JPH063650A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 形状に自己支持性のある液晶膜Ａを有する液
晶表示素子１２を作製する。この液晶表示素子１２の表
示面Ｓを所定の円弧に沿わせて凹形に湾曲させる。 【効果】 表示面Ｓに入射した光を視界の外に反射させ
ることができるので、どのような条件でも表示が見やす
くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば自動車等に搭
載して地図表示や案内表示等の情報を表示するための液
晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種の液晶表示装置は、液晶表
示機能を有する液晶膜を、少なくとも一方が透明な一対
の導電基板で挟着した液晶表示素子を備えており、各導
電基板の透明導電層に所定の条件で通電することによ
り、液晶膜の液晶分子を配向させ、文字や図形などの情
報を表示させるようにしている。

【０００３】かかる液晶表示素子は、小型軽量であり、
かつ薄型に構成できることから、種々の装置に適用され
ており、最近では、地図や道路案内等の情報をリアルタ
イムで表示するために自動車等に搭載されるナビゲーシ
ョンシステムの表示装置としても適用が検討されてい
る。ここで現在市販されている液晶表示素子の液晶膜
は、自己支持性のない低分子量の液晶材料を用いたもの
ばかりであったため、これを挟着する導電基板も剛性の
高い平板状のガラスを採用していた。この結果、従来の
液晶表示装置に係る液晶表示素子の表示面は、平板状に
形成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の液晶
表示装置においては、液晶表示素子の表示面が平板状に
形成されていたので、例えば自動車のナビゲーションシ
ステム等に適用した場合、車内の照明や車内に入り込ん
だ外光の影響を受けて表示が見えにくくなるという問題
があった。

【０００５】従来例の概略平面図である図６を参照して
より詳細に説明すると、液晶表示素子１００を観測して
いる観測者１０１の左右にある照明１０２等の光が液晶
表示素子１００の表示面Ｓに反射した場合、光の入射角
によっては、反射光が視界に入る（以下、この現象を
「映り込み」という）結果、表示面Ｓに表示されている
情報が読み取りにくくなるという不具合があったのであ
る。

【０００６】そこで上記映り込みによる不具合を防止す
るために、表示面Ｓの表面を粗面化したり無反射コート
したりすることが行われていた。しかし、特に自動車等
の乗物に液晶表示装置を搭載した場合には、外光の条件
が刻々変化するので、上記粗面化や無反射コートだけで
は、映り込みを十分に防止できなかった。

【０００７】本発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
であって、照明や外光の映り込みをより確実に防止する
ことができ、どのような条件でも表示が見やすい液晶表
示装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の液晶表示装置は、液晶表示機能を有しかつ
形状に自己支持性がある液晶膜を、少なくとも一方が透
明な一対の導電フィルムで挟着した液晶表示素子を設
け、上記液晶表示素子は、所定の円弧に沿って凹形に湾
曲している表示面を備えていることを特徴としている。

【０００９】また、上記表示素子の液晶膜としては、液
晶性高分子と低分子量の液晶材料との混合膜が好適に使
用される。

【００１０】

【作用】上記構成からなる本発明の液晶表示装置によれ
ば、液晶表示素子は、所定の円弧に沿って凹形に湾曲し
ている表示面を備えているので、表示素子の表示面が沿
う円弧を所望の曲率に選択することにより、表示面に入
射した外光等を視界の外に反射させることができる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明を、実施例を示す図面を参照し
つつ説明する。図１は本発明の一実施例における液晶表
示装置の概略平面図である。同図を参照して、この液晶
表示装置は、自動車に搭載されるナビゲーションシステ
ムに採用されるものであり、フレーム１１内に液晶表示
素子１２を備えたものである。

【００１２】上記フレーム１１は、観測者１３に対向す
る底板部１１ａと、底板部１１ａの両側部に延設された
一対の側板部１１ｂ、１１ｃとを一体に備えている。各
板部１１ａ、１１ｂ、１１ｃには、ボルト１４ａ、１４
ｂ、１４ｃが進退自在に螺合しており、各ボルト１４
ａ、１４ｂ、１４ｃの先端部で上記液晶表示素子１２の
両側部及び背面を支持している。そして、各ボルト１４
ａ、１４ｂ、１４ｃの突出量を変更することにより、実
線あるいは仮想線で示すように、液晶表示素子１２の表
示面Ｓを、後述するように所定の曲率を有する円弧に沿
って凹形に湾曲可能に構成している。

【００１３】ボルト１４ｃの部分のみを拡大して例示す
るように、各側板部１１ｂ、１１ｃに螺合しているボル
ト１４ｂ、１４ｃの先端部には、球体部Ｊ１が突設され
ており、この球体部Ｊ１は、液晶表示素子１２側に固着
された受座Ｊ２に、球面に沿って摺動自在に支持されて
いる。そして、これら球体部Ｊ１及び受座Ｊ２が、ボル
ト１４ｂ、１４ｃと液晶表示素子１２とのジョイント部
Ｊを構成している。従って本実施例によれば、各ボルト
１４ｂ、１４ｃを回動可能な状態で液晶表示素子１２の
対応する側部を把持することができると共に、それぞれ
の対応する側板１１ｂ、１１ｃに対する突出量を変更す
ることができる。

【００１４】各ボルト１４ａ、１４ｂ、１４ｃの駆動手
段としては、手動ばかりでなく、モータやギヤ機構を採
用して電動で駆動できるものであってもよい。また、シ
ートの前後上下移動に応じて自動的に連動する構成を採
用してもよい。図２を参照して、上記液晶表示素子１２
は、液晶表示機能を有しかつ自己支持性を備えた可撓性
を有する液晶膜Ａを、少なくとも一方が透明な一対の導
電フィルム１２ｃ、１２ｄで挟着した構造のものが採用
される。

【００１５】本実施例においては、背面側の導電フィル
ム１２ｄの背面に、さらに弾性を有する補強板（本実施
例においては透明のアクリル板）１２ｅを、光学接着剤
１２ｆで接着することにより一体化している。無論、導
電フィルム１２ｄの基材ｄ１自身に充分な強度を持たせ
て、補強板を兼ねさせてもよい。液晶表示機能を有しか
つ自己支持性を備えた液晶膜Ａとしては、高分子／液晶
複合膜、高分子液晶／低分子液晶混合膜があげられる。

【００１６】上記複合膜、混合膜は、何れも高分子を含
有するので、導電フィルム１２ｃ、１２ｄ間に充填した
ときセル間隔を保持する程度の自己保持性があり、セル
ギャップ制御が不要であるため、基材としてプラスチッ
クフィルムやプラスチック板を使用して、大面積（たと
えば対角３〜１０インチ以上）かつフリーグラフィック
表示が可能な液晶表示素子を構成することが可能とな
る。また上記自己保持性を利用して、柔軟なプラスチッ
クフィルム等と組み合わせることにより、種々の曲率で
可変的に湾曲させるのに適した、柔軟性に富む液晶表示
素子を形成できるという利点がある。

【００１７】上記複合膜、混合膜の膜厚は、光散乱方式
の液晶表示素子とするために、可視光の波長以上である
必要がある。ただし、膜厚が大き過ぎると、素子の駆動
電圧が高くなり過ぎるので、実際上は、５〜３０μｍ程
度が適当である。上記混合膜、複合膜には、液晶表示素
子をカラー表示タイプにするため、二色性色素等の従来
公知の各種染料を配合することもできる。

【００１８】上記混合膜、複合膜には、図４に示すよう
にスペーサ１２ａを配合してもよい。スペーサ１２ａと
しては、シリカ製、ガラスファイバ製または樹脂製のい
ずれを使用してもよく、その粒径は、所望の電極間隔に
応じて選ぶことができる。混合割合は、液晶表面１ｍｍ
² 当たり１０〜２００個程度であればよい。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
の孔を液晶材料で充填した構造を有するものであり、マ
トリックス高分子と液晶材料とを溶剤中に溶解し、さら
にこの溶液を一方の導電フィルム１２ｃ（１２ｄ）上に
流延塗布した後、乾燥させて形成されるものである［Po
lymer Preprints ，Japan Vol.37，(8) ，2450(1988)参
照］。

【００１９】この高分子／液晶複合膜は、無電圧時に
は、孔内の液晶分子が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。そして電圧
が印加されると、Δε＞０［但し、Δεは誘電率異方性
であって、式：

【００２０】

【数１】

【００２１】で表される（なお、

【００２２】

【外１】

【００２３】は分子軸方向の誘電率、

【００２４】

【外２】

【００２５】は分子軸に対して直交方向の誘電率を示
す）］のとき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、透明な状態に転換
するという電気光学効果を示す。上記高分子／液晶複合
膜に使用される液晶材料としては、通常のネマティック
液晶が好適である。また液晶材料としては、誘電率異方
性Δεの大きいものが、良好な特性を得る上で好まし
い。

【００２６】マトリックス高分子としては、可視光に対
する透明性の高いものが好ましく、例えばＰＭＭＡに代
表される（メタ）アクリル系高分子が好適に使用され、
可撓性付与のためには、上記アクリル系高分子等の中で
も、より可撓性の高いものを選択して使用するのが好ま
しい。また、上記マトリックス高分子には、複合膜の透
明導電層への密着性を向上させて、両者の位置ずれや剥
離を防止し、液晶表示素子の大面積化、可撓性付与のさ
らに容易にするため、接着性高分子や粘着性高分子を併
用することもできる。

【００２７】接着性高分子、粘着性高分子としては、マ
トリックス高分子の透明性を維持するために、当該マト
リックス高分子との相溶性に優れたものを使用するのが
好ましく、例えば、マトリックス高分子としてＰＭＭＡ
を使用する場合には、（メタ）アクリル系の接着性高分
子、接着性高分子が好適に使用される。一方、高分子液
晶／低分子液晶混合膜は、高分子の骨格鎖に、側鎖とし
て、フレキシブルな炭素骨格などを介して、液晶化合物
に相当する部分（側鎖メソゲン）を結合した構造の側鎖
型液晶性高分子と、通常の低分子量の液晶材料とを溶剤
中に溶解した溶液を、一方の導電フィルム１２ｃ（１２
ｄ）上に流延塗布し、乾燥固化させて形成されるもので
ある〔Chemistry Letters, pp.817(1989) 参照〕。また
上記混合膜は、上記各成分を適当な溶媒に溶解し、混合
した後、乾燥してペースト状の混合液晶材料を得、この
混合液晶材料を２枚の導電フィルム１２ｃ、１２ｄ間に
挟んでラミネート処理を施すことによっても形成するこ
とができる。

【００２８】混合膜に低周波または直流の電場を印加し
た場合、混合膜の中に極微量存在するイオンが電場に付
随した移動を起こし、液晶の配列を乱すことによって、
入射光を強く散乱する不透明な状態となる。他方、高周
波の電場を印加すると、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、入射光を透過する透明な
状態に転換する。このように混合膜の光学状態を、二種
の周波数によって変化させることにより、所望の文字や
図形を表示面Ｓに表示することができると共に、応答時
間を短縮することができるのである〔Chemistry Letter
s, pp.817-820,1989 参照〕。

【００２９】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、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の
で、制御回路を簡易化することができ、簡単な回路構成
で、高画素数のフリーグラフィック表示画像を形成する
ことができるという利点がある。また、上記複合膜、混
合膜は、何れも光散乱から透過、或いは透過から光散乱
への変化のために偏光膜を必要とせず、その分、素子の
薄型化、軽量化が可能となる。さらに反射型とした場合
には、たとえば素子の裏面に黒色シートを配置すれば、
黒から白、或いは白から黒への表示が可能であり、バッ
クライトも不要となって、より一層の薄型化、軽量化が
可能となる。なおこの場合、素子と黒色シートとの間
に、所定範囲の入射角の光を透過し、それの光を反射す
る光学的な材料（たとえば住友スリーエム社製の商品名
Scotch Optical Light Film）等を挿入すれば、表示の
コントラストを向上することができる。従来のように素
子の両面に偏光膜を積層してコントラストを得ることも
もちろん可能である。

【００３０】一方、透過型としてバックライトを使用す
る場合には、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）効果を
利用した面状発光体を使用すれば、素子の薄型化、軽量
化の妨げとならない。表示素子の前面にＲＧＢ３色のカ
ラーフィルターを設ければ、マルチカラー表示も可能で
ある。なお、素子の最表面には、反射防止のためノング
レア処理を施すのがよい。ノングレア処理には市販のノ
ングレアシートが好適に使用される。また、傷付きを防
止するため、素子の最表面に保護シートを積層してもよ
い。

【００３１】導電フィルム１２ｃ、１２ｄとしては、柔
軟なプラスチックフィルムｃ１、ｄ１の表面に、真空蒸
着法、スパッタリング法、塗布法、印刷法等によってＩ
ＴＯ（インジウムチンオキサイド）やSnＯ₂ 等の透明導
電層ｃ２、ｄ２を形成したものが好適に使用される。ま
た市販のＩＴＯ／ＰＥＳフィルムやＩＴＯ／ＰＥＴフィ
ルム等を使用することもできる。

【００３２】単純マトリクス駆動等の素子の場合、上記
透明導電層ｃ２、ｄ２には、エッチング等により所定の
パターン（ストライプパターン等）が形成される（図３
参照）。プラスチックフィルムｃ１、ｄ１としては、耐
熱性、実用的強度、光学的均一性などに優れたポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやポリエーテル
スルフォン（ＰＥＳ）フィルム等の非晶質のプラスチッ
クフィルムが好適に使用される。プラスチックフィルム
の厚みは５０〜２００μｍ程度が好ましい。

【００３３】そして、図５に示すように、各導電フィル
ム１２ｃ、１２ｄの所定箇所（図３の二点鎖線ｃ３、ｄ
３、ｄ４で示す部位）には、ヒートシールコネクタ１５
を介してＩＣ基板１６が接続される。そして、上記ＩＣ
基板１６により周知の駆動方法によって液晶を駆動する
ことにより文字や図形などの情報が表示される。表示面
Ｓに文字を表示させるには、上記ＩＣ基板１６を使用し
て、各導電フィルム１２ｃ、１２ｄの透明導電層ｃ２、
ｄ２のいずれかに電場を印加することにより、当該透明
導電層ｃ２、ｄ２に形成されたエッチングパターンによ
って区画される画素のうち所定の箇所に対応する液晶膜
Ａの入射光を反射し、残部の入射光を透過すればよい。

【００３４】次に本実施例の作用について説明する。本
実施例の液晶表示装置の表示面Ｓを調整するには、当該
液晶表示素子１２を支持している各ボルト１４ａ、１４
ｂ、１４ｃをそれぞれ前進或いは後進させることより、
液晶表示素子１２の表示面Ｓが、平面で見て観測者１の
頭上にある点Ｃを中心とする円弧に沿って湾曲させるだ
けでよい。これにより、照明１７からの光や外光等が、
液晶表示素子１２の表示面Ｓに入射角θ１で入射して
も、当該入射法線Ｎは、頭上の円弧中心Ｃを通ることか
ら、この法線Ｎに対して反射角θ２（＝θ１）で反射す
る反射光は、必ず視界の外に反射することになる。

【００３５】従って本実施例によれば、外光等の映り込
みを確実に防止し、どのような条件でも表示を見やすく
することができるという顕著な効果を奏する。なお上記
フレーム１１自身を揺動可能に構成することにより、法
線Ｎに沿って入射する光の反射光を視界から外し、映り
込みを防止することも可能になる。特に、液晶表示素子
１２の液晶膜Ａとして、液晶性高分子と低分子量の液晶
材料を採用した場合には、液晶表示素子１２の機械的強
度が高くなり、曲率を変更する場合においても良好な可
撓性を発揮することができるという利点がある。

【００３６】なお本実施例は本発明の好ましい具体例を
例示したものに過ぎず、本発明の要旨は、上記実施例に
限定されない。例えば液晶表示素子として、強誘電性液
晶材料を使用してもよい。或いは、ナビゲーションシス
テムに限らず壁面テレビ等に適用してもよく、その他、
本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の設計変更が可
能であることは、云うまでもない。

【００３７】〔具体例〕下記の各成分を５００重量部の
ジクロロメタンに溶解した後、７０℃で２時間真空乾燥
してジクロロメタンを除去して、ペースト状の混合液晶
材料を作成した。 ・液晶性高分子 ポリ（４−シアノフェニル−４′−ヘキシロキシベンゾエートメチルシロキサ ン） ：２７重量部 ・低分子量の液晶材料 ４−ｎ−ペンチルベンゾイックアシッド−４′−オクチルオキシフェニルエス テル ：２７重量部 メルクジャパン社製の低分子液晶材料（品番Ｅ３１ＬＶ）：４６重量部 ・スペーサ（ベンゾグアナミン樹脂粒子、粒径１０μｍ） ：２重量部 ・電解質（テトラエチルアンモニウムブロマイド） ：０．０５重量部 次に図３に示すように、表面のＩＴＯ膜ｃ２、ｄ２が互
いに直交するストライプパターン状にエッチングされた
一対の透明導電フィルム（ＰＥＳ製、厚み１００μｍ）
１２ｃ，１２ｄを、図４に示すように、上記ＩＴＯ膜ｃ
２、ｄ２が互いに対向するように配置し、その間に混合
液晶材料を挟み、一対のラミネートローラＲ１，Ｒ２に
よってラミネート処理を施すことにより、透明導電フィ
ルム１２ｃ、１２ｄ間に液晶膜Ａを挟着した層構造の、
単純マトリクス駆動可能な液晶表示素子１２を作製し
た。

【００３８】次に液晶表示素子１２の周囲をポリエチレ
ンテレフタレート（ＰＥＴ）製のテープで封止した後、
図５に示すように、各透明導電フィルム１２ｃ，１２ｄ
の所定個所（図３の二点鎖線ｃ２，ｄ２，ｄ３で示す部
位）に、ヒートシールコネクタ１５を介して、駆動回路
が実装されたＩＣ基板１６を接続した。次に図２に示す
ように、透明導電フィルム１２ｄの背面に、光学用接着
剤（応用光電研究所社製の商品名「レンズボンド」）１
２ｆによって２mm厚の透明アクリル板１２ｅを接着した
後、図１に示す構造のフレーム１１にセットして、液晶
表示装置を作製した。

【００３９】そして、フレーム１１の各ボルト１４ａ，
１４ｂ，１４ｃを前進または後退させて、液晶表示素子
１２の表示面Ｓの曲率を調整した後、１／３バイアス法
にてラインを順次書き込んで画像を表示させたところ、
いずれの曲率においても、均一でムラのない表示が得ら
れた。また、上記液晶表示装置を自動車に搭載し、液晶
表示素子１２の表示面Ｓが、平面で見て観測者（運転
者）の頭上にある点Ｃを中心とする円弧に沿うように曲
率を調整し、１／３バイアス法にてラインを順次書き込
んで画像を表示させたことろ、頭の左右に配置した照明
１７で装置を照らしても、その反射光が画像に重なるこ
とはなく、画像をはっきり見ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における液晶表示装置を示す
概略平面図である。

【図２】上記実施例における液晶表示素子の断面略図で
ある。

【図３】上記液晶表示素子の導電フィルムの展開図であ
る。

【図４】上記液晶表示素子の製造工程を示す側面略図で
ある。

【図５】上記液晶表示素子の製造工程を示す正面概略図
である。

【図６】従来例の概略平面図である。

【符号の説明】

１２ 液晶表示素子 Ａ 液晶膜 Ｓ 表示面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶表示機能を有しかつ形状に自己支持性
   がある液晶膜を、少なくとも一方が透明な一対の導電フ
   ィルムで挟着した液晶表示素子を設け、 上記液晶表示素子は、所定の円弧に沿って凹形に湾曲し
   ている表示面を備えていることを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】上記表示素子の液晶膜は、液晶性高分子と
   低分子量の液晶材料との混合膜である請求項１記載の液
   晶表示装置。