JP3193758U - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動ＤＵＴＹ数を増加し、表示容量を拡大できる明るい反射型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】表側偏光板４、２枚の透明電極付き基板の間に９５?〜１８０?ねじれて配列するネマチック液晶が封止されている液晶パネル３、拡散層、反射型偏光フィルム２、カラーインク層６，７，８、反射板５を順に積層して構成されることを特徴とし、また、液晶パネルは１１０?〜１６０?のねじれ角を持ち、さらにカラーインク層が反射型偏光フィルムの裏にカラーインクを直接塗布した層であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本考案は、反射型カラー液晶表示装置に関するものである。

これまでの液晶表示装置において、カラー表示方式はバックライトを使用することが一般的であった。しかし、近年の省エネルギーの要望で、バックライトなしの反射型でも明るいカラー表示が希望されている。特に一次電池を使用する携帯型電子機器では、持続的にバックライトを点灯するための電流が不足するため、安価な白黒表示がほとんどであった。バックライトなしの反射型カラーができると、製品情報の表示機能を一層強化することができる。もちろん、これまでの反射型ＴＮ、ＨＴＮ，ＳＴＮ液晶表示方式でも、一定のカラー表示機能を持つが、反射率が低く表示色が暗い欠点があり、ほとんど使われていなかった。

本考案は、例えば、ＤＵＴＹ駆動が可能な明るい反射カラー液晶表示装置を提供することを目的とする。

本考案（１）は、表側偏光板、二枚の透明導電膜を持つ基板の間に基板と平行且つ９５°〜１８０°ねじれて配列するネマチック液晶が封止されている液晶パネル、拡散層、ある偏光角を持つ直線偏光しか通らず、それに直交した偏光角を持つ直線偏光を反射するような反射型偏光フィルム、カラーインク層、反射板を順に積層して構成されることを特徴とする液晶表示装置である。

本考案（２）は、前記の液晶パネルは１１０°〜１６０°のねじれ角を持つことを特徴とする前記考案（１）の液晶表示装置である。

本考案（３）は、前記の拡散層が直接反射型偏光フィルムの表面に塗布されることを特徴とする前記考案（１）又は前記考案（２）の液晶表示装置である。

本考案（４）は、前記インク層が前記の反射型偏光フィルムの裏側、あるいは反射型偏光フィルムの表に直接塗布した層であることを特徴とする前記考案（１）乃至前記考案（３）の液晶表示装置である。

本考案（５）は、前記液晶パネル用の２枚の基板はガラス基板同士か、フィルム基板同士か、あるいはガラス基板とフィルム基板同士かを特徴とする前記考案（１）又は前記考案（１）乃至前記考案（４）の液晶表示装置である。

本考案（６）は、 前記液晶パネル用の２枚の基板のいずれかがＴＦＴ駆動素子が配置されていることを特徴とする前記考案（１）乃至前記考案（５）の液晶表示装置である。

本考案（７）は、 前記拡散層と反射型偏光フィルムと隣接の液晶パネル基板が一体化されていることを特徴とする前記考案（１）乃至前記考案（６）の液晶表示装置である。

本考案（８）は、 前記の反射板の前にさらにもう一枚反射型偏光フィルムを設置することを特徴とする前記考案（１）乃至前記考案（７）の液晶表示装置である。

本考案の液晶表示装置は、前偏光板、９５°〜１８０°ねじれ液晶パネル、拡散層、反射型偏光フィルム、インク層及び反射板を順次配列し、且つ前偏光板の偏光軸と反射型偏光フィルムの偏光軸と平行に配列する場合に、電圧を印加しないとき、液晶パネルを透過した直線偏光が反射型偏光フィルムによって反射され、明るい白表示ができる。電圧を印加するとき、反射型偏光フィルムそのままインク層を透過し、さらに裏の反射板に反射され、インク層に戻り、反射型偏光フィルムを通して、表にカラーが表示される。そのため、反射型でも明るいカラー表示を実現することができるようになるという利点を有する。さらに、前偏光板、液晶パネル、反射型偏光フィルムのお互いの配置角度を調整すれば、電圧の印加／非印加と印刷カラーの表示／非表示の関係を自由に切り替えることができる。特に、カラーインクを反射型偏光フィルムに直接印刷することによって、コントラスト、色味ともに格段によくなった。もちろん、もう一枚反射型偏光フィルムをさらに反射板の前に設置すれば、パネル全体の反射率をもっとあげることが可能である。９５°〜１８０°ねじれ液晶パネルを使うことによって、通常の９０°ねじれのＴＮ液晶よりは電圧に対する応答が急峻であり、駆動ＤＵＴＹ数が増え、表示容量を大きくすることができる。
さらに、１１０°〜１６０°のねじれ液晶を用いると、応答が急峻で、表示見栄えもよいことが確認できた。

図１は実施例１に係る液晶表示装置の断面図である。 図２は実施例１に係る表示画面の具体例である。 図３は実施例２に係る液晶表示装置の断面図である。

本考案に係る液晶表示装置は、表偏光板を貼っている液晶パネルの裏側に、拡散層を持つ反射型偏光フィルムを貼り、そのフィルムの裏にカラーインクで必要なカラーパターンを印刷し、さらにその裏に高い反射率を持つ反射板を置くことを主な特徴とする。ただし、拡散層はパネルと反射型偏光フィルムの間に位置する。上記の反射型偏光フィルムは、ある偏光角を持つ直線偏光しか通らず、それに直交した偏光角を持つ直線偏光を反射するフィルムを用いている。さらに、上記の表偏光板の偏光軸と反射型偏光フィルムの偏光軸と互いに平行か直交かに配置する。液晶パネルはツイストネマチック液晶を用いる。そのねじれ角は９５°〜１８０°の範囲内にある。

液晶パネル内の液晶材料の光学物性、パネルのギャップ、拡散層の拡散度とインクの色味をあわせて、もっとも明るく見えるように調整するのが好ましい。もちろん、バックライトを使うことなく、周囲の照明、あるいは日光を使うのみでも、本考案に係る液晶表示装置は視認性の向上に効果があることは言うまでもない。

本発明の液晶表示装置として、料金表示装置に適用した場合の実施例について説明する。図１は本考案の実施例に係る料金表示装置１ａの断面図である。料金表示装置１ａは、表示面側から順に、表偏光板４、液晶パネル３、拡散層を持つ反射型偏光フィルム２、インク層６、７、８、反射板５が積層されている。本考案の主体は自動販売機の表示装置の構成方法にあるので、電子、機構系の説明は省略するが、表示される文字や画像の制御は、通常のＴＮ液晶パネルと同様である。

料金表示装置１ａの組立ては、例えば、以下述べる順に行う。液晶パネル３は、例えば、９５°から１８０°ねじれ範囲の複数のツイストネマチック液晶パネルを用いる。透明導電膜を持つ２枚のガラス基板内に液晶材料を密閉し、表側に耐久性のよい偏光板を貼る。液晶パネルの裏側にはまず反射型偏光フィルムを貼り、その裏に、料金表示の色パターンにあわせて、黒インク、赤色インクと青色インクなどを印刷する。さらに、その裏に金属反射フィルムを置く。パネルの表に、フロントライトを設置する。反射型偏光フィルムはブリュースター角原理を利用し、異なる複屈折率を持つ有機材料を多層化し、反射型偏光フィルムの機能を高めるように作製した。

液晶表示装置をこのような構成としたので、外光または太陽光が液晶パネル３を通過し、直線偏光になる。画素電極に電圧が印加されていない場合に、表偏光板の偏光軸と反射型偏光フィルムの偏光軸を互いに平行に配置するとき、入射光が反射型偏光フィルムによって反射される。画素が点灯する場合には、反射型偏光フィルムを通過し、裏の印刷層が見える。この方法を用いることで、反射型の液晶パネルのカラー表示と非表示が実現され、且つ入射光が無駄なく使われ、従来のものに比べ、より明るく表示することができた。昼間にはフロントライトが点灯せず、日光の反射によって明るい表示が得られる。夜にはフロントライトが点灯されるので、夜間でも明るい表示ができる。フロントライトとしては、例えば、白色蛍光灯、または、ＬＥＤランプを用いる。

このシステムで得られた表示画面の例を図２に示す。図１において、インク層は、赤インク層６、青インク層７、黒インク層８となるように、表示画面が３つの領域に色分けされるようカラーインクで塗布されている。図２に示す表示画面では、赤色バックに「あたたかい」白文字の表示１１、青色バックに「つめたい」白文字の表示１２と黒色バックに白文字料金表示１３が表示されている。表偏光板の偏光軸と反射型偏光フィルムの偏光軸とを互いに直交するように配置するときは、それぞれのバックの色と文字色が逆転できる。インク層の色配置は、図１、２に示す例では、赤、青、黒としたが、本考案がこの色配置に限定されるものではないことは言うまでもない。また、図２では、「あたたかい」「つめたい」「￥１２０」が表示される文字や料金の例として示されているが、これらを他の文字や料金に変更または削除する必要がある場合は、液晶パネルを用いた電子制御により変更または削除できることは言うまでもない。

上記の実施例において、１／１から１／３２までのいずれのＤＵＴＹ駆動でもパネルを明るく表示させることができた。ただし、ねじれ角が１１０°から１６０°の範囲内で、もっともよい表示画質が得られた。

前記の反射板の前にさらにもう一枚反射型偏光フィルムを設置することによって、反射率を高めることが確認できた。

また、前記の液晶パネルがガラス基板あるいはフィルム基板のいずれでも効果があることがわかった。ＴＦＴ基板でも使える。

図３は本考案の別の実施例に係る料金表示装置１ｂの断面図である。料金表示装置１ｂは、表示面側から順に、フロントライト導光板９、表偏光板４、液晶パネル３、拡散層を持つ反射型偏光フィルム２、インク層６、７、８、反射板５が積層されて、夜間照明用のライト１０が適切な位置（フロントライト導光板９のサイド側）に配置されて構成される。

図３に示す構成では、カラーインクは裏の反射板表面に印刷した。反射型偏光フィルムの裏に印刷することに比べて、コントラストと色味が落ちるものの、表示機能自体が問題ない。フロントライトは液晶パネルの表にフロントライト導光板とＬＥＤランプを組み合わせて、照明を構成した。導光板表面は、約０．５ｍｍピッチの三角形溝を均一に形成し、ＬＥＤランプの入射光方向はほぼ三角形溝と垂直するように導光板のサイド側にＬＥＤを配置した。導光板は透明なポリカーボネート材料を使用した。導光板を用いることで、フロントライトの光が夜でも明るく、より均一な照度で液晶パネルを照明できる。

明るい場所、特に屋外で太陽光に当たる場所に使用される省エネルギー自販機、且つ液晶表示装置が昼夜ともよい視認性を要求される用途に適用できる。もちろん野外に置かれる自動販売機の料金表示装置のほかに、道路、店舗、駅、ガソリンスタンド等において使用される屋外用広告、看板、他の携帯型の電気製品等の省エネー表示装置にも適用できる。

１ 料金表示装置
２ 拡散層を持つ反射型偏光フィルム
３ 液晶パネル
４ 表偏光板
５ 反射フィルム
６ 赤蛍光層
７ 青蛍光層
８ 黒インク層
９ 導光板
１０ ランプ
１１ 赤色バックに白文字の表示
１２ 青色バックに白文字の表示
１３ 黒色バックに白文字表示

Claims (8)

1. 表側偏光板、２枚の透明電極付き基板の間に９５°〜１８０°ねじれて配列するネマチック液晶が封止されている液晶パネル、拡散効果を持つ反射型偏光フィルム、カラーインク層、反射板を順に積層して構成されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記の液晶パネルは１１０°〜１６０°のねじれ角を持つことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記カラーインク層が前記の反射型偏光フィルムの裏にカラーインクを直接塗布した層であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶パネルに光が当たるようにフロントライト、又は、フロントライトと導光板を配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶パネル用の２枚の基板はガラス基板同士か、フィルム基板同士か、あるいはガラス基板とフィルム基板同士かを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶パネル用の２枚の基板のいずれかがＴＦＴ駆動素子が配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の液晶表示装置。
7. 前記拡散層と反射型偏光フィルムと隣接の液晶パネル基板が一体化されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の液晶表示装置。
8. 前記の反射板の前にさらにもう一枚反射型偏光フィルムを設置することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の液晶表示装置。

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