JPH06258638A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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- JPH06258638A JPH06258638A JP5237376A JP23737693A JPH06258638A JP H06258638 A JPH06258638 A JP H06258638A JP 5237376 A JP5237376 A JP 5237376A JP 23737693 A JP23737693 A JP 23737693A JP H06258638 A JPH06258638 A JP H06258638A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【技術分野】本発明は光散乱型の液晶表示装置、中でも
ポリマー等による3次元微細構造と液晶とから形成され
る液晶分散膜を有するいわゆる高分子分散型の液晶表示
装置を用いた反射型表示素子に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a light-scattering type liquid crystal display device, and in particular, a reflection type display using a so-called polymer dispersion type liquid crystal display device having a liquid crystal dispersion film formed of a three-dimensional fine structure such as polymer and liquid crystal. Regarding the device.
【0002】[0002]
【従来技術】従来最も一般的な液晶モードは、TN(tw
isted nematic)モードやSTN(super twisted nemat
ic)モードであるが、これらのモードでは電気光学特性
における急峻性の不十分さや、二枚の偏光子を用いなけ
ればならないということのために、表示が暗くなってし
まう。液晶に二色性色素を添加してゲスト−ホスト(G
H)型として構成する場合は、偏光子は一枚でも表示す
ることが可能となるためにある程度明るくなるが、この
場合コントラストは著しく低下してしまう。カラー表示
を行なう場合には、大きなコントラストを必要とするた
め、TNまたはSTNモードのGH型を採用するのは不
可能である。DAP型(またはVAN型)、水平配向セ
ルを用いたECB型も含め、これら複屈折モードを用い
てカラー液晶表示装置を構成するためには、上述の理由
によりバックライトを非常に明るくする必要がある。液
晶素子そのものは、他の表示素子とは比較にならない程
消費電力の小さなものであるが、明るい照明手段を備え
ることによって、その特筆すべき特長は著しく損なわれ
てしまう。また、液晶素子は本来薄い平面型の構成とな
っているのに、このような照明手段を備えることによっ
て、せっかくの薄型構造が損なわれてしまう。モノクロ
表示を行う場合でも、バックライトを用いない場合は、
表示の暗さのために表示品質は充分なものとはいえな
い。各画素毎にTFTやMIMなどの素子を設けた、い
わゆるアクティブマトリクス型の構成では、TNモード
での電気光学特性における急峻性の不十分さをカバーす
ることができるために、アクティブマトリクスを用いな
い上述の単純マトリクス型液晶素子よりもかなり明るい
表示が可能となるが、やはり二枚の偏光子を用いること
によって、バックライトを用いずに充分な明るさを得る
ことは不可能である。また、偏光子は高価なものである
ために、二枚の偏光子を用いるということはコスト上か
なり不利となる。偏光子(偏光板)を液晶素子に貼りあ
わせる工程も容易なものではなく、気泡の巻き込みやシ
ワの発生が無いように貼りあわせるのは困難である。こ
のための歩留低下も無視し得ない。更に、一般の偏光板
は延伸したポリビニルアルコール(PVA)にヨウ素を
含ませるか、ヨウ素を含んだPVAを延伸するなどして
作られているために、耐熱性、耐湿性の点で著しく劣っ
ており、現在の液晶素子の信頼性は偏光板によって決定
されていると言っても過言ではない。一方、近年、ポリ
マーのマトリクス中に液晶の小さな球を分散させたポリ
マーの分散型液晶の提案がなされ(ファーガソン:特開
昭58−501631)、液晶層の厚さの影響を受けに
くい、大面積化が可能、偏光板が不要等の特長を持つこ
とから注目されている。また特開平1−198725に
は、光硬化型樹脂が形成する三次元網目構造中に液晶を
分散させたポリマーネットワーク型液晶を表示素子の液
晶層に用いることにより、ポリマー分散型液晶と同様の
特長のほかに、低電圧駆動、優れた急峻性などの利点が
得られることが示されている。これらの液晶素子は、液
晶層の光散乱性を利用して光変調、表示を行うために、
ゲスト−ホスト型以外で直視型の表示素子を構成するの
は非常に困難であり、投射型ディスプレイとしての開発
が盛んに行われてきた。しかし、投射型として用いるの
であれば、強力なランプのほかに、さらに投射光学系も
必要となり、バックライトを用いた場合以上に液晶素子
本来の薄型の構成から離れたものとなってしまう。ま
た、ゲスト−ホスト型では、二色性色素に含まれる不純
物や、光分解による生成物によって、信頼性の点で劣る
ことが多く、しかも光硬化樹脂を用いてポリマーと液晶
の分散構造を作ろうとする場合には、色素が光硬化反応
を阻害することもあり、材料系に大きな制約がある。2. Description of the Related Art Conventionally, the most common liquid crystal mode is TN (tw
isted nematic) mode and STN (super twisted nemat)
ic) mode, but in these modes, the display becomes dark due to insufficient steepness in electro-optical characteristics and the need to use two polarizers. A guest-host (G
In the case of the H) type, it is possible to display even one sheet of the polarizer, so that it becomes bright to some extent, but in this case, the contrast is significantly lowered. When performing color display, it is impossible to adopt the TN type or the STN mode GH type because a large contrast is required. In order to configure a color liquid crystal display device using these birefringence modes including the DAP type (or VAN type) and the ECB type using a horizontal alignment cell, it is necessary to make the backlight extremely bright for the above-mentioned reasons. is there. Although the liquid crystal element itself consumes less power than other display elements, the provision of a bright illuminating means significantly impairs its remarkable features. Further, although the liquid crystal element originally has a thin flat type structure, the provision of such an illumination means impairs the thin structure. Even when performing monochrome display, if the backlight is not used,
The display quality is not sufficient due to the darkness of the display. In a so-called active matrix type configuration in which elements such as TFTs and MIMs are provided for each pixel, the active matrix is not used because the insufficient steepness in electro-optical characteristics in the TN mode can be covered. A display much brighter than that of the above-mentioned simple matrix type liquid crystal element is possible, but it is still impossible to obtain sufficient brightness without using a backlight by using two polarizers. Further, since the polarizer is expensive, it is considerably disadvantageous in cost to use two polarizers. The process of attaching the polarizer (polarizing plate) to the liquid crystal element is not easy either, and it is difficult to attach it so as not to entrap air bubbles or generate wrinkles. The yield reduction due to this cannot be ignored. Further, since a general polarizing plate is made by including iodine in stretched polyvinyl alcohol (PVA) or stretching PVA containing iodine, it is significantly inferior in heat resistance and moisture resistance. Therefore, it is no exaggeration to say that the reliability of current liquid crystal elements is determined by the polarizing plate. On the other hand, in recent years, a polymer dispersion type liquid crystal in which small spheres of liquid crystal are dispersed in a polymer matrix has been proposed (Ferguson: JP-A-58-501631), which has a large area and is not easily affected by the thickness of the liquid crystal layer. It is attracting attention because it has the advantages of being able to be made into a new type and not requiring a polarizing plate. Further, in JP-A-1-198725, a polymer network type liquid crystal in which a liquid crystal is dispersed in a three-dimensional network structure formed by a photocurable resin is used for a liquid crystal layer of a display element, and the same characteristics as the polymer dispersion type liquid crystal are obtained. Besides, it has been shown that advantages such as low voltage driving and excellent steepness can be obtained. These liquid crystal elements use the light scattering property of the liquid crystal layer to perform light modulation and display,
It is very difficult to construct a direct-view type display device other than the guest-host type, and development as a projection type display has been actively conducted. However, if it is used as a projection type, in addition to a powerful lamp, a projection optical system is also required, which is far from the original thin structure of the liquid crystal element than when a backlight is used. In addition, the guest-host type is often inferior in reliability due to impurities contained in the dichroic dye and products generated by photolysis, and a dispersion structure of a polymer and a liquid crystal is formed using a photocurable resin. When trying to do so, the dye may hinder the photo-curing reaction, which greatly limits the material system.
【0003】[0003]
【目的】本発明は以上の従来技術の問題点の解決を目的
としてなされたものであり、その目的は、散乱型の液晶
表示モードを用いた高コントラストで低電圧駆動であ
り、しかも大面積にわたって均一な表示が可能であり、
しかも高速応答性の液晶表示装置を提供することにあ
る。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. The object of the present invention is high contrast and low voltage driving using a scattering type liquid crystal display mode, and over a large area. A uniform display is possible,
Moreover, it is to provide a liquid crystal display device having a high-speed response.
【0004】[0004]
【構成】本発明によれば、内面に透明な画素電極を有
し、離間対向配置された1対の透明基板と、該基板間に
液晶層が挾持され、該液晶層に電圧が印加された場合と
印加されない場合とで、光を透過する状態と光を散乱す
る状態とに変化することを利用した反射型液晶表示装置
において、観察者方向に対して液晶層の裏側に、視認方
向から入射する特定範囲の入射角の光を透過し、それ以
外の入射角度範囲で入射する光を反射あるいは散乱する
角度選択性を有する選択的反射あるいは選択的光拡散手
段と、該反射手段の裏側に光吸収手段とを設けたことを
特徴とする液晶表示装置を提供することによって前記目
的を達成した。本発明における選択的光反射あるいは選
択的光拡散手段は、前記のように視認方向から入射する
特定範囲の入射角の光を透過し、それ以外の入射角度範
囲で入射する光を反射あるいは拡散する角度選択性を有
するものであり、特に液晶層が透明状態の場合に、反射
光を観察者に視認されない方向へ液晶表示装置より出射
させる角度範囲で反射あるいは拡散するものが好まし
い。本発明の液晶表示装置を高分子分散型の液晶セルを
用いた場合を例にして構成例により詳細に説明する。図
1は従来の高分子分散型の反射型液晶表示装置の一例を
示したものである。液晶分散層13が、内面に透明電極
12a、12bを有する透光性基板11a、11bに挟
まれて液晶セル10が構成されている。液晶分散層13
は液晶13aと、該液晶部を微細領域に分割するように
形成され、高分子物質などからなる支持体13bとから
構成されている。液晶セル10の下側には黒色のフイル
ムのような光吸収手段20が設けられている。液晶セル
10に電圧を印加していない場合、液晶分散層13は支
持体壁面によって配向が乱された状態にあり、そのため
に液晶分散層13中には微小な屈折率のゆらぎを生ず
る。このような状態において、図2に示すように外部か
らの入射光50は液晶分散層13によって散乱される。
入射光50の後方散乱成分の一部501は視認方向に進
み、観察者の目40に入り白色表示となる。液晶層に電
圧を印加すると液晶は電界方向(液晶層の厚み方向)に
平行に配向し、屈折率のゆらぎが小さくなるため、図3
に示すように入射光50はほとんど散乱されることなく
進み、光吸収層20に到達して吸収され黒表示となって
観察される。しかしながら、本構成のような場合、図2
に示すように液晶層が光散乱状態にあっても前方散乱成
分502の割合が大きく、半分以上の光が光吸収層によ
って吸収されてしまう。その結果、十分な白さが得られ
ずコントラストの低い表示となってしまう。図4および
5は本発明の液晶表示装置の構成を示したものである。
液晶セル10は従来例と同一であるが、液晶層の下側、
本例では液晶セルの下側であって、光吸収手段20の間
に観察者方向を含む特定の範囲の入射角の光を透過し、
それ以外の入射角度で入射する光を反射あるいは散乱、
好ましくは観察者により視認されない方向へ反射あるい
は散乱する角度選択性を有する選択的光反射あるいは選
択的光散乱手段30が設けられている。図6、7および
8は本発明で用いる選択的光反射手段の作用を説明した
ものである。61と62は入射光が透過する場合と反射
する場合の入射角の境界である。選択的光反射手段30
は図6に示すように入射角iがic1、ic2より小さ
い入射光51は透過し、それより大きい角度からの入射
光52は反射する性質を有する。図7は、素子に電圧を
印加して液晶層を透明状態としたときの作用を説明した
図である。選択的光反射手段30への入射角がic以下
である入射光51は透明状態にある液晶分散層13を透
過し、選択的光反射手段30に入射する。光は選択的光
反射手段30をも透過して光吸収手段20に至り、吸収
されて観察者40には到達しない。一方、入射角がic
より大きな入射光52は選択的光反射手段30により反
射されて観察者側に戻るが、図のように反射角rが大き
ければ観察者40には到達しない。このため、この状態
で素子は黒く観察される。図8は液晶層が散乱状態にあ
る場合の光路を模式的に示したものである。入射光51
は液晶分散層13によって散乱され、後方散乱成分の一
部511は観察者40に到達する。前方散乱成分の一部
であって選択的光反射手段30に対する入射角がic以
下の成分512は選択的光反射手段を透過して、吸収手
段20に吸収されるが、入射角がic以上の成分513
は反射されて再度液晶分散層13に入射して再度散乱さ
れ、その前方散乱成分の一部は観察者に到達する。一方
入射光52も液晶分散層13によって散乱され後方散乱
成分の一部521は観察者に到達する。また、光強度の
強い前方散乱成分のうちの多く(例えば522、52
3)は選択的光反射手段に対する入射角がic以上とな
るため選択的光反射手段30によって反射されて再度液
晶分散層13に入射し、再度散乱されて、比較的光強度
の強い前方散乱成分としてその一部が観察者40に到達
する。結局、観察者には入射光の後方散乱成分521、
511のほかに、最初に液晶層で散乱を受けた前方散乱
成分のうちの選択的光反射手段から反射される成分の光
の一部もが到達することとなる。後者は図1で説明した
従来の方式ではすべて光吸収手段によって無駄に吸収さ
れていた成分であり、このような入射光の有効利用によ
って本発明の液晶表示装置はきわめて明るい白表示を行
うことができる。本発明において、拡散反射板、または
鏡のようにどのような入射角をもった光も反射するよう
な一般的な反射素子を使用したのでは、液晶層が光散乱
性の状態と透明な状態の間で変化しても光は観察者方向
へ反射され、明暗の差は全く生じないか、鏡を用いた場
合では照明光の方向が特定の狭い方向に限られている場
合のみ明暗の差が生じる。図9は、本発明で用いられる
選択的光拡散手段の作用を説明したものである。選択的
光拡散手段302は、本図に示すように入射角iがic
11,ic22より小さい入射角光(例えば図中51)
は透過し、それ以外の角度からの入射光(例えば図中5
2)は散乱する性質を有する。61と62は入射光が透
過する場合と反射する場合の入射角の境界である。図1
0は、素子に電圧を印加して液晶分散層15を透明状態
としたときの作用を説明した図である。選択的拡散手段
への入射角がic(=ic11=ic22)以下である
入射光51は、透明状態にある液晶分散層13を透過
し、選択的光拡散手段302に入射する。光は選択的光
拡散手段302をも透過して光吸収手段20に至り、吸
収されて観察者40には到達しない。一方、入射角がi
cより大きな入射光52は選択的光拡散手段302によ
り散乱され、ごく一部は観察者側に戻るが、後方散乱成
分であるために強度は極弱く、観察者40にはほとんど
到達しない。このため、この状態で素子は黒く観察され
る。図11は、液晶層が散乱状態にある場合の光路を模
式的に示したものである。入射光51は、液晶層によっ
て散乱され、後方散乱成分の一部511は、観察者40
に到達する。前方散乱成分の一部であって選択的光拡散
手段302に対する入射角がic以下の成分512は、
選択的光拡散手段を透過して、吸収手段20に吸収され
るが、入射角がic以上の成分513は、散乱されてそ
の一部は再度液晶層13に入射して再度散乱され、その
前方散乱成分の一部は観察者40に到達する。一方、入
射光52も液晶分散層13によって散乱され後方散乱成
分の一部521は観察者に到達する。また、光強度の強
い前方散乱成分のうちの多く(例えば522)は、選択
的光拡散手段に対する入射角がic以上となるため選択
的光拡散手段30によって散乱され、その一部は再度液
晶層13に入射し、再度散乱されて、その一部が観察者
40に到達する。結局、観察者には入射光の後方散乱成
分521、511のほかに、最初に液晶層で散乱を受け
た前方散乱成分のうちの選択的拡散手段から後方散乱さ
れる成分の光の一部もが到達することとなる。後者は、
図1で説明した従来の方式ではすべて光吸収手段によっ
て無駄に吸収されていた成分であり、このような入射光
の有効利用によって選択的光拡散手段302を利用する
場合にも本発明の液晶表示素子はきわめて明るい白表示
を行うことができる。以上の説明のように、本発明に用
いる選択的光反射および選択的光拡散手段は、少なくと
も観察者方向を含む角度範囲からの入射光を透過し、そ
れ以外の入射角範囲の光を反射するか、散乱させるよう
な特性を持つことが必要である。このような選択的光反
射手段としては、各種のプリズムアレイシートが、選択
的光散乱手段としては、日本板硝子からアングル21と
いう商品名で市販されている視野選択ガラス等が具体的
に例示される。また、本発明で使用する選択的光反射あ
るいは光拡散手段30と光吸収手段20とは、両者を少
なくとも一部接触して順次設けてもよいし、また、両者
を離して設けても良い。両者を離して設けた場合には、
両者の間から周囲光または照明光源からの光を入射でき
るようにすることができる。According to the present invention, a pair of transparent substrates having transparent pixel electrodes on the inner surface and arranged facing each other and a liquid crystal layer is sandwiched between the substrates, and a voltage is applied to the liquid crystal layer. In a reflective liquid crystal display device that utilizes the change between a state of transmitting light and a state of scattering light depending on whether the light is applied or not, the light is incident from the viewing direction on the back side of the liquid crystal layer with respect to the viewer direction. Selective reflection or selective light diffusing means having angle selectivity for transmitting light having an incident angle in a specific range and reflecting or scattering light incident in other incident angle ranges, and a light on the back side of the reflecting means. The above object has been achieved by providing a liquid crystal display device characterized by being provided with an absorbing means. The selective light reflection or selective light diffusing means in the present invention transmits light having an incident angle in a specific range which is incident from the viewing direction as described above, and reflects or diffuses light incident in other incident angle ranges. It is preferable that it has angle selectivity, and in particular, when the liquid crystal layer is in a transparent state, it reflects or diffuses the reflected light in an angle range in which the reflected light is emitted from the liquid crystal display device in a direction that is not visually recognized by an observer. The liquid crystal display device of the present invention will be described in detail with reference to a constitutional example, using a polymer dispersion type liquid crystal cell as an example. FIG. 1 shows an example of a conventional polymer-dispersed reflective liquid crystal display device. The liquid crystal dispersion layer 13 is sandwiched between the translucent substrates 11a and 11b having the transparent electrodes 12a and 12b on the inner surface thereof to form the liquid crystal cell 10. Liquid crystal dispersion layer 13
Is composed of a liquid crystal 13a and a support 13b which is formed so as to divide the liquid crystal portion into fine regions and is made of a polymer material or the like. A light absorbing means 20 such as a black film is provided below the liquid crystal cell 10. When no voltage is applied to the liquid crystal cell 10, the liquid crystal dispersion layer 13 is in a state in which the orientation of the liquid crystal dispersion layer 13 is disturbed by the wall surface of the support, which causes a slight fluctuation in the refractive index in the liquid crystal dispersion layer 13. In this state, incident light 50 from the outside is scattered by the liquid crystal dispersion layer 13 as shown in FIG.
A part 501 of the backscattered component of the incident light 50 travels in the viewing direction and enters the eyes 40 of the observer, resulting in white display. When a voltage is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal is aligned parallel to the direction of the electric field (thickness direction of the liquid crystal layer), and fluctuations in the refractive index are reduced.
As shown in (1), the incident light 50 travels with almost no scattering, reaches the light absorption layer 20, is absorbed, and is observed as a black display. However, in the case of this configuration, FIG.
As shown in, even if the liquid crystal layer is in the light scattering state, the proportion of the forward scattering component 502 is large, and more than half of the light is absorbed by the light absorbing layer. As a result, sufficient white cannot be obtained, resulting in low contrast display. 4 and 5 show the structure of the liquid crystal display device of the present invention.
The liquid crystal cell 10 is the same as the conventional example, except that
In this example, on the lower side of the liquid crystal cell, light having an incident angle in a specific range including the observer direction is transmitted between the light absorbing means 20,
Reflects or scatters light incident at other incident angles,
There is preferably provided a selective light reflection or selective light scattering means 30 having an angle selectivity that reflects or scatters in a direction that is not visually recognized by an observer. FIGS. 6, 7 and 8 explain the operation of the selective light reflecting means used in the present invention. Reference numerals 61 and 62 denote boundaries of incident angles when incident light is transmitted and reflected. Selective light reflecting means 30
As shown in FIG. 6, incident light 51 having an incident angle i smaller than ic1 and ic2 is transmitted, and incident light 52 from an angle larger than that is reflected. FIG. 7 is a diagram for explaining the action when a voltage is applied to the device to bring the liquid crystal layer into a transparent state. Incident light 51 having an incident angle of ic or less on the selective light reflecting means 30 is transmitted through the liquid crystal dispersion layer 13 in the transparent state and is incident on the selective light reflecting means 30. The light also passes through the selective light reflecting means 30 and reaches the light absorbing means 20, and is absorbed and does not reach the observer 40. On the other hand, the incident angle is ic
The larger incident light 52 is reflected by the selective light reflecting means 30 and returns to the observer side, but does not reach the observer 40 if the reflection angle r is large as shown in the figure. Therefore, the element is observed black in this state. FIG. 8 schematically shows an optical path when the liquid crystal layer is in a scattering state. Incident light 51
Are scattered by the liquid crystal dispersion layer 13, and a part 511 of the backscattered component reaches the observer 40. The component 512, which is a part of the forward scattering component and has an incident angle with respect to the selective light reflecting means 30 of ic or less, is transmitted through the selective light reflecting means and absorbed by the absorbing means 20. Ingredient 513
Is reflected, again enters the liquid crystal dispersion layer 13, and is scattered again, and a part of the forward scattered component reaches the observer. On the other hand, the incident light 52 is also scattered by the liquid crystal dispersion layer 13, and a part 521 of the backscattered component reaches the observer. In addition, most of the forward-scattering components with strong light intensity (for example, 522, 52
In 3), since the incident angle with respect to the selective light reflection means is ic or more, it is reflected by the selective light reflection means 30 and again enters the liquid crystal dispersion layer 13, is scattered again, and is a forward scattering component having a relatively high light intensity. As a part of it reaches the observer 40. After all, for the observer, the backscattered component 521 of the incident light,
In addition to 511, a part of the light of the component that is reflected by the selective light reflecting means among the forward scattering components that are first scattered by the liquid crystal layer also arrives. The latter is a component that is wastedly absorbed by the light absorbing means in the conventional method described in FIG. 1, and the liquid crystal display device of the present invention can perform extremely bright white display by effectively utilizing such incident light. it can. In the present invention, when a general reflection element such as a diffuse reflection plate or a mirror that reflects light having any incident angle is used, the liquid crystal layer has a light-scattering state and a transparent state. The light is reflected toward the observer even if it changes between the two, and there is no difference in brightness and darkness, or when using a mirror, the difference in brightness and darkness is limited only when the direction of illumination light is limited to a specific narrow direction. Occurs. FIG. 9 illustrates the operation of the selective light diffusing means used in the present invention. The selective light diffusing means 302 has an incident angle i of ic as shown in the figure.
Incident angle light smaller than 11, ic22 (eg 51 in the figure)
Is transmitted, and incident light from other angles (for example, 5 in the figure
2) has the property of scattering. Reference numerals 61 and 62 denote boundaries of incident angles when incident light is transmitted and reflected. Figure 1
0 is a diagram for explaining the action when a voltage is applied to the element to bring the liquid crystal dispersion layer 15 into a transparent state. Incident light 51 having an incident angle to the selective diffusion means ic (= ic11 = ic22) or less is transmitted through the liquid crystal dispersion layer 13 in the transparent state and is incident on the selective light diffusion means 302. The light also passes through the selective light diffusing means 302, reaches the light absorbing means 20, and is absorbed and does not reach the observer 40. On the other hand, if the incident angle is i
The incident light 52 larger than c is scattered by the selective light diffusing means 302, and a small part returns to the observer side, but the intensity thereof is extremely weak because it is a backscattering component and hardly reaches the observer 40. Therefore, the element is observed black in this state. FIG. 11 schematically shows the optical path when the liquid crystal layer is in the scattering state. The incident light 51 is scattered by the liquid crystal layer, and a part 511 of the backscattering component is observed by the observer 40.
To reach. The component 512, which is a part of the forward scattering component and has an incident angle with respect to the selective light diffusing means 302 of ic or less,
Although transmitted through the selective light diffusing means and absorbed by the absorbing means 20, the component 513 having an incident angle of ic or more is scattered and a part of the component 513 is again incident on the liquid crystal layer 13 and is scattered again, A part of the scattered component reaches the observer 40. On the other hand, the incident light 52 is also scattered by the liquid crystal dispersion layer 13, and a part 521 of the backscattered component reaches the observer. Further, most of the forward scattering components having a high light intensity (for example, 522) are scattered by the selective light diffusing means 30 because the incident angle with respect to the selective light diffusing means is ic or more, and a part of them is again reflected in the liquid crystal layer. It is incident on the laser beam 13, is scattered again, and a part thereof reaches the observer 40. After all, in addition to the backscattered components 521 and 511 of the incident light, the observer also has a part of the light that is backscattered from the selective diffusing means among the forward scattered components that are first scattered by the liquid crystal layer. Will arrive. The latter is
In the conventional method described with reference to FIG. 1, all the components are wastefully absorbed by the light absorbing means, and even when the selective light diffusing means 302 is used by effectively using such incident light, the liquid crystal display of the present invention is used. The device can provide a very bright white display. As described above, the selective light reflection and selective light diffusion means used in the present invention transmits the incident light from the angle range including at least the observer direction and reflects the light in the other incident angle range. Or, it is necessary to have a property of scattering. Examples of such selective light reflecting means include various prism array sheets, and examples of the selective light scattering means include field-selecting glass commercially available from Nippon Sheet Glass under the trade name of Angle 21. . Further, the selective light reflection or light diffusing means 30 and the light absorbing means 20 used in the present invention may be sequentially provided by contacting at least some of them, or may be provided separately. If the two are separated,
Ambient light or light from an illumination light source can be allowed to enter between the both.
【0005】このような選択的光反射手段としては、板
状透明基質の表面に形成されたプリズム群を形成したプ
リズムアレイシ−トが挙げられる。図12に示すプリズ
ムアレイシート29は、本発明の好ましい選択的光反射
手段の1具体例を示したものである。該図のプリズムア
レイシート29は、一方向に長い形状をしたプリズムの
複数の列からなり、かつ該プリズムの列の方向が長手方
向に実質的に同一であるプリズムアレイシートで構成さ
れたものである。図12は各プリズムアレイの断面が略
三角形となっているものである。説明のため、図12の
下には三方向の定義を記した。光反射素子の厚み方向が
z、プリズムアレイの長手方向がy、これらに垂直な方
向がxである。各プリズムの頂角αが90°で、材質の
屈折率が1.586のときを例にとり、この反射素子の
光反射(透過)特性を説明する。図13に、各プリズム
の頂角αが90゜のプリズムアレイシート29に対して
垂直に入射する光80の光路を示した。シート面に対し
て垂直に入射した光80は、プリズムへの入射点90と
プリズムからの出射点100で屈折し、30°の角度を
持つ出射光110として出射する。すなわち、シート面
に垂直に入射した光はプリズムアレイシートを透過す
る。入射光の方向を、プリズムアレイに垂直な方向(x
方向)に倒していくと、出射角度は急速に大きくなり、
入射角がシート面に対して36°以上になると、シート
から空気への界面で全反射が起こり、入射光はシートに
よって反射されるようになる。全反射の起っている状態
を図14に示した。プリズムの稜面120側に入射した
光130は、入射角度Aが36°以上になると、プリズ
ムと空気との界面150で全反射され、入射角と同じ角
度Aを持った出射光140として反射される。以上のよ
うに、頂角αが90°、屈折率が1.586であるポリ
カーボネート製プリズムアレイシートを例にとると、入
射角が0°からx方向に36°未満のときは光は主に透
過し、36°以上のときは反射される。入射光がy方向
に傾いたときは上記のような特別なことは起こらない。
xとyの中間的な方向に傾いたときは、xとyのそれぞ
れの方向に傾いたときの中間的な特性となる。各プリズ
ムの断面が略三角形の場合は、屈折率の大きさやプリズ
ム頂角αの大きさ、および三角形の対称性によって上記
とは少し異なった特性となるが、基本的には同様で、入
射角の小さな光は主に透過し、入射角の大きな光は主に
反射する。図15は頂角が90°で、材質の屈折率が
1.41のプリズムアレイシートの場合の反射率と入射
角の関係を示したものである。正面方向からの入射光に
対して透過し、斜め入射に対して反射する特性が得られ
ている。一般的に観察者の方向は素子の表示の法線方向
または法線方向から30°以内の角度で傾いた方向で設
計するのが好ましいが、本例では入射角45°が透過/
反射の切り換わり角となるため、観察者の方向に反射光
が到達することが無い。本例の構成において、透過−反
射あるいは拡散の切り替わる入射角度ic1、ic2
は、装置に要求される視野角範囲から決定される。ic
が小さい場合、素子の反射あるいは拡散部からの光強度
が大きくなり、高いコントラストが得られるが、視野角
が狭くなるという問題がある。逆に、icを大きくする
と視野角が広くなる代わりに、選択的反射あるいは拡散
手段を用いた上述の効果が薄れてしまいコントラストが
低下する。また、本例の構成において、透過−反射の切
り替わる入射角度ic1、ic2はプリズムの構造を変
えることにより調整可能である。具体的には、図16に
示したプリズムの頂角α、プリズム底面の傾斜角β、プ
リズムの傾斜角γを変えることによりicを調整可能で
ある。頂角を小さくすることにより透過光の角度範囲
(△ic=ic1−ic2)は小さくなり、頂角を大き
くすることにより△icを大きくできる。icの下限
は、素子が搭載される機器や使用方法、素子の大きさと
観察者との距離によって異なるが、ワードプロセッサー
等に用いられる一般的な直視型表示素子では、20°以
上であれば使用可能である。好ましいicの範囲は25
°から55°の範囲であり、35°から50°の範囲が
より好ましい。このようなicを得るためには、プリズ
ムとして用いることのできるガラスやプラスチックの屈
折率範囲(1.4〜2.0)を考慮してプリズムの頂角
が30°から150°の範囲とすることが好ましく、4
0°から140°の範囲がより好ましい。好ましい頂角
範囲は用いるプリズム材料屈折率に依存し、ポリシロキ
サンのように比較的屈折率の小さい(1.4〜1.5)
材料の場合、30°から130°の範囲が好ましく、比
較的屈折率の大きい材料(1.5〜2.0)では60°
〜150°の範囲が好ましい。頂角αが小さいほど表示
装置の明るさは大きくなるが、反射素子が全反射を起こ
す角度範囲が広くなりすぎて、液晶素子の透明状態のと
きの明るさが減少せず、コントラストの高い視角範囲が
狭くなる。αが大きすぎる場合は、液晶素子が光散乱状
態にあるときの明るさが低下し、暗い表示となる。底面
の傾斜角とプリズムの傾斜角は共に選択透過角度範囲を
法線に対して非対称とする。好ましい観察方向(法線か
ら30°以内)を考慮すると、底面の傾斜角は20°以
内が好ましく、プリズムの傾斜角は30°以内であるこ
とが好ましい。以上の説明では一次元に配列したプリズ
ムについて記載したが、図17のように2次元配列した
プリズムを用いることも可能である。図18から図21
は他の選択的光反射手段の断面構造例を模式的に示した
ものである。プリズム断面は先の例のように二等辺三角
形の形状に限られるものではなく、素子の表示面に対し
て傾斜した面を有する構造体の集合物であれば効果が発
現する。これらの場合、傾斜した二つの面の成す角αが
先の好ましい範囲にあることが望ましい。また、図22
のように複数種の構造が混在した構造であってもよい。
ここに示した5種の構造例はいずれも素子の表示面に平
行であるか異なる傾斜角の面を合わせ持つ。そのため上
述のicが不明瞭となるが、逆にこの効果のため、視感
上違和感が少なくなるという利点もある。プリズムの断
面形状が二等辺三角形のとき、プリズムの光学特性は図
12または図23においてz軸を中心として、x軸方向
で対照的となる。よって、液晶素子として高分子分散モ
ードや動的散乱モードのような、セル面内で光学特性が
等方的なものを用いると、表示装置全体としての特性
も、同様に対照的になる。プリズムの形状が二等辺三角
形でない場合は、このような光学特性の対称性はくずれ
る。表示装置として必ずしもこのような対称性は必要だ
とは考えられないので、プリズムの形状は二等辺三角形
に限るものではない。図24と図25はプリズムが傾斜
している場合と、プリズム底面が傾斜している場合の構
成例と全反射の臨界角δcにある光線の光路71、72
を示したものである。これらの例では透過光の角度範囲
を法線方向に対して非対称とすることができるため、素
子を斜め方向から観察するような用途には特に適してい
る。個々のプリズムの断面形状が三角形ではなく略半円
状となっているレンチキュラーレンズアレイシートを用
いたときの、レンズ内の光路は図26のようになる。入
射光26と27はシート面に対して同じ入射角度Bを持
っているが、レンズのどの部分に入射するかに依存し
て、シートによって反射されるか、またはシートを透過
するかが決まる。入射角度Bが大きいほうが全反射され
やすいのは、プリズムアレイシートのときと同じである
が、図26においてレンズの下部に入射した光ほど全反
射されやすいという特徴を持つ。したがってプリズムア
レイシートのように、ある角度から急激に特性の変化が
起こることはない。図27は本発明に関わる選択的光反
射手段の別の構成例を示したものである。この例では、
選択的光反射手段のプリズムアレイシート29の上に他
の層32が設けられている。32はプリズム構造の保護
や、屈折角の制御などの目的で形成される。上述のよう
な入射角選択性を持たせるためには32はプリズム構造
31より小さい屈折率の材料で形成する必要がある。以
上の説明のように本発明に関わる選択的光反射手段は板
状透明基質のいずれの場所に形成されていてもよい。選
択的光反射手段を形成する材料としては、ガラス等の無
機物、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリオレフィン類、ポリアリレート、ポリスルフォ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、エポキ
シ樹脂、ポリシリコーン、ポリビニルアルコール、アセ
チルセルロースなどの樹脂類など透明な素材であればほ
とんどのものを使用することができる。用いる材料の屈
折率は1.4から1.7の範囲が一般的であるが、光学
的用途のガラスなどでは2.0程度のものもある。選択
的光反射手段として、一方向に長い形状をしたプリズム
の複数の列からなり、かつ該プリズムの列の方向が長手
方向に実質的に同一であるプリズムアレイシートで構成
されたプリズム構造のピッチd(図28参照)は、0.
01mm〜1mmの範囲が好ましく、0.02mmから
0.5mmの範囲がより好ましい。ピッチが短すぎる場
合には、プリズム構造の形成自体が困難となり、コスト
が高くなる。また、大きすぎる場合にはプリズム構造が
観察者に視認されるため表示品質上好ましくない。プリ
ズムアレイシート29のピッチをd、液晶分散層13の
画素のx方向のピッチを1、シート29と液晶分散層1
3の距離をhとすると、1に対してdおよびhがあまり
にも大きいとき、ある画素が光散乱状態であってその画
素を通過してプリズムに入射した光が全反射されても、
その光がもとの画素を通過するとは限らず、特にその周
囲の画素が光透過状態にあるとき、その画素は充分な明
るさを示さない。よって、プリズムアレイシート29の
ピッチdと、液晶分散層13とプリズムアレイシート2
9の距離hは、液晶セル10の画素ピッチ1に比較して
あまり大きくないのが好ましい。アレイシート29のピ
ッチdの好ましい大きさは、1の2倍以内、更に好まし
くは1の1倍以内である。また、一般に、液晶分散層1
3と光反射素子、または光散乱素子の距離hの好ましい
範囲は、1の5倍以内、さらに好ましくは1の2倍以内
である。光反射素子、または光散乱素子の裏側に配置さ
れる光吸収手段としては、着色されたガラス、金属、プ
ラスチックなどの光を吸収するものであれば使用可能で
ある。一般的には黒色に着色したものを好ましく用い、
この場合には素子は白黒の表示となる。また、色を有す
る場合には着色/白色の表示となる。光吸収手段を塗布
などの方法でプリズム下面に形成することも可能である
が、この場合には、プリズム底面での全反射が起こるよ
うにプリズムの屈折率よりも十分小さい屈折率の材料で
光吸収層を構成する必要がある。以上のように本発明は
選択的光反射手段または光散乱手段の入射角選択性を利
用して散乱型液晶表示装置のコントラストを向上させ、
明るい表示が可能となるのであるが、これには次のよう
な問題が生じることがあった。図13,14で用いた例
で説明すると、画素が透明な状態のときに、x方向に臨
界角36°以上に傾いた光はプリズムアレイシートによ
ってほぼ全反射されるため、反射光15の方向から観察
したとき透明な画素も明るく視認されてしまい、コント
ラストが著しく小さくなる。一般に、照明光に対して正
反射方向から表示素子を観察することはないが、正面か
ら観察した場合であっても、x方向からの照明によって
著しくコントラストが低下することが確認された。図2
9に頂角αが100°のプリズムアレイシート29を用
いたときのコントラストの照明方向依存性を示す。図2
3には、このときの方向の定義を示す。測定方向は、表
示装置面(プリズムアレイシート面、および液晶素子面
も同じ)に対して垂直(z方向)である。照明光22の
入射角をθ、方位角φはプリズムの長手方向yと、入射
光のxy面への投影ベクトルの成す角とする。図26の
結果は、照明の入射角θが30°のときのものである。
図29からわかるように、φが0°から80°近くまで
は良好なコントラストを維持しているのに、φが80°
を過ぎるとコントラストは急速に低下する。液晶素子と
して動的散乱モードや高分子分散モードを用いたとき、
液晶セルの光学特性はセル平面内で等方的なので、φが
90°と180°の近傍のときのみコントラストが低下
することが推察される。本発明は、表示素子の一般的な
使用状態において、φが90°、または180°の近傍
とならないような構成を提案する。すなわち、プリズム
アレイの長手方向yが観察者からみて左右方向とならな
いように配置する。yが左右方向となってしまうと、観
察者の位置はxz平面内にあることになり、頭上の照射
器具からの照明光の方位角は90°または180°とな
って、コントラストは著しくそこなわれる。このとき、
照明器具の位置は観察者とzを含む面上のどこにあって
も同様な結果となり、一般の照明環境下では頻繁に起こ
ることである。このとき、コントラストの低下を避けよ
うとすると、表示装置面を横方向から見なければなら
ず、非常に使用しにくいことになる。一方、プリズムア
レイの長手方向yが観察者からみて上下、または前後で
ある場合、表示装置の面を垂直に、かつ真横に切る面上
に照明器具があるときのみ、φは90°または180°
となる。このような状況は、一般の照明環境下では起こ
りにくく、起きても表示装置面の仰角をわずかに変えれ
ば逃がれることができる。本発明の他の構成では、図4
または図23における選択的光反射手段30あるいはプ
リズムアレイシート29の配置方向を固定せず、照明環
境に応じてその面内で回転させ、最も利用しやすい方向
に調整できるよう構成も採用することができる。また、
素子が大面積で、観察者と素子が比較的接近していた
り、選択的光反射手段の透過入射光範囲を極く狭く設定
した際には、素子周辺のコントラストが低下するという
問題が生ずることがある。これを図30を用いて説明す
る。本図において△ic1、△ic2、△ic3はそれ
ぞれ非散乱時に表示部上端、中央、下端からの反射光が
観察されない角度範囲を表している。なお、本図では説
明の簡略化のために液晶セルを省略してある。観察者の
位置が斜線部内にあれば非散乱部からの反射光は観察者
の目に到達しないため、素子全域にわたって高いコント
ラストが得られるが、本図で示した位置に観察者の目4
0がある場合には、素子上端と下端からの非散乱性画素
からの反射光571、581が観察者に視認されてしま
い、端部のコントラストが著しく低下してしまう。An example of such a selective light reflecting means is a prism array sheet having prisms formed on the surface of a plate-like transparent substrate. The prism array sheet 29 shown in FIG. 12 shows one specific example of the preferable selective light reflecting means of the present invention. The prism array sheet 29 in the figure is composed of a plurality of rows of prisms having a shape elongated in one direction, and the rows of the prisms are substantially the same in the longitudinal direction. is there. In FIG. 12, each prism array has a substantially triangular cross section. For the sake of explanation, the definitions of the three directions are shown in the lower part of FIG. The thickness direction of the light reflecting element is z, the longitudinal direction of the prism array is y, and the direction perpendicular to these is x. The light reflection (transmission) characteristics of this reflective element will be described by taking as an example the case where the apex angle α of each prism is 90 ° and the refractive index of the material is 1.586. FIG. 13 shows an optical path of the light 80 which is vertically incident on the prism array sheet 29 in which the apex angle α of each prism is 90 °. The light 80 incident perpendicularly to the sheet surface is refracted at an incident point 90 on the prism and an emitting point 100 from the prism, and is emitted as an emitted light 110 having an angle of 30 °. That is, the light that is perpendicularly incident on the sheet surface passes through the prism array sheet. The direction of the incident light is the direction (x
Direction, the output angle increases rapidly,
When the incident angle is 36 ° or more with respect to the sheet surface, total reflection occurs at the interface from the sheet to the air, and the incident light is reflected by the sheet. FIG. 14 shows a state in which total reflection occurs. When the incident angle A becomes 36 ° or more, the light 130 incident on the ridge surface 120 side of the prism is totally reflected by the interface 150 between the prism and the air, and is reflected as the emitted light 140 having the same angle A as the incident angle. It As described above, when a prism array sheet made of polycarbonate having an apex angle α of 90 ° and a refractive index of 1.586 is taken as an example, light is mainly emitted when the incident angle is less than 36 ° in the x direction from 0 °. It transmits and is reflected at 36 ° or more. When the incident light is tilted in the y direction, the above-mentioned special thing does not occur.
When tilted in the intermediate direction of x and y, the characteristics become intermediate when tilted in the respective directions of x and y. When the cross section of each prism is approximately triangular, the characteristics slightly differ from the above depending on the size of the refractive index, the size of the prism apex angle α, and the symmetry of the triangle. Light with a small incident angle is mainly transmitted, and light with a large incident angle is mainly reflected. FIG. 15 shows the relationship between the reflectance and the incident angle in the case of a prism array sheet having a vertex angle of 90 ° and a material refractive index of 1.41. The characteristic is that the incident light from the front direction is transmitted and the oblique incident light is reflected. In general, it is preferable to design the direction of the observer in the normal direction of the display of the device or in the direction inclined at an angle within 30 ° from the normal direction.
Since it becomes the switching angle of reflection, the reflected light does not reach the direction of the observer. In the configuration of this example, incident angles ic1 and ic2 at which transmission / reflection or diffusion are switched.
Is determined from the viewing angle range required for the device. ic
Is small, the light intensity from the reflection or diffusion portion of the device is high, and high contrast is obtained, but there is a problem that the viewing angle is narrowed. On the contrary, when ic is increased, the viewing angle is widened, but the above-described effect of using the selective reflection or diffusion means is weakened, and the contrast is lowered. Further, in the configuration of this example, the incident angles ic1 and ic2 at which transmission / reflection is switched can be adjusted by changing the structure of the prism. Specifically, ic can be adjusted by changing the apex angle α of the prism, the inclination angle β of the prism bottom surface, and the inclination angle γ of the prism shown in FIG. By decreasing the apex angle, the angular range of transmitted light (Δic = ic1−ic2) becomes smaller, and by increasing the apex angle, Δic can be increased. The lower limit of ic varies depending on the device in which the element is mounted, the method of use, the size of the element and the distance from the observer, but it can be used at 20 ° or more for general direct-view display elements used in word processors, etc. Is. The preferred ic range is 25
The range is from ° to 55 °, and the range from 35 to 50 ° is more preferable. In order to obtain such ic, the apex angle of the prism is set in the range of 30 ° to 150 ° in consideration of the refractive index range (1.4 to 2.0) of glass or plastic that can be used as the prism. Preferably 4
The range of 0 ° to 140 ° is more preferable. The preferable apex angle range depends on the refractive index of the prism material used, and has a relatively small refractive index (1.4 to 1.5) like polysiloxane.
In the case of a material, the range of 30 ° to 130 ° is preferable, and in the case of a material having a relatively large refractive index (1.5 to 2.0), it is 60 °.
The range of up to 150 ° is preferred. The smaller the apex angle α, the greater the brightness of the display device, but the angle range in which the reflective element causes total reflection is too wide, and the brightness when the liquid crystal element is in the transparent state does not decrease. The range becomes narrow. When α is too large, the brightness when the liquid crystal element is in the light scattering state is reduced, resulting in a dark display. Both the tilt angle of the bottom surface and the tilt angle of the prism make the selective transmission angle range asymmetric with respect to the normal line. Considering a preferable observation direction (within 30 ° from the normal line), the inclination angle of the bottom surface is preferably within 20 °, and the inclination angle of the prism is preferably within 30 °. In the above description, the prisms arranged one-dimensionally are described, but it is also possible to use prisms arranged two-dimensionally as shown in FIG. 18 to 21
Shows a schematic example of a sectional structure of another selective light reflecting means. The prism cross section is not limited to the shape of an isosceles triangle as in the above example, and the effect is exhibited as long as it is an aggregate of structures having a surface inclined with respect to the display surface of the element. In these cases, it is desirable that the angle α formed by the two inclined surfaces is within the above preferable range. In addition, FIG.
As described above, a structure in which a plurality of types of structures are mixed may be used.
Each of the five structural examples shown here has a surface parallel to the display surface of the device or having a different tilt angle. Therefore, the above-mentioned ic becomes unclear, but on the contrary, there is also an advantage that this feeling reduces discomfort in the visual sense. When the cross-sectional shape of the prism is an isosceles triangle, the optical characteristics of the prism are symmetrical in the x-axis direction with the z-axis as the center in FIG. 12 or FIG. Therefore, when a liquid crystal element having an isotropic optical characteristic in the cell plane, such as a polymer dispersion mode or a dynamic scattering mode, is used, the characteristics of the display device as a whole are also in contrast. If the shape of the prism is not an isosceles triangle, such symmetry of optical characteristics is broken. The shape of the prism is not limited to the isosceles triangle because it is not necessarily considered that such symmetry is necessary for the display device. 24 and 25 show a configuration example in which the prism is tilted, a prism bottom surface is tilted, and optical paths 71 and 72 of light rays at the critical angle δc of total reflection.
Is shown. In these examples, the angle range of the transmitted light can be made asymmetric with respect to the normal direction, and thus it is particularly suitable for applications where the element is observed from an oblique direction. FIG. 26 shows the optical path in the lens when the lenticular lens array sheet in which the cross-sectional shape of each prism is not a triangle but a substantially semicircular shape is used. Incident light 26 and 27 have the same angle of incidence B with respect to the surface of the sheet, but depending on which part of the lens they are incident on, it is either reflected by the sheet or transmitted through the sheet. The larger the incident angle B is, the easier total reflection is, as in the case of the prism array sheet, but in FIG. 26, the light incident on the lower part of the lens is more likely to be totally reflected. Therefore, unlike the prism array sheet, the characteristics do not suddenly change from a certain angle. FIG. 27 shows another configuration example of the selective light reflecting means according to the present invention. In this example,
Another layer 32 is provided on the prism array sheet 29 of the selective light reflecting means. 32 is formed for the purpose of protecting the prism structure and controlling the refraction angle. In order to provide the above-mentioned incident angle selectivity, 32 needs to be formed of a material having a refractive index smaller than that of the prism structure 31. As described above, the selective light reflecting means according to the present invention may be formed at any place on the plate-shaped transparent substrate. As a material for forming the selective light reflection means, inorganic materials such as glass, polystyrene, polyester, polycarbonate, polyolefins, polyarylate, polysulfone, polyether sulfone, polyacrylate, epoxy resin, polysilicone, polyvinyl alcohol, acetyl cellulose Most transparent materials such as resins can be used. The refractive index of the material used is generally in the range of 1.4 to 1.7, but there are some materials such as glass for optical use which have a refractive index of about 2.0. As a selective light reflecting means, a pitch of a prism structure composed of a plurality of rows of prisms having a shape elongated in one direction, and a prism array sheet in which the directions of the rows of the prisms are substantially the same in the longitudinal direction. d (see FIG. 28) is 0.
The range of 01 mm to 1 mm is preferable, and the range of 0.02 mm to 0.5 mm is more preferable. If the pitch is too short, it becomes difficult to form the prism structure itself and the cost becomes high. Further, if it is too large, the prism structure is visually recognized by an observer, which is not preferable in view of display quality. The pitch of the prism array sheet 29 is d, the pitch of the pixels of the liquid crystal dispersion layer 13 in the x direction is 1, and the sheet 29 and the liquid crystal dispersion layer 1 are
When the distance of 3 is h, and when d and h are too large with respect to 1, even if a pixel is in a light scattering state and the light passing through the pixel and entering the prism is totally reflected,
The light does not always pass through the original pixel, and the pixel does not show sufficient brightness, especially when the surrounding pixels are in the light transmitting state. Therefore, the pitch d of the prism array sheet 29, the liquid crystal dispersion layer 13, and the prism array sheet 2
The distance h of 9 is preferably not so large as compared with the pixel pitch 1 of the liquid crystal cell 10. The preferable size of the pitch d of the array sheet 29 is within 2 times of 1, and more preferably within 1 time of 1. Also, in general, the liquid crystal dispersion layer 1
The preferable range of the distance h between 3 and the light reflecting element or the light scattering element is within 5 times 1 and more preferably within 2 times 1. As the light absorbing means arranged on the back side of the light reflecting element or the light scattering element, any material such as colored glass, metal, or plastic that absorbs light can be used. Generally, those colored black are preferably used,
In this case, the element is displayed in black and white. When it has a color, it is colored / white. It is also possible to form the light absorbing means on the lower surface of the prism by a method such as coating, but in this case, the light is made of a material whose refractive index is sufficiently smaller than that of the prism so that total reflection at the bottom surface of the prism occurs. It is necessary to configure the absorption layer. As described above, the present invention improves the contrast of the scattering type liquid crystal display device by utilizing the incident angle selectivity of the selective light reflecting means or the light scattering means,
Although bright display is possible, this may cause the following problems. In the example used in FIGS. 13 and 14, when the pixel is in the transparent state, the light inclined at the critical angle of 36 ° or more in the x direction is almost totally reflected by the prism array sheet. When viewed from above, transparent pixels are also visually recognized brightly, and the contrast is significantly reduced. Generally, the display element is not observed from the direction of specular reflection with respect to the illumination light, but it has been confirmed that the illumination from the x direction significantly reduces the contrast even when observed from the front. Figure 2
9 shows the illumination direction dependence of the contrast when the prism array sheet 29 having the apex angle α of 100 ° is used. Figure 2
3 shows the definition of the direction at this time. The measurement direction is perpendicular (z direction) to the display device surface (the same applies to the prism array sheet surface and the liquid crystal element surface). The incident angle of the illumination light 22 is θ, and the azimuth angle φ is the angle formed by the longitudinal direction y of the prism and the projection vector of the incident light on the xy plane. The results shown in FIG. 26 are obtained when the incident angle θ of the illumination is 30 °.
As can be seen from FIG. 29, although the good contrast is maintained from 0 ° to nearly 80 °, φ is 80 °
After that, the contrast decreases rapidly. When a dynamic scattering mode or polymer dispersion mode is used as a liquid crystal element,
Since the optical characteristics of the liquid crystal cell are isotropic in the cell plane, it is presumed that the contrast decreases only when φ is in the vicinity of 90 ° and 180 °. The present invention proposes a configuration in which φ is not in the vicinity of 90 ° or 180 ° in a general use state of the display element. That is, the prism array is arranged so that the longitudinal direction y is not in the left-right direction when viewed from the observer. If y is in the left-right direction, the position of the observer will be in the xz plane, and the azimuth angle of the illumination light from the overhead illuminator will be 90 ° or 180 °, and the contrast will be remarkably poor. Be seen. At this time,
The position of the luminaire has a similar result regardless of where it is on the plane including the observer and z, which is a frequent occurrence under general illumination environment. At this time, in order to avoid a decrease in contrast, the display device surface must be viewed from the lateral direction, which makes it extremely difficult to use. On the other hand, when the longitudinal direction y of the prism array is up and down, or front and back when viewed from the observer, φ is 90 ° or 180 ° only when the luminaire is on a plane that cuts the display device surface vertically and right next to it.
Becomes Such a situation is unlikely to occur in a general lighting environment, and even if it occurs, it can be escaped by slightly changing the elevation angle of the display device surface. In another configuration of the invention, FIG.
Alternatively, a configuration may be adopted in which the selective light reflecting means 30 or the prism array sheet 29 in FIG. 23 is not fixed in the arrangement direction but is rotated in the plane according to the illumination environment and can be adjusted to the most convenient direction. it can. Also,
When the element has a large area and the observer and the element are relatively close to each other, or when the transmitted incident light range of the selective light reflecting means is set to be extremely narrow, there is a problem that the contrast around the element is lowered. There is. This will be described with reference to FIG. In the figure, Δic1, Δic2, and Δic3 represent angular ranges in which reflected light from the upper end, the center, and the lower end of the display unit is not observed during non-scattering. It should be noted that the liquid crystal cell is omitted in this figure for simplification of description. If the observer's position is within the shaded area, the reflected light from the non-scattering portion does not reach the observer's eyes, so that high contrast can be obtained over the entire area of the element.
When there is 0, the reflected light 571, 581 from the non-scattering pixels from the upper and lower ends of the element is visually recognized by the observer, and the contrast at the end is significantly reduced.
【0006】本発明はこのような問題点の改良にも関わ
るものである。すなわち、本発明によれば、選択的光反
射手段の角度選択性を素子の場所に応じて異ならせるこ
とによって、素子の表示部のいずれの場所に対しても、
非散乱性画素に対応する反射光が観察位置に到達しない
ようにした液晶表示装置が提供される。選択的光反射手
段の角度選択性を調整する手段としては、プリズム構造
を素子の場所によって変える方法を好ましく用いる。図
31は選択的光反射手段の特に好ましい構成例と作用を
示した断面図である。本図において素子の中央部に対応
するプリズム断面は二等辺三角形の形状であるため、△
ic5に示す角度範囲の光を選択的に透過する。一方素
子の端部に対応する選択的光反射手段のプリズム断面の
形成する三角形は傾斜しており、この部分の透過光の角
度範囲△ic4、△ic6は観察者40方向を向くこと
になる。その結果、観察者には全表示画面にわたって非
散乱部からの反射光571、581が見えることなく、
均一でコントラストの高い表示を行うことができる。な
お、本例では説明を単純化するために、選択的光反射手
段のプリズム構造を大きく3つの部分に分けたが、より
細かく分割したり、構造が連続的に変化させることも可
能であり、視野角および均一性の点からより好ましい。
またプリズム構造も鏡面対称としたが、観察者の位置に
応じて非対称とすることも可能である。視角依存性の低
減された選択的光反射手段の他の好ましい構成例はプリ
ズムの底面の傾斜角を素子内で異ならせることにより提
供される。図32はその好ましい構成例を示した断面図
である。本例においては、プリズムの底面の一部、例え
ば表示部の上端および下端を鋸刃状に傾斜させ、角度選
択性を変化させている。底面は観察者方向に向くよう傾
斜させることが好ましい。なお、本例では底面の鋸刃状
のピツチが上側のプリズムと同じ場合について記載した
が、両者は異なっていてもよい。また底面の傾斜角が連
続的に変化させることも可能であり、視野角および均一
性の点からより好ましい。視角依存性の低減された選択
的光反射手段の他の好ましい構成例を図33に示す。こ
の場合には、選択的光反射手段30が観察者方向を内側
として湾曲されて配置される。湾曲にともない透過角度
範囲も内側を向くため、近距離にいる観察者にも均一で
光コントラストの表示が提供できる。本発明になる選択
的光反射手段を有し、視野角依存性が改良された液晶表
示装置の別の構成は、観察者と選択的光反射手段の間に
光路変更手段を設けることにより提供される。光路変更
手段は選択的光反射手段の選択反射/透過角を変化さ
せ、透過光の角度範囲を観察者方向に曲げるよう機能す
る。図34はその好ましい構成例を示している。液晶セ
ル(省略)の観察者に対して下面にフレネルレンズから
なる光路変更手段70が設けられ、その下面に前述のよ
うな選択的光反射手段30が設けられている。選択的光
反射手段のさらに下面には光吸収手段(省略)が設けら
れている。本例は、選択的光反射手段の透過角度が一様
である場合について説明する。中央部の透過角度範囲△
ic2′はフレネルレンズの影響をほとんど受けること
がないため、画素が非散乱性の場合には観察者には反射
光は到達せず、黒表示となる。素子の端部ではくさび型
のフレネルレンズの効果により光路が内側に曲げられ、
透過角度範囲は観察方向を含むようになり(△ic
1′、△ic3′)、正面の画素と同様な黒表示を得る
ことができる。The present invention also relates to the improvement of such problems. That is, according to the present invention, by making the angle selectivity of the selective light reflecting means different depending on the location of the element, for any location of the display portion of the element,
Provided is a liquid crystal display device in which reflected light corresponding to non-scattering pixels does not reach an observation position. As a means for adjusting the angle selectivity of the selective light reflecting means, a method of changing the prism structure depending on the position of the element is preferably used. FIG. 31 is a sectional view showing a particularly preferable configuration example and operation of the selective light reflecting means. In this figure, the cross section of the prism corresponding to the center of the element has an isosceles triangular shape.
Light in the angle range indicated by ic5 is selectively transmitted. On the other hand, the triangle formed by the prism cross section of the selective light reflection means corresponding to the end of the element is inclined, and the angular ranges Δic4 and Δic6 of the transmitted light in this part are directed toward the observer 40. As a result, the observer does not see the reflected light 571, 581 from the non-scattering portion over the entire display screen,
A uniform and high-contrast display can be performed. In this example, the prism structure of the selective light reflecting means is roughly divided into three parts in order to simplify the description, but it is possible to divide the prism structure into smaller parts or to change the structure continuously. It is more preferable from the viewpoint of viewing angle and uniformity.
Although the prism structure is also mirror-symmetrical, it may be asymmetrical depending on the position of the observer. Another preferred configuration example of the selective light reflecting means with reduced viewing angle dependency is provided by making the inclination angle of the bottom surface of the prism different within the element. FIG. 32 is a cross-sectional view showing a preferable configuration example thereof. In this example, a part of the bottom surface of the prism, for example, the upper end and the lower end of the display unit are inclined in a saw-tooth shape to change the angle selectivity. The bottom surface is preferably inclined so as to face the viewer. In this example, the case where the sawtooth-shaped pitch on the bottom surface is the same as that on the upper prism is described, but the two may be different. Further, the inclination angle of the bottom surface can be continuously changed, which is more preferable from the viewpoint of viewing angle and uniformity. FIG. 33 shows another preferred configuration example of the selective light reflecting means with reduced viewing angle dependency. In this case, the selective light reflecting means 30 is arranged so as to be curved with the observer direction facing inward. Since the transmission angle range also faces inward with the curvature, it is possible to provide a uniform light contrast display to an observer at a short distance. Another structure of the liquid crystal display device having the selective light reflection means and the improved viewing angle dependency according to the present invention is provided by providing the optical path changing means between the observer and the selective light reflection means. It The optical path changing means functions to change the selective reflection / transmission angle of the selective light reflection means and bend the angular range of the transmitted light toward the observer. FIG. 34 shows a preferred configuration example thereof. For the observer of the liquid crystal cell (omitted), the optical path changing means 70 including a Fresnel lens is provided on the lower surface, and the selective light reflecting means 30 as described above is provided on the lower surface. Light absorbing means (omitted) is provided on the lower surface of the selective light reflecting means. In this example, the case where the transmission angles of the selective light reflecting means are uniform will be described. Transmission angle range in the center △
Since ic2 'is hardly affected by the Fresnel lens, when the pixel is non-scattering, the reflected light does not reach the observer, resulting in a black display. At the edge of the element, the optical path is bent inward by the effect of the wedge-shaped Fresnel lens,
The transmission angle range now includes the observation direction (Δic
1 ', Δic3'), it is possible to obtain a black display similar to that of the front pixel.
【0007】本発明に用いることのできる液晶の表示方
式は、電圧印加などによって光散乱性が変化するもので
あればすべて用いることができ、従来公知の動的散乱方
式、相転移方式、高分子分散方式などのネマティック液
晶を利用した方式、スメクティック液晶の熱電気光学効
果を利用した方式、強誘電性液晶の光散乱を利用した方
式などを用いることができる。これらの表示方式は、一
般に光散乱性を上げて高コントラストを得ようとする
と、動作電圧が上昇してしまうという問題がある。たと
えば、液晶層厚の増加、相転移方式におけるコレステリ
ックピッチの減少、高分子分散方式における液晶ドロッ
プレットの微小化などはいずれも散乱性を上げる効果が
あるが、いずれも駆動電圧を高くしてしまう悪影響があ
る。本発明をこれらの方式に適用した場合、従来と同じ
液晶セルを用いた場合には散乱性の向上による高コント
ラスト化が、コントラストを従来と同じにした場合に
は、駆動電圧を図ることができる。これらの方式の中で
も、液晶層が液晶領域と該液晶領域を微細に分割するよ
う構成された支持体とから構成されるいわゆる高分子分
散型の液晶表示装置では、低電圧駆動と光散乱性の両立
が特に困難であるため本発明を適用した場合には上記の
利点は特に顕著となる。用いることのできる高分子分散
層の内部構造は特に限定されず、エマルジョン法等で作
製された分散膜に代表される液晶がほぼ球形の液滴とし
て支持体中に分散されたドロップレット構造や、光重合
法において形成されやすく、支持体が網目状構造を形成
し、網目中の液晶が互いに連通したネットワーク構造な
ど、ポリマーなどの支持体がなんらかの形で液晶部を微
細領域に分割した構造であれば用いることができる。こ
こでいう微細とは、概ね0.2μmから10μmの範囲
の大きさをいう。液晶分散層の厚さは、従来公知の高分
子分散型の液晶表示装置と同様でよく、3μmから30
μmの範囲が一般的である。また、液晶と支持体の割合
も従来公知の高分子分散型の表示素子と同様でよく、膜
全体に対して液晶が40%から90%の範囲が一般的で
ある。このような、分散構造を形成させる方法としてい
くつかの方法が報告されている。例えば、ポリビニルア
ルコール等の水溶性ポリマーの水溶液と液晶との乳化液
を塗布乾燥させる方法(エマルジョン法)、可溶性ポリ
マーと液晶を溶媒に溶解させて均一溶液を調製し、該溶
液を塗布乾燥させ乾燥時にポリマーと液晶を相分離させ
る方法(溶媒蒸発法)、アクリルモノマー等の光重合性
物質と液晶と光重合開始剤とを上下基板間の空隙に封入
し、紫外線を照射して光重合性物質を重合させ、相分離
させる方法(光重合法)、熱重合性物質−例えば、エポ
キシ化合物とその硬化剤−と液晶の混合物を上下基板間
に封入後、加熱により重合させ、相分離させる方法(熱
重合法)などである。As the liquid crystal display system which can be used in the present invention, any liquid crystal display system can be used as long as the light scattering property is changed by application of a voltage, and the conventionally known dynamic scattering system, phase transition system, polymer A method using a nematic liquid crystal such as a dispersion method, a method using a thermoelectro-optical effect of a smectic liquid crystal, a method using light scattering of a ferroelectric liquid crystal, or the like can be used. These display methods generally have a problem that the operating voltage rises when trying to obtain a high contrast by increasing the light scattering property. For example, increasing the liquid crystal layer thickness, decreasing the cholesteric pitch in the phase transition method, and miniaturizing the liquid crystal droplets in the polymer dispersion method all have the effect of increasing the scattering property, but both increase the driving voltage. There is an adverse effect. When the present invention is applied to these methods, when the same liquid crystal cell as the conventional one is used, the contrast is improved by improving the scattering property, and when the contrast is the same as the conventional one, the driving voltage can be increased. . Among these methods, in a so-called polymer dispersion type liquid crystal display device in which the liquid crystal layer is composed of a liquid crystal region and a support configured to divide the liquid crystal region into fine parts, low voltage driving and light scattering Since it is particularly difficult to satisfy both requirements, the above advantages are particularly remarkable when the present invention is applied. The internal structure of the polymer dispersion layer that can be used is not particularly limited, and a droplet structure in which a liquid crystal represented by a dispersion film produced by an emulsion method or the like is dispersed in a support as substantially spherical droplets, It is easy to form in the photopolymerization method, the support may form a network structure, the network structure in which the liquid crystals in the network communicate with each other, such as a polymer support or some other structure that divides the liquid crystal part into fine regions Can be used. The term “fine” as used herein means a size in the range of approximately 0.2 μm to 10 μm. The thickness of the liquid crystal dispersion layer may be the same as that of a conventionally known polymer dispersion type liquid crystal display device, and may be 3 μm to 30 μm.
The range of μm is common. Further, the ratio of the liquid crystal to the support may be the same as that in the conventionally known polymer dispersion type display device, and the liquid crystal is generally in the range of 40% to 90% with respect to the entire film. Several methods have been reported as methods for forming such a dispersed structure. For example, a method of applying and drying an emulsion of an aqueous solution of a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol and liquid crystal (emulsion method), dissolving the soluble polymer and liquid crystal in a solvent to prepare a uniform solution, coating and drying the solution, and drying. Sometimes a polymer and liquid crystal are phase-separated (solvent evaporation method), a photopolymerizable substance such as an acrylic monomer, a liquid crystal and a photopolymerization initiator are enclosed in a space between upper and lower substrates, and ultraviolet rays are irradiated to the photopolymerizable substance. And a phase-separation method (photopolymerization method), a method in which a mixture of a thermopolymerizable substance-for example, an epoxy compound and its curing agent-and liquid crystal is sealed between the upper and lower substrates and then polymerized by heating to cause phase separation ( Thermal polymerization method) and the like.
【0008】[0008]
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
【0009】実施例1 日本化薬社製のプレポリマーKAYARAD HX62
0にメルク社製の光重合開始剤Darocurll73
を3重量%添加して、光硬化性樹脂組成物を調製した。
透明導電膜を有するガラス基板を6μmのスペーサを介
して重ね合わせ、セルギャップが6μmの液晶セルを作
製した。メルク社製の液晶組成物BL036と光硬化性
樹脂組成物を液晶組成物の割合が70重量%となるよう
に混合し、液が均一となる温度まで加熱して液晶セル中
に注入した。これに高圧水銀灯によって光照射してプレ
ポリマーを重合させることにより液晶とポリマーを相分
離させて高分子分散型の液晶層を有する液晶セル1を作
製した。液晶セル1の直下に、日本板硝子製の視野選択
ガラスアングル21−cタイプ(ic1=26.5°、
ic2=−26.5°)をセルに平行に配置した。さら
に選択的反射板の直下に表面が粗面化された黒色のフィ
ルムからなる光吸収手段を設け、図4に示した構造の本
発明になる反射型液晶表示素子Aを作製した。参考試料
として選択的拡散手段を設けずに図1の構成の反射型液
晶表示素子R1を作製した。これらの液晶表示素子を室
内の蛍光灯下で正面から観察したところ、20Vの電圧
印加によっていずれの素子も良好な黒表示となったが、
電圧無印加時の散乱光強度は明らかに本発明になるAが
優れていた。Example 1 Prepolymer KAYARAD HX62 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
Photopolymerization initiator Darocurll73 manufactured by Merck & Co.
Was added in an amount of 3% by weight to prepare a photocurable resin composition.
A glass substrate having a transparent conductive film was overlaid with a 6 μm spacer interposed therebetween to produce a liquid crystal cell having a cell gap of 6 μm. A liquid crystal composition BL036 manufactured by Merck & Co., Inc. and a photocurable resin composition were mixed so that the ratio of the liquid crystal composition was 70% by weight, heated to a temperature at which the liquid became uniform, and injected into a liquid crystal cell. This was irradiated with light from a high-pressure mercury lamp to polymerize the prepolymer so that the liquid crystal and the polymer were phase-separated to prepare a liquid crystal cell 1 having a polymer-dispersed liquid crystal layer. Directly below the liquid crystal cell 1, a field selection glass angle 21-c type (ic1 = 26.5 °, made by Nippon Sheet Glass,
ic2 = -26.5 °) was placed parallel to the cell. Further, a light absorbing means made of a black film having a roughened surface was provided immediately below the selective reflection plate to prepare a reflection type liquid crystal display element A of the present invention having the structure shown in FIG. As a reference sample, a reflective liquid crystal display element R1 having the structure shown in FIG. 1 was prepared without providing a selective diffusion means. When these liquid crystal display elements were observed from the front under a fluorescent lamp in the room, a good black display was obtained for all the elements when a voltage of 20 V was applied.
Regarding the intensity of scattered light when no voltage was applied, A of the present invention was clearly superior.
【0010】実施例2 実施例1において、選択的光拡散手段としてic1=+
26.5°である片方向にのみ散乱特性を有する選択的
拡散板を用いて同様にして液晶表示素子Bを作製した。
液晶表示素子BとR1を室内の蛍光灯下で正面から観察
したところ、20Vの電圧印加によっていずれの素子も
良好な黒表示となったが、電圧無印加時の散乱光強度は
明らかに本発明になるBが優れていた。Second Embodiment In the first embodiment, ic1 = + is used as the selective light diffusing means.
A liquid crystal display device B was produced in the same manner by using a selective diffusion plate having a scattering characteristic of only 26.5 ° in one direction.
When the liquid crystal display devices B and R1 were observed from the front under a fluorescent lamp in the room, all the devices exhibited a good black display when a voltage of 20 V was applied, but the scattered light intensity when no voltage was applied was obviously the present invention. B was excellent.
【0011】実施例3 日本化薬社製のプレポリマーKAYARAD HX62
0にメルク社製の光重合開始剤Darocurll73
を3重量%添加して、光硬化性樹脂組成物を調製した。
透明導電膜を有するガラス基板を6μmのスペーサーを
介して重ね合わせ、セルギャップが6μmの液晶セルを
作製した。メルク社製の液晶組成物BL036と光硬化
性樹脂組成物を液晶組成物の割合が70重量%となるよ
うに混合し、液が均一となる温度まで加熱して液晶セル
中に注入した。これに、高圧水銀灯によって光照射して
プレポリマーを重合させることにより液晶とポリマーを
相分離させて高分子分散型の液晶層を有する液晶セル1
を作製した。液晶セル1の真下に、図12において頂角
が90°でピッチが0.3mmのプリズムアレイを有す
るポリカーボネート製(屈折率1.58)の選択的光反
射板を平行に配置した。本反射板の選択透過光範囲は、
表示面法線に対して対称で±36°の範囲であり、それ
以上入射角の大きな入射光に対しては反射板として機能
した。さらに選択的光反射板の真下に表面が粗面化され
た黒色のフィルムからなる光吸収手段を設け、図5に示
した構造の本発明になる反射型液晶表示装置を作製し
た。参照試料として選択的光反射手段を設けずに図1の
構成の反射型液晶表示装置を作製した。これらの液晶表
示装置を室内の蛍光灯下で正面から観察したところ、2
0Vの電圧印加によっていずれの素子も良好な黒表示と
なったが、電圧無印加時の散乱光強度は明らかに本発明
になる表示装置の方が優れていた。Example 3 Prepolymer KAYARAD HX62 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.
Photopolymerization initiator Darocurll73 manufactured by Merck & Co.
Was added in an amount of 3% by weight to prepare a photocurable resin composition.
A glass substrate having a transparent conductive film was overlaid with a 6 μm spacer interposed therebetween to produce a liquid crystal cell having a cell gap of 6 μm. A liquid crystal composition BL036 manufactured by Merck & Co., Inc. and a photocurable resin composition were mixed so that the ratio of the liquid crystal composition was 70% by weight, heated to a temperature at which the liquid became uniform, and injected into a liquid crystal cell. A liquid crystal cell 1 having a polymer-dispersed liquid crystal layer by subjecting this to light irradiation with a high-pressure mercury lamp to polymerize the prepolymer to phase-separate the liquid crystal and the polymer.
Was produced. Directly below the liquid crystal cell 1, a selective light reflection plate made of polycarbonate (refractive index 1.58) having a prism array having an apex angle of 90 ° and a pitch of 0.3 mm in FIG. 12 was arranged in parallel. The selective transmitted light range of this reflector is
It was symmetrical with respect to the normal to the display surface and was in the range of ± 36 °, and it functioned as a reflector for incident light with a larger incident angle. Further, a light absorbing means made of a black film having a roughened surface was provided directly below the selective light reflecting plate, and a reflection type liquid crystal display device of the present invention having the structure shown in FIG. 5 was produced. As a reference sample, a reflective liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 1 was prepared without providing a selective light reflecting means. When these liquid crystal display devices were observed from the front under a fluorescent lamp indoors, 2
When a voltage of 0 V was applied, all the devices displayed a good black display, but the scattered light intensity when no voltage was applied was clearly superior to the display device of the present invention.
【0012】実施例4〜11 実施例3において、表1のようにプリズム構造の異なる
選択的光反射板を用いて同様にして液晶表示装置を作製
した。用いる材質により好ましい頂角範囲は異なるが、
頂角を30°〜150°の範囲内で選択することにより
高コントラストの表示を行うことが可能であった。Examples 4 to 11 Liquid crystal display devices were produced in the same manner as in Example 3, except that selective light reflecting plates having different prism structures as shown in Table 1 were used. The preferred vertical range differs depending on the material used,
It was possible to perform high-contrast display by selecting the apex angle within the range of 30 ° to 150 °.
【0013】[0013]
【表1】 [Table 1]
【0014】実施例12 実施例3において、選択的光反射板として図25のよう
に底面を7°(=β)傾斜させた選択的光反射板を用い
たところ、視角範囲が−20°〜50°と素子法線に対
して非対称となった。本素子を15°傾いた方向から観
察したところ、きわめて良好なコントラストが得られ
た。Example 12 In Example 3, a selective light reflection plate having a bottom inclined by 7 ° (= β) as shown in FIG. 25 was used as the selective light reflection plate. The angle was 50 °, which was asymmetric with respect to the element normal. When this device was observed from the direction inclined by 15 °, a very good contrast was obtained.
【0015】実施例13 実施例1において、プリズム構造を図24のように傾斜
(γ=15°)させた選択的光反射板を用いたところ、
視角範囲が−20°〜50°と素子法線に対して非対称
となった。本素子を15°傾いた方向から観察したとこ
ろ、きわめて良好なコントラストが得られた。Example 13 In Example 1, a selective light reflecting plate having a prism structure inclined (γ = 15 °) as shown in FIG. 24 was used.
The viewing angle range was −20 ° to 50 °, which was asymmetric with respect to the element normal. When this device was observed from the direction inclined by 15 °, a very good contrast was obtained.
【0016】実施例14 実施例3の液晶表示素子において、図31に示すように
素子中央部のプリズムには傾斜を持たせず、端部にいく
につれて距離に比例してプリズムを外側に傾斜させた選
択的光反射板を用い、液晶表示素子を作製した。素子の
大きさは200mm×200mmとした。最端部の傾斜
角は10°とした。本素子を素子正面から120mmの
至近距離で観察しても表示にむらは観察されなかった。
一方実施例3の素子では均一な表示を得るためには15
0mm以上の距離が必要であった。Example 14 In the liquid crystal display element of Example 3, as shown in FIG. 31, the prism in the central portion of the element is not inclined, but the prism is inclined outward in proportion to the distance toward the end. A liquid crystal display device was manufactured using the selective light reflection plate. The size of the element was 200 mm × 200 mm. The inclination angle at the outermost end was 10 °. Even when this device was observed from the front of the device at a close distance of 120 mm, no unevenness was observed in the display.
On the other hand, in the device of Example 3, in order to obtain a uniform display, 15
A distance of 0 mm or more was required.
【0017】実施例15 実施例3の液晶表示素子において、図32に示すように
素子中央部のプリズムの底面には傾斜を持たせず、端部
にいくにつれて距離に比例してプリズム底面を内側に傾
斜させた選択的光反射板を用い、液晶表示素子を作製し
た。素子の大きさは200mm×200mmとし、最端
部のプリズム底面の傾斜角は5°とした。本素子を素子
正面から120mmの至近距離で観察しても表示にむら
は観察されなかった。一方実施例3の素子では均一な表
示を得るためには150mm以上の距離が必要であっ
た。Example 15 In the liquid crystal display element of Example 3, as shown in FIG. 32, the bottom surface of the prism in the central portion of the element is not inclined, and the bottom surface of the prism is inwardly proportional to the distance toward the end. A liquid crystal display device was produced by using a selective light reflection plate tilted to the right. The size of the element was 200 mm × 200 mm, and the inclination angle of the bottom face of the prism at the end was 5 °. Even when this device was observed from the front of the device at a close distance of 120 mm, no unevenness was observed in the display. On the other hand, the device of Example 3 required a distance of 150 mm or more to obtain a uniform display.
【0018】実施例16 実施例3の液晶表示素子において、図33に示すように
選択的光反射板を半径が600mmとなるような曲率で
湾曲させたほかは、実施例1と同様に液晶表示素子を作
製した。素子の大きさは200mm×200mmとし
た。本素子を素子正面から120mmの至近距離で観察
しても表示にむらは観察されなかった。一方実施例3の
素子では均一な表示を得るためには150mm以上の距
離が必要であった。Example 16 A liquid crystal display similar to Example 1 except that in the liquid crystal display element of Example 3, the selective light reflecting plate was curved with a radius of curvature of 600 mm as shown in FIG. A device was produced. The size of the element was 200 mm × 200 mm. Even when this device was observed from the front of the device at a close distance of 120 mm, no unevenness was observed in the display. On the other hand, the device of Example 3 required a distance of 150 mm or more to obtain a uniform display.
【0019】実施例17 実施例3の液晶表示素子において、図34に示すような
フレネルレンズ(焦点距離400mm)を選択的光反射
板と液晶セルの間に挿入した。素子の大きさは200m
m×200mmとした。本素子においても120mmの
至近距離で観察しても表示にむらは観察されなかった。Example 17 In the liquid crystal display element of Example 3, a Fresnel lens (focal length 400 mm) as shown in FIG. 34 was inserted between the selective light reflection plate and the liquid crystal cell. The size of the element is 200m
It was set to m × 200 mm. Even in the case of this element, no unevenness was observed in the display even when observed at a close distance of 120 mm.
【0020】実施例18 メルク社製の液晶BL007にメルク社製の液晶性光学
活性物質でネマティック液晶に左回りのねじれ構造を誘
起するS811を8重量%添加した液晶組成物を調製し
た。シラン系配向剤による垂直配向処理を施した透明電
極付ガラス基板を6μmのスペーサーを介して張合わ
せ、形成された空隙に液晶組成物を注入して相転移型の
液晶セルを作製した。実施例3の高分子分散型の液晶セ
ルの代わりにこの相転移型液晶セルを用いたほかは実施
例3と同様にして反射型の液晶表示素子を作製した。選
択的光反射手段を設けずに作製した相転移型液晶表示素
子と本素子を室内の蛍光灯下で正面から観察したとこ
ろ、電圧印加によっていずれの素子も良好な黒表示とな
ったが、電圧無印加時の散乱光強度は明らかに選択的光
反射手段を設けた本例の液晶表示素子が優れていた。Example 18 A liquid crystal composition was prepared by adding 8% by weight of S811 which induces a counterclockwise twisted structure to a nematic liquid crystal, which is a liquid crystal optically active substance manufactured by Merck and added to liquid crystal BL007 manufactured by Merck. A glass substrate with a transparent electrode, which had been subjected to a vertical alignment treatment with a silane-based aligning agent, was attached via a 6 μm spacer, and the liquid crystal composition was injected into the formed voids to prepare a phase transition type liquid crystal cell. A reflective liquid crystal display device was produced in the same manner as in Example 3 except that this phase transition type liquid crystal cell was used instead of the polymer dispersed liquid crystal cell of Example 3. When the phase transition type liquid crystal display element produced without providing the selective light reflection means and this element were observed from the front under a fluorescent lamp in the room, both elements showed good black display by voltage application. Regarding the intensity of scattered light when no voltage was applied, the liquid crystal display element of this example provided with the selective light reflecting means was clearly superior.
【0021】実施例19 日本化薬社製アクリル系プレポリマーHX620に、
E.Merck社製の光重合開始剤Darocur11
73を約2%添加し、同社製の液晶BL007と混合し
た。液晶とポリマーの割合は3:1とした。これをIT
O付きガラス基板上にバーコーターで塗布し、ガラス容
器に入れて容器内を窒素置換した。この状態で照射強度
が50mW/cm2の紫外線照射装置で、30秒間照射
したところ、光散乱性の分散膜が得られた。この膜厚
は、約6ミクロンであった。分散膜側の面に、ITO付
きの1PET(1軸延伸したポリエチレンテレフタレー
ト)を、ITO面が分散膜と接する向きに貼りあわせ、
図1の10に対応する光散乱性の液晶素子とした。黒い
紙の上に、3M社製の90°プリズムアレイシートSO
LF(図12においてα=90°)を置き、更にその上
に上記の光散乱性液晶素子を重ねたところ、シートのな
いときに比較してセルの明るさが増加した。これは、プ
リズムアレイの面が上下どちらでも同様であった。次に
光散乱性液晶素子のITOに駆動電圧を印加したとこ
ろ、セルは透明状態となった。このとき、プリズムシー
トのプリズム側の面が上側(液晶素子側)を向いていれ
ば、最も下にある黒い紙が見えて良好なコントラストを
与えたが、シートの上下が逆で、プリズム側の面が下側
(黒色紙側)を向いているときは、シートの光反射性が
強調され、ほとんどコントラストを与えない。セルをO
N,OFFさせながら色々な方向から観察すると、プリ
ズムシートの溝に垂直な方向から斜めに見たとき著しく
コントラストが低下したが、その他の方向からはかなり
低い位置から見ないとこのようなことは起きなかった。
次に、表示面を斜めから照明し(図23においてθ=3
0°)表示面の正面から観察しながら、照明方向を回転
すると(図23においてφを変化させると)、やはり照
明方向がプリズムシートの溝に垂直な方向にほとんど一
致するときのみ、コントラストが低下した。この様子を
図35に示す。プリズムシートの溝の方向を前後におい
て一般の照明下で本発明の表示素子を観察すると、広い
範囲から良好なコントラストで表示が可能であった。Example 19 Acrylic prepolymer HX620 manufactured by Nippon Kayaku Co.,
E. Photopolymerization initiator Darocur11 manufactured by Merck
About 73% of 73 was added and mixed with liquid crystal BL007 manufactured by the same company. The ratio of liquid crystal to polymer was 3: 1. IT this
It was applied on a glass substrate with O by a bar coater, put in a glass container, and the inside of the container was replaced with nitrogen. In this state, irradiation with an ultraviolet irradiation device having an irradiation intensity of 50 mW / cm 2 was performed for 30 seconds, and a light-scattering dispersion film was obtained. This film thickness was about 6 microns. 1PET with ITO (uniaxially stretched polyethylene terephthalate) was attached to the surface on the side of the dispersion film so that the ITO surface was in contact with the dispersion film.
A light-scattering liquid crystal element corresponding to 10 in FIG. 1 was used. 3M 90 ° prism array sheet SO on black paper
When LF (α = 90 ° in FIG. 12) was placed and the above light-scattering liquid crystal element was further stacked thereon, the brightness of the cell was increased as compared with the case without the sheet. This was the same whether the prism array surface was on the top or bottom. Next, when a drive voltage was applied to the ITO of the light scattering liquid crystal element, the cell became transparent. At this time, if the prism-side surface of the prism sheet faces the upper side (liquid crystal element side), the black paper at the bottom can be seen to give good contrast, but the sheet is upside down and the prism side When the surface faces the lower side (black paper side), the light reflectivity of the sheet is emphasized and gives almost no contrast. Cell O
When observed from various directions while turning N and OFF, the contrast was remarkably reduced when viewed obliquely from the direction perpendicular to the groove of the prism sheet, but from a position quite low from other directions, such a phenomenon would occur. I didn't get up.
Next, the display surface is illuminated obliquely (θ = 3 in FIG. 23).
(0 °) When observing from the front of the display surface and rotating the illumination direction (changing φ in FIG. 23), the contrast decreases only when the illumination direction almost coincides with the direction perpendicular to the groove of the prism sheet. did. This state is shown in FIG. When the display element of the present invention was observed in the direction of the groove of the prism sheet in the front and back under general illumination, it was possible to display with good contrast from a wide range.
【0022】実施例20 黒い紙の上に、3M社製の70°プリズムアレイシート
TRAF(図12においてα=70°)を置いて、さら
にその上に実施例1と同じセルを重ねた。プリズムアレ
イシートの上下は、プリズム側の面を上(液晶素子側)
とした。表示面を斜めから照明し(図23においてθ=
30°)表示面の正面から観察しながら、照明方向を回
転すると(図23においてφを変化させると)、やはり
照明方向がプリズムシートの溝に垂直な方向にほとんど
一致するときのみ、コントラストが低下した。この様子
を図36に示す。照明の方位角が小さいときは、実施例
1よりもコントラストが高いが、照明方向が90°に近
づくにつれてコントラストは少しづつ低下し、90°の
近傍では実施例1のときよりもコントラストは小さくな
ってしまう。しかし方位角が80°でもコントラストは
5以上あり、90°の方向のみさければ良いのがわか
る。ワープロやコンピュータのディスプレイを想定し、
黒紙、プリズムシートおよび液晶セルを重ねたままで立
て、プリズムの溝の方向を上下にした。このようにする
と、頭上からの照明方向が溝とは垂直になりえないの
で、広い範囲からセルの表示を視認することができた。Example 20 A 70 ° prism array sheet TRAF (α = 70 ° in FIG. 12) manufactured by 3M was placed on black paper, and the same cells as in Example 1 were further stacked thereon. The upper and lower sides of the prism array sheet are the prism-side surface (the liquid crystal element side).
And The display surface is illuminated obliquely (θ =
(30 °) When observing from the front of the display surface and rotating the illumination direction (changing φ in FIG. 23), the contrast deteriorates only when the illumination direction almost coincides with the direction perpendicular to the groove of the prism sheet. did. This state is shown in FIG. When the azimuth angle of the illumination is small, the contrast is higher than that in the first embodiment, but the contrast gradually decreases as the illumination direction approaches 90 °, and in the vicinity of 90 °, the contrast becomes smaller than that in the first embodiment. Will end up. However, even if the azimuth angle is 80 °, the contrast is 5 or more, and it can be seen that only the direction of 90 ° is necessary. Assuming a word processor or computer display,
The black paper, the prism sheet, and the liquid crystal cell were laid on top of each other, and the prism grooves were oriented vertically. In this way, the illumination direction from above the head cannot be perpendicular to the groove, so that the cell display can be visually recognized from a wide range.
【0023】実施例21 実施例19,20ではプリズムアレイの断面が三角形で
あるようなシートを用いたが、本実施例では断面が半円
形であるレンチキュラーレンズアレイシートを用いた。
この他は、上記実施例2と同様である。シートの溝方向
を上下方向にすると、広い範囲でコントラストの高い表
示を視認することができた。Example 21 In Examples 19 and 20, a sheet having a prism array having a triangular cross section was used, but in this Example, a lenticular lens array sheet having a semicircular cross section was used.
The other points are the same as those in the second embodiment. When the groove direction of the sheet was set to the vertical direction, a display with high contrast could be visually recognized in a wide range.
【0024】比較例1 実施例20において、プリズムシートのみを回転させ、
溝の方向を水平方向にしたところセルが透明状態にある
とき、頭上の照明光が明るく反射され、コントラストは
著しく低下した。Comparative Example 1 In Example 20, by rotating only the prism sheet,
When the cell was in a transparent state when the grooves were oriented horizontally, the illumination light overhead was reflected brightly and the contrast was significantly reduced.
【0025】[0025]
1.本発明になる反射型液晶表示素子は、選択的光反
射、または光拡散手段により、非散乱性画素に影響を与
えることなく、散乱画素からの光の前方散乱成分を再度
液晶層に導入するため強い反射光強度が得られ、そのた
め高いコントラストの反射型液晶表示素子を提供でき
る。また、液晶層の光散乱性を大きくしなくとも強い光
散乱が得られるため、同じコントラストを得るための駆
動電圧は低くなる。 2.また本発明の液晶表示素子の選択的光反射板とし
て、板状透明基質に形成されたプリズム群を用いること
により、良好な入射角選択性が得られ、さらに高いコン
トラストが得られる。さらにプリズム構造を特定の形状
とすることにより視野角が広く、コントラストに優れた
反射型液晶表示素子を提供することができる。 3.本発明に用いる選択的光反射板の角度選択性を非対
称とした場合には、視認方向が斜めの用途においても高
コントラストの表示が得られる。 4.選択的光反射手段の角度選択性を該反射手段の場所
により異ならせた場合には、大面積表示であっても表示
画面全域にわたって均一でコントラストの高い表示品質
が得やすい。 5.本発明の液晶表示素子の液晶層として高分子分散型
の液晶を用いた場合には、高コントラストに加えて高速
応答性も得られるため、動画表示にも対応できる。 6.本発明の液晶表示装置は、プリズムの列の方向が長
手方向に実質的に同一であるプリズムアレイシートで構
成された選択的光反射手段を採用し、かつ、該光反射手
段を、前記プリズムの長手方向が観察者から見て実質的
に左右方向以外の方向に配置することにより、広い範囲
で良好なコントラストで表示が可能である。1. In the reflective liquid crystal display element according to the present invention, the forward scattering component of the light from the scattering pixel is introduced into the liquid crystal layer again by the selective light reflection or the light diffusing means without affecting the non-scattering pixel. A strong reflected light intensity is obtained, so that a reflective liquid crystal display device with high contrast can be provided. Further, since strong light scattering can be obtained without increasing the light scattering property of the liquid crystal layer, the driving voltage for obtaining the same contrast is low. 2. Further, by using the prism group formed on the plate-like transparent substrate as the selective light reflecting plate of the liquid crystal display device of the present invention, good incident angle selectivity can be obtained and higher contrast can be obtained. Further, by forming the prism structure into a specific shape, it is possible to provide a reflective liquid crystal display element having a wide viewing angle and excellent contrast. 3. When the angle selectivity of the selective light reflection plate used in the present invention is made asymmetric, a high-contrast display can be obtained even in an application where the viewing direction is oblique. 4. When the angle selectivity of the selective light reflecting means is varied depending on the location of the reflecting means, it is easy to obtain uniform and high-contrast display quality over the entire display screen even in a large area display. 5. When a polymer-dispersed liquid crystal is used for the liquid crystal layer of the liquid crystal display device of the present invention, high-speed response is obtained in addition to high contrast, and therefore, it is possible to display moving images. 6. The liquid crystal display device of the present invention employs a selective light reflecting means composed of a prism array sheet in which the directions of the rows of the prisms are substantially the same in the longitudinal direction, and the light reflecting means is used for the prisms. By arranging the longitudinal direction in a direction substantially other than the left-right direction when viewed from the observer, it is possible to display with good contrast in a wide range.
【図1】従来の光散乱型液晶表示素子の1例の断面構造
を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of an example of a conventional light-scattering type liquid crystal display element.
【図2】液晶層が光散乱状態である従来の光散乱型液晶
表示素子への入射光の光路を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an optical path of incident light to a conventional light-scattering liquid crystal display element in which a liquid crystal layer is in a light-scattering state.
【図3】液晶層が光透過状態である従来の光散乱型液晶
表示素子への入射光の光路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an optical path of incident light to a conventional light-scattering type liquid crystal display element in which a liquid crystal layer is in a light transmitting state.
【図4】本発明の液晶表示素子の1例の断面構造を模式
的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of an example of the liquid crystal display element of the present invention.
【図5】本発明の液晶表示素子の1例の断面構造を模式
的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of an example of the liquid crystal display element of the present invention.
【図6】本発明で用いる選択的光反射手段の作用を説明
した図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the selective light reflecting means used in the present invention.
【図7】本発明の液晶表示素子の液晶層が透明状態の光
路を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an optical path in which the liquid crystal layer of the liquid crystal display element of the present invention is transparent.
【図8】本発明の液晶表示素子が散乱状態の光路を示す
図である。FIG. 8 is a diagram showing an optical path in a scattering state of the liquid crystal display element of the present invention.
【図9】本発明で用いる選択的光拡散手段の作用を説明
した図である。FIG. 9 is a view explaining the operation of the selective light diffusing means used in the present invention.
【図10】本発明の液晶表示素子の液晶層が透明状態の
場合の選択的光拡散手段の光路を説明した図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an optical path of a selective light diffusing unit when the liquid crystal layer of the liquid crystal display element of the present invention is in a transparent state.
【図11】本発明の液晶表示素子の液晶層が散乱状態で
あり、かつ選択的光拡散手段を用いた場合の光路を説明
した図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an optical path when the liquid crystal layer of the liquid crystal display element of the present invention is in a scattering state and a selective light diffusing means is used.
【図12】透光性板状基質の表面に微小なプリズム群が
形成された選択的光反射手段を模式的に示す斜視図であ
る(頂角α=90°のプリズム)。FIG. 12 is a perspective view schematically showing a selective light reflecting means in which minute prism groups are formed on the surface of a translucent plate-like substrate (prisms with apex angle α = 90 °).
【図13】各プリズムの頂角αが90°である光反射素
子の断面、および該素子に垂直な方向に入射した光の進
行を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a cross section of a light reflecting element in which the apex angle α of each prism is 90 °, and the progression of light incident in a direction perpendicular to the element.
【図14】各プリズムの頂角αが90°である光反射素
子の断面、および該素子のプリズム稜面に入射角36°
で入射した光の進行を示す図である。FIG. 14 is a cross section of a light reflecting element in which the apex angle α of each prism is 90 °, and an incident angle of 36 ° on the prism ridge surface of the element.
It is a figure which shows progress of the light which injected in.
【図15】図10および図11に示すプリズムアレイシ
ートの反射率と入射角の関係を示す図である。15 is a diagram showing the relationship between the reflectance and the incident angle of the prism array sheet shown in FIGS. 10 and 11. FIG.
【図16】頂角α、底面の傾斜角βおよび傾斜角γのプ
リズムである選択的光反射手段の断面を模式的に示す図
である。FIG. 16 is a diagram schematically showing a cross section of a selective light reflecting means that is a prism having an apex angle α, a bottom surface inclination angle β, and an inclination angle γ.
【図17】2次元配列したプリズムである選択的光反射
手段を示す斜視図である。FIG. 17 is a perspective view showing a selective light reflecting means which is a two-dimensional array of prisms.
【図18】本発明の液晶表示素子に用いる選択的光反射
手段の他の例の断面を示す図である。FIG. 18 is a view showing a cross section of another example of the selective light reflecting means used in the liquid crystal display element of the present invention.
【図19】本発明の液晶表示素子に用いる選択的光反射
手段の他の例の断面を模式的に示す図である。FIG. 19 is a diagram schematically showing a cross section of another example of the selective light reflecting means used in the liquid crystal display element of the present invention.
【図20】本発明の液晶表示素子に用いる選択的光反射
手段の他の例の断面を模式的に示す図である。FIG. 20 is a diagram schematically showing a cross section of another example of the selective light reflecting means used in the liquid crystal display element of the present invention.
【図21】本発明の液晶表示素子に用いる選択的光反射
手段の他の例の断面を模式的に示す図である。FIG. 21 is a diagram schematically showing a cross section of another example of the selective light reflecting means used in the liquid crystal display element of the present invention.
【図22】本発明の液晶表示素子に用いる選択的光反射
手段の他の例の断面を模式的に示す図である。FIG. 22 is a diagram schematically showing a cross section of another example of the selective light reflecting means used in the liquid crystal display element of the present invention.
【図23】図26に示す照明方向依存性の方位角φを測
定した際のx,y,z,θおよびφを説明する図であ
る。23 is a diagram for explaining x, y, z, θ and φ when the azimuth angle φ depending on the illumination direction shown in FIG. 26 is measured.
【図24】プリズムが傾斜している選択的光反射手段の
1例の断面および該手段に臨界角で入射した光線の光路
を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a cross section of an example of a selective light reflecting means in which a prism is inclined and an optical path of a light beam incident on the means at a critical angle.
【図25】プリズム底面が傾斜している選択的光反射手
段の1例の断面および該手段に臨界角で入射した光線の
光路を示す図である。FIG. 25 is a view showing a cross section of an example of a selective light reflecting means in which a prism bottom surface is inclined and an optical path of a light ray incident on the means at a critical angle.
【図26】個々のプリズム断面形状が略半円状となって
いるレンチキュラーレンズアレイシートの断面図、およ
び該レンズアレイシートに入射角βで入射した光の進路
を示す図である。FIG. 26 is a cross-sectional view of a lenticular lens array sheet in which each prism has a substantially semicircular cross-sectional shape, and a diagram showing a path of light incident on the lens array sheet at an incident angle β.
【図27】選択的光反射手段の他の例の断面を模式的に
示す図である。FIG. 27 is a diagram schematically showing a cross section of another example of the selective light reflecting means.
【図28】本発明の液晶表示装置のプリズムアレイシー
トのピッチd、液晶分散層の画素のx方向のピッチl、
プリズムアレイシートと液晶素子の液晶分散層の距離h
を示す図である。FIG. 28 is a pitch d of the prism array sheet of the liquid crystal display device of the present invention, a pitch l of the pixels of the liquid crystal dispersion layer in the x direction,
Distance h between the prism array sheet and the liquid crystal dispersion layer of the liquid crystal element
FIG.
【図29】各プリズムの頂角αが100°である光反射
素子を用いた場合におけるコントラストの照明方向依存
性を示す。FIG. 29 shows the illumination direction dependence of the contrast when a light reflecting element in which the apex angle α of each prism is 100 ° is used.
【図30】素子に対する観察者の位置によって、素子周
辺のコントラストが低下することを示す図である。FIG. 30 is a diagram showing that the contrast around the element is lowered depending on the position of the observer with respect to the element.
【図31】選択的光反射手段の中央部と周辺部における
光透過角度範囲を異ならせた視角依存性を低減させた選
択的光反射手段、および該手段への入射光の光路を示す
図である。FIG. 31 is a view showing a selective light reflecting means in which the viewing angle dependency is reduced by changing the light transmission angle range in the central portion and the peripheral portion of the selective light reflecting means, and an optical path of incident light to the means. is there.
【図32】プリズム底面の傾斜角を選択的光反射手段の
端部で異ならせたものよりなる視角依存性を低減させた
選択的光反射手段、および該手段への入射光の光路を示
す図である。FIG. 32 is a view showing a selective light reflection means having a reduced viewing angle dependency, which is formed by changing the inclination angle of the prism bottom surface at the end of the selective light reflection means, and a light path of incident light to the means. Is.
【図33】観察者方向を内側として湾曲して形成された
視角依存性の低減された選択的光反射手段を示す図であ
る。FIG. 33 is a diagram showing a selective light reflecting means having a reduced viewing angle dependency, which is formed by being curved with the observer direction facing inward.
【図34】液晶セルの観察者に対して下面にフレネルレ
ンズからなる光路変更手段が設けられている選択的光反
射手段を示す図である。FIG. 34 is a view showing a selective light reflecting means provided with an optical path changing means composed of a Fresnel lens on the lower surface for an observer of the liquid crystal cell.
【図35】実施例18の液晶表示装置の照明の方位角φ
/度とコントラストとの関係を示す図である。FIG. 35 is an azimuth angle φ of the illumination of the liquid crystal display device of Example 18.
It is a figure which shows the relationship between / degree and contrast.
【図36】実施例19の液晶表示装置の照明の方位角φ
/度とコントラストとの関係を示す図である。36 is an azimuth angle φ of the illumination of the liquid crystal display device of Example 19. FIG.
It is a figure which shows the relationship between / degree and contrast.
10 液晶セル 11a 透光性基板 11b 透光性基板 12a 透明電極 12b 透明電極 13 液晶分散層 13a 液晶 13b 支持体(高分子相) 14 外周シール層 20 光吸収手段(黒色フィルム) 22 照明光 26 入射光 27 入射光 29 プリズムアレイシート 30 選択的光反射手段あるいは選択的光拡散手段 301 選択的光反射手段 302 選択的光拡散手段 32 プリズム構造上に他の層を設けた光反射手段 40 観察者 50 入射光 501 後方散乱成分 502 前方散乱成分 51 入射光 511 入射光の観察者方向に進む後方散乱成分 512 選択的光反射手段に対する入射角がic以下の入
射光の前方散乱成分 513 選択的光反射手段に対する入射角がic以上の入
射光の前方散乱成分 52 入射光 521 入射光の観察者方向に進む後方散乱成分 522 選択的光反射手段に対する入射角がic以上の前
方散乱成分 523 選択的光反射手段に対する入射角がic以上の前
方散乱成分 57 入射光 571 非散乱性画素からの反射光 58 入射光 581 非散乱性画素からの反射光 61 入射光が透過する場合と反射する場合の境界 62 入射光が透過する場合と反射する場合の境界 70 光路変更手段(フレネルレンズ) 71 入射光 72 出射光 80 頂角90゜のプリズムアレイシートに対して垂直に
入射する光 90 入射点 100 出射点 110 出射光 120 プリズム稜面 130 入射光 140 出射光 150 プリズムと空気との界面 ic 光散乱手段への入射光が透過する場合と反射あるい
は拡散する場合の境界角度 ic1 光散乱手段への入射光が透過する場合と反射する
場合の境界角度 ic11 光散乱手段への入射光が透過する場合と拡散する
場合の境界角度 ic2 光散乱手段への入射光が透過する場合と反射する
場合の境界角度 ic22 光散乱手段への入射光が透過する場合と拡散する
場合の境界角度 ic3 光散乱手段への入射光が透過する場合と反射する
場合の境界角度 i 入射角 r 反射角 α プリズムの頂角 α1 プリズムの頂角 α2 プリズムの頂角 α3 プリズムの頂角 β プリズム底面の傾斜角 γ プリズムの傾斜角 δc 全反射の臨界角 A 入射角度 B 入射角度 N 法線 z プリズムアレイの厚み方向 y プリズムアレイの長手方向 x 前記yとzに対して垂直な方向 θ 照明光22の入射角 φ 方位角(プリズムの長手方向yと、入射光のzy面
への投影ベクトルの成す角) d ピッチ h 液晶分散層と選択的光反射または光拡散手段との間
の距離 l 画素のピッチ △ic1 非散乱時に表示部上端からの反射光が観察され
ない角度範囲 △ic1′ 非散乱時に表示部上端からの反射光が観察さ
れない角度範囲 △ic2 非散乱時に表示部中央からの反射光が観察され
ない角度範囲 △ic2′ 非散乱時に表示部中央からの反射光が観察さ
れない角度範囲 △ic3 非散乱時に表示部下端からの反射光が観察され
ない角度範囲 △ic3′ 非散乱時に表示部下端からの反射光が観察さ
れない角度範囲 △ic4 表示部上端の透過角度範囲 △ic5 表示部末端の透過角度範囲 △ic6 表示部下端の透過角度範囲10 liquid crystal cell 11a translucent substrate 11b translucent substrate 12a transparent electrode 12b transparent electrode 13 liquid crystal dispersion layer 13a liquid crystal 13b support (polymer phase) 14 outer peripheral seal layer 20 light absorbing means (black film) 22 illumination light 26 incident Light 27 Incident light 29 Prism array sheet 30 Selective light-reflecting means or selective light-diffusing means 301 Selective light-reflecting means 302 Selective light-diffusing means 32 Light-reflecting means in which another layer is provided on the prism structure 40 Observer 50 Incident light 501 Backscattering component 502 Forward-scattering component 51 Incident light 511 Backscattering component of incident light traveling in the observer direction 512 Forward-scattering component of incident light whose incident angle to the selective light reflecting means is ic or less 513 Selective light reflecting means Forward-scattering component of incident light with an incident angle of ic or more 52 Incident light 521 Back-scattering component of incident light traveling in the observer direction 522 Forward-scattering component with an incident angle of ic or more to 523 Selective light-reflecting means Forward scattered component with an incident angle of ic or more 57 Incident light 571 Reflected light from a non-scattering pixel 58 Incident light 581 Reflected light from a non-scattering pixel 61 Boundary between transmission and reflection of incident light 62 Incident light Boundary between transmission and reflection of light 70 Optical path changing means (Fresnel lens) 71 Incident light 72 Emission light 80 Light incident perpendicularly to the prism array sheet with an apex angle of 90 ° 90 Incident point 100 Emission point 110 Emission light 120 Prism ridge 130 Incoming light 140 Outgoing light 150 Interface between prism and air ic Boundary angle between incident light to the light scattering means and reflection or diffusion ic1 When incident light to the light scattering means is transmitted Boundary angle when reflected by ic11 Boundary angle when incident light to the light scattering means is transmitted or diffused ic2 Boundary angle when incident light is transmitted or reflected to the light scattering means ic22 To light scattering means Incidence of Boundary angle when light is transmitted and diffused ic3 Boundary angle when light incident on the light scattering means is transmitted and reflected i i Incident angle r Reflection angle α Apex angle of prism α1 Apex angle of prism α2 Apex of prism Angle α3 Vertical angle of prism β Angle of inclination of prism bottom γ Angle of prism inclination δc Critical angle of total reflection A Incident angle B Incident angle N Normal line z Thickness direction of prism array y Longitudinal direction of prism array x In the above y and z Direction perpendicular to the direction θ Incident angle of illumination light 22 φ Azimuth angle (longitudinal direction y of prism and angle formed by projection vector of incident light on zy plane) d Pitch h Liquid crystal dispersion layer and selective light reflection or light diffusion Distance from the means l Pixel pitch △ ic1 Angular range where reflected light from the top edge of the display is not observed when non-scattering △ ic1 'Angular range where reflected light from top edge of the display is not observed when non-scattering △ ic2 non Angular range in which reflected light from the center of the display is not observed when disturbed △ ic2 ′ Angular range in which reflected light from the center of the display is not observed when non-scattered △ ic3 Angular range in which reflected light from the bottom of the display is not observed when non-scattered △ ic3 ′ Angular range where reflected light from the bottom of the display is not observed when not scattered △ ic4 Transmission angle range at the top of the display △ ic5 Transmission angle range at the end of the display △ ic6 Transmission angle range at the bottom of the display
Claims (18)
配置された1対の透明基板と、該基板間に液晶層が挾持
され、該液晶層に電圧が印加された場合と印加されない
場合とで、光を透過する状態と光を散乱する状態とに変
化することを利用した反射型液晶表示装置において、観
察者方向に対して液晶層の裏側に、視認方向から入射す
る特定範囲の入射角の光を透過し、それ以外の入射角度
範囲で入射する光を散乱する角度選択性を有する選択的
光拡散手段と、該拡散手段の裏側に光吸収手段とを設け
たことを特徴とする液晶表示装置。1. A pair of transparent substrates having transparent pixel electrodes on the inner surface and arranged facing each other at a distance, and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and no voltage is applied to the liquid crystal layer. In some cases, in a reflective liquid crystal display device that utilizes the change between a state that transmits light and a state that scatters light, on the back side of the liquid crystal layer with respect to the viewer direction, a specific range of incident light from the viewing direction Selective light diffusing means having an angle selectivity for transmitting light of an incident angle and scattering light incident in other incident angle ranges, and a light absorbing means on the back side of the diffusing means. Liquid crystal display device.
配置された1対の透明基板と、該基板間に液晶層が挾持
され、該液晶層に電圧が印加された場合と印加されない
場合とで、光を透過する状態と光を散乱する状態とに変
化することを利用した反射型液晶表示装置において、観
察者方向に対して液晶層の裏側に、視認方向から入射す
る特定範囲の入射角の光を透過し、それ以外の入射角度
範囲で入射する光を反射する角度選択性を有する選択的
光反射手段と、該反射手段の裏側に光吸収手段とを設け
たことを特徴とする液晶表示装置。2. A pair of transparent substrates having transparent pixel electrodes on the inner surface and arranged facing each other at a distance, and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates, and a voltage is applied to the liquid crystal layer and not applied. In some cases, in a reflective liquid crystal display device that utilizes the change between a state that transmits light and a state that scatters light, on the back side of the liquid crystal layer with respect to the viewer direction, a specific range of incident light from the viewing direction A selective light reflecting means having angle selectivity for transmitting light of an incident angle and reflecting light incident in a range of incident angles other than that, and a light absorbing means on the back side of the reflecting means. Liquid crystal display device.
に分割するよう構成された支持体とから構成されること
を特徴とする請求項1または2記載の液晶表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer is composed of a liquid crystal region and a support configured to divide the liquid crystal region into minute portions.
の場合に、反射光を観察者に視認されない方向へ液晶表
示装置より出射させる角度範囲で反射するものである請
求項1または3記載の液晶表示装置。4. The selective light diffusing means, when the liquid crystal layer is in a transparent state, reflects the reflected light in an angle range in which the reflected light is emitted from the liquid crystal display device in a direction invisible to an observer. The described liquid crystal display device.
の場合に、反射光を観察者に視認されない方向へ液晶表
示装置より出射させる角度範囲で反射するものである請
求項2または3記載の液晶表示装置。5. The selective light reflecting means, when the liquid crystal layer is in a transparent state, reflects the reflected light in an angle range in which the reflected light is emitted from the liquid crystal display device in a direction invisible to an observer. The described liquid crystal display device.
面にプリズム群が構成されたプリズムアレイシートであ
る請求項2、3または4記載の液晶表示装置。6. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the selective light reflecting means is a prism array sheet in which prism groups are formed on the surface of a plate-like transparent substrate.
面が実質的に三角形状であり、かつ頂角範囲が30〜1
50°である請求項6記載の液晶表示装置。7. The prism array sheet has prisms each having a substantially triangular cross section and an apex angle range of 30 to 1.
The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the liquid crystal display device has an angle of 50 °.
チの大きさが該液晶層の画素ピッチの2倍以内である請
求項6または7記載の液晶表示装置。8. The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the size of the pitch of the prisms of the prism array sheet is within twice the pixel pitch of the liquid crystal layer.
シートの距離が、該液晶素子の画素ピッチの5倍以内で
ある請求項6,7または8記載の液晶表示装置。9. The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the distance between the liquid crystal layer of the liquid crystal element and the prism array sheet is within 5 times the pixel pitch of the liquid crystal element.
い形状をしたプリズムの複数の列からなり、かつ該プリ
ズムの列の方向が長手方向に実質的に同一であり、ま
た、該プリズムアレイシートを、前記プリズムの長手方
向が観察者から見て実質的に左右方向以外の方向になる
ように配置したことを特徴とする請求項6、7、8また
は9記載の液晶表示装置。10. The prism array sheet comprises a plurality of rows of prisms each having a shape elongated in one direction, and the rows of the prisms have substantially the same direction in the longitudinal direction. 10. The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the prism is arranged so that a longitudinal direction of the prism is substantially a direction other than a left-right direction when viewed from an observer.
長手方向が観察者から見て実質的に上下方向、または前
後方向になるように配置した請求項10記載の液晶表示
装置。11. The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the prism array sheet is arranged such that the longitudinal direction of the prism is substantially the vertical direction or the front-back direction when viewed by an observer.
応じてプリズムの長手方向が好適な方向に配置できるよ
うに回転可能な構成とした請求項8または9記載の液晶
表示装置。12. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the prism array sheet is configured to be rotatable so that the longitudinal direction of the prism can be arranged in a suitable direction according to the illumination environment.
が、該シートの構成部分によって異なったものである請
求項6、7、8、9、10、11または12記載の液晶
表示装置。13. The liquid crystal display device according to claim 6, wherein the angle selectivity of the prism array sheet is different depending on the constituent portion of the sheet.
が、プリズムの構造の差異によりもたらされるものであ
る請求項6、7、8、9、10、11、12または13
記載の液晶表示装置。14. The angle selectivity of the prism array sheet is brought about by the difference in the structure of the prisms, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 or 13.
The described liquid crystal display device.
プリズム構造の傾斜および/またはプリズム床面の傾斜
によりもたらされるものである請求項14記載の液晶表
示装置。15. The liquid crystal display device according to claim 14, wherein the difference in the structure of the prisms is caused by the inclination of the triangular prism structure and / or the inclination of the prism floor surface.
が実質的に半円状のプリズム群を有するレンチキュラー
レンズアレイシートで構成されたものである請求項2、
3、5、6、13または14記載の液晶表示装置。16. A lenticular lens array sheet having prisms each having a substantially semi-circular cross section in each prism of the selective light reflecting means.
The liquid crystal display device according to 3, 5, 6, 13 or 14.
リズムで構成されている請求項2、3、5、6、7、
8、13、14、15または16記載の液晶表示装置。17. The selective light reflecting means is composed of prisms arranged two-dimensionally.
The liquid crystal display device according to 8, 13, 14, 15 or 16.
1.4〜2.0である請求項2、3、4、5、6、7、
8、9、10、11、12、13、14、15、16ま
たは17記載の液晶表示装置。18. The refractive index range of the selective light reflecting means comprises:
1.4-2.0, Claims 2, 3, 4, 5, 6, 7,
8. The liquid crystal display device according to 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 or 17.
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JP5-19301 | 1993-01-11 | ||
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107748468A (en) * | 2017-11-30 | 2018-03-02 | 青岛海信电器股份有限公司 | Liquid crystal display device |
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CN107748468A (en) * | 2017-11-30 | 2018-03-02 | 青岛海信电器股份有限公司 | Liquid crystal display device |
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