JPH04212125A - Display device - Google Patents

Display device

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JPH04212125A
JPH04212125A JP3034116A JP3411691A JPH04212125A JP H04212125 A JPH04212125 A JP H04212125A JP 3034116 A JP3034116 A JP 3034116A JP 3411691 A JP3411691 A JP 3411691A JP H04212125 A JPH04212125 A JP H04212125A
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JP
Japan
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light
display element
display
layer
liquid crystal
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JP3034116A
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Japanese (ja)
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Chisato Kajiyama
千里 梶山
Kensaku Takada
憲作 高田
Toru Kashiwagi
亨 柏木
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To increase the contrast of a display by providing a selective transmittable layer. CONSTITUTION:This device has the display element 1 which makes display by selectively transmitting and scattering light according to input signals, the selective transmittable layer 2 which is disposed behind the display element 1 and a light absorptive layer 3 which is disposed behind the selective transmittable layer. Namely, the light exclusive of the incident angle of a prescribed range of the light past the display element 1 while scattered by the light scattering part of the display element 1 is reflected to the display element 1 side by the selective transmittable layer 2 and is supplied again to the display element 1. The quantity of the scattered light is increased in this way and the contrast is increased.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はTVや一般OA機器用の
表示装置に関し、より詳細には、軽量、薄形の表示素子
を用いた表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device for a TV or general office equipment, and more particularly to a display device using a lightweight and thin display element.

【0002】0002

【従来の技術】上記軽量、薄形の表示素子としては、数
μmの間隔に固定した一対の透明電極板の間に、液晶材
料を注入することによって形成された液晶表示素子が主
として使用されていた。上記構成の液晶表示素子におい
ては、液晶の配向を光学的なコントラストとして発現さ
せるため、一対の透明電極板のそれぞれに、偏光軸が互
いに直交した偏光板を取付ける必要がある。
2. Description of the Related Art As the above-mentioned lightweight and thin display elements, liquid crystal display elements formed by injecting a liquid crystal material between a pair of transparent electrode plates fixed at a spacing of several μm have been mainly used. In the liquid crystal display element having the above configuration, in order to express the alignment of the liquid crystal as an optical contrast, it is necessary to attach a polarizing plate whose polarization axes are perpendicular to each other to each of the pair of transparent electrode plates.

【0003】ところが、偏光板を透過する光量は、一般
的な偏光板の原理から明らかなように、50%を上回る
ことがないため、明るい表示を行うには素子を背後から
照らす強力なバックライトが必要で、素子の発熱の問題
や、消費電力および製造コストの増加が問題となってい
た。そこで近時、電圧印加による光散乱、透過の変化に
よって表示を行う、偏光板を必要としない液晶表示素子
が開発された。
However, as is clear from the principle of general polarizing plates, the amount of light transmitted through a polarizing plate does not exceed 50%, so in order to achieve bright display, a powerful backlight that illuminates the element from behind is required. This has caused problems such as heat generation in the element and increased power consumption and manufacturing costs. Therefore, recently, a liquid crystal display element that does not require a polarizing plate has been developed, which displays by changing light scattering and transmission due to voltage application.

【0004】上記液晶表示素子は、マトリックス高分子
と低分子量の液晶とを含んだ液晶膜を、透明導電膜を有
する一対の支持体で挾着することで構成される。液晶膜
としては、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート
等の通常の高分子をマトリックス高分子として用いた高
分子/液晶複合膜[Polymer Preprint
s,Japan Vol.37,(8) ,2450(
1988)参照]や、ポリマーの骨格鎖に、フレキシブ
ルな炭素骨格等を介して、液晶化合物に相当する部分を
結合した側鎖を設けた側鎖型高分子液晶をマトリックス
高分子として用いた高分子液晶/低分子液晶混合膜[P
olymer Preprints,Japan Vo
l.37,(8) ,2453(1988)参照]が例
示される。
The above liquid crystal display element is constructed by sandwiching a liquid crystal film containing a matrix polymer and a low molecular weight liquid crystal between a pair of supports having a transparent conductive film. As a liquid crystal film, a polymer/liquid crystal composite film [Polymer Preprint
s, Japan Vol. 37, (8), 2450 (
1988)], and polymers using side-chain polymer liquid crystals as matrix polymers, in which side chains are attached to the polymer backbone chain with parts corresponding to liquid crystal compounds via flexible carbon skeletons, etc. Liquid crystal/low molecular liquid crystal mixed film [P
olymer Preprints, Japan Vo
l. 37, (8), 2453 (1988)].

【0005】前者の高分子/液晶複合膜は、スポンジ構
造になったマトリックス高分子の孔を低分子量の液晶で
充填した構造を有しており、無電圧時には、孔内の液晶
分子がマトリックス高分子との界面に沿っており、巨視
的にはランダムな状態にあるため、入射光が散乱されて
不透明な状態になっている。そして、一対の透明導電膜
によって電場が印加されると、Δε>0[但し、Δεは
誘電率異方性であって、式:
The former polymer/liquid crystal composite film has a structure in which the pores of a matrix polymer with a sponge structure are filled with low molecular weight liquid crystal, and when no voltage is applied, the liquid crystal molecules in the pores are filled with matrix polymer. It lies along the interface with molecules and is in a macroscopically random state, so incident light is scattered and it becomes opaque. Then, when an electric field is applied by the pair of transparent conductive films, Δε>0 [where Δε is the dielectric constant anisotropy, and the formula:

【0006】[0006]

【数1】[Math 1]

【0007】で表される(なお、[0007] (in addition,

【0008】[0008]

【外1】[Outside 1]

【0009】は分子軸方向の誘電率、is the dielectric constant in the direction of the molecular axis,

【0010】0010

【外2】[Outside 2]

【0011】は分子軸に対して直交方向の誘電率を示す
)]のとき、静電的作用によって液晶分子が電場方向に
配向して、入射光が散乱されずに通過できるようになり
、高分子/液晶複合膜が透明な状態に転換するという電
気光学効果を示す。一方、後者の高分子液晶/低分子液
晶混合膜においては、一対の透明導電膜に低周波または
直流の電場を印加すると、膜内で周波数に付随して電荷
が移動するために乱流を生じて、入射光を強く散乱する
ようになり、不透明な状態となる。一方、高周波の電場
を印加すると、高分子液晶/低分子液晶混合膜内の液晶
分子が電場方向にホメオトロピック配向して、入射光が
散乱されずに通過できるようになり、透明な状態に転換
する。また、この高分子液晶/低分子液晶混合膜におい
ては、上記両状態にて電場を除去した際に、印加周波数
−光学応答のヒステリシス特性によって、光の散乱状態
または非散乱状態を安定に保持するメモリー性がある。
[0011] indicates a dielectric constant in the direction perpendicular to the molecular axis)], the liquid crystal molecules are oriented in the direction of the electric field due to electrostatic action, allowing incident light to pass through without being scattered. It exhibits an electro-optical effect in which the molecular/liquid crystal composite film transforms into a transparent state. On the other hand, in the latter polymer liquid crystal/low molecular liquid crystal mixed film, when a low frequency or direct current electric field is applied to a pair of transparent conductive films, turbulent flow occurs due to the movement of charges in the film along with the frequency. As a result, the incident light is strongly scattered, resulting in an opaque state. On the other hand, when a high-frequency electric field is applied, the liquid crystal molecules in the polymer liquid crystal/low molecular liquid crystal mixed film homeotropically align in the direction of the electric field, allowing incident light to pass through without being scattered, converting it to a transparent state. do. In addition, in this polymer liquid crystal/low molecular liquid crystal mixed film, when the electric field is removed in both of the above states, the light scattering state or non-scattering state is stably maintained due to the hysteresis characteristic of the applied frequency-optical response. It has memory properties.

【0012】上記構成からなる液晶表示素子においては
、マトリックス高分子の選択により、液晶膜に可撓性を
付与できるため、表面に透明導電膜を形成する等して導
電性を付与した可撓性の透明フィルムからなる支持体と
組み合わせれば、液晶表示素子への可撓性の付与が可能
になるという利点がある。なお、これに類似した液晶表
示素子として、タリック(Taliq )社が製造する
「NCAP液晶」が市販されている。
[0012] In the liquid crystal display element having the above structure, flexibility can be imparted to the liquid crystal film by selecting a matrix polymer. When combined with a support made of a transparent film, there is an advantage that flexibility can be imparted to the liquid crystal display element. Incidentally, as a liquid crystal display element similar to this, "NCAP liquid crystal" manufactured by Taliq is commercially available.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記光散乱、透過の変
化によって表示を行う液晶表示素子は、光散乱部分のみ
光を散乱、反射させる光反射型、および光透過部分のみ
バックライトからの光を透過させる光透過型の表示装置
の何れにも使用することができるが、主として、バック
ライトを必要としない簡単な構造で表示を行える、光反
射型の表示装置に使用される場合が多い。この光反射型
の表示装置においては、表示素子の背後に、光透過部分
を通過した光を吸収する光吸収層が配置される。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned liquid crystal display elements that perform display by changing light scattering and transmission are of the light reflection type, in which only the light scattering portion scatters and reflects light, and the light transmission type, in which the light from the backlight is reflected only in the light transmission portion. Although it can be used for any light transmission type display device, it is mainly used for a light reflection type display device that can perform display with a simple structure that does not require a backlight. In this light reflection type display device, a light absorption layer that absorbs light that has passed through the light transmission portion is arranged behind the display element.

【0014】しかし、上記表示装置においては、素子の
光散乱部分で散乱されて観察者側に反射される光は、当
該光散乱部分に入射する光の20〜30%に過ぎず、あ
との光は、散乱されながらも表示素子を通過して、背後
の光吸収層に吸収されてしまうため、散乱部分の白濁が
不十分で、十分なコントラストが得られないという問題
があった。
However, in the above display device, the light that is scattered by the light-scattering portion of the element and reflected toward the viewer is only 20 to 30% of the light that enters the light-scattering portion; Although it is scattered, it passes through the display element and is absorbed by the light absorption layer behind it, so there is a problem that the scattered area is not sufficiently clouded and sufficient contrast cannot be obtained.

【0015】また、上記従来の表示素子を用いてカラー
表示を行う場合には、表示素子に着色フィルムを重ねて
いるが、鮮明な発色が得られないという問題もある。本
発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであって、表
示のコントラストが高い表示装置、並びに、表示のコン
トラストが高く、かつ鮮明なカラー表示を行える表示装
置を提供することを目的としている。
[0015] Furthermore, when color display is performed using the conventional display element described above, a colored film is overlaid on the display element, but there is also the problem that clear color development cannot be obtained. The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a display device with a high display contrast, and a display device with a high display contrast and a clear color display. .

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の表示装置は、入力信号に応じて光を選択的
に透過、散乱させて表示を行う表示素子の背後に、当該
表示素子の観察方向に相当する所定範囲の入射角の光を
透過し、それ以外の光を表示素子側に反射する選択透過
層を配置すると共に、この選択透過層の背後に光吸収層
を配置したことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the display device of the present invention includes a display device that selectively transmits and scatters light according to an input signal to display a display device behind the display device. A selectively transmitting layer that transmits light with an incident angle within a predetermined range corresponding to the viewing direction of the element and reflects other light toward the display element is disposed, and a light absorbing layer is disposed behind this selectively transmitting layer. It is characterized by

【0017】また、本発明の他の態様によれば、上記表
示素子の観察側の表面の少なくとも表示部に、カラーフ
ィルタ層を設けた表示素子が提供される。
According to another aspect of the present invention, there is provided a display element in which a color filter layer is provided on at least the display portion of the viewing side surface of the display element.

【0018】[0018]

【作用】上記構成からなる、本発明の表示装置において
は、表示素子の光透過部分を通過した光のうち、当該表
示素子の観察方向に相当する、所定範囲の入射角の光は
、選択透過層を通過して光吸収層に吸収される。一方、
表示素子の光散乱部分で散乱されながらも表示素子を通
過した光のうち、上記所定範囲外の入射角の光は、選択
透過層において全反射されて再度表示素子に到達し、光
散乱部分における散乱光量を増加させる。
[Operation] In the display device of the present invention having the above configuration, among the light that passes through the light transmitting portion of the display element, light having an incident angle within a predetermined range corresponding to the viewing direction of the display element is selectively transmitted. The light passes through the layer and is absorbed by the light absorbing layer. on the other hand,
Of the light that passes through the display element while being scattered by the light-scattering part of the display element, light with an incident angle outside the above-mentioned predetermined range is totally reflected in the selectively transmitting layer and reaches the display element again. Increase the amount of scattered light.

【0019】また、上記表示素子の観察側の表面の少な
くとも表示部に、カラーフィルタ層を設けた場合には、
このカラーフィルタで着色された光が選択透過層に入射
するので、光散乱部分が鮮やかに発色する。
Furthermore, when a color filter layer is provided on at least the display portion of the viewing side surface of the display element,
Since the light colored by this color filter is incident on the selective transmission layer, the light scattering portion develops a vivid color.

【0020】[0020]

【実施例】以下に、本発明の表示装置を、実施例を示す
図面を参照しつつ説明する。図1に示すように、この実
施例の表示装置は、入力信号に応じて光を選択的に透過
、散乱させて表示を行う表示素子1と、この表示素子1
の背後に配置された選択透過層2と、この選択透過層2
の背後に配置された光吸収層3とを備えている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A display device according to the present invention will be explained below with reference to drawings showing embodiments. As shown in FIG. 1, the display device of this embodiment includes a display element 1 that selectively transmits and scatters light according to an input signal to display a display;
a selectively permeable layer 2 disposed behind the selectively permissive layer 2;
The light absorbing layer 3 is arranged behind the light absorbing layer 3.

【0021】表示素子1としては、図2に示すように、
液晶膜11を、所定の表示パターンに対応する透明導電
膜12a,13aを有する一対の支持体12,13によ
って挾着した液晶表示素子が使用される。また、液晶膜
11としては、前述した、高分子/液晶複合膜または高
分子液晶/低分子液晶混合膜が使用される。この液晶膜
11は、透明導電膜12a,13aによって電場が印加
された際に、電気光学効果によって、上記透明導電膜1
2a,13aに対応する部分の液晶の光学特性が変化し
て所定の表示を行う液晶表示機能を有している。
As the display element 1, as shown in FIG.
A liquid crystal display element is used in which a liquid crystal film 11 is held between a pair of supports 12 and 13 having transparent conductive films 12a and 13a corresponding to a predetermined display pattern. Further, as the liquid crystal film 11, the aforementioned polymer/liquid crystal composite film or polymer liquid crystal/low molecular liquid crystal mixed film is used. This liquid crystal film 11 is formed by the electro-optical effect when an electric field is applied by the transparent conductive films 12a and 13a.
It has a liquid crystal display function in which the optical characteristics of the liquid crystal in the portions corresponding to 2a and 13a change to perform a predetermined display.

【0022】また、上記液晶膜11は、マトリックス高
分子を含有するため、従来の液晶ディスプレイにおける
、低分子量の液晶のみからなる層にはない、自己の形状
を保持する自己支持性を有している。このため、従来の
液晶ディスプレイに比べて、表示素子1の構造を簡略化
できる。すなわち、従来の液晶ディスプレイでは、低分
子量の液晶からなる層が自己支持性を有さないため、透
明導電膜間の間隔を維持するためには、プラスチックや
ガラスからなる棒状または球状のスペーサが必要であっ
た。これに対し、上記液晶膜11は自己支持性を有する
ので、スペーサが不要であり、構造を簡略化することが
できる。また、上記液晶膜11は、自己支持性を有さな
い低分子量の液晶層等に比べて衝撃に強い。
Furthermore, since the liquid crystal film 11 contains a matrix polymer, it has a self-supporting property that maintains its own shape, which is not present in a layer consisting only of low molecular weight liquid crystals in conventional liquid crystal displays. There is. Therefore, the structure of the display element 1 can be simplified compared to a conventional liquid crystal display. In other words, in conventional liquid crystal displays, the layer made of low molecular weight liquid crystal does not have self-supporting properties, so a rod-shaped or spherical spacer made of plastic or glass is required to maintain the distance between the transparent conductive films. Met. On the other hand, since the liquid crystal film 11 has self-supporting properties, no spacer is required, and the structure can be simplified. Further, the liquid crystal film 11 is more resistant to impact than a low molecular weight liquid crystal layer that does not have self-supporting properties.

【0023】なお、表示装置を可撓性にするため、表示
素子1に可撓性を持たせるには、前述したように、可撓
性のマトリックス高分子を使用して、液晶膜11に可撓
性を付与すれば良い。上記液晶膜11は、マトリックス
高分子と低分子量の液晶材料とを溶剤中に溶解した溶液
を、一対の樹脂フィルム12,13のうちの一方の、透
明導電膜12a(13a)が形成された側の表面に流延
塗布し、乾燥させることで形成される。この後、この液
晶膜11の上にもう1枚の樹脂フィルム13(12)を
重ね合わせれば、表示素子1が完成する。
Note that in order to make the display device flexible, in order to make the display element 1 flexible, a flexible matrix polymer is used to make the liquid crystal film 11 flexible, as described above. It is sufficient to impart flexibility. The liquid crystal film 11 is formed by dissolving a solution of a matrix polymer and a low molecular weight liquid crystal material in a solvent on one side of the pair of resin films 12 and 13 on which the transparent conductive film 12a (13a) is formed. It is formed by casting on the surface and drying it. Thereafter, another resin film 13 (12) is placed on top of this liquid crystal film 11 to complete the display element 1.

【0024】液晶膜11を挾持する一対の支持体12,
13としては、ガラス板、プラスチック板等を使用でき
る他、表示素子1に可撓性を持たせるためには、可撓性
の樹脂フィルムを使用することもできる。上記樹脂フィ
ルムとしては、特にポリエチレンテレフタレート(PE
T)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエー
テルサルホン(PES)等の、機械的、熱的、光学的な
特性に優れ、薄く、軽く、柔軟で、割れの生じるおそれ
のない透明樹脂フィルムが好適に使用される。樹脂フィ
ルムの厚みは100〜200μmの範囲内であることが
好ましい。
A pair of supports 12 that sandwich the liquid crystal film 11,
As the material 13, a glass plate, a plastic plate, etc. can be used, and in order to give the display element 1 flexibility, a flexible resin film can also be used. The above resin film is particularly made of polyethylene terephthalate (PE).
T), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), etc., are transparent resin films that have excellent mechanical, thermal, and optical properties, are thin, light, flexible, and do not have the risk of cracking. Preferably used. The thickness of the resin film is preferably within the range of 100 to 200 μm.

【0025】支持体12,13の表面に形成される透明
導電膜12a,13aとしては、ITO(インジウムチ
ンオキサイド)やSnO2 等の薄膜が挙げられる。上
記透明導電膜12a,13aを、所定の表示パターンに
対応する形状にするには、例えば、支持体12,13の
表面に、真空蒸着やスパッタリング等の気相成長法で透
明導電膜を形成した後、不要部分をエッチング除去する
方法や、上記気相成長法による透明導電膜の形成の際に
所定の表示パターンに対応したマスクを用いる方法があ
る。
The transparent conductive films 12a and 13a formed on the surfaces of the supports 12 and 13 include thin films of ITO (indium tin oxide), SnO2, and the like. In order to form the transparent conductive films 12a and 13a into a shape corresponding to a predetermined display pattern, for example, a transparent conductive film is formed on the surfaces of the supports 12 and 13 by a vapor phase growth method such as vacuum evaporation or sputtering. After that, there is a method of etching away unnecessary portions, and a method of using a mask corresponding to a predetermined display pattern when forming a transparent conductive film by the above-mentioned vapor phase growth method.

【0026】表示素子1に、例えば図1中に二点鎖線で
示す“A”を表示させるためには、上記透明導電膜12
a,13aのうちの少なくとも一方を、上記“A”の形
状に形成すれば良い。また、上記透明導電膜12a,1
3aを、共に、複数の平行平板状電極とし、それを互い
に直交するように配置して、平行平板状電極の交差部分
をドットとする単純ドットマトリックスを構成し、この
ドットマトリックスの複数のドットの組み合わせによっ
て、表示素子1に上記“A”を表示させることもできる
In order for the display element 1 to display, for example, "A" shown by a two-dot chain line in FIG.
At least one of a and 13a may be formed into the shape of "A" described above. Further, the transparent conductive films 12a, 1
3a are a plurality of parallel plate electrodes, which are arranged perpendicularly to each other to form a simple dot matrix in which the intersections of the parallel plate electrodes are dots. Depending on the combination, the above-mentioned "A" can also be displayed on the display element 1.

【0027】さらに、薄膜トランジスタ、非線形抵抗素
子等を用いたアクティブマトリクスを用いることもでき
る。表示素子1の背後に配置される選択透過層2は、当
該表示素子1の観察方向に相当する所定範囲の入射角(
すなわち表示素子1の観察方向に相当する所定範囲の入
射角)の光のみを選択的に透過し、それ以外の入射角の
光を表示素子1側に反射するためのもので、図3に示す
ように、光吸収層3側の表面を平滑面20とし、表示素
子1側の表面を凹凸面21とした透明板が使用される。 上記凹凸面21は、平滑面20に対して所定角度傾斜し
た多数の傾斜面21a,21a…を断面三角波状に配列
することで構成されている。
Furthermore, an active matrix using thin film transistors, nonlinear resistance elements, etc. can also be used. The selective transmission layer 2 arranged behind the display element 1 has an incident angle (
In other words, it selectively transmits only light with a predetermined range of incident angles corresponding to the observation direction of the display element 1, and reflects light with other incident angles toward the display element 1, as shown in FIG. As such, a transparent plate is used in which the surface on the light absorption layer 3 side is a smooth surface 20 and the surface on the display element 1 side is an uneven surface 21. The uneven surface 21 is constructed by arranging a large number of inclined surfaces 21a, 21a, .

【0028】上記選択透過層2においては、傾斜面21
a,21a…で屈折された光が、平滑面20における屈
折と反射の臨界角(図中θy)以内の入射角で平滑面2
0に到達すると、同図に一点鎖線の矢印Kで示すように
平滑面20を通過し、臨界角(θy)を超える入射角で
平滑面20に到達すると、図4に一点鎖線の矢印kで示
すように全反射されることを利用して、光が選択的に透
過、反射される。
In the selective transmission layer 2, the inclined surface 21
The light refracted by a, 21a... hits the smooth surface 20 at an incident angle within the critical angle (θy in the figure) for refraction and reflection on the smooth surface 20.
0, it passes through the smooth surface 20 as shown by the dashed-dotted arrow K in the same figure, and when it reaches the smooth surface 20 at an incident angle exceeding the critical angle (θy), it passes through the smooth surface 20 as shown by the dashed-dotted arrow K in FIG. As shown, light is selectively transmitted and reflected by taking advantage of total internal reflection.

【0029】上記選択透過層2のより詳細な働きを、以
下に説明する。図3に示すように、選択透過層2に直交
する方向(図中二点鎖線V)から、図において左右にθ
x,θxの角度で示される、選択透過層2において選択
的に透過し得る範囲内の入射角θb(θb<θx)で選
択透過層2に到達した光Kは、同図中に一点鎖線の矢印
で示すように、傾斜面21aで屈折されて、前記臨界角
θy以内の入射角θd(θd<θy)で平滑面20に入
射し、この平滑面20を通過して光吸収層3に到達する
A more detailed function of the selectively permeable layer 2 will be explained below. As shown in FIG. 3, from the direction perpendicular to the permselective layer 2 (dashed double-dot line V in the figure),
The light K that reaches the selectively transmitting layer 2 at an incident angle θb (θb<θx) within the range that can be selectively transmitted through the selectively transmitting layer 2, indicated by the angles x and θx, is represented by the dashed line in the figure. As shown by the arrow, it is refracted by the inclined surface 21a, enters the smooth surface 20 at an incident angle θd within the critical angle θy (θd<θy), passes through this smooth surface 20, and reaches the light absorption layer 3. do.

【0030】一方、図4に一点鎖線の矢印で示す、選択
的に透過し得る範囲外の入射角θc(θc>θx)で選
択透過層2に到達した光kは、同図中に一点鎖線の矢印
で示すように、傾斜面21aで屈折されて、前記臨界角
θyを超える入射角θe(θe>θy)で平滑面20に
入射し、この平滑面20で全反射されて、再度表示素子
1側に供給される。
On the other hand, the light k that reaches the selectively transmitting layer 2 at an incident angle θc (θc>θx) outside the range where it can be selectively transmitted, as shown by the dashed-dotted line in FIG. As shown by the arrow, it is refracted by the inclined surface 21a, enters the smooth surface 20 at an incident angle θe exceeding the critical angle θy (θe>θy), is totally reflected by this smooth surface 20, and is reflected again into the display element. 1 side.

【0031】上記選択透過層2においては、幾何光学の
原理から明らかなように、選択的に透過し得る光の入射
角の範囲は、当該選択透過層2を構成する透明板の屈折
率と、傾斜面21a,21a…の傾斜角度θaとによっ
て決定される。例えば、選択透過層2を屈折率1.49
のアクリル樹脂で形成し、傾斜面21a,21a…の傾
斜角度θaを45°にした場合には、前記θxは34°
になり、選択透過層2を屈折率1.41のシリコーン樹
脂で形成し、傾斜面21a,21a…の傾斜角度θaを
同じく45°にした場合には、θxは45°になる。
In the selectively transmitting layer 2, as is clear from the principle of geometric optics, the range of incident angles of light that can be selectively transmitted depends on the refractive index of the transparent plate constituting the selectively transmitting layer 2; It is determined by the inclination angle θa of the inclined surfaces 21a, 21a... For example, the selective transmission layer 2 has a refractive index of 1.49.
is formed of acrylic resin, and the inclination angle θa of the inclined surfaces 21a, 21a... is set to 45 degrees, the said θx is 34 degrees.
When the selective transmission layer 2 is formed of a silicone resin with a refractive index of 1.41 and the inclination angle θa of the inclined surfaces 21a, 21a, . . . is also set to 45°, θx becomes 45°.

【0032】また、同じ屈折率の透明板の場合には、上
記傾斜角度θaを小さくするほどθxが大きくなり、表
示素子1における観察方向が拡がるが、選択透過層2か
ら表示素子1へ反射される光量が減少して、散乱光増加
の効果が低くなる。一方、傾斜角度θaを大きくすれば
、選択透過層2から表示素子1へ反射される光量が増加
して、コントラストが強まるが、表示素子1における観
察方向が狭くなる。
Further, in the case of transparent plates having the same refractive index, the smaller the above-mentioned inclination angle θa, the larger θx becomes, and the observation direction in the display element 1 is expanded, but the light is reflected from the selective transmission layer 2 to the display element 1. As a result, the amount of light that is transmitted decreases, and the effect of increasing scattered light becomes less effective. On the other hand, if the inclination angle θa is increased, the amount of light reflected from the selective transmission layer 2 to the display element 1 will increase, and the contrast will be strengthened, but the viewing direction in the display element 1 will be narrowed.

【0033】したがって、上記傾斜角度θa、および透
明板の屈折率は、表示装置の使用される状況に応じて、
適宜の値に設定すれば良い。上記選択透過層2としては
、ガラス板、アクリル板等の硬質な透明板を使用するこ
とができる他、表示装置を可撓性にするためには、ポリ
カーボネート等の柔軟で高い透明性を有する樹脂板を用
いることもできる。このような柔軟に富む選択透過層と
しては、3M社製の商品名SOLF(Scotch O
ptical LightingFilm、屈折率1.
62、θa=45°、凹凸のピッチ0.3mm、ポリカ
ーボネート製)が市販されている。
[0033] Therefore, the above-mentioned inclination angle θa and the refractive index of the transparent plate vary depending on the conditions in which the display device is used.
Just set it to an appropriate value. As the selective transmission layer 2, a hard transparent plate such as a glass plate or an acrylic plate can be used, and in order to make the display device flexible, a flexible and highly transparent resin such as polycarbonate can be used. A board can also be used. As such a highly flexible selectively permeable layer, SOLF (Scotch O) manufactured by 3M Company is available.
optical Lighting Film, refractive index 1.
62, θa=45°, unevenness pitch 0.3 mm, made of polycarbonate) is commercially available.

【0034】選択透過層2の背後に配置される光吸収層
3としては、従来と同様のものが使用できる。例えば、
表示装置を可撓性にするためには、薄くて柔軟性があり
、軽く、しかも入射光を効率良く吸収できるものが好ま
しく、例えば染色、顔料の分散、蒸着等によって、紺、
黒、赤等の濃い色に着色された樹脂フィルムや、上記色
に着色された紙を積層した樹脂フィルム等が好適に使用
される。
The light absorption layer 3 disposed behind the selective transmission layer 2 can be the same as the conventional one. for example,
In order to make the display device flexible, it is preferable to use something that is thin, flexible, light, and can efficiently absorb incident light.
A resin film colored in a deep color such as black or red, or a resin film laminated with paper colored in the above color is preferably used.

【0035】上記各部からなる、この実施例の表示装置
においては、表示素子1の光透過部分を通過した光のう
ち、当該表示素子1の観察方向に相当する、所定範囲の
入射角の光は、選択透過層2を通過して光吸収層3に吸
収される。一方、表示素子1の光散乱部分で散乱されな
がらも表示素子1を通過した光のうち、上記所定範囲外
の入射角の光は、選択透過層2において、前述したよう
に全反射されて再度表示素子1に到達する。そして表示
素子1の光散乱部分に到達した反射光が、この光散乱部
分の散乱光量を増加させ、結果として、表示素子1のコ
ントラストが上昇する。
In the display device of this embodiment, which is composed of the above-mentioned parts, out of the light that has passed through the light-transmitting portion of the display element 1, the light having an incident angle within a predetermined range corresponding to the observation direction of the display element 1 is , passes through the selective transmission layer 2 and is absorbed by the light absorption layer 3. On the other hand, among the light that passes through the display element 1 even though it is scattered by the light scattering portion of the display element 1, light having an incident angle outside the above-mentioned predetermined range is totally reflected in the selective transmission layer 2 and re-reflected as described above. It reaches the display element 1. The reflected light that reaches the light scattering portion of the display element 1 increases the amount of scattered light at this light scattering portion, and as a result, the contrast of the display element 1 increases.

【0036】例えば、選択透過層2として、前述した3
M社製のSOLFを使用した場合には、光散乱部分と光
透過部分の光散乱強度の比が15:1であり、上記選択
透過層2を使用しないときの比10:1よりもコントラ
ストを向上することができた。次に、図5に示す別の実
施例について説明する。
For example, as the selectively permeable layer 2, the above-mentioned 3
When SOLF manufactured by Company M is used, the ratio of the light scattering intensity of the light scattering part and the light transmitting part is 15:1, and the contrast is lower than the ratio of 10:1 when the selective transmission layer 2 is not used. I was able to improve. Next, another embodiment shown in FIG. 5 will be described.

【0037】図の実施例の表示装置は、入力信号に応じ
て光を選択的に透過、散乱させて表示を行う表示素子1
の背後に、選択透過層2と光吸収層3とを配置するとと
もに、上記表示素子1の前面に、カラーフィルタ層4を
設けたものである。表示素子1は、図2に示す透明導電
膜12a,13aのうちの少なくとも一方が“AB”の
形状に形成されることで、図6に二点鎖線で示すように
“AB”を表示するものである。表示素子1のその他の
部分の構成は、先の図1の実施例における表示素子1と
同様である。また、選択透過層2および光吸収層3とし
ても、先の図1の実施例と同じものが採用される。
The display device of the illustrated embodiment includes a display element 1 that selectively transmits and scatters light according to an input signal to display a display.
A selective transmission layer 2 and a light absorption layer 3 are arranged behind the display element 1, and a color filter layer 4 is provided in front of the display element 1. The display element 1 displays "AB" as shown by the two-dot chain line in FIG. 6 by forming at least one of the transparent conductive films 12a and 13a shown in FIG. 2 in the shape of "AB". It is. The configuration of the other parts of the display element 1 is similar to the display element 1 in the embodiment shown in FIG. 1 above. Furthermore, the same selective transmission layer 2 and light absorption layer 3 as in the embodiment shown in FIG. 1 are used.

【0038】カラーフィルター層4は、全体が光散乱の
少ない透明フィルムからなり、前記表示素子1の“A”
および“B”に対応する、図5、図6に二点鎖線で示す
部分が、それぞれ、任意の色、例えば“A”は赤、“B
”は青に着色されている。カラーフィルター層4の、上
記“A”および“B”以外の部分は、表示素子1の対応
する部分が、常に光散乱状態にあるので、光吸収層3と
同じ色、例えば黒色に着色しておくことが好ましい。
The color filter layer 4 is entirely made of a transparent film with low light scattering,
The parts indicated by the two-dot chain lines in FIGS. 5 and 6, which correspond to "B" and
” is colored blue. The portions of the color filter layer 4 other than “A” and “B” are different from the light absorption layer 3 because the corresponding portions of the display element 1 are always in a light scattering state. It is preferable to color them in the same color, for example, black.

【0039】上記のように、カラーフィルター層4の着
色をパターンニングするには、オフセット印刷、スクリ
ーン印刷等の多色印刷技術や、フォトリソグラフィ技術
、カラー写真フィルムを用いた写真技術、あるいは、熱
転写カラーコピー等の技術を利用すればよい。なお、表
示素子1が、ドットマトリックスの複数のドットの組み
合わせによって表示を行うものである場合には、カラー
フィルター層4を、上記ドットに対応したドットマトリ
ックス状に形成することで、視覚的混色作用による多色
表示を行うことも可能である。
As described above, in order to pattern the coloring of the color filter layer 4, a multicolor printing technique such as offset printing or screen printing, a photolithography technique, a photographic technique using a color photographic film, or a thermal transfer technique can be used. Technology such as color copying may be used. In addition, when the display element 1 performs display by combining a plurality of dots in a dot matrix, the color filter layer 4 is formed in a dot matrix shape corresponding to the above-mentioned dots, thereby creating a visual color mixing effect. It is also possible to perform multicolor display.

【0040】カラーフィルター層4として、光散乱の少
ない透明フィルムを使用するのは、光散乱により、裏面
の光吸収層3により黒く表示されるべき部分に光が回り
込んで、表示のコントラストが悪化してしまうのを防止
するためである。また、上記表示素子1とカラーフィル
ター層4との間に空気層が存在すると、表示素子1と空
気層との界面、および、カラーフィルター層4と空気層
との界面での反射損失によりコントラストが低下するお
それがある。このため、表示素子1とカラーフィルター
層4とを隙間なく密着させるか、あるいは、両者の隙間
に、当該両者と屈折率の近い物質、例えば、高粘度のシ
リコーンオイルや無溶剤型接着剤等を充填することが望
ましい。
[0040] The reason why a transparent film with low light scattering is used as the color filter layer 4 is that due to light scattering, light may go around to the part that should be displayed in black by the light absorbing layer 3 on the back side, and the contrast of the display will deteriorate. This is to prevent this from happening. Furthermore, if an air layer exists between the display element 1 and the color filter layer 4, contrast will be reduced due to reflection loss at the interface between the display element 1 and the air layer and at the interface between the color filter layer 4 and the air layer. There is a risk that it will decrease. For this reason, the display element 1 and the color filter layer 4 should be brought into close contact with each other without any gaps, or a substance with a refractive index similar to that of the two, such as high viscosity silicone oil or a solvent-free adhesive, should be placed in the gap between the two. It is desirable to fill it.

【0041】以上で説明した2つの実施例においては、
表示素子1として液晶表示素子が用いられていたが、表
示素子としては、入力信号に応じて光を選択的に透過、
散乱させて表示を行う、種々の表示素子を使用すること
ができる。その他、本発明の要旨を変更しない範囲で、
種々の設計変更を行うことができる。
In the two embodiments described above,
A liquid crystal display element was used as the display element 1, but the display element can selectively transmit light depending on the input signal.
Various display elements that provide scattering display can be used. In addition, within the scope of not changing the gist of the present invention,
Various design changes can be made.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の表示装置は、以上のように構成
されており、表示素子の光散乱部分で散乱されながらも
表示素子を通過した光のうち、表示素子の観察方向に相
当する所定範囲の入射角以外の光を、選択透過層によっ
て表示素子側に反射させて再度表示素子に供給できるた
め、光散乱部分における散乱光量を増加させて、表示素
子のコントラストを高めることができる。
Effects of the Invention The display device of the present invention is constructed as described above, and among the light that passes through the display element even though it is scattered by the light scattering portion of the display element, a predetermined amount of light that corresponds to the viewing direction of the display element is Since light outside the range of incident angles can be reflected to the display element side by the selective transmission layer and supplied to the display element again, the amount of scattered light in the light scattering portion can be increased and the contrast of the display element can be enhanced.

【0043】また、上記表示素子の観察側の表面の少な
くとも表示部に、カラーフィルタ層を設けた場合には、
このカラーフィルタで着色された光が選択透過層に入射
するので、光散乱部分を鮮やかに発色させることができ
る。
Furthermore, when a color filter layer is provided on at least the display portion of the observation side surface of the display element,
Since the light colored by this color filter is incident on the selective transmission layer, the light scattering portion can be vividly colored.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の表示装置の、一実施例を示す部分切欠
斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing one embodiment of a display device of the present invention.

【図2】図1の表示装置に使用される表示素子としての
、液晶表示素子の層構成を示す断面図である。
2 is a cross-sectional view showing the layer structure of a liquid crystal display element as a display element used in the display device of FIG. 1. FIG.

【図3】図1の実施例の要部としての、選択透過層を拡
大した断面図である。
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a permselective layer as a main part of the embodiment of FIG. 1;

【図4】図1の実施例の要部としての、選択透過層を拡
大した断面図である。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a permselective layer as a main part of the embodiment of FIG. 1;

【図5】本発明の表示装置の、他の実施例を示す部分切
欠斜視図である。
FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing another embodiment of the display device of the present invention.

【図6】図5の実施例の分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of the embodiment of FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  表示素子 2  選択透過層 3  光吸収層 4  カラーフィルター層 1 Display element 2 Selective transmission layer 3 Light absorption layer 4 Color filter layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】入力信号に応じて光を選択的に透過、散乱
させて表示を行う表示素子の背後に、当該表示素子の観
察方向に相当する所定範囲の入射角の光を透過し、それ
以外の光を表示素子側に反射する選択透過層を配置する
と共に、この選択透過層の背後に光吸収層を配置したこ
とを特徴とする表示装置。
Claim 1: A display device that transmits light at a predetermined angle of incidence corresponding to the viewing direction of the display element behind a display element that selectively transmits and scatters light according to an input signal to display a display; 1. A display device comprising: a selectively transmitting layer that reflects other light toward a display element; and a light absorbing layer disposed behind the selectively transmitting layer.
【請求項2】選択透過層が、光吸収層側の表面を平滑面
とし、表示素子側の表面を、上記平滑面に対して所定角
度傾斜した多数の傾斜面からなる凹凸面とした透明板に
より構成されている請求項1記載の表示装置。
2. A transparent plate in which the selective transmission layer has a smooth surface on the light-absorbing layer side and an uneven surface consisting of a large number of inclined surfaces inclined at a predetermined angle with respect to the smooth surface. 2. The display device according to claim 1, comprising:
【請求項3】表示素子の観察側の表面の少なくとも表示
部に、カラーフィルタ層を設けた請求項1記載の表示装
置。
3. The display device according to claim 1, further comprising a color filter layer provided on at least the display portion of the viewing side surface of the display element.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06102507A (en) * 1992-09-24 1994-04-15 Mitsubishi Rayon Co Ltd Liquid crystal display device
JPH0710726U (en) * 1993-07-16 1995-02-14 帝人株式会社 Liquid crystal optical display element

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