JPH0279894A - 液晶表示装置 - Google Patents

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】 〔概要〕 液晶表示装置に関し、 卓上用の小型表示用スクリーンの上に、明るい表示面と
、高いコントラスト画像を得ることを目的とし、 液晶表示パネルに近接して面光源を配置し、液晶表示パ
ネルを透過した光をハーフミラ−がら構成した小型の表
示用スクリーン上に投写し、画像を形成するように卓上
用の投写型液晶表示装置を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、液晶表示装置の改良に関する。

情報処理用端末装置、公衆表示装置などで明るい周囲環
境において使用した時、発光型のＣＲＴ（陰極線管）や
ＬＥＤ　（発光ダイオード）表示装置が見にく−なる場
合がある。　これに対し、周囲からの光をうけて表示を
行う液晶表示装置が注目されている。

液晶表示装置にはＴＮ　（Ｔｗｉｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａ
ｔｉｃ　）型液晶や、ＳＴＮ　（Ｓｕｐｅｒ　　Ｔｗｉ
ｓｔｅｄ　　Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶を用いて、液晶表
示パネル面に表示される画像を直接観察する、いわゆる
直視型で、単純マトリックス駆動方式を採用するものが
広く実用化されている。

これらＴＮあるいはＳＴＮ型液晶は、光の旋光性を利用
した表示であるから原理的に２枚の偏光板が必要となり
、光源から入射する光の７５％が偏光板に吸収され表示
面が暗くなると共に、駆動方式として単純マトリックス
方式を使用していることからコントラストも低いという
難点がある。

光源の強度を増すことによって若干の改良は見られるが
、余り強度を上げると液晶表示パネルの温度が上昇し、
その結果として、駆動特性が低下するなどの問題が生ず
る。このような状況から、表示面が明るく、コントラス
トの高い液晶表示装置が強（求められている。

〔従来の技術〕

２枚の偏光板を使用してはいるが、コントラストの高い
ＴＮ型液晶表示装置としては、薄膜トランジスタアレイ
を使用した、いわゆるＴＦＴ型液晶表示装置があり、鮮
明な動画像表示が得られることから携帯型液晶テレビと
して実用化されている。

しかし、これは製造方法が難しく、ＯＡ機器などに使用
される表示装置のように大型の表示パネルをつくるのが
難しいので高価である。

一方、明るい表示面を得るため偏光板を用いない液晶表
示方式としては、ダイナミックスキャタリング（Ｄ　Ｓ
）型およびネマティック−コレステリンク蓄積型などが
提案されているが、何れも欠点があって実用化されてい
ない。

これらに対し、ネマティック−コレステリック相転移型
液晶表示方式は、ネマティック相の光透過状態とコレス
テリック相の光散乱状態を液晶のメモリ効果によって維
持する方式で、明るい大容量表示画像を得ることが可能
であり、すでに、本発明者らは液晶表示装置への応用を
提案している（特開昭６ｌ−６０７８２）。

とくに、この方式は大画面の投写型表示装置として適し
ており、本発明者らは会議や講演会など多人数を対象と
した用途に電子式オーバヘッドプロジェクタとも言うべ
き投写型液晶表示装置を提案している。（特開昭６ｌ−
１９８２７０）。

第５図は従来の投写型液晶表示装置の原理を示す図、第
６図は同一駆動電圧で光透過と光散乱の２つの状態を維
持することができるネマティック−コレステリック相転
移型液晶の光透過率と印加電圧との関係を示す図である
。

第６図で透明な光透過状態を選択するときは、駆動電圧
Ｖｄの２倍以上の電圧を印加してホメオトロピック状ｇ
（Ｈ状態）とした後、電圧をＶｄに下げてＨ゛の透明状
態に保持する。

一方、白濁した光散乱状態を選択するときは、透明状態
の選択と同様にＶｄの２倍以上の電圧を印加してＨ状態
とした後、電圧をＯｖにして白濁したフォーカルコニッ
ク状態（Ｆｏ状Ｓ）とし、さらに、電圧をＶｄに上げて
Ｆの白濁した光散乱状態を保持する。

従って、ネマティック−コレステリック相転移型液晶で
は液晶に印加する電圧を上記のように制御することによ
って、同一駆動電圧Ｖｄにおいて透明状態と、白濁状態
とを選択保持することができる。

以上の特性を有する液晶を封入した液晶表示パネルを用
い、第５図に示したような光学系により投写型液晶表示
装置を構成して明るい投写画像が得られている。

図中１は液晶表示パネル、９はハロゲンランプなどの光
源、１０および１１は強い光源９からの光の液晶に対す
る影響を防止するための赤外線カット用のコールドフィ
ルタおよび紫外線カツトフィルタである。

１２は光源からの光を平行光に変えるレンズ、１３は集
光レンズ、１４は光を拡大するためのレンズで、このよ
うな構成によってスクリーン８上に大画面の拡大像を得
ている。

ここでコントラストを上げるうえで特に重要なのは、集
光レンズ１３で液晶表示パネルの白濁部分（スクリーン
８上で暗部となる）で散乱された光の多くをレンズの外
に逃がし、液晶表示パネルの透明部分（スクリーン８上
で明部となる）を透過する光は１００％集光した後、凹
レンズ１４でスクリーン上に拡大投写していることであ
る。

そのためには液晶表示パネル１とレンズ１３との間、レ
ンズ１３と１４との間を何れも出来るだけ離したほうが
よい。

従って、以上に述べた従来の大画面の投写型液晶表示装
置では必然的に光路長が大きくなり、装置が大型となっ
て卓上用などの小型表示装置を構成することは困難であ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

パソコン、ワードプロセッサなど個人で使用する装置が
益々昔及してきている。　これらの装置は卓上型あるい
は携帯型として用いられることが多いので、それに用い
られる液晶表示装置も表示面を直接具る、いわゆる直視
型が一般的である。

ネマティック−コレステリック相転移型液晶はＴＮ型や
ＳＴＮ型と比較して明るく、高コントラストが得られる
ことを述べたが、透過光による直視型表示パネルとして
評価したところ期待した高いコントラストを得ることが
出来なかった。

この原因は、暗部にあたる白濁部分は光散乱状態、すな
わち乱反射状態にあり２枚の偏光板をクロスさせた場合
のような消光状態になり得ないからである。

このために、第５図の従来例の投写型液晶表示装置では
、すでに詳しく述べたように集光レンズで散乱光を光路
の中にいれないようにしてコントラストを上げている。

本発明は、ネマティック−コレステリック相転移型液晶
を使用して、−ａに使用されている直視型表示装置と同
様に卓上型の用途に使用できる程度の大きさで、明るく
コントラストのよい液晶表示装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、光透過率と印加電圧との関係を示す特性
カーブがヒステリシスループを描き、同一駆動電圧で光
透過と光散乱の二つの安定状態を維持することができる
ネマティック−コレステリック相転移型液晶を封入した
液晶表示パネルｌと、液晶表示パネル１と近接して配置
された面光源２と、液晶表示パネル１を挟んで、面光源
２の反対側に液晶表示パネル１と対面して、所要の間隔
を置いて配置されたハーフミラ−で構成される投写用ス
クリーン３とから投写型液晶表示装置を構成することに
より解決することができる。

なお、第１図は本発明の原理構成を示した図で、図中１
は液晶表示パネル、２は面光源、３はハーフミラ−から
なるスクリーンである。液晶表示パネル１とスクリーン
３とは画面を観察できるように所要の間隔を置いて配置
される。

〔作用〕

本発明では、点光源ではなく面光源を使用しているので
、平行光に変えるレンズを除いて液晶表示パネルと面光
源とを近接して配置することができる。

また、従来の投写型液晶表示装置において通常使用され
ている白色スクリーンの代わりにハーフミラ−を使用す
ることによって集光レンズを除去し、さらに等倍投写さ
せることによって凹レンズを除去することによって、従
来のネマティック−コレステリック相転移型液晶を使用
した投写型液晶表示装置と比較して極めてコンパクトな
表示装置にすることが可能となる。

第２図および第３図は、本発明を構成するハーフミラ−
スクリーンと従来使用されている白色スたものと同様の
構成を用いて測定した結果によって示したものである。

各図において、横軸は視野角、縦軸は光強度（百分率で
示しである）およびコントラスト比である９図中５は明
部すなわち液晶表示パネル１の透明部分を透過した光が
スクリーンで反射した時の光強度の分布曲線で、６は暗
部すなわち液晶表示パネル１の白濁部分で散乱した光の
一部がスクリーンに達して反射した時の光強度の分布曲
線である。

第３図かられかるように、従来の白色スクリーンの場合
は乱反射が起こっているため、暗部からの反射光６のレ
ベルが高く分布も広がっている。

従って、コントラスト比７が極めて悪（なっている。

一方、第２図の本発明のハーフミラ−スクリーンの場合
は、明部からの反射光５は白色スクリーンに比較して視
野角依存性が相当大きいが、暗部からの反射光６のレベ
ルがひくいためコントラスト比を高くすることができ、
鮮明な画像表示を行わせることが可能となる。

〔実施例〕

大きさ５０Ｘ６０ｍｓ　、厚さ１．１ｓａｇの２枚のガ
ラス基板上に透明電極をストライプ状に形成し、電極を
形成した側の基板面にポリビニールアルコール（ＰＶＡ
）を配向膜として形成した後、この２枚の基板をストラ
イプ状電極が直交するようにして、６μｍのギャップで
重ね合わせた。　このギャップの中に、ロッシュ社製ネ
マティック混合液晶Ｎｒ、２８０１を８８重量％に対し
て、ＢＤＩＩ社製カイラルネマティック液晶ＣＢ−１５
を１２重量％加えた混合液晶を封入して相転移型液晶表
示パネル１を構成した。

面光源２としては、冷陰極管を４本並べて構成した。

ハーフミラ−スクリーン３としては、５０％反射、５０
％透過でや＼吸収の多い金属ハーフミラ−を使用して、
第１図の基本構成で液晶表示装置を構成した結果、通常
の室内環境において明るい鮮明な投影表示画像を得るこ
とができた。

第４図は本発明を応用した卓上用の液晶表示装置の斜視
図である。

図中１は液晶表示パネル、２は面光源、３はハーフミラ
−からなるスクリーンである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば小型で、表示画面
が明るくコントラストの高い液晶表示装置が得られ、卓
上型装置用その他に使用されている液晶表示装置の性能
向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図はハーフミラ−スクリーンにおける反射光強度分
布とコントラスト比分布を示す図、第３図は白色スクリ
ーンにおける反射光強度分布とコントラスト比分布を示
す図、 第４図は本発明を応用した卓上用液晶表示装置の斜視図
、 第５図は従来の投写型液晶表示装置の構成図、第６図は
光透過率と印加電圧の関係を示す図である。 図において、 １は液晶表示パネル、 ２は面光源、 ３はハーフミラ−からなるスクリーン、５は明部反射光
を示すカーブ、 ６は暗部反射光を示すカーブ、 ７はコントラスト比を示すカーブ、 である。 本念明め斥埋精へ図 ヨ１１；　イ　「ｉ（］ 第２１１１　　　　　　　　　第　３図本あ明シち用し
Ｔこ卓上用液ｌｅ表示嚢１の４才裡、図第　４　図 イ乏東め股亨製鮎及示衷！の鎮戒口 第　５（！ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光透過率と印加電圧との関係を示す特性カーブがヒステ
   リシスループを描き、同一駆動電圧で光透過と光散乱の
   二つの安定状態を維持することができるネマティック−
   コレステリック相転移型液晶を封入した液晶表示パネル
   （１）と、 液晶表示パネル（１）と近接して配置された面光源（２
   ）と、 液晶表示パネル（１）を挟んで、面光源（２）の反対側
   に液晶表示パネル（１）と対面して、所要の間隔を置い
   て配置されたハーフミラーからなるスクリーン（３）と
   から構成されることを特徴とする液晶表示装置。