場合、前記液晶セル12によれば、基本的には基板4,7、
特に下基板がプラツチツクス製によるものであり、100
μm程度に薄くし得るので反射投影に際して二重像とな
ることがない。しかるに、このようなプラツチツクスフ
イルム基板構造の液晶セル12を形成する際には、2枚の
基板4,7の延伸条件によつては、液晶セル12がにじ色に
着色してしまう。この点、液晶分子9の屈折率異方性Δ
nと液晶層厚dとの積d・Δnを上述の式を満足するよ
うな状態で形成したところ、にじ色着色を生じなかつた
ものである。これにより、投影に際して画像にじみを防
止できたものである。
しかして、このような液晶表示素子1は第2図に示す
ようにパツケージ化されて、第1図に示すような反射型
OHP15の照明台16上にセツトされるものである。まず、
第2図によれば、液晶表示素子1全体をパツケージ17で
覆い、基板電極に接続したLCD駆動回路基板18もパツケ
ージ17内に実装し、最下位層にフレネル反射板19を設け
てなる。一方、前記反射型OHP15は前記照明台16の他
に、照明台16上方に延設させたアーム20により支持され
た照明・投影機21に照明光源(図示せず)、投影レンズ
22、反射ミラー23等を備えてなる。又、前記LCD駆動回
路基板18等にケーブル24を介して接続された駆動制御装
置が設けられている。まず、パソコン25等から画像表示
用のCRT信号が入力されるLCDコントローラ26が設けら
れ、このLCDコントローラ26からデータバス及び制御信
号バスが出力されるとともに、駆動電源27を制御して駆
動電力を供給するように構成されている。
しかして、本実施例では前記液晶セル12を情報表示部
に対して電圧を印加して表示させるのではなく、情報非
表示部に対し電圧を印加し情報表示部には電圧を印加し
ないように反転駆動回路28が設けられている。即ち、LC
Dコントローラ26から出力される通常のデータバスを排
他的ORゲート29を通すことにより反転して液晶セル12側
に入力させるものである。
又、前記偏光子13は例えばニユートラルグレイ、ブル
ーグレイ等の色調を有するものが用いられ、他方の偏光
子14は例えばパープル、ブルー等の色調を有するものが
用いられている。しかして、前記反転駆動回路28による
液晶セル12の反転駆動に対応させて、これらの偏光子1
3,14は、一方の偏光子13を他方の偏光子14の透過軸又は
吸収軸に対し90度ずらして配設してなる。
このような液晶表示素子1によれば、白地に近い表示
色を有する表示素子とすることができたものである。こ
の結果、反射型OHP15で拡大投影した場合、電圧印加さ
れた情報非表示部が無地に近い状態となつて見やすい投
影画像となり、他の色ムラの少ない表示となつたもので
ある。
なお、本実施例では、液晶セル12の基板4,7を一軸延
伸プラスチツクスフイルムにより形成したが、無延伸プ
ラスチツクスフイルムにより形成するようにしてもよ
い。この場合には、±3度以下という条件は関係しな
い。要は、2枚の基板4,7の少なくとも一方を一軸延伸
プラスチツクスフイルム又は無延伸プラスチツクスフイ
ルムにより形成すればよい。
又、拡大投影装置は反射型でも透過型でもよい。
効果 本発明は、上述したように一軸延伸プラスチツクスフ
イルム又は無延伸フイルムによる液晶セル基板を所定の
延伸条件を満足するように形成し、更に、一対の偏光子
は軸が90度ずれる状態とし、かつ、反転駆動回路により
液晶セルの情報非表示部に電圧を印加して反転表示させ
るようにしたので、液晶セルにおいて白地に近い表示状
態を確保し、これを拡大投影した際には情報非表示部が
無地に近い見やすい投影画像とすることができ、地の色
ムラの少ない高品質の投影画像とすることができるもの
である。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図は概略斜
視図、第2図は概略断面図、第3図は液晶表示素子の断
面図、第4図は角度関係を示す説明図である。 1…液晶表示素子、2…透明電極、4…基板、5…透明
電極、7…基板、9…液晶分子、11…液晶層、12…液晶
セル、13,14…偏光子、28…反転駆動回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各々透明電極を形成した一対の一軸延伸プ
    ラスチツクスフイルム又は無延伸フイルムによる基板間
    に挾持させた液晶層を形成し、前記両基板間でこれらの
    液晶分子を前記液晶層の厚み方向にねじれ構造としてな
    る液晶セルを設け、前記基板の外側にこの液晶セルを挾
    むように一対の偏光子を設けた液晶表示素子を用い、前
    記液晶セルに表示させた文字、図形等の画像を拡大投影
    する液晶表示拡大投影装置において、前記液晶層の液晶
    分子のねじれ角αを180〜250度に設定し、前記各基板上
    の液晶分子の配向方向と各々の基板に近接した偏光子の
    透過軸又は吸収軸とのなす角度を30〜60度に設定し、常
    温における液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積
    d・Δnを−0.0023α+1.2≦d・Δn≦0.0023α+1.5
    なる関係を満足するように設定し、前記偏光子の一方を
    他方の偏光子の透過軸又は吸収軸に対し90度ずらして配
    設し、前記液晶セル中の情報非表示部に対し電圧を印加
    し情報表示部に対し電圧を印加しない反転駆動回路を前
    記液晶セルに接続したことを特徴とする液晶表示拡大投
    影装置。
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