JPH06258630A

JPH06258630A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06258630A
Application number: JP5045129A
Authority: JP
Inventors: Kiyobumi Takeuchi; 清文竹内; Haruyoshi Takatsu; 晴義高津
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1994-09-16
Anticipated expiration: 2017-11-05
Also published as: JP3341856B2

Abstract

(57)【要約】【構成】画素が形成された透明性電極層を有する透明
な２枚の基板と、これらの基板間に支持された調光層と
を有し、該透明性電極層に対する電圧印加または無印加
により該調光層が光透過または散乱状態に制御されるこ
とを特徴とする光散乱形液晶素子３を有する液晶表示装
置において、一方の前記基板の外側に、または一方の前
記基板および透明性電極層との間に、ホログラム２を配
置する。さらに光学的手段を設け、プロジェクション型
とすることができる。【効果】全内部反射フィルムやフレネルレンズを用い
た従来の液晶表示装置に比べて、視野角が広く、明る
く、グレア光やモアレを低減でき、カラー表示も可能で
あり、直視型、プロジェクション型にも適する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、明るく高コントラスト
を達成できる液晶表示装置に関するものであり、高速応
答性を以て電気的にその表示を切り換えることによっ
て、公告板等の装飾表示板や、明るい画面を必要とする
時計、電卓、コンピュータ端末、プロジェクション等の
各種の表示装置として利用される。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に用いられる液晶素子は、
従来、ネマチック液晶を使用したＴＮ（ツイスティッド
・ネマチック）型や、ＳＴＮ（スーパー・ツイスティッ
ド・ネマチック）型のものが実用化されている。また、
強誘電性液晶を利用したものも提案されている。これら
は、偏光板を要するために表示を明るくすることに限界
がある。

【０００３】一方、偏光板や配向処理を要さず、明るく
コントラストのよい、大型で廉価な液晶素子を製造する
方法として、液晶のカプセル化により、ポリマー中に液
晶滴を分散させ、そのポリマーをフィルム化する方法が
知られている。特表昭５８−５０１６３１号公報、米国
特許第４４３５０４７号明細書には、カプセル化物質と
して、ゼラチン、アラビアゴム、ポリビニルアルコール
等が提案され、これら以外にも、例えば、特表昭６１−
５０２１２８号公報、特開昭６１−３０５５２８号公
報、特開昭６２−２２３１号公報、特開昭６３−１４４
３２１号公報が知られている。

【０００４】さらに、前述の如き液晶素子の実用化に要
求される重要な特性である低電圧駆動性、高コントラス
ト、時分割駆動性を可能にするために、特開平１−１９
８７２５号公報には、液晶材料が連続層を形成し、この
連続層中に、高分子物質が三次元網目状に分布した構造
を有する液晶素子が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
如き光散乱形液晶素子を液晶表示装置の表示パネルとし
て用いる場合、光散乱を利用しているために、電圧等を
印加しない時でもパネル後方に設置される部材の黒色ま
たはその他の色が遮断されず、表示面の白濁している部
分にも薄く写ってしまうという大きな欠点を有してい
る。このため、直視型の表示を困難にしており、特にフ
ルカラー表示は不可能とされていた。

【０００６】このために、光散乱形液晶素子を有する液
晶表示装置には、各種の光学的部材を配置することが提
案されている。例えば、オーストラリア特許第４２０８
９／７２号には支持媒体または基板の屈折率を調製する
ことが提案され、世界最初の量産化電卓「ＥＬ８０５」
（シャープ社製）には光を反射あるいは吸収する鏡や光
吸収体が使用され、第３回画像工学コンファレンス要旨
集にはルーバーを使用したものが報告されている。ま
た、これらには、光散乱形液晶素子と、鏡や光吸収体ま
たはルーバーとの相互間に空気層を設けて光散乱特性の
最適化をさせている。さらに、上記と同様な目的で、１
９７５年に米国特許第３９１０６８１号の技術が挙げら
れる。これは、全内部反射手段や誘電干渉層を設けるこ
とによりコントラストを改善した例である。また、ＮＣ
ＡＰ（ネマティック・カーブリニア・アラインド・フェ
ーズ）を用いた以外、米国特許第３９１０６８１号の技
術と全く同じものとして、米国特許第４６０６６１１
号、特開昭５９−１７８４２８号公報がある。また最
近、特開平４−２１２１２５号公報にフレネルレンズを
用いた例がある。

【０００７】しかし、これらの技術による液晶表示装置
は、表示の視野角を著しく制限させたり、新たにグレア
光やモアレなどを発生させてしまう問題を有している。

【０００８】本発明が解決しようとする課題は、光散乱
形液晶素子を有する液晶表示装置において、その一方の
面に関して配置された部材の写りが表示面に生じること
なく、光散乱形液晶素子に対する電圧無印加時の白濁性
を向上させ、視野角の制限、グレア光やモアレ等を発生
することなく、電圧印加時の光透過性が得られ、したが
って、高いコントラスト比や視認性に優れたカラー表示
が可能な液晶表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の如
き光散乱形液晶素子の技術とホログラムの技術を組合わ
せることによって、前記課題を解決する新しい液晶表示
装置を確立するに至った。

【００１０】すなわち、本発明は、前記課題を解決する
ために、画素が形成された透明性電極層を有する透明な
２枚の基板と、これらの基板間に支持された調光層とを
有し、該透明性電極層に対する電圧印加または無印加に
より該調光層が光透過または散乱状態に制御されること
を特徴とする光散乱形液晶素子を有する液晶表示装置に
おいて、一方の前記基板の外側に、または一方の前記基
板および透明性電極層の間に、ホログラムを配置したこ
とを特徴とする液晶表示装置を提供する。

【００１１】本発明で使用する光散乱形液晶素子の基板
は、ガラスなどの堅固な材料やプラスチックフィルムの
如き柔軟性を有する材料であってもよい。この基板に
は、目的に応じて光透過、散乱の適宜な電極がその全面
または部分的に配置されていてもよく、また、少なくと
も一方の基板には信号線、画素電極および画素電極毎に
形成された非線形素子または能動素子を有することがで
きる。従来、カラー表示にはマイクロカラーフィルター
が用いられているが、本発明の液晶表示装置のようにホ
ログラムを使用した場合は、製造工程等を簡略できる特
徴が生じる。

【００１２】本発明で使用する光散乱形液晶素子の液晶
材料としては、単一の液晶性化合物であることを要しな
いのは勿論で、２種以上の液晶化合物や液晶化合物以外
の物質も含んだ混合物であってもよく、通常この技術分
野で液晶材料として認識されるものであればよく、その
うちの正の誘電率異方性を有するものが好ましい。本発
明の液晶表示装置は光の利用率が特段に優れているの
で、使用する液晶材料の屈折率異方性Δｎは０．０５〜
０．３０と従来より広い範囲のものも使用することがで
きる。また、光散乱形液晶素子が光透過状態の場合、液
晶分子の熱的ゆらぎが小さい液晶材料が、本来有してい
るホログラムの特性を効果的に利用でき、好適である。

【００１３】本発明で使用する光散乱形液晶素子の調光
層は、例えば、特表昭５８−５０１６３１号公報に記載
の如き、ネマティック液晶材料をマイクロカプセル化し
たものでもよい。マイクロカプセルに包含されるネマテ
ィック液晶は、マイクロカプセルの内壁に平行に配向し
ており、電界無印加状態において、マイクロカプセルを
構成する高分子材料の屈折率とネマティック液晶の屈折
率の不一致によって光散乱が生じる。電界印加状態にお
いて、ネマティック液晶分子は電界の方向に配向し、前
記二つの屈折率がほぼ一致し光散乱が生ぜず、光透過状
態となる。液晶材料は、コロイドミルのような混合器に
送られた全溶液の容積当たり、多色性染料を含めて５か
ら２０％の間で好ましくは約１０％であるとよいが、実
際の量はカプセルの大きさを最適にするためにカプセル
包含用物質の体積量を越えねばならない。最適な高分子
材料はＰＶＡ（ポリビニルアルコール）であり、溶液中
のＰＶＡの量は約５〜２０％のオーダーで好ましくは約
７％であるべきだが、ＰＶＡの分子量に依存する。

【００１４】また例えば、特表昭６１−５０２１２８号
公報に記載の如き、ネマティック液晶滴が、合成樹脂マ
トリックス中、特にエポキシ樹脂中に分散したものでも
よい。合成樹脂マトリックス中に分散したネマティック
液晶滴は、電界無印加状態において、合成樹脂の屈折率
とネマティック液晶の屈折率の不一致によって光散乱が
生じる。電界印加状態において、ネマティック液晶分子
は電界の方向に配向し、前記二つの屈折率がほぼ一致し
光散乱が生ぜず、光透過状態となる。液晶の個々の小滴
はエポキシ成分、特定の液晶、および準備方法に依存し
て変化する。各液晶滴の直径および間隔は、代表的に約
０．２ミクロン以上の範囲にある。

【００１５】さらに最も好ましくは、特開平１−１９８
７２５号公報に記載の如き、液晶材料が連続層を形成
し、この連続層中に、透明性固体物質を構成する高分子
材料が三次元網目状に分布した構造を有するものであ
る。この場合、高分子材料に対する液晶材料の割合は、
６０重量％以上が好ましく、さらに詳しくは６０〜９９
重量％の範囲が好ましく、７０〜９０重量％の範囲が特
に好ましい。形成される三次元網目状構造の平均径は、
光の波長に比べて大きすぎたり、小さすぎる場合、光散
乱性が衰える傾向にあるので、０．２〜２μmの範囲が
好ましい。また、調光層の層厚は使用目的に応じ設計で
きるが、光散乱による不透明性と電気的に達成した光透
過性との間の十分なコントラストを得るために２〜２０
μmの範囲が好ましい。

【００１６】本発明で使用するホログラムは、干渉性の
よい光によって得られた像の回折光を感光材料に記録さ
せたものであり、この感光材料を参照光で照明すると像
が再生されるものである。また、表面上に凹凸を記録
し、この効果を得ることが可能としたものでもよい。

【００１７】像の回折波の種類によってフレネルホログ
ラム、フーリエ変換ホログラムまたは計算機で求めた計
算機ホログラム等があり、感光材料によって平面ホログ
ラムまたは体積ホログラム等があるが、本発明には、こ
れらを用いることができる。

【００１８】また、干渉光の記録は光学的な変化によっ
て変わり、その点から、吸収型、位相型、反射型のホロ
グラムに分類でき、本発明には、これらを用いることが
できる。

【００１９】上述のホログラムは、周囲に点在する光
源、これらを集光させた手段による光源、または液晶表
示装置に設けたバックライトを参照光源として利用でき
るものである。このような光源は、白色光でも単色光で
もよく、単色光の場合はレーザーを用いてもよい。

【００２０】また、上述のホログラムの性能を維持向上
させるために、本発明の液晶表示装置において、光散乱
形液晶素子の基板内の光透過性や基板表面の平滑性をよ
くしたり、表面上に他の光学的手段や接着手段として各
種の層を設けることが好ましく、これにより目的用途に
合わせることができる。直視型の液晶表示装置の場合に
は、光散乱形液晶素子の基板の厚みをできるだけ薄くす
ることが好適である。

【００２１】以下に、光散乱形液晶素子とホログラムの
組み合わせの具体的な例により、本発明の液晶表示装置
を説明する。

【００２２】本発明の液晶表示装置の基本的な構成の例
を、図１、２および３に示した。

【００２３】図１は、参照光源１と、画素が形成された
透明性電極層を有する透明な２枚の基板と、これらの基
板間に支持された調光層とを有し、該透明性電極層に対
する電圧印加または無印加によって該調光層が光透過ま
たは散乱状態に制御されることを特徴とする光散乱形液
晶素子３と、反射型のホログラム２とからなる本発明の
液晶表示装置を示した模式図である。

【００２４】図１において、透明性電極層に対する電圧
印加によって光散乱形液晶素子３の調光層を光透過状態
に操作したとき、参照光源１からの光は、光散乱形液晶
素子３を直進透過し、反射型のホログラム２上を照射す
ることとなり、記録時の回折光方向に三次元または二次
元虚像が再生される。一方、透明性電極に対する電圧無
印加によって光散乱形液晶素子３の調光層を光散乱状態
に操作したとき、参照光源１からの光は、光散乱形液晶
素子３によって干渉性が著しく低下した散乱光５とな
り、この光がホログラム２上を照射しても、記録された
三次元または二次元虚像を再生せず反射される。

【００２５】図１において、参照光を単色光とした時、
再生した像は単色光の濃淡によって形成され、白色光の
時は、複数の単色光に分かれて形成される。また、光散
乱形液晶素子３が光散乱状態の場合、光源の光強度をほ
とんど損なうことなく、単色光または白色光を呈した明
るいものとなる。このようにして、光散乱形液晶素子３
上に光散乱および透過によって形成された文字、図形等
の情報は、反射型のホログラム２に記録された三次元ま
たは二次元虚像として再生される。

【００２６】図２は、参照光源１と、反射型のホログラ
ム２と、光散乱型液晶素子３とからなり、反射型のホロ
グラム２が光散乱型液晶素子３に対して平行に配置され
た本発明の液晶表示装置を示した模式図である。

【００２７】図２において、光散乱形液晶素子３が光透
過状態の時、光散乱形液晶素子３を直進透過した参照光
は、反射型のホログラム２上に三次元または二次元虚像
を再生し、再び光散乱形液晶素子３を透過する。一方、
光散乱状態の時、干渉性が著しく低下した散乱光５は、
反射型のホログラム２上で三次元または二次元虚像を再
生することなく反射されるので、光散乱を増強し、より
明るい表示を光散乱形液晶素子において形成する。この
ようにして、光散乱形液晶素子３上に再生光と散乱光に
よって形成された文字、図形等の情報を見ることができ
る。

【００２８】図３は、参照光源１と、光散乱型液晶素子
３と、透過型のホログラム２’とからなり、透過型のホ
ログラム２’が光散乱型液晶素子３に対して平行に配置
された本発明の液晶表示装置を示した模式図である。

【００２９】図３において、透過型のホログラム２’
は、到達した参照光が反射される代わりに透過されるホ
ログラムであり、作用効果は、図１および２で説明した
ことと同じである。本発明の液晶表示装置を直視型とし
て用いる場合は、光散乱形液晶素子３と透過型のホログ
ラム２は、できるだけ接近させて配置することが好まし
い。

【００３０】従来の技術に対する本発明の優位性を示す
ために、従来の技術で開示された液晶表示装置の例を、
図４および５に示した。

【００３１】図４は、光散乱型液晶素子３の一方の基板
の外側に、全内部反射フィルム６を平行配置した液晶表
示装置を示した模式図である。

【００３２】図４において、光散乱形液晶素子３で散乱
された光は、フィルム内部において空気との境界面で全
反射をし、その一部が再び光散乱形液晶素子３に戻るこ
とによって白濁性が増加し、コントラストが改善される
ものである。しかし、光散乱形液晶素子３が光透過状態
の場合、屈折と反射の光学法則から決まる全反射が起き
る角度領域７では正反射光が生じ、これがグレア光８と
なりコントラストが消滅してしまう。したがって、光透
過状態の光散乱型液晶素子３を通過した光が光吸収体９
に届く角度領域１０によって視野角が制限されている。

【００３３】図５は、光散乱形液晶素子３の一方の基板
の外側に、フレネルレンズ１１を配置した液晶表示装置
を示した模式図である。

【００３４】図５に示される液晶表示装置の場合も、表
示面の正面方向では白濁性が増し、コントラストが改善
される。しかし、光散乱形液晶素子３が光透過状態の場
合、フレネルレンズ１１に形成された三角プリズムの形
状と材質の屈折率によって決定される角度で正反射光が
生じ、グレア光８をなくすことができない。このグレア
光が観測される角度では、反転現象が生じるほど著しく
コントラストが低下してしまう。さらに、フレネルレン
ズ１１に形成された三角プリズムの山と谷が線上を成す
ことにより、実際に表示した時、モアレが生じてしま
う。

【００３５】図４および５に示される光学的手段を用い
ても、光散乱形液晶素子３の一方の基板の外側に設置さ
れた部材の黒以外の色は遮断されず、前方散乱光の反射
によって表示面に薄く写ってしまうという欠点を改善さ
せるに至ってはいない。したがって、依然としてカラー
表示には問題を有している。

【００３６】しかしながら、本発明の液晶表示装置は、
上述のグレア光やモアレを生じないか、または生じにく
いものである。すなわち、グレア光の原因となる正反射
光は、ホログラムによって三次元または二次元虚像に変
換され、あるいはこれによって軽減され、光散乱状態の
白濁状態と区別できるからである。これにより、当然の
ことながら、視角の制限を受けることなく、表示を見る
ことが可能である。また、表面上に凹凸を形成したホロ
グラムを用いた場合でも、その形状が光の波長と同程度
の短いものであるので、モアレは発生しない。このよう
に、本発明に使用するホログラムは、特別な制限を必要
とすることなく使用することができる。さらに、有色性
を示さないホログラムを用いれば、散乱光に対するホロ
グラムの反射は単に散乱する作用として働くので、色写
りの欠点がなく、カラー表示が可能である。

【００３７】現在、一般的に使用されているホログラム
には、具象的な物体像、絵画、文様、図案等を再生する
ものがある。一方、最近、単に白色光を虹のように再生
するものもあり、これは光源の位置にかかわりなく、白
色光を干渉光に変え、この光を四方八方に送り出すもの
である。

【００３８】さらに、本発明で使用するホログラムを説
明すると、このような無指向性の三次元または二次元虚
像を生ずる無指向性ホログラムが挙げられる。さらに、
無指向性ホログラムを幾何学的あるいはモザイク状に配
置させたものでもよい。この無指向性ホログラムは、例
えば、記録体に多重露光することによって複数の画像を
重ねて得ることができる。あるいは、本発明で使用する
ホログラムとしては、指向性ホログラムが挙げられる。
指向性ホログラムとは、参照光の位置に対して、特定の
方向に三次元または二次元虚像を再生するものであり、
このようなものは、特定の位置から照射した白色光を単
色光に変え、特定の方向に送り出す。

【００３９】さらに、本発明で使用するホログラムは、
図６に示されるように、参照光源に対し波長の異なる複
数の単色光を同一方向に送り出すようにした反射型また
は透過型のホログラム１２でもよい。この場合、参照光
源は一つでも複数でもよい。このようなホログラムは単
色光を送り出す各々のホログラムを配列させたことを特
徴とするものである。このような配列は光散乱形液晶素
子の各画素に対応していることが好ましく、例えばマト
リクス状になっていてもよい。特に、光三原色の単色光
を出せるようにしたホログラムは好適であり、上述して
きたホログラムを用いることにより、特に、フルカラー
表示を可能とできる。

【００４０】参照光源１に対し波長の異なる複数の単色
光を同一方向に送り出すようにした反射型または透過型
のホログラム１２を用いて本発明の液晶表示装置を作製
する場合、参照光源１、光散乱形液晶素子３および前記
ホログラム１２は、各々一つでも複数でもよい。本発明
は、その具体例として、図７〜１０に示される液晶表示
装置を提供することができる。

【００４１】図７は、一つの参照光源１に対し、規則的
に配列した光三原色の三次元または二次元虚像が複数、
同一方向に生ずる反射型または透過型のホログラム１２
を配置したことを特徴とする液晶表示装置を示した模式
図である。

【００４２】図８は、複数の光散乱形液晶素子３を有
し、光透過状態の各画素からの入射光に対し同一方向
に、前記画素に対応させた光三原色の三次元または二次
元虚像が生ずる反射型または透過型のホログラム１２を
配置したことを特徴とする液晶表示装置を示した模式図
である。

【００４３】図９は、三つの参照光源１と三つの光散乱
液晶素子３からの三つの入射光により各々の光三原色の
三次元または二次元虚像が生ずる三つのホログラム１４
を配置したことを特徴とする液晶表示装置を示した模式
図である。

【００４４】図９に示される液晶表示装置の場合、使用
するホログラムは図６に示される反射型または透過型の
ホログラム１２でもよく、参照光源１に応じた単色光に
高い回折効率を示すものでもよく、単に指向性のもので
もよい。

【００４５】さらに、本発明は、プロジェクション用の
表示用途として、さらに図１０に示される液晶表示装置
を提供することができる。

【００４６】図１０は、上述の本発明の液晶表示装置に
おいて、光束を出射する光源手段および該光束を照射す
る集光手段を含む第一の光学的手段１５と、画像を受光
する光学手段および拡大投影する投射を含む第二の光学
的手段１６と、スクリーン１７とを設け、光散乱形液晶
素子３に、第一の光学的手段１５で出射された光束が照
射され、光散乱形液晶素子３において形成された散乱光
および直進透過光からなる像が一つまたは複数のホログ
ラム１２に照射され、参照光としての前記直進透過光に
よって一つまたは複数のホログラム１２から生じる前記
の像に対応した三次元または二次元虚像が第二の光学的
手段１６によってスクリーン１７上に投写されることを
特徴とする液晶表示装置を示した模式図である。

【００４７】図１０に示される液晶表示装置の場合、図
１１に模式的に示されるように、画像を投写するスクリ
ーンとして、光透過性電極層に対する電圧印加または無
印加によって光透過または散乱状態に制御される光散乱
形液晶素子１８を用いれば、特に、黒の表示を改善する
ことができる。

【００４８】なお、図１〜２における反射型のホログラ
ム２、図３における透過型のホログラム２’図７〜１１
における反射型または透過型のホログラム１２は、図示
されるように、光散乱形液晶素子３の外側に配置されて
いるが、その一方の基板および透明電極層間に配置した
構成としてもよい。

【００４９】以上、説明したように、本発明の液晶表示
装置は、用途目的に応じて設計することが可能であり、
従来の光学的手段で困難だった優れた表示を可能とした
ものである。

【００５０】

【実施例】以下に本発明の実施例を示し、本発明をさら
に具体的に説明する。しかしながら、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。

【００５１】（実施例１）下記に諸特性を示した「ＰＮ
−００１」（ＲＯＤＩＣ社製の液晶組成物）８０重量
％、透明性固体物質形成性オリゴマーとして「ＨＸ−６
２０」（日本化薬社製カプロラクトン変性ヒドロキシピ
バリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレー
ト）１９．２重量％、および重合開始剤として２−ヒド
ロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１オン
０．２重量％からなる調光層形成材料を調製した。１１
cm×２７cmの大きさで、ＩＴＯ電極を時計表示ができる
ように画素化したガラス板を用いて、１０μmのスペー
サーを介在させた空セルを作製した。前記調光層形成材
料を空セルに注入し、これに紫外線を照射して、オリゴ
マーを硬化（高分子化）させた。硬化条件は、調光層形
成材料を挟持する基板を４０℃に保ち、メタルハライド
ランプ（１００W／cm²）の紫外線下を３．５m／分の速
度で通過させた。このようにして光散乱形液晶素子
（Ａ）を得た。

【００５２】液晶組成物「ＰＮ−００１」の諸特性は、
下記に示すとおりであった。転移温度：６８．５℃（Ｎ−Ｉ）屈折率：ｎ_e＝１．７８７ｎ₀＝１．５８３屈折率異方性：Δｎ＝０．２５４しきい値電圧：Ｖ_th＝１．１５V

【００５３】得られた光散乱形液晶素子（Ａ）の調光層
を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性
固体物質が確認できた。

【００５４】次いで、反射型で無指向性のパターンを有
するホログラム『スペクトラテック・パターン：スペク
トラシーン（SPECTRATEK PATTERN: SPECTRASHEEN）』
（アクリミラー社製）を、光散乱形液晶素子（Ａ）の一
方の基板の外側に配置して図２に示される本発明の液晶
表示装置（I）を作製した。

【００５５】（比較例１および２）実施例１で作製した
光散乱形液晶素子（Ａ）の一方の基板の外側に、全内部
反射フィルム「ＬＣＦ」（スリーエム社製）と、光吸収
体とを配置した本発明外の比較表示装置（ａ）を作製し
た。さらに、実施例１で作製した光散乱形液晶素子
（Ａ）の一方の基板の外側に、フレネルレンズ「ＳＯＬ
Ｆ」（住友スリーエム社製）と光吸収体を配置した本発
明外の比較表示装置（ｂ）を作製した。それぞれ図４と
図５の配置に対応する。

【００５６】（実施例２）実施例１と比較例１および２
で作製した表示装置の明るさを光散乱形液晶表示評価装
置「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」（大塚電子社製）で測定し
た。

【００５７】本発明の液晶表示装置（I）は標準白色板
に対して４８％の反射率を得たが、本発明外の比較表示
装置（ａ）では２１％、比較表示装置（ｂ）では１５％
であった。

【００５８】これらの結果から、本発明の液晶表示装置
は、比較例に比べ、２倍以上の明るい時計表示ができ、
直視型表示に優れていることが明らかである。

【００５９】（実施例３）光散乱形液晶素子（Ａ）に１
３Vの電圧を印加して、実施例１と比較例１および２で
作製した液晶表示装置の視角特性を「ＬＣＤ−７０００
ＰＮ」で測定したところ、本発明の液晶表示装置（I）
は表示側の全ての角度で時計表示を読み取ることができ
た。しかし、本発明外の比較表示装置（ａ）では表示面
の法線方向から約６０度以上の角度において、比較表示
装置（ｂ）では約４５度以上の角度において、グレア光
や反転現象の発生によって表示が視認できないか、ある
いは視認されにくい状態となった。

【００６０】これらの結果から、本発明の液晶表示装置
は、比較例１および２に比べ、視野角を制限させない表
示が得られ、直視型表示に優れていることが明かとなっ
た。

【００６１】（実施例４）実施例１で作製した光散乱形
液晶素子（Ａ）の背面に反射型で無指向性のモザイク状
パターンを有するホログラム『スペクトラテック・パタ
ーン：１／４”モザイク（SPECTRATEK PATTERN: 1/4"MO
SAIC）』（アクリミラー社製）を配置して図２に示され
る本発明の液晶表示装置（II）を作製した。

【００６２】「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」でこの表示特性
を測定したところ、広い視野角でグレア光が低減しモア
レがない明るい表示が得られた。

【００６３】（実施例５）実施例１で作製した光散乱形
液晶素子（Ａ）の一方の基板の外側に反射型で無指向性
のモザイク状パターンを有するホログラム『スペクトラ
テック・パターン：ペッベルズ，カラー・ティント・ゴ
ールド（SPECTRATEK PATTERN: PEBBLES, COLOR TINT-GO
LD）』（アクリミラー社製）を配置して、図２に示され
る本発明の液晶表示装置（III）を作製した。このホロ
グラムは金色がかった色をしているものである。

【００６４】「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」でこの表示特性
を測定したところ、広い視野角でグレア光が低減しモア
レがない明るい表示が得られた。

【００６５】（実施例６）実施例１で作製した光散乱形
液晶素子（Ａ）の背面に反射型で無指向性の幾何学的パ
ターンを有するホログラム『パターン：ハイパープレイ
ド（PATTERN: HYPER-PLAID）』（アクリミラー社製）を
配置して、図２に示される本発明の液晶表示装置（IV）
を作製した。

【００６６】「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」でこの表示特性
を測定したところ、広い視野角でグレア光が低減しモア
レがない明るい表示が得られた。

【００６７】（実施例７）実施例１で作製した光散乱形
液晶素子（Ａ）の背面に反射型で無指向性の幾何学的パ
ターンを有するホログラム『パターン：ハイパープレイ
ド（PATTERN: HYPER-PLAID）』（アクリミラー社製）を
配置して、図２に示される本発明の液晶表示装置（V）
を作製した。

【００６８】「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」でこの表示特性
を測定したところ、広い視野角でグレア光が低減しモア
レがない明るい表示が得られた。

【００６９】（実施例８）下記に諸特性を示した「ＰＮ
−０１１」（大日本インキ化学社製の液晶組成物）８０
重量％、透明性固体物質形成性オリゴマーとして「ＨＸ
−２２０」（日本化薬社製カプロラクトン変性ヒドロキ
シピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリ
レート）１９．２重量％、および重合開始剤として２−
ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１オ
ン０．２重量％からなる調光層形成材料を調製した。

【００７０】液晶組成物「ＰＮ−０１１」の諸特性は、
下記に示すとおりであった。転移温度：６６．３ ℃（Ｎ−Ｉ）屈折率：ｎ_e＝１．７０８ｎ₀＝１．５１２屈折率異方性：Δｎ＝０．１９６しきい値電圧：Ｖ_th＝１．４０V

【００７１】４cm×４cmの大きさで、ＩＴＯ電極が２行
２列のマトリクス表示ができるように画素化したガラス
板を用いて、１１μmのスペーサーを介在させた空セル
を作製した。

【００７２】前記調光層形成材料を空セルに注入し、こ
れに紫外線を照射して、オリゴマーを硬化（高分子化）
させた。硬化条件は、調光層形成材料を挟持する基板を
２７℃に保ち、メタルハライドランプ（１００W／cm²）
の紫外線下を３．５m／分の速度で通過させた。このよ
うにして光散乱形液晶素子（Ｂ）を得た。

【００７３】得られた光散乱形液晶素子（Ｂ）の調光層
を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性
固体物質が確認できた。

【００７４】この光散乱形液晶素子（Ｂ）の一方の基板
の外側に、透過型で無指向性の図柄がパターン化された
ホログラム（大日本印刷社等で製造され、一般的に入手
可能な周知のホログラム）を配置して、図３に示される
本発明の液晶表示装置（VI）を作製した。

【００７５】光散乱形液晶素子（Ｂ）を電気的操作によ
って光散乱状態および透過状態にしたところ、ホログラ
ムからの干渉光が各々観測されない表示と観測される表
示が得られた。

【００７６】（実施例９）実施例８で作製した光散乱形
液晶素子（Ｂ）の一方の基板の外側に、実施例４〜７で
用いたホログラムを配置して、図２に示される本発明の
液晶表示装置（VII）〜（X）を作製した。

【００７７】「ＬＣＤ−７０００ＰＮ」でこの表示特性
を測定したところ、いずれの表示装置（VII）〜（X）も
広い視野角でグレア光が低減しモアレがない明るい表示
が得られた。

【００７８】（実施例１０）画素毎に能動素子を有する
ガラス板を用いた以外は、実施例８と同様にして、光散
乱形液晶素子（Ｃ）を作製した。

【００７９】得られた光散乱形液晶素子（Ｃ）の調光層
を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性
固体物質が確認できた。

【００８０】ビニルモノマーとバインダーポリマーから
成るフォトポリマー系感光材料を用いて、図６に示され
る反射型の位相ホログラムを作製した。このホログラム
は、赤（波長６４７nm）、緑（波長５２４nm）、青（波
長４４２nm）に感光し、良好な回折効率を有しているも
のである。

【００８１】このホログラムと光散乱形液晶素子（Ｃ）
を用いて、図８に示される液晶表示装置を作製した。光
散乱形液晶素子（Ｃ）を動作させたところ、スクリーン
上にフルカラーの画像を投影させることができた。この
表示装置は、周囲が明るくても従来のものに比べて鮮明
な画像を投影させており、プロジェクションとして高い
光利用率となっていることを示した。

【００８２】（実施例１１）画素毎に能動素子を有する
ガラス板を用いた以外は、実施例８と同様にして、光散
乱形液晶素子（Ｄ）を作製した。

【００８３】得られた光散乱形液晶素子（Ｄ）の調光層
を電子顕微鏡で確認したところ、三次元網目状の透明性
固体物質が確認できた。

【００８４】実施例１０で使用したホログラムと光散乱
形液晶素子（Ｄ）を用いて、図９に示される液晶表示装
置を作製した。光散乱形液晶素子（Ｄ）を動作させたと
ころ、スクリーン上にフルカラーの画像を投影させるこ
とができた。この液晶表示装置は、実施例１０と同様
に、周囲が明るくても従来のものに比べて鮮明な画像を
投影させており、プロジェクションとして高い光利用率
となっていることを示した。

【００８５】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、従来の光学的
手段のものに比べて、グレア光やモアレの発生を軽減
し、明るく視野角の広い表示ができる。さらに、カラー
層を設けることを不必要なので、色写りの問題を解決
し、従来単独では不可能であった直視型カラー表示が可
能できる。

【００８６】さらに、本発明の液晶表示装置は、図６〜
１０に示される構成と図１１に示される応用例から明ら
かなように、高い光利用率のプロジェクション型として
も使用できるものであり、高価なＲＧＢのマイクロカラ
ーフィルター付きのネマチック液晶パネルを用いること
なく、フルカラー表示が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置であり、光散乱形液晶素
子の一方の基板の外側に反射型のホログラム配置した一
例を示す模式図である。

【図２】本発明の液晶表示装置であり、光散乱形液晶素
子の一方の基板の外側に反射型のホログラム配置した一
例を示す模式図である。

【図３】本発明の液晶表示装置であり、光散乱形液晶素
子の一方の基板の外側に透過型のホログラム配置した一
例を示す模式図である。

【図４】本発明外の液晶表示装置であり、光散乱形液晶
素子の一方の基板の外側に全内部反射フィルムと光吸収
体を配置した比較例を示す模式図である。

【図５】本発明外の液晶表示装置であり、光散乱形液晶
素子の一方の基板の外側にフレネルレンズと光吸収体を
配置した比較例を示す模式図である。

【図６】本発明で使用する指向性ホログラムの一例を示
す模式図である。

【図７】本発明の液晶表示装置であり、光散乱形液晶素
子の一方の基板の外側に反射型の指向性ホログラム配置
した一例を示す模式図である。

【図８】本発明の液晶表示装置であり、複数の光散乱形
液晶素子の一方の基板の外側に反射型の指向性ホログラ
ム配置した一例を示す模式図である。

【図９】本発明の液晶表示装置であり、複数の参照光源
を用いた場合の一例を示す模式図である。

【図１０】本発明の液晶表示装置であり、プロジェクシ
ョン型の一例を示す模式図である。

【図１１】光吸収体で囲われた空間内に図１０に示され
る本発明の液晶表示装置を設置し、スクリーンとしての
光散乱形液晶素子上に液晶表示装置からの画像を投影で
きるようにした応用例を示す模式図である。

【符号の説明】

１参照光源２反射型のホログラム２’透過型のホログラム３画素が形成された透明性電極層を有する透明な２枚
の基板と、これらの基板間に支持された調光層とを有
し、該透明性電極層に対する電圧印加または無印加によ
って該調光層を光透過または散乱状態に制御されること
を特徴とする光散乱形液晶素子４再生光５干渉性が著しく低下した散乱光６全内部反射フィルム７全反射する角度領域８グレア光９光吸収体１０透過光が存在する角度領域１１フレネルレンズ１２参照光源に対し波長の異なる複数の単色光を送り
出すようにした反射型または透過型のホログラム１３鏡１４ホログラム１２、または参照光源に応じた単色光
に高い回折効率を示すホログラム、または単に指向性を
有するホログラム１５光束を出射する光源手段および該光束を照射する
集光手段を含む第一の光学的手段１６画像を受光する光学手段および拡大投影する投写
手段を含む第二の光学的手段１７スクリーン１８透明性電極層を有する透明な２枚の基板と、これ
らの基板間に支持された調光層とを有し、該透明性電極
層に対する電圧印加または無印加によって該調光層を光
透過または散乱状態に制御されることを特徴とするスク
リーンとして使用される光散乱形液晶素子１９図１０に示される液晶表示装置と、光散乱形液晶
素子１８とを囲う光吸収手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素が形成された透明性電極層を有する
透明な２枚の基板と、これらの基板間に支持された調光
層とを有し、該透明性電極層に対する電圧印加または無
印加により該調光層が光透過または散乱状態に制御され
ることを特徴とする光散乱形液晶素子を有する液晶表示
装置において、一方の前記基板の外側に、または一方の
前記基板および透明性電極層の間に、ホログラムを配置
したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】ホログラムが、参照光により、光三原色
に対応する規則的な配列の三次元または二次元虚像を複
数、同一方向に生じさせることを特徴とする請求項１記
載の液晶表示装置。
【請求項３】ホログラムが、調光層の光透過状態にお
ける各画素を通過した参照光により、前記画素に対応さ
せた光三原色の三次元または二次元虚像を生じさせるこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】複数のホログラムが、複数の参照光によ
り、各々の光三原色の三次元または二次元虚像を生じさ
せることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】請求項１、２、３または４に記載の液晶
表示装置において、光束を出射する光源手段および該光
束を照射する集光手段を含む第一の光学的手段と、画像
を受光する光学手段および拡大投影する投射を含む第二
の光学的手段と、スクリーンとを設け、光散乱形液晶素
子に、前記第一の光学的手段で出射された光束が照射さ
れ、光散乱形液晶素子において形成された散乱光および
直進透過光からなる像がホログラムに照射され、参照光
としての前記直進透過光によってホログラムから生じる
前記の像に対応した三次元または二次元虚像が前記第二
の光学的手段によって前記スクリーン上に投写されるこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】調光層が、液晶材料および透明性固体物
質を含有することを特徴とする請求項１、２、３、４お
よび５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】透明性固体物質が、液晶材料の連続層中
に三次元網目状構造を有することを特徴とする請求項６
記載の液晶表示装置。