JPH04323619A

JPH04323619A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH04323619A
Application number: JP3119452A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Ota; 哲郎太田; Tetsuo Matsumoto; 哲郎松本; Yutaka Nakagawa; 豊中川; Yutaka Kumai; 裕熊井
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1991-04-23
Publication date: 1992-11-12

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶固化物複合体層を
用いた液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、車載用の表示用途として用いられ
る液晶表示素子としては、ツイストネマチック（ＴＮ）
型液晶表示素子が多数使用されている。

【発明が解決しようとする課題】

【０００３】しかし、ＴＮ型液晶表示素子は、偏光板を
２枚使用するため、表示画面が暗くなり、白黒表示と言
っても実際には灰色の背景に黒っぽい表示か、黒っぽい
背景に灰色の表示しか得られていない。また、視角に角
度依存性があり、視角によっては色変りしてしまう欠点
があった。

【０００４】また、かかるＴＮ型液晶表示素子は表示が
暗いため、透過型で使用する場合も、背後光として単に
外光を使用したのでは、まわりの明るさに表示の明るさ
が対抗できず、十分なコントラストが得られないため、
高輝度の背後照明を必要としていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決し、必要に応じ外光を背後照明として利用できる新
規な構成を有する液晶表示装置を提供するものである。

【０００６】具体的には、少なくとも一方がパターン化
された電極を有する一対の電極付基板と、液晶が固化物
マトリクス中に分散保持され、電圧の印加状態により液
晶の屈折率が変化し、一方の状態では固化物マトリクス
の屈折率とほぼ一致して光が透過し、他方の状態では固
化物マトリクスの屈折率と一致しなく光が散乱するよう
にされ、かつ前記基板間に挟持されてなる液晶固化物複
合体層と、各電極に導電接続された駆動回路とを有する
液晶表示素子と、前記液晶表示素子の背後に配置された
照明装置と、前記照明装置から前記液晶表示素子までの
光経路内であって、照明装置からの光以外の光も入射可
能なように配置された光透過角制御素子と、からなるこ
とを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。

【０００７】近年、明るい表示が得られるとして、相対
向する電極の空間に、ネマチック液晶が固化物マトリク
ス中に分散保持され、電圧の印加状態により液晶の屈折
率が変化し、一方の状態では固化物マトリクスの屈折率
とほぼ一致して光が透過し、他方の状態では固化物マト
リクスの屈折率と一致しなく光が散乱するようにされた
液晶固化物複合体層を挟持してなる液晶表示素子が注目
され始めている。

【０００８】本発明は、このような液晶表示素子を、上
述の課題を解決するため、上述の新規な構成で使用する
ものである。

【０００９】本発明で用いる液晶固化物複合体層を用い
た液晶表示装置は、電極付基板間に挟持される液晶材料
として、電気的に散乱状態と透過状態とを制御しうる液
晶固化物複合体を用いているため、偏光板が不要であり
、透過時の光の透過率を大幅に向上できる。このため、
明るい表示が可能である。

【００１０】また、ＴＮ型液晶表示素子に必須の配向処
理が不要であり、生産性も良い。

【００１１】さらに、この液晶固化物複合体は、固化後
はフィルム状の固体になっているので、基板の加圧によ
る基板間短絡やスペーサーの移動による能動素子の破壊
といった問題点も生じにくい。また、この液晶固化物複
合体は、比抵抗が従来のＴＮ型の場合と同等であり、Ｄ
ＳＭ型のように大きな消費電力を要しない。

【００１２】本発明では、電極間に液晶固化物複合体層
を挟持する。この液晶固化物複合体層は、液晶が樹脂マ
トリクス等の固化物マトリクス中に分散保持されたもの
であり、電圧の印加状態により液晶の屈折率が変化し、
それが固化物マトリクスの屈折率とほぼ一致した際に光
が透過し、一致しない際に光が散乱する。このため、明
るく、高いコントラスト比が容易に得られるという特長
を有している。

【００１３】この液晶固化物複合体層は、内部に液晶が
独立液泡として充填された樹脂等のマイクロカプセルで
あっても良いし、多孔質ガラスや多孔質樹脂等の多孔質
体の隙間に液晶が連通して充填されていても良い。

【００１４】本発明で使用される液晶としては、ネマチ
ック液晶が好適であるが、スメクチックＡ相やスメクチ
ックＣ＊　相の液晶も使用できる。また、単体液晶も使
用できるが、通常は複数の液晶化合物や非液晶化合物を
組み合わせて所望の特性の組成物として用いられればよ
い。

【００１５】特に、誘電異方性が正のネマチック液晶を
用い、固化物マトリクスの屈折率が使用する液晶の常光
屈折率（ｎｏ）とほぼ一致するようにされることにより
、透過時における透過率が高くなるので、より明るく、
高いコントラスト比が得られ易い。

【００１６】また、固化物マトリクスとして樹脂マトリ
クスを用いることにより、所望の特性を有する液晶樹脂
複合体の製造が容易となり好ましい。以下の説明では、
この樹脂マトリクスを用いたとして説明する。

【００１７】この液晶表示素子の液晶樹脂複合体は、液
晶と、樹脂マトリクスを構成する材料とを混ぜ合わせて
溶液状またはラテックス状にしておいて、これを光硬化
、熱硬化、溶媒除去による硬化、反応硬化等させて樹脂
マトリクスを分離し、樹脂マトリクス中に液晶が分散し
た状態をとるようにすればよい。

【００１８】使用する樹脂を、光硬化または熱硬化タイ
プにすることにより、密閉系内で硬化できるため好まし
い。特に、光硬化タイプの樹脂を用いることにより、熱
による影響を受けなく、短時間で硬化させることができ
、好ましい。

【００１９】具体的な製法としては、従来の通常のＴＮ
型液晶表示素子と同様にシール材を用いてセルを形成し
、注入口から液晶と樹脂マトリクスとの未硬化混合物を
注入し、注入口を封止して後、光照射をするか加熱して
硬化させることもできる。

【００２０】また、空セルを形成せずに、電極を設けた
基板上に未硬化の液晶と樹脂マトリクスとの混合物を供
給し、その後、もう１枚の電極を設けた基板を重ねて、
光照射等により硬化させてセル化することもできる。

【００２１】また、これらの液晶と樹脂マトリクスとの
未硬化混合物には、基板間隙制御用のセラミック粒子、
プラスチック粒子、ガラス繊維等のスペーサー、顔料、
色素、粘度調整剤、その他本発明の性能に悪影響を与え
ない添加剤を添加してもよい。

【００２２】この硬化工程の際に特定の部分のみに充分
高い電圧を印加した状態で硬化させることにより、その
部分を常に光透過状態または光散乱状態にすることがで
きるので、固定表示したいものがある場合には、そのよ
うな常透過部分、常散乱部分を形成してもよい。

【００２３】本発明では、液晶固化物複合体層は電極付
基板間に挟持される。基板は通常ガラス、プラスチック
等の透明基板が使用される。また、この電極は、通常は
ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）、ＳｎＯ２等の透明電
極とされる。もっとも、反射型で用いる場合には、最も
観察者から遠い電極は、クロム、アルミ等の反射電極も
使用できる。また、画素電極毎にＴＦＴ（薄膜トランジ
スタ）、ＭＩＭ等の能動素子を設けていてもよい。さら
に、液晶固化物複合体層は複層とされてもよい。

【００２４】本発明は、紫外線カットフィルター等を積
層したり、文字、図形等を印刷したりしてもよい。

【００２５】さらに、本発明では、この液晶表示素子の
外側にガラス板、プラスチック板等の保護板を積層して
もよい。これにより、その表面を加圧しても、破損する
危険性が低くなり、安全性が向上する。

【００２６】本発明では、前述の液晶固化物複合体を構
成する未硬化の樹脂として光硬化性樹脂を用いる場合、
光硬化ビニル系樹脂の使用が好ましい。具体的には、光
硬化性アクリル系樹脂が例示され、特に、光照射によっ
て重合硬化するアクリルオリゴマーを含有するものが好
ましい。

【００２７】本発明で使用される液晶は、各種液晶が使
用でき、電圧の印加状態により、液晶の屈折率が変化し
、１つの状態で液晶と固化物マトリクスの屈折率がほぼ
一致し、他の状態で屈折率が不一致になる液晶が使用で
きる。特に、正の誘電異方性を有するネマチック液晶で
あって、固化物マトリクスの屈折率がその液晶の常光屈
折率（ｎｏ）と一致するような液晶を使用することが好
ましい。また、単独で用いても組成物を用いても良いが
、動作温度範囲、動作電圧など種々の要求性能を満たす
には組成物を用いた方が有利といえる。

【００２８】また、液晶固化物複合体に使用される液晶
は、光硬化性樹脂を用いた場合には、光硬化性樹脂を均
一に溶解することが好ましく、光露光後の硬化物は溶解
しない、もしくは溶解困難なものとされ、組成物を用い
る場合は、個々の液晶の溶解度ができるだけ近いものが
望ましい。

【００２９】本発明の液晶固化物複合体は、液晶中に２
色性色素や単なる色素、顔料を添加したり、硬化性化合
物として着色したものを使用したりしてもよい。

【００３０】このように液晶固化物複合体とすることに
より、上下の透明電極が短絡する危険性が低く、かつ、
通常のＴＮ型の表示素子のように配向や基板間隙を厳密
に制御する必要もなく、透過状態と散乱状態とを制御し
うる液晶表示素子を極めて生産性良く製造できる。

【００３１】透過型で散乱による白い背景に特定の色の
表示を行うためには、裏側から斜めに照明の光が入射し
、透過部分で観察者に直接光が到達しないようにしなく
てはならない。このために、背後にルーバー等の光透過
角制御素子を配置して、透過部分から観察者に直接光が
到達しないようにされる。

【００３２】以下、本発明の実施例に従って説明する。本発明の代表的な構成の断面図を示したのが図１である
。ここで、１は液晶固化物複合体層、２は光透過角制御
素子、３は導光板、４は照明装置、５は駆動装置、６は
外光、７は電極、８は基板、９は観察者、１０は液晶表
示素子である。

【００３３】まず、液晶表示素子１０を視認方向と反対
側から照明するために、その背後に照明装置４を配置す
る。照明装置４は直接、液晶表示素子を照明するもので
あっても良いし、図１に示したように、導光板３を介し
、導光板３の側面から照明する形のものでも良い。照明
装置４としては、通常使用される白熱球、ハロゲンラン
プ、その他、面光源としてエレクトロルミネッセンスパ
ネル等が使用できる。

【００３４】照明装置４から液晶表示素子１０までの光
経路内には、ルーバー等の光透過角制御素子２が配置さ
れる。ここでこの光透過角制御素子２は、照明装置４か
らの光以外の外光６も入射可能なように配置される。こ
のようにすることにより、外光６が十分に強いときは照
明装置４からの照明を行わずに、液晶表示装置の表示を
視認することが可能となる。

【００３５】光透過角制御素子２はルーバーのようにあ
る一定狭い範囲の角度で入射した光だけを通すものであ
り、その他の角度では、ほとんど光を通さない。ルーバ
ーを使用する場合は黒、青などの特定の色に着色してお
くことが好ましい。こうすれば、光を通さない場合は、
その色を視認することになり、カラフルな表示が可能と
なる。

【００３６】透過型で散乱による白い背景に特定の色の
表示を行うためには、裏側から斜めに照明の光が入射し
、透過部分で観察者に直接光が到達しないようにしなく
てはならない。このために、背後に配置されたルーバー
等の光透過角制御素子は透過角を調節し、透過部分から
観察者に直接光が到達しないようにされる。

【００３７】このため、光透過角制御素子の光透過方向
は、液晶表示装置の通常の観察方向から２０度以上、好
ましくは３０度以上ずらすことが好ましい。通常の観察
方向は、普通の用途では、それほど厳密に決まるもので
はないので、多少ずれた方向から観察されたときに、透
過部分から観察者に直接光が到達することを防止するた
めである。

【００３８】また、光透過角制御素子の光透過方向を、
液晶表示素子の表示面の法線方向からあまりりずらすと
、照明効率が悪くなり、表示が暗くなる傾向があるので
、この光透過方向と表示面の法線方向のなす角は６０度
以下、好ましくは５０度以下とすることが好ましい。

【００３９】たとえば車載用インパネの表示など、通常
、観察者が表示面の法線方向から約１５度上から見るこ
とが想定される用途では光透過角制御装置の光透過方向
は表示面の法線方向から５〜４５度好ましくは１５度〜
３５度下側に向けるのが良い。

【００４０】照明装置４からの光以外の、太陽光などの
外光６も入射可能なように光透過角制御素子２を配置す
るための好ましい態様として、図１に示したように、照
明装置４は、導光板３の側面に配置され、導光板３を介
して液晶表示素子１０を照明する形のものがある。この
ようにすれば、導光板３の背面を通して外光６が液晶表
示素子１０に照射し得る。この場合、導光板３は背面が
光を透過するものであれば使用でき、特に、透明アクリ
ル板などが好ましく使用できる。

【００４１】本発明の用途は、自動車、オートバイ、船
舶、飛行機等、太陽光が利用できるものであれば広く応
用可能である。

【００４２】

【実施例】ガラス基板にＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２
）を蒸着した後、一対の電極として対向させた状態で、
「日」字表示（７セグメント表示）ができるようにパタ
ーニングした。これを電極とし、基板間隙１５．０μｍ
を有する液晶空セルを形成した。なお、「日」字のパタ
ーンのセグメント幅を１０ｍｍとした。

【００４３】この空セルに、正の誘電異方性を有するネ
マチック液晶、アクリレートモノマー、２官能ウレタン
アクリレートオリゴマー、光硬化開始剤を均一に溶解し
た溶液をセルに注入し、紫外線露光により液晶固化物複
合体を硬化させ、液晶表示素子を作成した。

【００４４】この液晶表示素子を駆動回路に接続し、図
１に示すように、液晶表示素子の表示面の法線方向と下
向きに２５度をなす光透過方向を持つルーバーを液晶表
示素子の背後に、アルリル導光板を更にその背後に、及
び、白熱球をアクリル導光板の側面に配置した。

【００４５】得られた液晶表示装置は、昼間の明るいと
きは、外光を取り入れて表示し、夜間は照明を利用して
表示し得る液晶表示素子となった。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、昼間の明るいときは、
外光を取り入れて表示し、夜間は照明を利用して表示し
得る節電タイプの液晶表示素子が得られる。

【００４７】また、偏光板を用いなくてもよいため、光
学特性の波長依存性が少なく、光源の色補正等がほとん
ど不要になるという利点も有している。

【００４８】本発明は、この外、本発明の効果を損しな
い範囲内で種々の応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の基本的構成を示す断面図。

【符号の説明】

１　　　　液晶固化物複合体層２　　　　光透過角制御素子３　　　　導光板４　　　　照明装置５　　　　駆動装置６　　　　外光７　　　　電極８　　　　基板９　　　　観察者１０　　液晶表示素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方がパターン化された電極を
有する一対の電極付基板と、液晶が固化物マトリクス中
に分散保持され、電圧の印加状態により液晶の屈折率が
変化し、一方の状態では固化物マトリクスの屈折率とほ
ぼ一致して光が透過し、他方の状態では固化物マトリク
スの屈折率と一致しなく光が散乱するようにされ、かつ
前記基板間に挟持されてなる液晶固化物複合体層と、各
電極に導電接続された駆動回路とを有する液晶表示素子
と、前記液晶表示素子の背後に配置された照明装置と、
前記照明装置から前記液晶表示素子までの光経路内であ
って、照明装置からの光以外の光も入射可能なように配
置された光透過角制御素子と、からなることを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項２】照明装置からの光は導光板を介して光透過
角制御素子に照射されることを特徴とする請求項１の液
晶表示装置。