JPS5958421A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS5958421A
JPS5958421A JP57168558A JP16855882A JPS5958421A JP S5958421 A JPS5958421 A JP S5958421A JP 57168558 A JP57168558 A JP 57168558A JP 16855882 A JP16855882 A JP 16855882A JP S5958421 A JPS5958421 A JP S5958421A
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JP
Japan
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liquid crystal
light
substrate
state
crystal molecules
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Pending
Application number
JP57168558A
Other languages
English (en)
Inventor
Jun Kodama
純 児玉
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57168558A priority Critical patent/JPS5958421A/ja
Publication of JPS5958421A publication Critical patent/JPS5958421A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336Illuminating devices
    • G02F1/133615Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
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  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

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】 (発明の技術分野) 本発明は液晶表示装置の改良に関する。
(発明の技術的背景) 液晶表示装置は低消費電力、低電圧動作の上、小形薄形
化が可能であることから、嘱卓、腕時計などで実用化さ
れているが、自ら発光しない受動形の素子であるため目
立らにぐいとbう欠点があった。この為オーディオ用な
どの民生用機器や、自動車用に用いる場合には液晶表示
器の背面にランプなどの光源をおいて照明することが行
なわれている。しかし、一般に照明効率がわるく、又表
示面内の明るさの均一性がわるいという欠点があった。
例えばTN (ねじれネマティック)形液晶表示器の1
易合、背面より光を照射して照明しても、偏光板により
約50係の光が吸収されてしまう。その上オフ状体(光
が吸収される)の所に照射された光ばすべ゛C吸収され
てしまうので、全入力光に対する表示セグメントよりの
出力光の強度の比は一般に数グにしかならない。これは
特に液晶表示装置の面積に対して表示セグメント部の面
積が小さい喝訃に著しい。
又、偏光板を用い7tいため光の利用効率が高いとされ
る二層形GH(ゲストホスト)液晶表示器に〉いても、
確かにオン状態(光が透過)での光の透過率は高いもの
の、オフ状態(光が液晶中の染料で吸収される)の所に
照射された光はすべて吸収されるため、全入力光に対す
る表示セグメントよりの出力光強度の比は数チル十数係
にすぎな)飄っだ。その上GH形液晶表示器ではコント
ラストがH):1程度と他の表示方式に比べ悪いという
欠点もあった。
(発明の目的) 本発明は従来の液晶表示装置が光の吸収(オフ状態)、
透過(オン状態)の切換により表示を行っていたものを
毘の反射(全反射 オフ状態)。
透過(オン状態)の切換により表示を行うことにより、
照明効率を飛躍的に向上式吃ることができる新し込液晶
表示装置全提供することケ目的とする。
(発明の概要) 本発明は内面に略透明なC電極を被着し対向配置された
前面基板と背面基板との間に液晶分子全挾持1〜、この
液晶分子の向きを変、えることにより表示を行うように
した液晶表示装置において、前記液晶分子の正常光、異
状光に対する屈折率をそれぞれ’u r II↓とし、
前記背面基板の屈折率nbがnilと【11の間にあり
、前記背面基板が略透明な薄板Cなり、この背面基板の
側面より照明用の入射光が入射するようにした照明手段
を有し、前記背面基板の液晶分子と接する側への王たる
入射光の入射角度ン:θ■ とし、nbsinθ1が”
+l+n、Lのいずれか一方より大きくなるようにし、
前記液晶分子の向きを変えることにより前記入射光を前
記液晶分子中を透過伊しろて前記前面基板側へ放出山し
めるか、又は前記液晶分子の前記背面基板との界面で反
射IJ−1−うて背面基板側へ放出すしめるか全選択し
て表示を行うようにしたことを特徴とする液晶表示装置
である。
nl)sinθi カn1. I’ll−ずれよりも大
永いと液晶分子の向きが5.′)1わっでも、背面基板
と液晶との界面に入射した尤は全反射するため、全く表
示がさルない。
又口+)sinθ1.4)En上、nl、いずれよりも
小さいと液晶分子の向きに、:j> 〃hbらず、背面
基板と液晶との界面に入射した光は屈折して液晶層を通
り前面基板側に糧するため全面が明るく表示さytてし
!!、bディスプレイとしで機能しない。
又l1l)が’II  とn上の間にない嚇合には液晶
分子長細Iの背面基板面に対する向@全かえることによ
り背面、116板と液晶との界面に入射した光は液晶分
子長軸の向きによシ、入射光が屈折して液晶層を透過し
明るく表示されたり、入射光が前記界面で背面基板側へ
反射され、前面基板側よりみた噛合本発明の実施例を第
1図、第2図に基づき説明する。
実施例1 第1図は第1の実施例の構造を示すものであり、内面に
1対で表示パターンを講成するIn、03又はSnO,
よりなる透明電極Ql) 、 *7Jを被着された前面
基板θ9、背面基板■が約5〜20μmの間隔をあけ゛
C対向設置され、内部にホモジニアス配向さiE−たヒ
フェニル系の正の銹トに異方性をもつ液晶材料(151
が充てんされている。
前面基板03.背面基板(1aはその屈折率nf、nb
が、液晶材料a9の正常光、異常光に対する屈折率nl
I+n土に対してn、、 > nl)> nl、か−)
 nf > nbなるように選択され、厚さ1,0朋屈
折率=1.6のフリントガラスを用いた。片面基板は前
面基板より側方に突出しており、この突出部分(2+1
1の先端にランプ光源a71が配置され、背面基板の側
面0θより照明を行なえる。この突出部分(20は、背
面基板Oaが液晶層と接する部分(有効表示部分)での
主たる入射光の入射角度θ1 がsinθi≧o L/
rlbとなるように十分長くとられ−Cいるため、背面
基板表面に小さな入射角でぶつかるような光の成分は突
出部分(2υから背面基板外部へ放出さ比てしまう。そ
してsinθi≧n土/n1)をみたす成分のみ全反射
して背面基板内を伝わるよう構成されている。
又、片面基板a41の端面(181は光が正反射するよ
う鏡面として光反射物質を塗布されておシ、光の利用効
率を向上さすてbろ。即ち表示て利用されて液晶層中を
通り抜は前面基板より外部へ放出されることのjかった
光は、この背面基板内で全反射。
正反射をくり返して、光の減衰の、tい限り最終的に表
示部分、1:り表示の為の光として外部へ放出されろこ
とができる。
又、前面基板θりの外面には光散乱層(19として″光
徂酊カレへ“を貼りつけており、外へ向う光はここで散
乱されて表示を行なう。なお液晶伺料としては△n =
 n、、−n上の大きな材料が望ましく、本実施例T 
u R・o−TN2ios(ロッシエ社型名)を用いた
この液晶材料の屈折率はno −v 1.78 、 n
、L ’v 1.50である。又、前面基板、片面基板
にフリントガラスを使用したのは、本実施列で使用した
液晶材料の屈折率から考えてn、、>nb>n上 なる
ガラス材料を選定したためであって液晶材料の屈折率に
よっては、他の材料、例えばソーダガラス、アクリル板
、tども使用できる。
第2図はこの実施例1の動作原聞を1況明するものであ
り、ランプ光源(27)よりの光は背面基板のランプ測
への突出部(刻で背面基板表面・\の入射角の大きな成
分(sinθ””nl))のみ液晶層と接する部分へ導
かれ、他の成分は外部に放出はれてしまう。
液晶層(25)はホモジニアス配向(水平配回)され−
Cいるため葭面基板(24)より見た屈折率は町にほぼ
悲しく、s inθ’ 2 丁にグたすθ1 の入射角
で液晶層(25)との界面に到達した光は第2図(ロ)
に示すごとくそこで全反射され、再び背面基板内に戻る
。こυため前面へは全く光がでてこないのでこの部分は
前面からみると暗く(黒く)みえる。@面基板と背面基
板の内側に被着されたル極Uυ、 (121間に1区圧
が印加されると第2図(イ)に示すごとく液晶分子が電
界方向へ向くため垂直配向状態となり、背面基板(24
jよりみた液晶層の屈折率は111.に近い値となり(
1,、゛> l1l)であるように背面基板と液晶材料
の選定をしておけば、θiの入射角で液晶層(イ)との
界面に到達した光は屈折して液晶層内に入り前面基板1
23 ’(r−到達し、前面基板外面の光散乱層e効に
て散乱され明るく表示される。本実施例では前面基板の
屈折率nf がnf>nbなろ材料を選定することにエ
リ、液晶層と前面基板界面での全反射により表示のコン
トラストが低下するのを防止している。
もし材料、コスト面で制約士ければofの大きな(オ料
金選ぶのが、表示の輪郭のぼけがなく好ましいことはB
うまでもない。
実施例2 第2の実施例全第3図により説明する。第3図(31)
〜θ8)は第1の実施例と同様であるので、脱明全省略
するが、第1の実施例では111而基板(13)の外面
に光拡散フィルム119が貼りつけらILでいたため1
81酊基板(131の厚さにより表示かにじみ、輪郭が
ぼけるという欠点があるが第2の実施例はこれを解消す
るために工夫逼れたものである。前面基板(糟に厚さ0
.3朋まで研磨さ几たオパールガラスを用いろことによ
り、前面基板そのものが乳白色で>’I’; tjt乱
効果を持つため、光散乱シート全付加する必要がなく、
表示の輪郭のぼけも軽減される。
(発明の効果) 本発門により、(1)背面基板及び液晶材料の内での光
の吸収がないため、光の照明効率が高く、小さな光源で
明るい表示が可能となシ、(2)従来の1Y面照明付(
3H形液晶表示装置に比ベコントラストが高く、(3)
薄形の表示装置が可能になる。(4)又、従来液晶表示
装置のコストアップの大きな要因の一つであった偏光板
を全く使用17・テい為コストダウンが可能である。等
の効果が得られる。
第1図;第3図1/i本発明の詳細な説明する図である

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (リ 内面に略透明な電極を被着し対定配置された前面
    基板上背面基板との間に液晶分子を挾持し、この液晶分
    子の向きを変えることにより表示を行うようにした液晶
    表示装置において、 前記液晶分子の正常光、異状光に対する屈折率をそ九ぞ
    れnll 、 n、l、とし、前記背面基板の屈折率t
    bがnll  と口上・l゛)間にあり、前記背面基板
    が略透明な薄板でなり、この背面基板の側面より照明用
    の入射光が入射するようにした照明手段を有し、前記背
    面基板の液晶分子と接する側への主たる入射光の入射角
    度をθi とし、nbsinθiが”11+”lいずれ
    か一方よシ大きくなるようにし、前記液晶分子の向きを
    変えることにより前記入射光を前記液晶分子中を透過す
    しめて前記前面基板側へ放出ltシめるか、又は前記液
    晶分子の前記背面基板との界面で反射せしめて背面基板
    側へ放出せしめるかを選択して表示を行うようKしたこ
    とを特徴とする液晶表示装置。 (2)前記前面基板の屈折率をnfとするとnfさnb
    とし、この前面基板の外表面に光散乱層を設けてなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶表示装
    置。 (3)前記前面基板の少/、<共内面が光散乱効果を有
    するようになされたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の液晶表示装置。
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