JPS5810751B2 - エキシヨウヒヨウジソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 不発明はネマチック液晶の電界効果モードを用い、偏光
板を使用して電気的変調を受けた部分を文字、数字等と
して検出する液晶表示装置（こ関するものである。

更に詳しくは、透過型液晶表示装置に於いて、液晶分子
の配向変化を液晶セル前後の光路中に設けた偏光板によ
ってパターンを現出させ、この光路中に鏡を設け、光路
を鏡で反射させ、鏡像を読みとる方式に関するもので、
これ等の配置に於いて背景もしくは明視野部分をセル外
側に設けた透過性拡散板によって得るための拡散板及び
偏光板の配置に関するものである。

液晶表示器は従来外光が強ければ、すなわち周囲が明る
ければ明るいほど表示が見易いと云われていたが、実際
は周囲が明るすぎると、液晶表示面での外光の反射や迷
光によって、識別したいパターンに煩しい光が混入し、
表示面の見掛上のコントラストの低下が生じて見にくく
なる欠点があり、又充分なコントラストを得ようとする
と、表示が暗くなり、補助的な照明手段が必要となった
り、更に高い商品性を持つ為カラー表示にしようとする
と、やはり表示の輝度が得られない等実用的表示を行な
うのに種々の欠点を有していた。

この発明はこれ等従来方法を詳細に検討し、これ等の欠
点を取り除く極めて高いコントラストのしかも明るく見
易い表示を、液晶の有する長所を失わずに実現し得る方
法を見出したことに基く。

即ち従来方法に於いての有する欠点を第１表に示す。

第１表のＡ〜Ｈまでは従来用いられたり、試られた方法
で、これ等について簡単に説明する。

Ａは従来量もよく知られた構造のもので、電圧の印加に
よって光学的変化を受けた液晶はいわゆる動的散乱（Ｄ
ｙｎａｍｉｃ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ＝ＤＳ ）現象を
生じ、光を散乱する効果を有する。

この散乱部と非散乱部の光学的差異によって所定のパタ
ーンを識別しようとするものである。

現在までの技術に於いてはこの散乱の強度は光分大きく
なく、従って透明な電極間に形成されたこの散乱像を暗
い背景の前で観測しようとすると極めて見難く、従って
、対向する一方の電極又は面を反射鏡とし、弱い光拡散
性を光路を往復させることをによって実質的に散乱強度
を上昇させている。

然しこの構成に於いては光学的変化を生じていない部分
は透明であるので、鏡面部はそのまＳ観測者の顔や背景
を映し、表示しようとするパターンとの認別を煩しくす
ると同時に明るい背景に於いては実質上のコントラス低
下を招く。

この欠点を改良する目的でＢの例で示したものは観測者
の正反射位置に対し黒い物体等の背景を設けるべく、フ
ードを配置することができるが、これは観測者が表示面
に対して正面の配置で見ることを防げ、視野角の制限を
与えるものである。

透過型でそのまメ使用するＣ例は前記の通り散乱強度が
不足する為実用性が低く、Ｄ例で示す如く適当な配置に
設けた光源によって、この欠点を補うものがある。

こｎは液晶の一つの大きな特徴である低電力消費という
特徴を失うものであり、更に動的散乱モードを利用した
液晶表示セルに対しより低電圧、低電力消費で、しかも
高いコントラストを得られる特徴を持つものとして、電
界効果モードを利用したものが近年活発に応用さｎつつ
ある。

こ５で云う電界効果モードとは電界（こまって液晶分子
の配向が変化し、この変化を二枚の偏光板によって検出
し得るものを云い、均一垂直配向分子、均一平行配向分
子、又は均一平行配向分子を電極面に垂直な方向でらせ
ん状に配列したもの等である。

電界効果モードを用いた表示器の動的散乱モードを用い
た表示器との外形、構造的差異は第１図に示す様に二枚
の透明電極５，５′を有する、透明支持体２、２’ＩＣ
液晶を挟持した液晶セル１がその外側両面に直線偏光板
６，６′を配置し効果的に電気的変化を受けた部分を識
別し得る点にある。

これ等のコントラストは電圧に対し分子配向が飽和状態
で変位した時と、無印加時の分子配向との差で、はぼ二
枚の直線偏光板６，６′をその偏光方向が平行に配置さ
れた時と直交に配置した時の比に相当する値が容易に得
られる。

従ってこｎ等は明視野と暗視野の対比によって所定のパ
ターンとして得られ、当初の偏光板の偏光方向を平行と
するか、直交とするか又当初のセル内の分子配向を分子
長軸が電極面に対し垂直配向（誘電異方性が負の液晶使
用）とするか、水平螺旋配向（誘電異方性が正の液晶使
用）とするかにまって、電界印加時に明視野から暗視野
へ、又は暗視野から明視野へといずれの変化も生じ得る
。

こｎは識別しようとするパターンヲネガ表示もしくはポ
ジ表示のいずれも作り得ることを意味している。

又、電圧に対して非飽和時点での分子配向は、分子長軸
が電極面に傾斜した状態で保持することも可能でこの時
は二軸性結晶を二枚の偏光板内で傾け、リターデーショ
ンによる特定波長の透過をするのに類似し、カラー表示
を作り得ることも含まわる。

このような電界効果モードを利用した液晶表示装置で従
来実用化が進められている例を示す。

Ｅの例は最もこ孔等を用いた典型的例で、偏光板電界効
果液晶セル、偏光板、拡散反射板を有する構造のもので
パターン部分を暗視野に周囲を明視野とするポジ表示の
ものである。

この表示装置に於ける欠点は直線偏光板を使用する点に
関するものが一つの大きな問題である。

直線偏光板は通常実用化し得るものとしては二色性分子
を配合した延伸したプラスチックフィルムを基板のフィ
ルムと貼り合せたものが最も通常用いられるが、これ等
一般に実用性の高いプラスチック偏光板は一つは原理的
に、一つは実用的価格回船こ於いて、光透過率が充分大
きくできない。

その限度は非偏光光に対して約５０％の直線偏光を通過
するものまでしか得られない。

そして透過率を限界値に近ずけるに従って偏光能力は低
下し、このことが不質的問題として表示の明るさに限度
を与えている。

今表示を出来る限り明るくしようとする時、このＥの例
で示される構造では充分背景が明るく、シかもパターン
が濃い状態を得るには観測者が直接電界によって変化し
た部分を二枚の偏光板を通して見ると同時に、外光によ
ってこの変化を受けた部分の陰影部を見ることの重ね合
せによって見掛上変化を受けた部分の濃度が二倍になっ
た状態で見ることができるこれは実用的な見地力）らセ
ルに用いる基板がガラスに厚さの限界があり、直接観測
する部分と陰影部とのズレを生じることとなり、二重像
の形成となる。

％に大きい面積の組合せとなる表示パターンでは良いが
、細い線や点状のパターンの組合せでは非常に煩しく、
特に斜めから見る時支障が大きくなる。

又、この陰影部をできるだけ薄い影として観測者昏こ識
別できないようＥこすることもできこ孔は用いる基板ガ
ラスの背面側を厚くしたり、反射板の拡散性を上昇させ
ればよいが、前記偏光能力が少なくなる時、光学的濃度
が低下する問題に帰する。

又反射板の拡散性をあまり大きくすると観測者に達する
明視野の光量が減じらｎ１背景が実質的に暗くなる。

反射型構造をもったポジティブ表示はこのような欠点を
持っているが、正面から観測した場合には光分なコント
ラストも持ち実用的に使用することもできるが、多くの
光学的素子に要求されるように、液晶表示器に於いても
より汎用性があり、例えば暗い室内での使用、即ち通常
の印刷物が読める限度に等しい暗さの中でも同等に見え
るような要求に対しては満足のゆくものではない。

一方Ｆの例に示されるようネガ表示は原理的ｔこは前述
の通り可能であるが、こｎは表示パターンが細い線や小
さい点によって成り立っている。

比較的小面積の集合としてパターンを形成するような場
合には、Ｅの例で述べた丁度逆の効果として、二枚の距
離を置いて配置さ孔た偏光板が、この小さい光学的変調
を受けた部分の上下のみ開口しているスリット状の効果
をもち、これ等光学的変調部への周囲からの光を反射板
に到達し難い。

このように比較的垂直入射に近い光取外は明視野部に到
達し難い欠点は、パターンの明視野が光分な光量を得ら
れない結果となる。

従って前者の反射型のポジ表示より実用的な価値は低く
なる。

電界効果モードを用いた透過型セルは反射型と同様のセ
ルを用い、拡散反射板の替りに拡散透過板とセル背後に
用い、この背後の拡散透過板の方向から外光を貫って、
明視野の背景とするものである。

この方式はＧ及びＨｆこ示される例であるが、前述した
ＤＳ表示に於けると類似の欠点を持ち、ＧＦこ於いて特
に背後が明るい窓や天上光とする時昏こは極めて良いコ
ントラストと明るさを持つが、卓上や通常の台に置いて
表示を見下す角度でこれを見ようとする配置に於いては
、拡散透過光をそのように明るい外光の元で透過表示さ
せ得ない。

又光源の使用は前記同様電力消費が大きくなるので限定
された応用になる。

本発明による方法はこれ等従来方法を詳細に検討した結
果、窓や天上光を背後の外光として最大限に利用し、然
も卓上や台の上に置いて表示を観測し得る配置を考案し
たものに基く。

こ孔等は背景の反射像が見える事もなく、視野角も任意
に選択でき、光分間るく高いコントラストで見る事がで
きる。

更に二重像の出ることがなく、ネガ表示に於いても極め
て良好な結果を得ることができ、更に液体本来の特徴で
ある。

低電力消費を維持し付は加え得るに、正面配置で表示を
観測でき、しかも表示の拡大、縮小による効果も任意ｔ
こ利用できる。

別の効果として、電界効果型表示のカラー化の実現ｆこ
も最も適している構造を与えるものである。

又文字通り、周囲が明るけｎば明るい程見易い表示を与
え、一方暗い室内等で通常白い紙沓こ印刷された文字等
が読みとｎると同等の範囲で表示を判読できる管種々の
特徴を有している。

この発明はこれ等数々の特徴を実現し得る基本的な構造
に更に実用的に支障をもたらさない明るい表示器を与え
る光学的配置を見出したことに基く。

第２図及び第３図に不発明の基本的な構造を示す。

９は所定の偏光板光透過拡散板を備えた液晶セル１０は
反射鏡、１１はこｎ等表示を必要とする機器の本体であ
る。

８は外光で７は観測者である。

１２は観測者が直接見る表示の像である。こｎ等液晶セ
ルは所定の駆動回路と接続さｎているが図では省略して
いる。

第４図は第２図、第３図に示された構造に於いてａては
１０の反射鏡を凹面鏡となし拡大表示するものであり、
ｂでは凸面鏡となし縮小表示となすものである。

更に反射鏡１０は反射面が凸及び凹である円筒状のもの
も使用できる。

これ等基本的構造に付は加えて、不発明は拡散透過板及
び、セルの両面に配置した偏光板を密着配置することを
要件としないことに基ずく。

即ち第５図に示される如く、１３は拡散透過板、１４は
電界効果型液晶セルであり一つの偏光板６′は観測窓側
に分離配置し得る例である。

このように配置すると密着配置する時の工程数上の不利
や、観測窓に新たに別の窓材を設ける為の部品点数増加
による不利益及び光路系に介在する物体の増加によるフ
レネル反射の損失から生じる不利益等から免れるのみな
らず、反射鏡を中間に介在する為この反射鏡による偏光
特性を応用することによって、６′もしくは６の偏光板
の偏光能力を多少減じ、光透過率の光分大きな偏光板を
用い得る利点を併せ持っている。

６′に用いられる偏光板は透明な又は着色した基板にラ
ミネートされたものが用いらｎる。

このような配置による表示の観測は入射光８を１３の拡
散透過光と為し、均一な拡散性の二次光源とし、この光
は６の直線偏光板を通過し、然る後液晶セルを通過する
。

この時設けられた所定の駆動回路と電極との接続により
、所望のパターンに応じて、光の変調を受ける部分と、
受けない部分とができ、反射鏡１０によって反射した後
偏光板６′（こよって、変調、非変調部が各々違った透
過率ｆこよって観測者７ｆこ達する。

観測者７はこ孔等の光が１２より達したように見え、こ
孔は１０ｆこよる鏡像を観測しているものである。

このような構造は例えば１５（こ示される様な携帯型の
電卓等１こ応用し得るものであるが、置時計その他机上
の計測器類に於いても種々応用が可能なものである。

このような配置に於ける任意性がある為、種々の機器昏
こ応じた設計が選択可能で、光学的効果に於いて優わた
配置ができるのみならず、デザイン上の効果をも含むも
ので、製品への応用に於いてはその商品価値を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は液晶表示装置の一構成説明図、第２乃至５図は
不発明の液晶表示装置の構成例を示す説明図である。 １・・・液晶セル、９・・・偏光板及び拡散透過板を内
蔵する液晶セル、２，２′・・・基板、１０・・・反射
鏡、３．３′・・・スペーサー、１１・・・表示機器の
本体、４・・・液晶、１２・・・表示像、５，５′・・
・電極、６，６′・・・偏光板、１３・・・拡散透過板
、７・・・観測者、１４・・・電界効果型液晶セル、８
・・・入射光、１５・・・卓上計算機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 拡散透過板、第１の偏光板、電界効果型液晶セル、
   反射手段および第２の偏光板を、光の入射側よりこの順
   で設け、前記第２の偏光板を前記電界効果型液晶セルと
   分離して配置したことを特徴とする液晶表示装置。