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この項目の情報は公開日時点(1994年9月30日)のものです。
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図面 (4)

目的

2層の液晶セルを用いてカラフル立体感がある見栄えの良い新規な表示を得る。

構成

ほぼ同一表示パターンの液晶セルを2個用い、上からニュートラル偏光板3、第1の液晶セル1、色偏光板4、第2の液晶セル2、色偏光板5を積層配置することにより、見る角度によって同じパターンが異なって立体的見える。

概要

背景

従来からネマチック液晶を用いた液晶表示素子は、時計電卓家電製品自動車計器類、あるいはラップトップパソコンワープロ等各種用途に使用されている。

今年、これらの液晶表示素子において、より新規見栄えの良い表示が求められている。このため、ねじれ角の大きい液晶を用いたSTNLCDを用いて高精細高コントラスト比OA用途が大きく伸びている。

一方、従来のTNLCDもカラー化や、高コントラスト化が行われているが、より新規な見栄えの良い表示が望まれていた。特に、単にカラー化したり表示が細かくなったりしたものでなく、見た目に変わった表示様式が望まれている。

この例としては、2層の液晶層を用い、同じパターンで2枚の偏光板を用いたもの(実開昭63−174329号)や、1層で副セグメントを用いて立体的な影をつけるもの(実公昭59−9240号)がある。また、ゲストホスト(GH)液晶を用い、2層で異なる色の2色性色素を用いて同一パターンで複数色の表示をすることも知られている。

概要

2層の液晶セルを用いてカラフル立体感がある見栄えの良い新規な表示を得る。

ほぼ同一表示パターンの液晶セルを2個用い、上からニュートラルな偏光板3、第1の液晶セル1、色偏光板4、第2の液晶セル2、色偏光板5を積層配置することにより、見る角度によって同じパターンが異なって立体的に見える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

2層のネマチック液晶層を挟持し、その2層の液晶層がほぼ同じ表示パターンを表示できるように電極パターニングされており、その2層の液晶層の両外側及び2層の液晶層の間に3枚の偏光板を用いた液晶表示素子において、3枚の偏光板のうち、外側の一方の偏光板をニュートラルの偏光板とし、他方の外側及び液晶層間の偏光板を夫々透過色の異なる色偏光板としたことを特徴とする液晶表示素子。

請求項2

請求項1の液晶表示素子において、3枚の偏光板の偏光軸が順に夫々直交されるように配置されてなることを特徴とする液晶表示素子。

請求項3

請求項1または2の液晶表示素子の背後に、照明手段を配置してなる透過型液晶表示装置

技術分野

0001

本発明は、2層のネマチック液晶層を有する液晶表示素子であって、カラフル立体感を持った表示ができる液晶表示素子及び液晶表示装置に関するものである。

背景技術

0002

従来からネマチック液晶を用いた液晶表示素子は、時計電卓家電製品自動車計器類、あるいはラップトップパソコンワープロ等各種用途に使用されている。

0003

今年、これらの液晶表示素子において、より新規見栄えの良い表示が求められている。このため、ねじれ角の大きい液晶を用いたSTNLCDを用いて高精細高コントラスト比OA用途が大きく伸びている。

0004

一方、従来のTNLCDもカラー化や、高コントラスト化が行われているが、より新規な見栄えの良い表示が望まれていた。特に、単にカラー化したり表示が細かくなったりしたものでなく、見た目に変わった表示様式が望まれている。

0005

この例としては、2層の液晶層を用い、同じパターンで2枚の偏光板を用いたもの(実開昭63−174329号)や、1層で副セグメントを用いて立体的な影をつけるもの(実公昭59−9240号)がある。また、ゲストホスト(GH)液晶を用い、2層で異なる色の2色性色素を用いて同一パターンで複数色の表示をすることも知られている。

発明が解決しようとする課題

0006

これらの液晶表示素子は、それなりに新規な表示形態を提供しているが、さらに得意な表示として、視角によって表示が色を含めて変化するような液晶表示素子が求められている。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであり、2層のネマチック液晶層を挟持し、その2層の液晶層がほぼ同じ表示パターンを表示できるように電極パターニングされており、その2層の液晶層の両外側及び2層の液晶層の間に3枚の偏光板を用いた液晶表示素子において、3枚の偏光板のうち、外側の一方の偏光板をニュートラルの偏光板とし、他方の外側及び液晶層間の偏光板を夫々透過色の異なる色偏光板としたことを特徴とする液晶表示素子を提供するものである。

0008

また、その液晶表示素子において、3枚の偏光板の偏光軸が順に夫々直交されるように配置されてなることを特徴とする液晶表示素子、及び、それらの液晶表示素子の背後に、照明手段を配置してなる透過型液晶表示装置を提供するものである。

0009

本発明を図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の液晶表示装置の基本的構成を示す側面図である。

0010

第1の液晶セル1 は基板11A,11B の上に夫々透明電極12A,12B が形成され、さらにその上には配向制御膜13A,13B が形成されている。これらの2枚の基板11A,11B の電極面を相対向するように配置して、周辺シール材14でシールし、内部にネマチック液晶を注入して液晶層15を封入している。

0011

同様に、第2の液晶セル2 は基板16A,16B の上に夫々透明電極17A,17B が形成され、さらにその上には配向制御膜18A,18B が形成されている。これらの2枚の基板16A,16B の電極面を相対向するように配置して、周辺をシール材19でシールし、内部にネマチック液晶を注入して液晶層20を封入している。

0012

この第1の液晶セル1 の外側にはニュートラルの偏光板3 、第1の液晶セル1と第2の液晶セル2 との間には第1の色偏光板4 、第2の液晶セル2 の外側には第1の色偏光板4 とは透過色の異なる第2の色偏光板5 を配置している。6A,6Bは観察者の位置を示し、6Aは真正面の位置を、6Bは斜めの位置を示している。 7は照明手段を示している。

0013

本発明の液晶セルに使用される基板は、ガラスプラスチック等の透明基板であればよく、その内面には、ITO(In2O3-SnO2)、SnO2等の透明導電膜による透明電極が形成されている。なお、この透明電極には、このほか金属や導電ペースト等による低抵抗導電性材料の膜が細線状格子状等に形成されていてもよい。

0014

配向制御膜は、ポリイミドポリアミドポリビニルアルコール等の有機高分子、SiO2、TiO2、Al2O3 等の無機材料による膜をラビングしたり、斜め蒸着したりした液晶を配向させる膜であればよく、必要に応じて複数層としてもよい。通常は、配向方向が対向している基板でほぼ直交するようにされる。

0015

なお、電極と配向制御膜との間に基板間短絡防止のためのTiO2、SiO2、Al2O3の絶縁膜等を設けたりしてもよい。

0016

シール材は、通常のエポキシ樹脂シリコン樹脂アクリル樹脂等のシール材でよく、通常はその一部に開口部を形成しておき、セル化して後、その開口部から液晶を注入し、その開口部を封止する。また、シールと同時に液晶を封入するようにしてもよい。

0017

使用する液晶は、通常のネマチック液晶でよく、通常は組成物で使用されるが、カイラル物質を添加してもよいし、コントラスト比を向上させるためや色相調整のために二色性色素等の色素を添加してもよい。

0018

本発明では、3枚の偏光板を用いる。その内1枚は、ニュートラルの偏光板であり、他の2枚は、夫々透過色の異なる色偏光板である。このニュートラルの偏光板とは、2枚のニュートラルの偏光板を用い、その偏光軸を平行にした場合にはほぼ白色光が透過し、直交させた場合にはほぼ黒く見えるものをいう。色偏光板とは、ニュートラルの偏光板と組み合わせて使用し、その偏光軸を平行にした場合にはほぼ白色光が透過し、直交させた場合にはほぼ特定の色が見えるものをいう。

0019

通常は、これら3枚の偏光板の偏光軸を隣接する偏光板の偏光軸と直交するように配置する。これにより、背景部分が白いポジ型表示となる。いずれかの偏光軸を隣接する偏光板の偏光軸と平行に配置した場合には、背景部分は色がついて表示される。好みにもよるが、前者の方が見栄えがよい。また、見た目の表面の色から観察者側にはニュートラルの偏光板を配置することが好ましい。

0020

本発明では、この2つの液晶層の表示パターンはほぼ同一とされ、通常同じ駆動をされる。これにより視角により見た目が変化する独特のカラフルな縁取りされた表示が得られる。本発明では、縁取り部分を異なるカラーで表示するため、その効果をより強調するためには、両者のパターンをわずかに変えることが好ましい。具体的には、一方の表示パターンを他方の表示パターンよりもわずかに大きくすること、セグメントの太さを部分的に変えること等がある。

0021

また、このほぼ同一表示パターン以外に2層の液晶層で異なった表示パターン部分を設けて、1つの液晶表示装置で異なった表示も得られるようにしてもよい。

0022

この縁取りされた表示を得るためには、表示パターンのセグメントの幅が2つの液晶層の距離の 0.1〜10倍とされる。これは、 0.1倍未満では縁取り部分が大きくなりすぎ見にくくなるためであり、10倍を超えると縁取り部分が狭くなりやはり見にくくなるためである。

0023

本発明の液晶表示素子は、反射型でも使用可能ではあるが、見栄えの点からは背後に照明手段を配置した透過型での使用が好ましい。具体的には、液晶表示素子の背後に、タングステンランプ熱陰極放電管冷陰極放電管LED、EL等の光源、必要に応じて反射板導光板光量調整フィルター色温度調整フィルターカラーフィルター等の照明手段を配置して液晶表示装置として使用される。

0024

前記の説明では、基板と偏光板とは別のものとして説明したが、基板が偏光板の機能を有している場合には一体のものでもよい。このため、2層の液晶層は通常夫別個の液晶セルで構成されるが、偏光性能を有する基板を用いた場合には、3枚の基板で2層の液晶層を挟持するような構成とすることもできる。

0025

本発明では、通常は2つの液晶層とも同一の駆動を行い、両層に同じ表示を行わせる。もちろん、より表示の多様性を持たせるために、その特定の時間において両層で駆動を変えることもできる。

0026

なお、本発明は、この例に限られなく、カラーフィルターを併用したり、TFTやMIM等の能動素子を形成したりしてもよく、基板の外側にタッチスイッチ、紫外線カットフィルター無反射フィルターを積層したりしてもよい。本考案の効果を損しない範囲で公知の種々の液晶表示装置に応用できる。

0027

図2は、同一パターンの2層の液晶層を用い、隣接偏光板の偏光軸を直交する配置にした例での、観察者の見る位置による表示の違いを示す平面図である。この例では、2層の液晶層は同一パターンであるので、図1の観察者の位置6Aの真正面から見た場合には、(A)のように、背景部21では白色が、表示パターン部22では第1の色偏光板の色が見える。この場合にも、全ての表示パターンが真正面にはなり得ないので、ある程度輪郭やそれがもう少し幅を持っている部分で異なる色を見ることができる。

0028

見る位置を少しずらしていって、図1の観察者の位置6Bから見たとすると、(B)に示すように1層目の液晶層と2層目の液晶層とでパターンに視差が生じる。これにより、表示パターンの中心部23では(A)と同様に第1の色偏光板の色が見える。しかし、その表示パターンの周辺には、2層の液晶層の視差によるずれにより、周辺部24,25 では2枚の色偏光板の合成色または1枚の色偏光板による色が見える。なお、背景部26は(A)の背景部と同様に白色になる。

0029

上記の周辺部24,25 では一方で周辺部24では、2枚の色偏光板の合成色が見えるとすると、周辺部25では第2の色偏光板の色が見える。このため、第1の色偏光板を赤色偏光板とし、第2の色偏光板を青色偏光板とした場合には、白色の背景に表示パターンの中心部23では赤色、周辺部24,25 では夫々紫色または青色のパターンが見え、見る位置を変えることにより、パターンの幅が変化してカラフルな表示が得られる。

0030

実施例1
ガラス基板上にITOによる透明導電膜を形成し、これをパターニングして対向配置させた場合に、数字表示用の「日」の字パターンを表示できるようにした。その上にポリイミドのオーバーコートを形成し、これをラビングして配向制御膜を形成した基板を作成した。

0031

この2枚の基板を電極面が相対向するように配置し、周辺をシールして内部にネマチック液晶を封入して、液晶セルを作成した。この液晶セルを2個用意し、上からニュートラルの偏光板、第1の液晶セル、赤色の色偏光板、第2の液晶セル、青色の色偏光板、冷陰極放電管による照明手段を積層配置して液晶表示装置を作成した。

0032

この場合、液晶の配向方向のねじれ角は90°とし、配向方向と隣接する偏光膜偏光軸方向は直交するようにした。この結果、隣接する偏光膜の偏光軸同志が直交するように配置された。

0033

この液晶表示装置は、真正面から見た場合、図2(A)のように、背景部21では白色が、表示セグメントの表示パターン部22では第1の色偏光板の色である赤色が見える。この場合にも、全ての表示セグメントのパターンが真正面にはなり得ないので、真正面からずれたセグメントでは、ある程度輪郭やそれがもう少し幅を持っている部分で、異なる色である紫色または青色を見ることができる。

0034

真正面から見る位置を少しずらしていった場合、図2(B)に示すように1層目の液晶層と2層目の液晶層とでパターンに視差が生じる。これにより、表示セグメントの表示パターンの中心部23では(A)と同様に赤色が見える。しかし、その表示パターンの周辺には、2層の液晶層の視差によるずれにより、周辺部24では紫色が、周辺部25では青色が見える。なお、背景部26は(A)の背景部と同様に白色になる。

0035

見る位置を変えることにより、パターンの幅が変化してカラフルな表示が得られた。

0036

実施例2
実施例1の液晶セルの表示パターンを一方を他方よりもわずかに大きくしたほかは、実施例1と同様にして液晶セルを作成し、実施例1と同じように偏光板を積層して液晶表示装置を作成した。

0037

この液晶表示装置は、真正面から見た場合、図3(A)のように、背景部31では白色が、表示セグメントの表示パターンの中心部32では第1の色偏光板の色である赤色が見え、その周辺部33では一方の液晶セルにのみ電極があるので、枠状に紫色が見える。

0038

真正面から見る位置を少しずらしていった場合、1層目の液晶層と2層目の液晶層とでパターンに視差が生じる。これにより、徐々に右下側の枠状の周辺部の幅が狭くなって、図3(B)に示すように右下側では周辺部がなくなる。この状態では、表示セグメントの表示パターンの中心部35では赤色で、左側及び上側の周辺部34では紫色が見える。背景部36は(A)の背景部と同様に白色になる。

0039

さらに、見る位置をずらしていくと、表示セグメントの表示パターンがずれてゆき、中心部38は赤色、左側及び上側の周辺部37は紫色となり、右側及び下側のはみ出したところの周辺部39が青色に見える。背景部40は白色になる。

発明の効果

0040

本発明では、ほぼ同じ表示パターンの液晶セルを積層して、ニュートラルの偏光板1枚と色偏光板2枚の3枚の偏光板を使用することにより、カラフルで立体感がある見栄えの良い新規な表示が得られる。

0041

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で公知の液晶表示素子に使用されている種々の構成を付加してもよく、今後種々の応用が可能なものである。

図面の簡単な説明

0042

図1図1は、本発明の液晶表示装置の基本的構成を示す側面図。
図2図2(A)、(B)は、観察者の見る位置による表示の違いを示す平面図。
図3図3(A)、(B)、(C)は、観察者の見る位置による表示の違いを示す平面図。

--

0043

1:第1の液晶セル
2:第2の液晶セル
3:偏光板
4:色偏光板
5:色偏光板
7:照明手段

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