JPH0695097A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示セルのスクリ−ン上でのコントラス
トと輝度とをシュリ−レン系の絞りを用いることなく同
時に向上し得る液晶表示装置を提供することにある。 【構成】 電極間に封止された高分子中に分散されてお
り散乱状態と透明状態とが電気的に制御される高分子分
散型液晶表示素子を備えた液晶セル(1) と、液晶セル
(1) に取り付けられており光の入射角度が30°の場合の
光の透過強度が、入射角度が0 °の場合の光の透過強度
の80％以下となるように光を透過させる光制御板(3) と
を含むことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に係り、詳
細には高分子分散型液晶素子を備えた液晶セルと光を透
過させる光制御板とを含む液晶表示装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】散乱状態と透明状態とを電気的に制御す
る液晶素子としては、動的散乱(DS)効果及び相移転(PC)
効果が知られている。最近、偏光板を要さず、しかも配
向処理を不要とするものとして、液晶の複屈折率を利用
し透明または白濁状態を電気的にコントロ−ルする方法
が提案されており、特に、プロジェクタ−用として注目
されている。

【０００３】この方法は基本的には電圧を印加して液晶
の配向が揃うときには液晶分子の常光屈折率と支持媒体
（ポリマ−）の屈折率とを一致させ透明状態を表示し、
電圧無印加時には液晶分子の配向の乱れによる光散乱状
態を利用して表示するものである。

【０００４】提案されているものとしては、特表昭58-5
01631 に液晶をポリマ−カプセルに包含した方法が開示
されているが、液晶滴が独立胞であるために液晶配向に
変化が生じる駆動電圧が高く利用範囲がせまい。

【０００５】また、特表昭61-502128 に液晶と光または
熱硬化性樹脂とを混合し樹脂を硬化することにより液晶
を析出させ樹脂中に液晶滴を形成させる方法を開示して
いる。

【０００６】いずれの方法も駆動電圧を現行のICの耐電
圧に合わせて５Ｖ以下にすると、液晶滴を大きくしなけ
ればならず、電圧無印加時の散乱強度を低下させてしま
う欠点を有する。これを解決するために液晶材料の電界
に依存する複屈折率（Δｎ）を大きくすることが考えら
れているが総合的な液晶材料の物性を考慮すると限界が
ある。

【０００７】散乱状態と透明状態とを電気的に制御する
液晶素子をプロジェクタ−として使用する場合、散乱状
態と透明状態とを効率良く分離する必要があり、そのた
めに液晶セルを通過した光をレンズで絞り、最小径にな
ったところに絞りを設置し、散乱光と透過光とを分離す
るシュリ−レン光学系が用いられてきた。上記液晶素子
とシュリ−レン光学系とを組み合わせたプロジェクタ−
は、その液晶素子に偏光板を用いないために原理的に２
倍輝度が明るく取れることが予想され、有望視されてい
る。

【０００８】さらに、DS（動的散乱）モ−ドの液晶表示
パネルをプロジェクタ−用として使用するときに、光源
側から反対側にファイバ−プレ−トを設置することによ
りセルにより散乱された光が効率的に遮断されることに
よりコントラストが向上することが特開昭56-155924 に
開示されている。

【０００９】しかし、該ファイバ−プレ−トは、円形の
ファイバ−を束ねたものであり、これらの集合体の間に
デッドスペ−スができ、全体の光の透過率が50〜70% 程
しかなく、コントラストを向上させる効果は大きいもの
の全体の透過率を低下させる欠点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の透明−散乱制御
型の液晶表示素子をプロジェクタ−に使用する際のシュ
リ−レン光学系では、光源が有限の大きさを持っている
ために、絞りを絞りの位置にできる光源の像より小さく
絞るとスクリ−ン上の輝度が大きく低下してしまい、偏
光板を使用せず、高輝度化が期待できる特徴を崩してし
まう。

【００１１】さらに、絞りを大きくあけると、透明−散
乱制御型の上記液晶表示素子の散乱強度が低いためにス
クリ−ン上のコントラストが低下する。

【００１２】これらトレ−ドオフにあるコントラストと
輝度との関係を解決するためには、光源の輝点の大きさ
を小さくすることと液晶表示素子の散乱強度（コントラ
スト）を向上させることが考えられる。

【００１３】しかし、光源の輝点の大きさを小さくする
ことは、光源の寿命を縮めることとなりその開発は極め
て困難である。また、液晶表示素子の散乱強度（コント
ラスト）を向上させることも液晶材料の△ｎでほとんど
決まってしまい実用的ではない。

【００１４】本発明の目的は、液晶表示セルのスクリ−
ン上でのコントラストと輝度とをシュリ−レン系の絞り
を用いることなく同時に向上し得る液晶表示装置を提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、電極間に封止
された高分子中に分散されており散乱状態と透明状態と
が電気的に制御される高分子分散型液晶表示素子を備え
た液晶セルと、液晶セルに取り付けられており光の入射
角度が30°の場合の光の透過強度が、入射角度が0 °の
場合の光の透過強度の80％以下となるように光を透過さ
せる光制御板とを含むことを特徴とする。

【００１６】

【作用】液晶セルに取り付けられた光制御板は、光の入
射角度が30°の場合の光線の透過強度が、入射角度が0
°の場合の光線の透過強度の80％以下となるように構成
されているので、光の透過強度を低下することなく散乱
光を効率良くカットして液晶表示セルのスクリ−ン上で
のコントラストと輝度とをシュリ−レン系の絞りを用い
ることなく同時に向上できる。

【００１７】

【実施例】本発明の液晶表示装置の実施例を図面に基づ
いて説明する。

【００１８】本発明の実施例の特徴はセルに関して光源
の反対側に光透過部材と光吸収体とを含む光制御板を取
り付ける場合、散乱光を光制御板で効率良くカットし平
行に近い光を得ることであり、また、セルに関して光源
と同じ側に光制御板を取り付ける場合、光源の光の中、
平行成分以外の光を効率良くカットしてシュリ−レン系
での絞りを絞れるようにすること、あるいは、絞りを使
用しないことであり、両方の場合とも光制御板の能力が
問題となる。

【００１９】理想的な平行光線であるHe-Ne レ−ザ−光
を用い光の入射角を変化させて、その透過光を測定し、
入射角0 °の光の透過強度に対して入射角30°の光の透
過強度が80％以上である光制御板を設置したときはコン
トラストを向上させる効果が少なく効率的ではなかっ
た。

【００２０】したがって、光制御版の能力としては入射
角0 °の光の透過強度に対して入射角30°の光の透過強
度が80％以下とすることにより、さらに好ましくは50％
以下である。

【００２１】ファイバ−等の光学的に透明な媒体を光吸
収体で被覆した構造体を束ねた光制御板を用いる場合、
該構造体の断面が大切である。該構造体の断面は少なく
とも１種類の形状により平面の80％以上を覆える断面で
あることが好ましく、80％以下の場合残りの断面が接着
剤等によりデッドスペ−スとなり光の透過率を低下させ
てしまう。

【００２２】具体的には１種類の構造体を用いる場合、
三角形（正三角形、２等辺三角形）、四角形（正方形、
長方形、菱形、台形）、六角形等であり、２種類以上組
み合わせる場合には、前記形状に五角形等を加えた形状
から平面を80％以上覆えるように選択すればよい。

【００２３】特に断面が６角形のものは、円形断面のフ
ァイバ−を束ねて、その後にファイバ−の軟化点以上に
温度を上げ全体を圧縮することにより容易に作成するこ
とができ、製造上作りやすい点で好ましい。また、前記
構造体の断面は、曲線及び／又は直線により構成された
無定形であっても構わない。

【００２４】この構造体の構造は、絵素より大きいと絵
素内で構造体の壁との距離が大きく違うようになり、散
乱光の遮蔽効果に１方向のむらができてしまい効果がう
すれるので絵素より小さいことが好ましい。

【００２５】更に、構造体の厚さは光ファイバ−以外の
場合散乱光をカットする能力に関係しており、単一ファ
イバ−の断面の最長部の長さの10倍であることが望まし
い。

【００２６】該構造体の材質は硝子、石英、透明高分
子、透明溶剤、ガス等光学的に透明な材質であれば良く
特に、限定しないが価格、加工性から考えて透明高分子
が特に好ましい。

【００２７】該構造体からなる集合体の散乱光カット効
果を高めるために該構造体の壁部に、少なくとも該制御
板に入射してくる光を吸収する吸収体を塗布又は被覆す
るのがこのましい。

【００２８】少なくとも１枚の規則正しく配列したミク
ロドメインが存在し入射光の角度選択性を有する光制御
高分子膜とは、特願昭61-302500 、特開昭64-40903に記
載された方法により作られたものである。

【００２９】すなわち、屈折率に差のある少なくとも２
種類以上の光重合性のオリゴマ−、又はモノマ−を含有
する樹脂組成物を膜状に展開し、所定の方向からUV光を
照射して硬化させることにより、UV光の入射方向にミク
ロドメインが成長し入射方向では入射光が透過され、そ
の他の方向で入射光が散乱される光制御板となる。

【００３０】光制御板は面に対して垂直方向付近にのみ
指向性を有するものが好ましく、１方向の制御板に対し
て垂直面内でのみ透明−散乱を制御する光制御板の場
合、２枚の光制御板を透明−散乱を制御する面が互いに
直交するように重ねることにより本発明に係る光制御板
の実施例が製造される。

【００３１】光制御板の性能としては、光制御板の面に
対し垂直方向に入射した光の透過量に対して80％以下と
なる方向θ₈₀＝20°以内であるとき高分子分散型液晶素
子の散乱能を高める効果がありさらに10°以内であるこ
とが好ましい。

【００３２】以下、本発明の液晶表示装置の実施は例の
製法を説明する。

【００３３】２枚のITO （酸化インジュウム及び酸化す
ずの混合物）付ガラス（日本板ガラス製ITO-500 オング
ストロ−ム付きフリントガラス）基板を用い、 12 μm
のファイバ−を介してセルを作成した。作成したセルに
トリメチロ−ルプロパントノメタクリレ−ト0.1 g と２
−エチルヘキシルアクリレ−ト0.9 g とZLI-4792( メル
ク社製）4 g 、光硬化性触媒Irgacure184(チバガイギ−
製）0.03g の混合物を均一混合後注入し、その後高圧水
銀ランプ下20mw/ cm² のところで２分間紫外線を照射し
て樹脂を硬化させ高分子分散型液晶セルを作成した。図
１に本実施例の概略断面図を、図２には図１の線Ａ−Ａ
に沿った光制御板の概略断面図を示す。

【００３４】図１において１はポリマ−分散型液晶セ
ル、２は絵素電極、３は光制御板、４は高分子分散型液
晶材料（散乱−透明制御型液晶表示素子）、５は透明電
極付基板、図２においては６は光透過（透明）部材、７
は光吸収体である。

【００３５】作成した高分子分散型液晶セルにθ₈₀＝17
°である光制御板を貼り合わせ、光透過率の角度依存性
について測定を行った。

【００３６】図３は測定に使用した評価系を示す。１は
ポリマ−分散型液晶セル、３は光制御板、10はHe-Ne レ
−ザ−光源、11は光デテクタ−、12はデ−タ解析用コン
ピュ−タを示す。セル面に対し垂直に入射したHe-Ne レ
−ザ−光に対して散乱光をセルに垂直に方向を0 °とし
てそこからの角度をθとして測定した。

【００３７】図４は電圧OFF の場合の光透過率の角度依
存性を説明する図であり、15は光制御板を取り付けてい
ないポリマ−分散型液晶セル単独の場合、16は本実施例
の場合を夫々示す。

【００３８】同図において、0 〜20°の領域で光透過率
が低下しており、更に電圧オン時（20V,60Hz) には、75
％（ポリマ−分散型液晶セル単独の場合81％）とほとん
ど光透過率が低下していないことがわかった。

【００３９】

【発明の効果】液晶セルに取り付けられた光制御板は、
光の入射角度が30°の場合の光線の透過強度が、入射角
度が0 °の場合の光線の透過強度の80％以下となるよう
に光を透過させるので、光透過率を低下することなく散
乱光を効率良くカットして液晶表示セルのスクリ−ン上
でのコントラストと輝度とをシュリ−レン系の絞りを用
いることなく同時に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の実施例の概略断面図で
ある。

【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った光制御板の概略断面図
である。

【図３】光透過率の角度依存性について測定に使用した
評価系を示す図である。

【図４】電圧OFF の場合の光透過率の角度依存性を説明
する図である。

【符号の説明】

１ ポリマ−分散型液晶セル ３ 光制御板 ６ 光透過部材 ７ 光吸収体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 憲明 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 神崎 修一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極間に封止された高分子中に分散され
   ており散乱状態と透明状態とが電気的に制御される高分
   子分散型液晶表示素子を備えた液晶セルと、前記液晶セ
   ルに取り付けられており光の入射角度が30°の場合の光
   の透過強度が、入射角度が0 °の場合の光の透過強度の
   80％以下となるように光を透過させる光制御板とを含む
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記光制御板は、光ファイバ−及び光学
   的に透明な媒体のいずれか一方から形成され少なくとも
   １種類の多角形及び無定形のいずれか一方の断面を有し
   ハニカム構造となるように形成された光透過部材と、該
   光透過部材を被覆する光吸収体とを含むことを特徴とす
   る請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記光制御板は、少なくとも１枚の規則
   正しく配列したミクロドメインが存在し入射光の角度選
   択性を有する光制御高分子膜から構成されていることを
   特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。