JPH0968700A

JPH0968700A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0968700A
Application number: JP7225194A
Authority: JP
Inventors: Kiyobumi Takeuchi; 清文竹内; Noburu Fujisawa; 宣藤澤
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】昼夜において、明るく高いコントラスト比を
達成できるものであり、３０×３０ｍｍ以上の大型の表
示装置において、端部や中央部での均一な明るさやコン
トラストが得られ、透明状態で新たに現れるヘーズを低
減明るさやコントラストの不均一性を低減した液晶表示
装置を提供すること。【解決手段】透明性電極層を有する２枚の基板と、該
基板間に支持された調光層を有し、該調光層が液晶材料
の連続層中に三次元網目状構造の透明性固体物質を含有
する光散乱形液晶表示素子と、該素子の側面から光を照
射する照射手段を設けた液晶表示装置において、前記照
射手段が光源手段と入射手段を有し、前記光源手段によ
って得られる光を、前記入射手段によって、前記基板と
平行に、且つ、前記素子の側面から入射するように構成
する液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、明るく、高コント
ラストな液晶表示装置に関するものであり、本発明の液
晶表示装置は、高速応答性を以て電気的にその表示を切
り換えることができ、明るい画面あるいは昼夜両方で視
認性に優れを必要とする広告板等の装飾表示板や、時
計、電卓、コンピュータ端末、案内表示等の各種の液晶
表示装置として利用される。

【０００２】

【従来の技術】偏光板や配向処理を要さず、明るくコン
トラストのよい、大型で廉価な液晶表示素子を製造する
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。例えば、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（以下、ＮＣＡＰと称する）、こ
れら以外にも、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６３−１４４３２１号公報には類似する方
法（以下、ＰＤＬＣと称する）が知られている。

【０００３】また、前述の如き液晶表示素子の実用化に
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１−１
９８７２５号公報には、液晶材料が連続層を形成し、こ
の連続層中に三次元網目状の高分子物質を有する構造の
液晶表示素子（以下、ＰＮ−ＬＣＤと称する）が開示さ
れている。

【０００４】これらの光散乱形の液晶表示素子のコント
ラストを改善させる方法として、例えば、特開平３−２
３４２３号公報、特開平３−７３９２６号公報、特開平
４−３１１９２５号公報には、ＰＤＬＣ素子の縁部から
照明する方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法によっても、上記の光散乱形の液晶表示素子が、
５０×５０ｍｍ以上あるいは１００×１００ｍｍ以上と
大型になるにつれて、中央部での明るさやコントラスト
が急激に低下したり、周辺部では明る過ぎて透明状態で
も大きなヘーズが現れた。これらは、実質的に拡散光を
用いたことに起因している。

【０００６】本発明が解決しようとする課題は、明るさ
やコントラストの不均一性を低減あるいは無くし、特に
大型で高いコントラスト比を達成した液晶表示装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の如
き光散乱形液晶表示素子の光散乱特性を詳細に検討した
結果、液晶分子で形成される複屈折層の均一不均一によ
って透明散乱を発現するＰＮ−ＬＣＤの散乱光は、更に
基板によって多重散乱をしていることを見い出した。
（第１８回液晶討論会講演予稿集第１７０頁（１９９２
年））また、電圧無印加の状態では、表示面からの入射
光量の一部は、光散乱形液晶表示素子基板面に平行な光
線となって側面から漏れていることを見いだした。本発
明者らは、この光学的機構を利用することに着目し、本
発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明は上記課題を解決するため
に、透明性電極層を有する２枚の基板と、該基板間に支
持された調光層を有し、該調光層が液晶材料の連続層中
に三次元網目状構造の透明性固体物質を含有する光散乱
形液晶表示素子と、該素子の側面から光を照射する照射
手段を設けた液晶表示装置において、前記照射手段が光
源手段と入射手段を有し、前記光源手段によって得られ
る光を、前記入射手段によって、前記基板と平行に、且
つ、前記素子の側面から入射するように構成することを
特徴とする液晶表示装置を提供する。

【０００９】本発明の液晶表示素子に用いる基板は、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。この基板の厚みは、
照射手段、特に入射手段や後述の導光板によって選択す
ることが好ましく、各々独立して０．３〜１０ｍｍの範
囲が好ましく、１〜５ｍｍの範囲がより好ましい。更
に、表示面に相当する基板表面に、該基板と異なる屈折
率を有する屈折率層を設けることにより、本発明の効果
を好ましくすることができる。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又は部分的
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、画素電極及び画素電極毎に形成された非
線形素子又は能動素子を設けることもできる。

【００１０】本発明の液晶表示素子に用いる液晶材料
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０．１５〜０．３０
と従来より広い範囲のものを使用することができる。

【００１１】本発明で使用する液晶材料としては、ネマ
チック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶が
好ましく、ネマチック液晶が特に好ましい。その性能を
改善するために、コレステリック液晶、カイラルネマチ
ック液晶、カイラルスメクチック液晶等、カイラル化合
物や２色性染料等が適宜含まれていてもよい。

【００１２】本発明で使用する液晶材料は、以下に示し
た化合物群から選ばれた１種以上の化合物から成る配合
組成物が好ましく、液晶材料の特性、即ち、等方性液体
と液晶の相転移温度、融点、粘度、Δｎ、Δε及び重合
性組成物等との溶解性等を改善することを目的として適
宜選択、配合して用いることができる。

【００１３】液晶材料としては、例えば、４−置換安息
香酸４’−置換フェニルエステル、４−置換シクロヘキ
サンカルボン酸４’−置換フェニルエステル、４−置換
シクロヘキサンカルボン酸４’−置換ビフェニルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキサンカルボニルオキシ）
安息香酸４’−置換フェニルエステル、４−（４−置換
シクロヘキシル）安息香酸４’−置換フェニルエステ
ル、４−（４−置換シクロヘキシル）安息香酸４’−置
換シクロヘキシルエステル、４−置換４’−置換ビフェ
ニル、４−置換フェニル−４’−置換シクロヘキサン、
４−置換４”−置換ターフェニル、４−置換ビフェニル
４’−置換シクロヘキサン、２−（４−置換フェニル）
−５−置換ピリミジン等を挙げることができる。

【００１４】調光層中の液晶材料の割合は、６０〜９５
重量％の範囲が好ましく、７５〜８５重量％の範囲が特
に好ましい。液晶材料がこの範囲よりも多すぎたり少な
すぎる場合、液晶材料と透明性固体物質の分散状態が均
一にならないので、光散乱による調光機能が発現しなく
なる傾向にあり、好ましくない。

【００１５】本発明の液晶表示装置の構成は、光散乱型
液晶表示素子の調光層が、例えば、特表昭５８−５０１
６３１号公報に開示されたネマティック液晶材料をマイ
クロカプセル化したＮＣＡＰでもよく、特表昭６１−５
０２１２８号公報に開示されたネマティック液晶材料を
合成樹脂マトリックス中に滴状に分散したＰＤＬＣでも
よい。これらは、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、電界印加状態において前記二つの屈折率が一
致して、光透過状態となることを原理としている。

【００１６】最も好ましい調光層は、特開平１−１９８
７２５号公報に開示された液晶材料が連続層を形成し、
この連続層中に、三次元網目状の透明性固体物質を有す
る構造である。この場合、調光層中の液晶材料の割合
は、６０重量％以上が好ましく、７０〜９５重量％の範
囲が特に好ましく、７５〜８５重量％の範囲が更に好ま
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、使用目的に応じて設計で
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、２〜２
０μｍの範囲が好ましい。

【００１７】調光層中に形成される透明性固体物質は、
液晶材料の連続層中で、三次元網目状に形成されている
ことが好ましく、液晶材料の無秩序な配向状態を形成す
ることにより、光学的境界面を形成し、光の強い散乱を
発現させることができる。

【００１８】透明性固体物質としては、合成樹脂が好適
である。三次元網目状構造を与えるものとしては、高分
子形成性モノマー若しくはオリゴマー又はそれらの配合
物から成る重合性組成物を重合させて得られる光硬化型
樹脂が好適である。

【００１９】液晶材料の連続層中に三次元網目状構造を
有する透明性固体物質を形成させる方法としては、２枚
の基板間に挟持された、あるいはパネル中に封入された
調光層形成材料を等方性液体状態に保持しながら活性光
線を照射し、重合性組成物を重合させる方法が挙げられ
る。

【００２０】高分子形成性モノマ−としては、例えば、
スチレン、クロロスチレン、α−メチルスチレン、ジビ
ニルベンゼン：置換基としては、メチル、エチル、プロ
ピル、ブチル、アミル、２−エチルヘキシル、オクチ
ル、ノニル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、
シクロヘキシル、ベンジル、メトキシエチル、ブトキシ
エチル、フェノキシエチル、アルリル、メタリル、グリ
シジル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピ
ル、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジメチルア
ミノエチル、ジエチルアミノエチル等のごとき基を有す
るアクリレート、メタクリレート又はフマレート；エチ
レングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレン
グリコール、ポリプロピレングリコール、１，３−ブチ
レングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメ
チレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチ
ロールプロパン、グリセリン及びペンタエリスリトール
等のモノ（メタ）アクリレート又はポリ（メタ）アクリ
レート；酢酸ビニル、酪酸ビニル又は安息香酸ビニル、
アクリロニトリル、セチルビニルエーテル、リモネン、
シクロヘキセン、ジアリルフタレート、ジアリルイソフ
タレート、２−、３−又は４−ビニルピリジン、アクリ
ル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミ
ド、Ｎ−ヒドロキシメチルアクリルアミド又はＮ−ヒド
ロキシエチルメタクリルアミド及びそれらのアルキルエ
ーテル化合物、トリメチロールプロパン、１モルに３モ
ル以上のエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサ
イドを付加して得たトリオールのジ又はトリ（メタ）ア
クリレート、ネオペンチルグリコール１モルに２モル以
上のエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイド
を付加して得たジオールのジ（メタ）アクリレート、２
−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート１モルとフェ
ニルイソシアネート若しくはｎ−ブチルイソシアネート
１モルとの反応生成物、ジペンタエリスリトールのポリ
（メタ）アクリレート、トリス−（ヒドロキシエチル）
−イソシアヌル酸のポリ（メタ）アクリレート、トリス
−（ヒドロキシエチル）−リン酸のポリ（メタ）アクリ
レート、ジ−（ヒドロキシエチル）−ジシクロペンタジ
エンのモノ（メタ）アクリレート又はジ（メタ）アクリ
レート、ピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）
アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン
酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、直
鎖脂肪族ジ（メタ）アクリレート、ポリオレフィン変性
ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート等を挙
げることができる。

【００２１】高分子形成性オリゴマーとしては、例え
ば、エポキシ（メタ）アクリレート、ポリエステル（メ
タ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリレー
ト、ポリエーテル（メタ）アクリレート等を用いること
ができる。

【００２２】重合開始剤としては、例えば、２−ヒドロ
キシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン
（メルク社製「ダロキュア１１７３」）、１−ヒドロキ
シシクロヘキシルフェニルケトン（チバ・ガイギー社製
「イルガキュア１８４」）、１−（４−イソプロピルフ
ェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−
オン（メルク社製「ダロキュア１１１６」）、ベンジル
ジメチルケタール（チバ・ガイギー社製「イルガキュア
６５１」）、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フ
ェニル〕−２−モルホリノプロパノン−１（チバ・ガイ
ギー社製「イルガキュア９０７」）、２，４−ジエチル
チオキサントン（日本化薬社製「カヤキュアＤＥＴ
Ｘ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル（日本化薬
社製「カヤキュア−ＥＰＡ」）との混合物、イソプロピ
ルチオキサントン（ワードプレキンソップ社製「カンタ
キュアＩＴＸ」）とｐ−ジメチルアミノ安息香酸エチル
との混合物等が挙げられる。

【００２３】活性光線としては、紫外線、ＥＢ（エレク
トロンビーム）、可視光線等が挙げられるが、操作性、
硬化性の面から紫外線を使用することが好ましい。

【００２４】調光層形成材料を２枚の基板間に介在させ
るには、注入孔部分を除いた周辺部をシール材で固めた
２枚の基板より成る空セルにこの調光層形成材料を注入
する方法、あるいは一方の基板上にバーコーター等を用
いて調光層形成材料を均一に塗布した後、もう一方の基
板を重ね合わせる方法などが挙げられる。

【００２５】本発明の液晶表示装置の構成は、これら以
外の光散乱形液晶表示素子にも応用でき、例えば、ネマ
チック−コレステリック相転移型、動的散乱モード、ス
メクチック液晶を用いたレーザ光書き込み等を利用した
光散乱型液晶表示素子を用いても同様の効果が得られ
る。

【００２６】本発明の液晶表示装置においては、光源手
段によって得られる光を、入射手段によって基板と平行
にし、且つ、素子の側面から入射させることを容易にす
る目的で、光散乱形液晶表示素子の表示面又は背面の少
なくとも一方に導光板を配置することができる。

【００２７】このような導光板は、アクリル板、ポリカ
ーボネイト板又はガラス板の何れかの部材で成形するこ
とができる。前記導光板の厚みは、１〜１０ｍｍの範囲
であることが好ましい。この導光板は、基板や導光板内
の入射光量が表示面から損失することをより低減するこ
とができる。また、この導光板は、入射手段によって得
られた平行光が、電圧無印加の散乱状態に初めて到達す
るまで、拡散光にならないように維持することができ
る。

【００２８】本発明の液晶表示装置には、例えば、光散
乱形液晶表示素子の背面に、又は導光板が存在する場合
には、導光板の背面に、空気層あるいは接着層を介して
吸光手段を配置することができる。

【００２９】吸光手段は、黒色、灰色あるいは有色でも
良く、色紙、プラスチック、金属あるいはガラス等の部
材を使用することができ、その表面は、反射面、半透過
面、無反射面あるいは拡散面であっても良く、また、凹
面ミラー、フレネルミラー、フレネルレンズあるいはマ
イクロレンズのような形状であっても良い。更に、ルー
バーであることができる。

【００３０】接着層を介して吸光手段を配置する場合、
接着層の屈折率を、基板又は導光板が存在する場合には
導光板と、反射手段の各部材との屈折率の中間の値にす
ることが好ましい。

【００３１】本発明の液晶表示装置には、照射手段を１
組以上４組まで任意の位置に設けることができる。２組
の照射手段を設ける場合、光散乱形液晶表示素子の対面
した側面に、対となって具備させることが好ましい。ま
た、液晶表示装置の所望の位置に照射手段が設けられな
い場合、あるいは十分な表示特性で不必要となった場
合、照射手段を設けなかった液晶表示素子側面側又は側
面上に、反射手段を設けることができる。この場合で
も、照射手段と反射手段は、液晶表示素子の対面した側
面に、対となって具備させることが好ましい。

【００３２】上記の配置例によって、照射手段で得られ
た平行光線は、光散乱形液晶表示素子基板あるいは導光
板内をできるだけ長く平行光線の状態を維持することが
でき、その結果より均一な明るい表示を得ることができ
る。

【００３３】本発明で使用する反射手段は、基板側面か
ら離れて配置されても良く、直接、基板側面上に設けら
れてもよい。反射手段は、鏡面や指向性反射面等であれ
ばよい。特に、反射手段としての集光性又は指向性を有
するものが、より好ましい。基板側面から離れて配置さ
れる反射手段としては、例えば、鏡、凹面ミラー、フレ
ネルミラー、フレネルレンズ、マイクロレンズ等が挙げ
られる。また、反射手段としては、基板側面部分をコの
字型や円柱状に、ミラー等の反射板で囲ったものも有効
である。

【００３４】反射手段を基板側面上に直接設ける方法と
しては、例えば、アルミニウム等の蒸着による方法、フ
レネルミラー等を直接基板側面上に設ける方法、基板端
部を端正化したり、端正化した基板端部にアルミニウム
等で蒸着したり、基板端部をミラー等の反射板でコの字
型に囲う方法等が挙げられる。もし複数の反射手段を設
置する場合、これらの中から適宜組み合わせて使用する
こともできる。

【００３５】本発明で使用する入射手段としては、球面
レンズ、凸レンズ、凹レンズ又はアパーチャー等が挙げ
られ、これらを組み合わせて構成させることもできる。
これらの入射手段は、アクリル、ポリカーボネイト又は
ガラスの何れかの部材あるいは組み合わせて成形される
ことが好ましい。何れにしろ、光源手段で得られる光を
できるだけ高い平行光線に効率的に変換させることが重
要である。球面レンズや凸レンズを用いる場合には、焦
点面に光源手段を配置させることが好ましい。球面レン
ズや凸レンズと凹レンズとを組み合わせる場合には、両
者の焦点面を同一に配置させることが好ましい。アパー
チャーを用いる場合には、光源手段から許容範囲内で離
して配置することが好ましく、この場合、複数のアパー
チャーを用いることができ、光源手段から離せない場合
には、球面レンズや凸レンズを組み合わせて目的を達成
することができる。色収差が現れ、これを低減させるに
は、凸レンズと凹レンズを組み合わせた構成を加えるこ
とが好ましい。このようにして得られる平行光線は、光
散乱形液晶表示素子基板の厚みＤ、あるいは導光板が存
在する場合には基板と導光板との総合計の厚みＤと平行
光線が出射する方向の表示面の長さＬで決定される角度
Θ＝Arctan（Ｄ／Ｌ）の程度か又はこれ以内であること
が好ましい。

【００３６】本発明で使用する入射手段は、一部又は全
部を透明性電極を有する基板又は導光板に具備させるこ
とができる。具体的には、透明性電極を有する基板又は
前記導光板の側面を球面レンズ、凸レンズ又は凹レンズ
の形状とすることにより達成される。導光板に入射手段
を具備させる場合、透明性電極基板の側面を覆うように
導光板を設けることが好ましい。

【００３７】本発明で使用する光源手段は、熱陰極管、
冷陰極管、ネオン管又はＬＥＤランプの何れかの光源か
ら選ぶことができる。光源の形状は、点光源でも良い
が、棒状光源のものが好ましい。より高い均一性、より
高い明るさあるいはより高いコントラストの表示を得る
には、より細い径の棒状光源を用いることが好ましく、
具体的には、１〜１０ｍｍφの範囲の径のものが好まし
く、１〜４ｍｍφの範囲の径のものがより好ましい。こ
の光源手段には、光を効率的に利用する為に、背後及び
／又は側方に、板状又は球面状の反射板を具備させるこ
とができる。球面状の反射板を具備させる場合、放物面
の反射板が好ましく、その焦点面に光源を配置すること
が好ましい。

【００３８】以下、本発明の液晶表示装置の代表的な例
を図面を用いて詳細に説明する。

【００３９】本発明の液晶表示装置の基本的な構成の例
を図１に示した。図１は、画素が形成された透明性電極
層を有する透明な２枚の基板間に支持された調光層１２
を有する光散乱形液晶表示素子１１と、入射手段３１及
び光源手段２１を基本的な構成とする照射手段１３を具
備した本発明の液晶表示装置を示した模式断面図であ
る。ここで、入射手段３１は凸レンズ３２を具備し、光
源手段２１は光源２２、側方反射板２３及び球面反射板
２４を具備している。更に、図１に示した液晶表示装置
は、導光板４１、吸光手段４２及び反射手段４３を具備
している。

【００４０】図１において、凸レンズ３２は、光源手段
２１から出た拡散光を平行光線に変換し、液晶表示素子
１１側に出射する。この平行光線は、表示素子１１の基
板１３及び／又は導光板４１の側面から基板と平行に入
射する。

【００４１】図２は、表示素子１１側面から入射した光
が、表示素子１１内部で一般的にどのように伝わるかを
表わした模式断面図である。

【００４２】図２中に示した光（ａ）は、基板１３及び
／又は導光板４１に平行に入射した光であり、表示素子
１１の反対側に直接的に向かって基板１３及び／又は導
光板４１内部を伝わり、表示素子１１の反対側に到達す
ると、基板１３及び／又は導光板４１の側面あるいは反
射手段４３によって反射され、再び基板１３及び／又は
導光板４１内部を伝わる。そして、以下、これを繰り返
す。

【００４３】図２中に示した光（ｂ）は、表示素子の大
きさ、即ち基板１３の厚みＤあるいは導光板が存在する
場合には基板と導光板４１の総合計の厚みＤと平行光線
が出射する方向の表示面の長さＬに対し、角度Θ＝Arct
an（Ｄ／Ｌ）と同程度で入射した光の場合を表わし、基
板１３及び／又は導光板４１の表面で全反射を繰り返し
て伝わることとなる。表示素子１１の反対側に到達する
と、基板１３及び／又は導光板４１の側面あるいは反射
手段４３によって反射され、再び基板１３及び／又は導
光板４１内部を全反射を繰り返して伝わる。そして以下
これを繰り返す。尚、ここで述べた全反射とは、表示面
又は吸光面へ透過する光が全く無いか、あったとしても
僅かであることを意味する。従って、この光（ａ）や光
（ｂ）は、表示素子１１全体を均一に明るくし、均一な
コントラストを表示させることとなる。

【００４４】図２中に示した光（ｃ）は、基板１３及び
／又は導光板４１に対し、平行から大きく外れて入射し
た光であり、基板１３及び／又は導光板４１の表面で反
射を繰り返して伝わるものの、反射を繰り返す度に、表
示面又は吸光面へ透過する光（ｄ）や光（ｅ）に分割さ
れ、急速に減衰して基板１３及び／又は導光板４１の内
部を伝わる。従って、この光（ｃ）を多く含む場合、照
射手段１３側や反射手段４３側に近い表示素子１１の端
部が明るくなったり、極端に明るくなりすぎてハロー現
象により表示全体が醜くなったりする。一方、中央部で
は、逆に暗くなる不均一な表示となる。

【００４５】本発明で使用する照射手段は、上記で述べ
た光（ａ）や光（ｂ）を得ることにあり、従来の表示装
置に比べて優れたものである。尚、この効果は、光
（ｃ）を全く無くすことによって達成されるが、光
（Ｃ）が存在していても光（ａ）や（ｂ）に対する相対
的な割合が小さければ達成可能である。

【００４６】入射した光（ａ）や光（ｂ）は、電圧無印
加の画素では、光散乱状態の調光層により散乱され表示
面から出射され、背後に吸光手段があるにも拘らず白色
を呈する。一方、電圧印加の画素では、光透明状態の調
光層のため散乱されず通過し、背後の吸光手段が有する
色を呈する。

【００４７】図３は、図１における凸レンズ３２を具備
した入射手段３１に代えて、アパーチャー３３を具備し
た入射手段３１を設けた場合の模式断面図である。

【００４８】図３中では、導光板４１を示していない
が、導光板を設けることもできる。側方反射板２３は、
一部基板１３を覆う形状となっているが、用途によって
適時設計することができる。側方反射板２３の表面は、
存在する光を反射してもよいが、完全に吸光してしまう
性質のものでもよい。重要なことは、発生する迷光が前
述した光（ｃ）となって表示素子１１に出射されること
を防止することにある。

【００４９】図４は、本発明外の液晶表示装置の模式断
面図ある。光源から出た光は、拡散板を通過して、液晶
表示素子に出射される。液晶表示素子の大きさが１０〜
２０ｍｍと小型の場合は、明るさの均一性が得られる
が、３０ｍｍ以上の大きさになると不均一性が現れ、更
に、５０ｍｍ以上では、中央部で暗く端部で極端に明る
くなる。このために、例えば、４ｍｍ以下の太さで表示
される吸光手段の色は、膨張色である周りの白色によっ
て埋もれていまい、表示全体が醜くなる傾向にある。こ
の場合、斜めから見るとヘーズ現象が著しくなる結果、
更に著しく悪化した表示となる。

【００５０】図５は、本発明の液晶表示装置の別の例を
示した模式断面図である。

【００５１】図５に示した液晶表示装置において、入射
手段３１は、導光板の端面に凸レンズ４４を具備し、光
源手段２１は、光源２２、側方吸光板２５及び放物面反
射板２６を具備している。この例では、光源２２を放物
面反射板２６の焦点に配置させることが好ましい。ま
た、入射手段３１として、側方吸光板２５で囲まれた部
位にアパーチャーを具備させることが好ましい。

【００５２】

【作用】以上、説明したように、本発明の液晶表示装置
は、昼夜において、その表示が明るく、高いコントラス
ト比を達成できるものであり、３０×３０ｍｍ以上の大
型において、端部や中央部での均一な明るさやコントラ
ストが得られ、透明状態で新たに現れるヘーズ現象を低
減させたものである。これらは、実質的に拡散光を用い
たことに起因した課題を解決したものであり、より広い
視野角では、特に中長距離の表示に利用される中型や大
型の液晶表示装置に優れたものである。

【００５３】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説
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。

【００５４】（実施例１）液晶材料として下記表１に示
した組成から成る液晶組成物７８重量％、重合性組成物
として「ＨＸ−２２０」（日本化薬社製のカプロラクト
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）１３重量％、「ＬＴＡ」（大阪
有機化学工業社製の炭素原子数１２及び１３の直鎖アル
キルアクリレートと分岐アルキルアクリレートの混合
物）８．８重量％及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％から成る調光層形成材料を調製した。

【００５５】

【表１】

【００５６】１６×１６ドットでスタッティク駆動がで
きるようにＩＴＯ電極を画素化した１００ｍｍ×１００
ｍｍの大きさのガラス板を用いて、１３μｍ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
を空セルに注入した後、調光層形成材料を挟持する基板
を２６℃に保ちながら、メタルハライドランプ（１００
Ｗ／cm² ）の紫外線下を３．５ｍ／分の速度で通過させ
て、重合性組成物を硬化させて、液晶材料及び透明性固
体物質から成る調光層を有する光散乱形液晶表示素子を
得た。

【００５７】得られた光散乱形液晶表示素子の調光層を
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。

【００５８】次いで、この光散乱形液晶表示素子を用い
て、本発明の液晶表示装置を作製した。

【００５９】図６は、液晶表示装置の模式断面図であ
る。駆動回路５１は、１６×１６ドットの表示素子１１
各々を動作させている。図中では省略してあるが、全体
を統一的に表示させる場合は、別途システムコントロラ
ーを用いれば良い。表示装置外被５２は、アクリル板を
成形して作製した。この表示装置外被５２の内面は、光
源２２から出る迷光を低減させる目的で黒色の無反射面
を有した部材を用いた。表示素子１１は、接着剤ポリビ
ニルブチラールを介在させて端面に凸レンズを有する導
光板４４に貼り合わせた。導光板４４は、表示素子１１
の端面を覆う設計が施されている。表示面５３の法線に
対する導光板４４は、厚さ２ｍｍ、４ｍｍ及び６ｍｍの
ものをそれぞれ用いた。光源２２は、エレバム社製の冷
陰極管ＦＬＥ３０１４７（ＡＥ）Ｂ（直径２．８ｍ
ｍ）、ＦＬＥ４８１５６（ＡＥ）Ｂ（直径４ｍｍ）、Ｆ
ＬＥ４７２７２（ＡＥ）Ｂ（直径４ｍｍ）、ＦＬＥ１
０．１８０（ＡＥ）（直径１０ｍｍ）、あるいはスタン
レー電気社製の冷陰極型蛍光ランプＣＢＹ３−１６０Ｓ
（直径３ｍｍ）、ＣＢＹ３−１６０ＷＤ（直径３ｍ
ｍ）、ＣＢＹ３−１６０Ｗ（直径３ｍｍ）、ＣＢＹ３−
２５０ＷＤ（直径３ｍｍ）をそれぞれ用いた。図中から
明らかのように、一部の光源２２は、複数の表示素子１
１に対し共通の光源としても利用することができる。側
方反射板２３は、鏡面を有するアルミニウム板又は黒色
の光吸収面を有するプラスティック板を用いて作製し
た。球面反射板２４は、アルミ板を用いて作製した。い
ずれの組み合わせにおいても、均一で明るく高いコント
ラスト比の表示を確認できた。

【００６０】図６において、導光板４４の厚みを４ｍ
ｍ、光源２２をＦＬＥ３０１４７（ＡＥ）Ｂとした液晶
表示装置の明るさとコントラストを測定した。１６×１
６ドット表示素子１１において、４つのコーナーの画素
では、２．２〜２．０×１０²ｃｄ／ｍ²の輝度であり、
約３８のコントラスト比であった。中央部の４つの画素
では２．１〜２．０×１０²ｃｄ／ｍ²の輝度であり、約
３６のコントラスト比であった。

【００６１】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、従来のものに
比べて、より均一でより明るくより高いコントラスト比
の表示が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の基本的な構成の一例を
示した模式断面図である。

【図２】表示素子側面から入射した光が、表示素子内部
でどのように伝わるかを表した模式断面図である。

【図３】本発明の液晶表示装置の基本的な構成の一例を
示した模式断面図である。

【図４】液晶表示装置の比較例を示した模式断面図であ
る。

【図５】本発明の液晶表示装置の基本的な構成の一例を
示した模式断面図である。

【図６】複数の表示素子と照射手段から構成された本発
明の液晶表示装置の模式断面図である。

【符号の説明】

１１光散乱形液晶表示素子１２調光層１３基板１４照射手段２１光源手段２２光源２３側方反射板２４球面反射板２５側方吸光板２６放物面反射板３１入射手段３２凸レンズ４１導光板４２吸光手段４３反射手段４４端面に凸レンズを有する導光板５１駆動回路５２表示装置外被５３表示面（ａ）基板１３及び又は導光板４１に平行に入射した
光（ｂ）基板１３及び又は導光板４１にほぼ平行に入射
した光（ｃ）基板１３及び又は導光板４１に対し平行から大
きく外れて入射した光（ｄ）表示面へ透過した光（ｅ）吸光面へ透過した光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明性電極層を有する２枚の基板と、該
基板間に支持された調光層を有し、該調光層が液晶材料
の連続層中に三次元網目状構造の透明性固体物質を含有
する光散乱形液晶表示素子と、該素子の側面から光を照
射する照射手段を設けた液晶表示装置において、前記照
射手段が光源手段と入射手段を有し、前記光源手段によ
って得られる光を、前記入射手段によって、前記基板と
平行に、且つ、前記素子の側面から入射するように構成
することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記光散乱形液晶表示素子の表示面又は
背面の少なくとも一方に導光板を配置したことを特徴と
する請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記光散乱形液晶表示素子の背面に吸光
手段を配置した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】前記光散乱形液晶表示素子の背面に、又
は前記導光板の背面に吸光手段を配置したことを特徴と
する請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記導光板がアクリル板、ポリカーボネ
イト板又はガラス板の何れかの部材から成形されたもの
ことを特徴とする請求項２又は４記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記導光板の厚みが１〜１０ｍｍの範囲
にあることを特徴とする請求項２、４又は５記載の液晶
表示装置。
【請求項７】前記透明性電極層を有する基板の少なく
とも一方の基板の厚みが１〜５ｍｍの範囲にあることを
特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の液晶
表示装置。
【請求項８】前記照射手段を２組以上設けたことを特
徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の液
晶表示装置。
【請求項９】前記照射手段が、前記光散乱形液晶表示
素子の対面した側面に、対となって具備したことを特徴
とする請求項８記載の液晶表示装置。
【請求項１０】前記光散乱形液晶表示素子側面側又は
側面上に反射手段を設けたことを特徴とする請求項１、
２、３、４、５、６、７、８又は９記載の液晶表示装
置。
【請求項１１】前記照射手段と前記反射手段が、前記
光散乱形液晶表示素子の対面した側面に、対となって具
備したことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装
置。
【請求項１２】前記反射手段が、鏡面反射又は指向性
反射の機能を有することを特徴とする請求項１０又は１
１記載の液晶表示装置。
【請求項１３】前記反射手段が、鏡、凹面ミラー、フ
レネルミラー、フレネルレンズ及びマイクロレンズから
成る群から選ばれる少なくとも一つの反射手段を含むこ
とを特徴とする請求項１０、１１又は１２記載の液晶表
示装置。
【請求項１４】前記入射手段が、球面レンズ、凸レン
ズ、凹レンズ及びアパーチャーから成る群から選ばれる
少なくとも１つの入射手段を含むことを特徴とする請求
項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、
１２又は１３記載の液晶表示装置。
【請求項１５】前記入射手段が基本的に、アクリル、
ポリカーボネイト又はガラスの何れかの部材で成形され
たものであることを特徴とする請求項１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４
記載の液晶表示装置。
【請求項１６】前記入射手段の一部又は全部が、前記
透明性電極を有する基板又は前記導光板に具備したこと
を特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、
９、１０、１１、１２、１３、１４又は１５記載の液晶
表示装置。
【請求項１７】前記透明性電極を有する基板又は前記
導光板の側面が、球面レンズ、凸レンズ又は凹レンズの
入射手段を具備したことを特徴とする請求項１６記載の
液晶表示装置。
【請求項１８】前記光源手段が、熱陰極管、冷陰極
管、ネオン管及びＬＥＤランプから成る群からから選ば
れる光源手段であることを特徴とする請求項１、２、
３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１
３、１４、１５、１６又は１７記載の液晶表示装置。
【請求項１９】前記光源手段に具備した光源の背後及
び／又は側方に、球面上の反射板を具備したことを特徴
とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１
０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７又は１
８記載の液晶表示装置。