JPH0915639A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】使用者に対し、立体画像を表示することができ
る液晶表示装置を提供する。 【構成】各対向面に透明電極と配向膜をそれぞれ設けた
１対の透明絶縁基板２ａ、３ａ、２ｂ、３ｂを所定の間
隔を隔てて重ね合わせ、その間に、細長い形状の色素分
子４を含有する液晶分子５を封止した２個の上側および
下側液晶セル１ａ、１ｂを、照明光源８の上に上下に重
ねて配置し、電圧を加えない状態で、上側液晶セル１ｂ
の液晶分子５の長軸方向と、下側液晶セル１ａの液晶分
子５の長軸方向とは、前記基板面と垂直な方向から見た
場合、互いに直交するようにそれぞれ平行配向され、上
側液晶セル１の上に距離を置いて、上側および下側液晶
セル１ａ、１ｂの液晶分子５の各長軸方向に合わせて、
各偏光軸方向７ａ、７ｂが互いに直交するように、２枚
の偏光板６ａ、６ｂを左右に並べて配置した構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、細長い形状の色素分子
を含有する液晶を封止した液晶セルを構成要素とする液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】細長い形状をした色素分子を液晶中に溶
解させると、色素分子は液晶分子と同じ方向に配列する
ようになる。つまり、液晶分子の配列状態を電界によっ
て変化させることで、色素分子を電界と同じ方向に並べ
ることができる。この場合に、液晶をホスト（host）、
色素をゲスト（guest）と呼び、このような電気光学効
果を「ゲスト・ホスト（guest-host：ＧＨ）効果」と呼
ぶ。

【０００３】ゲストの色素として、分子の長軸方向と短
軸方向で光吸収特性が異なっているもの（２色性色素と
いう）を用いると、液晶セルに電圧を加えることによっ
て色素による吸収、すなわち、液晶セルを透過する光の
色相を変化させることができる。

【０００４】分子の長軸方向に振動する光を強く吸収す
る色素をゲストとし、ホストとして誘電異方性が正のネ
マチック液晶を用いたホモジニアス配列のＧＨ液晶セル
の動作原理を以下説明する。電圧を加えない場合の液晶
セルの、液晶分子の配列方向、すなわち、色素分子の長
軸方向と同一方向の偏光軸を有する偏光子を、入射（白
色）光と液晶セルとの間に配置する。

【０００５】電圧を加えない場合には、入射光の偏光方
向と液晶分子の配列方向、すなわち、ゲスト色素分子の
長軸方向とが一致しているので、色素による光吸収が生
じて透過光は着色して見える。一方、液晶セルにしきい
値電圧よりも大きな電圧を加えると、液晶分子がホメオ
トロピック配列状態になり、色素分子も電界方向に配列
する。したがって、入射光の偏光方向が色素分子の吸収
の強い方向と直交するようになるので、光吸収が消失
し、入射光は吸収されることなく、液晶セルを通り抜け
る。しかし、実際には、液晶分子や色素分子の配列が理
想的な状態になることはないので、多少の着色が残るこ
とが多い。

【０００６】ＧＨ効果によるディスプレイ素子として
は、他にコレステリック・ネマチック相転移効果を応用
したもので、発明者の名をとって「ホワイト・テーラー
（White-Taylor）型」のＧＨ液晶セルと呼ばれるものが
ある。

【０００７】電圧を加えない場合には、液晶はらせん構
造のコレステリック液晶状態をとり、ゲストの色素分子
もらせん状に並び、いろいろな方向に向いているので、
光吸収効果が強く働いて、液晶セルは着色して見える。
電圧を加えて、液晶がホメオトロピック配列のネマチッ
ク状態になると、色素分子も電界方向に並ぶようにな
り、色素による吸収が消失する。ホワイト・テーラー型
のＧＨ素子では、コントラストがやや小さいという問題
があるが、偏光板を必要としないので、明るい表示が得
られる。

【０００８】ゲスト色素としては、２色性比が大きく、
ホスト液晶によく溶け、また安定であることなどが必要
条件とされている。ゲスト色素の選択により、２色のカ
ラー表示を行なうことができるが、数種類の色素を混合
して可視光線の波長範囲の光を吸収する黒色の色素とす
ると、白・黒の表示を行なうこともできる。誘電異方性
が正のホスト液晶を使用すると、電圧が加わった部分だ
け色が抜けるという「ネガタイプ」の表示特性になり、
視認性の面からも電圧が加わった部分だけ着色する「ポ
ジタイプ」の表示が望まれている。誘電異方性が負のホ
スト液晶を使用するか、または分子の短軸方向の吸収効
果が大きいゲスト色素を使用すると、ポジタイプの表示
特性が得られる。しかし、ディスプレイの性能はネガタ
イプのものに比べて劣るようである（文献名：「液晶と
その応用」 著者：佐藤 進 発行所：産業図書(株) 発行
日：昭和５９年１０月１８日初版 平成３年１月３０日
第９版）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来、上述のような、
細長い形状の色素分子を含有する液晶を利用した液晶表
示装置では、各対向面に透明電極と、配向処理を施した
配向膜をそれぞれ設けた１対の透明絶縁基板を所定の間
隔を隔てて重ね合わせ、その間に、細長い形状の色素分
子を含有する液晶を封止したＧＨ液晶セルと、１枚の偏
光板から構成されている。しかし、表示される画像は、
使用者（観察者）の目から見て、平面に写る構成のもの
であり、立体画像が見られるものはなかった。

【００１０】本発明の目的は、細長い形状の色素分子を
含有する液晶を利用した液晶表示装置において、使用者
に対し、立体画像を表示することができる液晶表示装置
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、各対向面に透明電極と、配向処理を施し
た膜をそれぞれ設けた１対の透明絶縁基板を所定の間隔
を隔てて重ね合わせ、その間に、細長い形状の色素分子
を含有する液晶分子を封止した２個の上側液晶セルおよ
び下側液晶セルを、照明光源の上に（反射型の場合は反
射板等の上に）上下に重ねて配置し、電圧を加えない状
態で、前記上側液晶セルの前記液晶分子の長軸方向と、
前記下側液晶セルの前記液晶の分子の長軸方向とは、前
記基板面と垂直な方向から見た場合、互いに直交するよ
うにそれぞれ平行配向され、前記上側液晶セルの上に距
離を置いて、前記液晶分子の各長軸方向に合わせて、各
偏光軸方向が互いに直交するように、２枚の偏光板が左
右に並べて配置される構成を有することを特徴とする。

【００１２】また、前記上側液晶セルおよび前記下側液
晶セルに、それぞれ使用者の各片目から見た視角に相当
するずれた画像を表示させることを特徴とする。

【００１３】さらに、前記２枚の偏光板により眼鏡が構
成されていることを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明では、細長い形状をした色素分子を含有
する液晶を封止した上下２個の前記液晶セルと、各液晶
セルに対応する２枚の前記偏光板により液晶表示装置を
構成し、各液晶セルにそれぞれ使用者の各片目から見た
視角に相当するずれた画像を表示し、２個の液晶セルの
画像を別々の偏光板に表示させることにより、各偏光板
を介して覗いた使用者に対し、立体画像を表示すること
ができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の実施例につい
て図を用いて具体的に説明する。

【００１６】図１は本発明の液晶表示装置の動作原理の
一例を説明するための概略斜視図である。

【００１７】８は照明光源（バックライト）、２ａ、２
ｂはそれぞれガラス等からなる下側透明絶縁基板、３
ａ、３ｂはそれぞれガラス等からなる上側透明絶縁基
板、４は細長い形状の色素分子、５は液晶分子、１ａ、
１ｂはそれぞれ下側液晶セルおよび上側液晶セル、６
ａ、６ｂは２枚の偏光板、７ａ、７ｂはそれぞれ偏光板
６ａ、６ｂの偏光軸方向である。

【００１８】すなわち、各対向面に透明電極（図示省
略）と、配向処理を施した配向膜（図示省略）をそれぞ
れ設けた２枚１対の透明絶縁基板２ａと３ａ、および２
ｂと３ｂとを所定の間隔を隔てて上下に重ね合わせ、そ
の間に、基板の縁周囲に枠状に設けたシール材（図示省
略）により、色素分子４を含有する液晶分子５を封止し
て下側および上側液晶セル１ａ、１ｂが構成されてい
る。この２個の液晶セル１ａ、１ｂは照明光源８の上
に、上下方向に重ねて配置される。なお、電圧を加えな
い状態で、上側液晶セル１ｂの液晶分子５の長軸方向
（配向方向）と、下側液晶セル１ａの液晶分子５の長軸
方向とは、基板面と垂直な方向から見た場合、互いに直
交するようにそれぞれ平行配向されている。また、上側
液晶セル１ｂの上に距離を置いて、下側および上側液晶
セル１ａ、１ｂの液晶分子５の各長軸方向に合わせて、
かつ、各偏光軸方向７ａ、７ｂが互いに直交するよう
に、２枚の偏光板６ａ、６ｂが左右に並べて配置され
る。

【００１９】（イ）下側液晶セル１ａに電界をかけ、上
側液晶セル１ｂに電界をかけない場合、下側液晶セル１
ａでは、液晶分子５と色素分子４とが電界により透明絶
縁基板２ａ、３ａの面と垂直状態になる。このとき、電
界のかかっていない上側液晶セル１ｂにおける、液晶分
子５と色素分子４は透明絶縁基板２ｂ、３ｂの面と水平
状態であり、色素分子４の長軸方向に偏光軸（透過軸）
の方向が揃った偏光板６ｂから使用者が覗くと、上側液
晶セル１ｂによって画面が着色して見える。しかし、偏
光板６ａから覗くと、該偏光板６ａの偏光軸方向７ａと
上側液晶セル１ｂの色素分子４の長軸方向が揃わないた
め、着色しない。

【００２０】（ロ）上側液晶セル１ｂに電界をかけ、下
側液晶セル１ａに電界をかけない場合、上側液晶セル１
ｂでは、液晶分子５と色素分子４とが電界により透明絶
縁基板２ｂ、３ｂの面と垂直状態になる。このとき、電
界のかかっていない下側液晶セル１ａでは、液晶分子５
と色素分子４とは透明絶縁基板２ａ、３ａの面と水平状
態であり、色素分子４の長軸方向に偏光軸（透過軸）の
方向が揃った偏光板６ａから使用者が覗くと、下側液晶
セル１ａによって画面が着色して見える。しかし、偏光
板６ｂから覗くと、該偏光板６ｂの偏光軸方向７ｂと下
側液晶セル１ａの色素分子４の長軸方向が揃わないた
め、着色しない。

【００２１】（ハ）下側液晶セル１ａと上側液晶セル１
ｂとに電界をかけない場合、各液晶セル１ａ、１ｂの液
晶分子５と色素分子４とは透明絶縁基板２ａ、３ａ、２
ｂ、３ｂの面と水平状態であり、液晶セル１ａの色素分
子４の長軸方向は偏光板６ａの偏光軸方向７ａに一致
し、液晶セル１ｂの色素分子４の長軸方向は偏光板６ｂ
の偏光軸方向７ｂに一致し、どちらの偏光板６ａ、６ｂ
から覗いても着色して見える。

【００２２】（ニ）下側液晶セル１ａと上側液晶セル１
ｂとに電界をかける場合、各液晶セル１ａ、１ｂの液晶
分子５と色素分子４とは透明絶縁基板２ａ、３ａ、２
ｂ、３ｂの面と垂直状態であり、色素分子４の長軸方向
は各偏光板６ａと６ｂの偏光軸方向７ａ、７ｂと一致し
なくなり、どちらの偏光板６ａ、６ｂから覗いても着色
は見えない。

【００２３】このように、下側液晶セル１ａの画像を偏
光板６ａに、上側液晶セル１ｂの画像を偏光板６ｂに映
し出すことができ、各液晶セル１ａ、１ｂの表示画像を
別々の偏光板６ａ、６ｂに表示することができる。した
がって、各液晶セル１ａ、１ｂの透明絶縁基板２ａ、３
ａ、２ａ、３ｂの面上に形成する透明電極により多数の
画素を構成し、以上のような動作を液晶セル１ａ、１ｂ
の１画素単位で行い、各液晶セル１ａ、１ｂにそれぞれ
使用者の各片目から見た視角に相当するずれた画像を２
種類表示し、２個の液晶セル１ａ、１ｂの２種類の画像
を別々の偏光板６ａ、６ｂに表示させると、各偏光板６
ａ、６ｂを介して両目で覗いた使用者に対し、立体画像
を表示することができる。なお、偏光板６ａ、６ｂを眼
鏡のレンズの部分に装着し、眼鏡を構成すれば、複数の
者が同時に立体画像を見ることができる。

【００２４】図２は本発明の液晶表示装置の一例の液晶
表示モジュールの要部分解斜視図である。

【００２５】８は照明光源（バックライト）、１ａ、１
ｂはそれぞれ下側液晶セルおよび上側液晶セル、９ａ、
９ｂはそれぞれ液晶セル１ａ、１ｂの電圧を加えない状
態の液晶分子および色素分子の長軸方向（配向方向）、
２ａ、２ｂはそれぞれ液晶セル１ａ、１ｂの下側透明絶
縁基板、３ａ、３ｂはそれぞれ液晶セル１ａ、１ｂの上
側透明絶縁基板、１０ａ、１０ｂはそれぞれ液晶セル１
ａ、１ｂの下側透明絶縁基板２ａ、２ｂに形成された透
明電極（図示省略）に電界をかける駆動用ＩＣチップを
搭載したテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）、１１
ａ、１１ｂはそれぞれ液晶セル１ａ、１ｂの上側透明絶
縁基板３ａ、３ｂに形成された透明電極に電界をかける
駆動用ＩＣチップを搭載したテープキャリアパッケー
ジ、１２はそれぞれ液晶セル１ａ、１ｂの下側透明絶縁
基板２ａ、２ｂと上側透明絶縁基板３ａ、３ｂに、該基
板面と垂直な方向から見た場合、互いに直交（交差）す
るようにそれぞれ平行に複数本形成された帯状の透明電
極の交差領域で構成される多数の画素、６ａ、６ｂは２
枚の偏光板、７ａ、７ｂはそれぞれ偏光板６ａ、６ｂの
偏光軸方向である。

【００２６】すなわち、各対向面にそれぞれ直交する方
向に帯状に複数本形成された透明電極と配向膜をそれぞ
れ設け、該透明電極の重なり合う部分で各画素が構成さ
れる２枚１対の透明絶縁基板２ａと３ａ、および２ｂと
３ｂとを所定の間隔を隔てて上下に重ね合わせ、その間
に、基板の縁周囲に枠状に設けたシール材により、色素
分子を含有する液晶分子を封止して下側および上側液晶
セル１ａ、１ｂが構成されている。この２個の液晶セル
１ａ、１ｂは照明光源８の上に、上下方向に重ねて配置
されている。なお、電圧を加えない状態で、上側液晶セ
ル１ｂの液晶分子の長軸方向（配向方向）と、下側液晶
セル１ａの液晶分子の長軸方向とは、基板面と垂直な方
向から見た場合、互いに直交するようにそれぞれ平行配
向されている。また、上側液晶セル１ｂの上に距離を置
いて、液晶分子の各長軸方向９ａ、９ｂに合わせて、各
偏光軸方向７ａ、７ｂが互いに直交するように、２枚の
偏光板６ａ、６ｂが左右に並べて配置される。この偏光
板６ａ、６ｂの保持機構の図示は省略するが、上側液晶
セル１ｂから所定の間隔を隔てて、当該液晶表示モジュ
ールのシールドケース（フレーム）、あるいは他の保持
部材と一体的に保持される構成にしてもよいし、当該液
晶表示モジュールと別体の眼鏡のレンズの部分に装着さ
れる構成にしてもよい。後者の場合では、複数の者が同
時に立体画像を見ることができる。

【００２７】このような構成の液晶表示モジュールにお
いて、図１を用いて説明した原理により、使用者に対
し、立体画像を表示することができる。

【００２８】以上本発明を実施例に基づいて具体的に説
明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能
であることは勿論である。例えば、本発明は、単純マト
リクス方式の液晶表示装置にもアクティブ・マトリクス
方式の液晶表示装置にも適用可能である。また、モジュ
ール構成も、図２に示したものの他、種々のものを採用
することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な構成で、立体画像を表示することができる液晶表
示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の動作原理の一例を説明
するための概略斜視図である。

【図２】本発明の液晶表示装置の一例の液晶表示モジュ
ールの要部分解斜視図である。

【符号の説明】

１ａ…下側液晶セル、１ｂ…上側液晶セル、２ａ、２ｂ
…下側透明絶縁基板、３ａ、３ｂ…上側透明絶縁基板、
４…細長い形状の色素分子、５…液晶分子、６ａ、６ｂ
…偏光板、７ａ、７ｂ…偏光板の偏光軸方向、８…照明
光源（バックライト）、９ａ、９ｂ…電圧を加えない状
態の液晶分子および色素分子の長軸方向（配向方向）、
１０ａ、１０ｂ…下側透明絶縁基板に電界をかける駆動
用ＩＣチップ搭載テープキャリアパッケージ（ＴＣ
Ｐ）、１１ａ、１１ｂ…上側透明絶縁基板に電界をかけ
る駆動用ＩＣチップ搭載テープキャリアパッケージ、１
２…画素。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各対向面に透明電極と、配向処理を施した
   膜をそれぞれ設けた１対の透明絶縁基板を所定の間隔を
   隔てて重ね合わせ、その間に、細長い形状の色素分子を
   含有する液晶分子を封止した上側液晶セルと、 各対向面に透明電極と、配向処理を施した膜をそれぞれ
   設けた１対の透明絶縁基板を所定の間隔を隔てて重ね合
   わせ、その間に、細長い形状の色素分子を含有する液晶
   分子を封止した下側液晶セルとを、上下に重ねて配置
   し、 電圧を加えない状態で、前記上側液晶セルの前記液晶分
   子の長軸方向と、前記下側液晶セルの前記液晶の分子の
   長軸方向とは、前記基板面と垂直な方向から見た場合、
   互いに直交するようにそれぞれ平行配向され、 前記上側液晶セルの上に距離を置いて、前記液晶分子の
   各長軸方向に合わせて、各偏光軸方向が互いに直交する
   ように、２枚の偏光板が左右に並べて配置される構成を
   有することを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記上側液晶セルおよび前記下側液晶セル
   に、それぞれ使用者の各片目から見た視角に相当するず
   れた画像を表示させることを特徴とする請求項１記載の
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記２枚の偏光板により眼鏡が構成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。