JPH06301028A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JPH06301028A
JPH06301028A JP5086995A JP8699593A JPH06301028A JP H06301028 A JPH06301028 A JP H06301028A JP 5086995 A JP5086995 A JP 5086995A JP 8699593 A JP8699593 A JP 8699593A JP H06301028 A JPH06301028 A JP H06301028A
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liquid crystal
crystal display
display device
parallel
viewing angle
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Tomoko Okamura
智子 岡村
Masayuki Kataue
正幸 片上
Toshio Fujii
利夫 藤井
Masaatsu Akitomo
雅温 秋友
Shigemitsu Mizushima
繁光 水嶋
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Abstract

PURPOSE:To improve a visual field angle by eliminating an inversion phenomenon which is a significant fault to a person viewing the liquid crystal display device and the degradation in contrast occurring therein. CONSTITUTION:This liquid crystal display device is formed by disposing an antiparallel cell 21 subjected to an orientation treatment to provide liquid crystal molecules with directivity of the same direction between the liquid crystal display device 22 and a polarizing plate 20 in order to decrease the refractive index anisotropy generated in the thickness direction of the liquid crystal display device.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関するも
ので、液晶の持つ3次元屈折率異方性のために、人の見
る角度によってコントラストが変化してしまう現象を抑
制し視野角を改善するために用いられるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, which suppresses the phenomenon that the contrast changes depending on the viewing angle of a person due to the three-dimensional anisotropy of refractive index of liquid crystal and improves the viewing angle. It is used to

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶分子を利用した液晶表示装置は薄
型、軽量化が可能なため現在電子機器等の表示用に広く
用いられている。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device using liquid crystal molecules is currently widely used for display of electronic devices because it can be made thin and lightweight.

【0003】今回、この液晶表示装置に用いられている
液晶分子のような光学異方体は、図6に示すように3次
元方向の屈折率nx 、ny 、nz による屈折率楕円体で
表現されている。複屈折現象は、この屈折率楕円体を特
定の方向(通常Z軸方向)から見た場合の2次元面内で
の屈折率差に関する現象である。液晶表示装置の位相差
は、屈折率楕円体をZ軸方向から観察してZ=0の平面
と楕円体とが交わる楕円での複屈折率Δn=nx−ny
に異方体の厚さdを乗じた値Δn・dで表されている。
ところが、この楕円体を別の方向から観察すると、その
複屈折率(nb−na)が変化するとともに、その光路
長も変化するため、その位相差は、Z軸方向から見た場
合と異なる値となる。また、液晶分子は誘電率異方性を
もっており、液晶分子の誘電率は長軸方向(X軸方向)
の方が高いため、電界を加えたとき液晶分子の長軸方向
が電界方向に傾動しようとする力が発生する。この誘電
率異方性を利用し表示装置としている。
An optical anisotropic body such as liquid crystal molecules used in this liquid crystal display device at this time is an ellipsoid of refractive index with three-dimensional refractive indices n x , n y and n z as shown in FIG. It is represented by. The birefringence phenomenon is a phenomenon related to a difference in refractive index within a two-dimensional plane when the index ellipsoid is viewed from a specific direction (usually the Z-axis direction). The phase difference of the liquid crystal display device is the birefringence Δn = nx−ny in the ellipse where the Z = 0 plane and the ellipsoid intersect when the refractive index ellipsoid is observed from the Z-axis direction.
Is represented by a value Δn · d obtained by multiplying by the thickness d of the anisotropic body.
However, when this ellipsoid is observed from another direction, its birefringence (nb-na) changes and its optical path length also changes. Therefore, its phase difference is different from that seen from the Z-axis direction. Becomes Further, the liquid crystal molecules have dielectric anisotropy, and the dielectric constant of the liquid crystal molecules is in the long axis direction (X axis direction).
Therefore, when an electric field is applied, a force that tilts the major axis direction of the liquid crystal molecules in the direction of the electric field is generated. A display device is formed by utilizing this dielectric anisotropy.

【0004】ツイストネマティックモードの液晶表示装
置は、低電圧や低消費電力等の特徴を持つ液晶表示装置
を作成できるため、最も広く使われている。ツイストネ
マティックモードの液晶表示装置は、図5に示すように
2枚の対向する基板31、32の間に液晶分子35を介
在させる構成となっている。基板31、32は、ガラス
等の2枚の透明基板31a、32aの対向する面にそれ
ぞれ透明電極31b、32bおよび配向膜31c、32
cをそれぞれ積層形成して構成されている。液晶分子3
5の長軸方向が基板面にほぼ平行でかつ基板間で連続的
に90°ねじれた配列になるように、配向膜31c、3
2cの配向処理方向は、基板面から見て互いに垂直にな
るように矢印33、34方向としている。
The twisted nematic mode liquid crystal display device is most widely used because it can produce a liquid crystal display device having features such as low voltage and low power consumption. As shown in FIG. 5, the twist nematic mode liquid crystal display device has a structure in which liquid crystal molecules 35 are interposed between two opposed substrates 31 and 32. The substrates 31 and 32 are transparent electrodes 31b and 32b and alignment films 31c and 32, respectively, on the surfaces of two transparent substrates 31a and 32a made of glass or the like, which face each other.
c are laminated and formed. Liquid crystal molecule 3
The alignment films 31c, 3c are arranged so that the major axis direction of 5 is substantially parallel to the substrate surface and is continuously twisted by 90 ° between the substrates.
The orientation treatment directions of 2c are set to the directions of arrows 33 and 34 so that they are perpendicular to each other when viewed from the substrate surface.

【0005】液晶表示装置の動作原理を図7で示すよう
な液晶分子のモデルとともに説明する。図7は、電極4
3、44間に液晶分子41を介在させ、液晶分子41の
長軸方向が電極面に対して平行になるよう設定している
モデル図である。図7の(a)は、回路の印加電圧が零
のときで、液晶分子41に電界が加わらず液晶分子41
の長軸方向が電極面に対して平行状態を保っている。次
に、図7の(b)は、回路の印加電圧を高くしたとき
で、液晶分子41に電界が加わり、液晶分子41の長軸
方向が電界方向に向かってある程度傾いている。図7の
(c)は、回路の印加電圧を更に高くしたときで、多く
の電界が液晶分子41に加わり、液晶分子41の長軸方
向がほとんど電界方向に同一方向になるように傾いてい
る。これは液晶分子41が誘電率異方性を持ち長軸方向
の誘電率の方が高いためである。そのため、液晶分子
は、光スイッチングの機能を持つ表示装置などに利用さ
れている。
The operation principle of the liquid crystal display device will be described with reference to a model of liquid crystal molecules as shown in FIG. FIG. 7 shows the electrode 4
3 is a model diagram in which liquid crystal molecules 41 are interposed between 3 and 44, and the long axis direction of the liquid crystal molecules 41 is set to be parallel to the electrode surface. FIG. 7A shows the case where the voltage applied to the circuit is zero and the liquid crystal molecule 41 is not applied with an electric field.
The long axis direction of is kept parallel to the electrode surface. Next, in FIG. 7B, when the voltage applied to the circuit is increased, an electric field is applied to the liquid crystal molecules 41, and the major axis direction of the liquid crystal molecules 41 is inclined to the electric field direction to some extent. In FIG. 7C, when the voltage applied to the circuit is further increased, many electric fields are applied to the liquid crystal molecules 41, and the major axis directions of the liquid crystal molecules 41 are tilted so that they are almost in the same electric field direction. . This is because the liquid crystal molecules 41 have a dielectric anisotropy and have a higher dielectric constant in the major axis direction. Therefore, liquid crystal molecules are used in display devices having a function of optical switching.

【0006】液晶表示装置において、コントラストが良
く最も表示に適した方向を正視角方向としており、その
正視角方向は液晶表示装置の種類によって液晶層のねじ
れ角や液晶分子によって変わるためその方向は特定しに
くい。正視角方向を一つの液晶分子で説明すると、動作
電圧を加えたときの液晶分子の長軸方向の延長線上とい
える。
In a liquid crystal display device, a direction having a good contrast and most suitable for display is defined as a normal viewing angle direction. Since the normal viewing angle direction varies depending on the twist angle of the liquid crystal layer and liquid crystal molecules depending on the type of the liquid crystal display device, the direction is specified. Hard to do. When the normal viewing angle direction is described with one liquid crystal molecule, it can be said that it is on an extension line of the long axis direction of the liquid crystal molecule when an operating voltage is applied.

【0007】上記のような構成を持つ液晶表示装置で
は、液晶分子が誘電率異方性とともに屈折率異方性を持
つがゆえに表示面に対して斜め方向に視角を傾けること
によってコントラストが変化するという現象を持つ。
In the liquid crystal display device having the above-mentioned structure, the liquid crystal molecules have the dielectric anisotropy as well as the refractive index anisotropy, so that the contrast is changed by tilting the viewing angle obliquely to the display surface. Has the phenomenon.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】電圧の非印加時に光が
透過して白色表示となるノーマリホワイトモードのツイ
ストネマティックモード液晶表示装置において、実際に
透過率と印加電圧の特性図を測定したものを図4に示
す。液晶表示装置の表示面の垂直上方向から見ると図4
の実線L1に示すように、印加電圧値が高くなるにつれ
て光の透過率が低下し、飽和すると透過率がほぼ零とな
り、それ以上印加電圧を加えても透過率は零のままであ
る。よって黒の部分は黒で表示される。しかしながら、
表示面の垂直上方向から正視角方向を越えて徐々に視角
を傾けていくと、実線L2に示すように、印加電圧が高
くなるにつれて透過率が低下して行き、特定の電圧値を
越えると透過率は再び高くなり、その後再び徐々に低下
するという現象が生じる。そのため、特定の角度では画
像の黒い部分が白っぽく見え反転現象となる。また正視
角方向でない他の視角方向においては反転現象は起こら
ないが、視角を深くしていくと屈折率異方性の影響によ
って、白黒のコントラスト比が低くなるという視野角特
性を持つことになる。
SUMMARY OF THE INVENTION In a normally nematic mode twisted nematic mode liquid crystal display device in which light is transmitted and white display is performed when no voltage is applied, a characteristic diagram of transmittance and applied voltage is actually measured. Is shown in FIG. FIG. 4 is a vertical view of the display surface of the liquid crystal display device.
As indicated by the solid line L1, the transmittance of light decreases as the applied voltage value increases, and the transmittance becomes almost zero when saturated, and the transmittance remains zero even when the applied voltage is further applied. Therefore, the black portion is displayed in black. However,
When the viewing angle is gradually tilted from above the vertical direction of the display surface over the normal viewing angle direction, as shown by the solid line L2, the transmittance decreases as the applied voltage increases, and when the specific voltage value is exceeded. The phenomenon that the transmittance increases again and then gradually decreases again occurs. Therefore, the black portion of the image looks whitish at a specific angle, which is an inversion phenomenon. In addition, the inversion phenomenon does not occur in other viewing angle directions other than the normal viewing angle direction, but as the viewing angle is deepened, it has a viewing angle characteristic that the contrast ratio of black and white becomes low due to the influence of the refractive index anisotropy. .

【0009】上記反転現象の原因を、図7で示すような
液晶分子のモデルで説明する。図7において、観測者4
2は視角を液晶分子41の正視角方向を越えて傾けてい
る。図7の(a)に示すように印加電圧が零のときは、
液晶分子は電極に平行のままで観測者42には楕円に見
える。次に、図7の(b)に示すように徐々に印加電圧
を高くして行くと、液晶分子41が電界方向に傾いてい
き観測者42には真円に見える瞬間がある。図7の
(c)に示すように更に電圧を高くしていくと、液晶分
子41が電界方向にほぼ平行となり再び観測者42には
楕円に見える。このことにより一度透過率が下がり再び
透過率が上がってしまう現象が起こる。これは、液晶分
子の持っている屈折率異方性、すなわち、視角を傾ける
ことによって屈折率が変化してしまうために生じる現象
である。
The cause of the inversion phenomenon will be described with reference to a model of liquid crystal molecules as shown in FIG. In FIG. 7, observer 4
Reference numeral 2 tilts the viewing angle beyond the normal viewing angle direction of the liquid crystal molecules 41. As shown in FIG. 7A, when the applied voltage is zero,
The liquid crystal molecules remain parallel to the electrodes and appear elliptical to the observer 42. Next, as shown in FIG. 7B, when the applied voltage is gradually increased, the liquid crystal molecule 41 tilts in the direction of the electric field, and there is a moment when the observer 42 looks like a perfect circle. When the voltage is further increased as shown in FIG. 7C, the liquid crystal molecules 41 become substantially parallel to the direction of the electric field and appear again to the observer 42 as an ellipse. This causes a phenomenon in which the transmittance once decreases and again increases. This is a phenomenon that occurs because the refractive index anisotropy of liquid crystal molecules, that is, the refractive index changes as the viewing angle is tilted.

【0010】このようにツイストネマティックモードの
液晶表示装置においては、正視角方向方向において見ら
れる反転現象やコントラスト低下のため見る人にとって
大変な障害となってしまう。
As described above, in the twist nematic mode liquid crystal display device, a reversal phenomenon seen in the direction of the normal viewing angle and a decrease in contrast cause a great obstacle for the viewer.

【0011】本発明の目的は、このような問題点を解決
するものであり、視野角特性を改善し、表示品位が向上
した液晶表示装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve such problems, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device having improved viewing angle characteristics and improved display quality.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】一対の透明基板間にねじ
れた液晶層を介在させた液晶表示装置において、前記液
晶表示装置のうち少なくとも一方の透明基板表面側に、
光学補償セルとして液晶分子に同一方向の方向性を持た
せるように配向処理したアンチパラレルセルを1枚若し
くは複数枚備えたことを特徴としている。
In a liquid crystal display device in which a twisted liquid crystal layer is interposed between a pair of transparent substrates, at least one of the liquid crystal display devices has a transparent substrate surface side,
As an optical compensation cell, one or more anti-parallel cells, which are oriented so that liquid crystal molecules have the same directionality, are provided.

【0013】また、前記一対の透明基板間の液晶層のね
じれ角を90°としたツイストネマチックモードの液晶
表示装置においては、前記アンチパラレルセルの配向方
向と前記アンチパラレルセル側透明基板の配向方向を互
いに垂直としたことを特徴とし、前記アンチパラレルセ
ルを複数枚備える構成の場合、アンチパラレルセルの配
向方向を互いに垂直としたことを特徴とすることにより
上述の目的が達成される。
In a twist nematic mode liquid crystal display device in which the twist angle of the liquid crystal layer between the pair of transparent substrates is 90 °, the alignment direction of the anti-parallel cell and the alignment direction of the transparent substrate on the anti-parallel cell side are aligned. The above-mentioned object is achieved by making the orientations of the anti-parallel cells perpendicular to each other in the case of a configuration including a plurality of the anti-parallel cells.

【0014】[0014]

【作用】上記反転現象という視野角特性を改善するため
には液晶分子の持つ屈折率異方性を視角によらず一定に
すればよいと考えられる。すなわち、液晶表示装置の表
示面の垂直上方向から視角を深くしていくに従って、液
晶表示装置の厚み方向の屈折率が変化してしまうのを補
償し反転現象の起こる視角をより大きくし、視野角を改
善すればよい。
In order to improve the viewing angle characteristic of the inversion phenomenon, it is considered that the refractive index anisotropy of liquid crystal molecules should be constant regardless of the viewing angle. That is, as the viewing angle becomes deeper from the vertical direction of the display surface of the liquid crystal display device, the change in the refractive index in the thickness direction of the liquid crystal display device is compensated for, and the viewing angle at which the inversion phenomenon occurs is further increased. The corners should be improved.

【0015】従って本発明では、前記液晶表示装置の厚
み方向の屈折率の変化を押えるために、同じ屈折率異方
性をもった光学補償セルとしてアンチパラレルセルを用
いる。この光学補償セルであるアンチパラレルセルは液
晶分子を注入しており、ツイストネマティックモードの
液晶表示装置のように厚み方向においてねじれた分子配
列ではなく、液晶分子の長軸方向を一様に一方向に向か
せている。アンチパラレルセルの液晶分子は基板面に対
して完全に平行ではなく傾かせることにより、互いに厚
み方向の屈折率異方性を相殺し減ずることができる。前
記アンチパラレルセルの配向方向は接する透明基板の配
向方向に対して垂直としている。前記アンチパラレルセ
ルの配向方向を接する透明基板の配向方向に対して垂直
にすることによって、配向方向に対して平行にする場合
に比べ反転現象が抑えられ、視野角を広げることができ
る。
Therefore, in the present invention, an anti-parallel cell is used as an optical compensation cell having the same refractive index anisotropy in order to suppress the change in the refractive index in the thickness direction of the liquid crystal display device. This anti-parallel cell, which is an optical compensation cell, is injected with liquid crystal molecules, so that the long axis direction of the liquid crystal molecules is uniformly unidirectional rather than the twisted nematic mode in which the molecules are twisted in the thickness direction. It is suitable for The liquid crystal molecules of the anti-parallel cell are not perfectly parallel to the substrate surface, but can be tilted to offset and reduce the refractive index anisotropy in the thickness direction. The orientation direction of the anti-parallel cell is perpendicular to the orientation direction of the transparent substrate in contact therewith. By making the alignment direction of the anti-parallel cell perpendicular to the alignment direction of the transparent substrate in contact therewith, the reversal phenomenon can be suppressed and the viewing angle can be widened as compared with the case of parallel to the alignment direction.

【0016】アンチパラレルセルの配向方向は、ツイス
トネマティック(TN)、スーパーツイストネマティッ
ク(STN)、ダブルスーパーツイストネマティック
(DSTN)等の液晶表示装置によって液晶のねじれや
その光学特性が異なるため個々に適する配向方向が選択
される。
The orientation direction of the anti-parallel cell is suitable for each because the twist of the liquid crystal and its optical characteristics differ depending on the liquid crystal display device such as twisted nematic (TN), super twisted nematic (STN), and double super twisted nematic (DSTN). The orientation direction is selected.

【0017】また、アンチパラレルセルは、2枚使用し
てもよく特にツイストネマティック液晶表示装置におい
ては、液晶表示素子と接する1枚目のアンチパラレルセ
ルの配向方向に対して2枚目のアンチパラレルセルの配
向方向を垂直としている。この構造の液晶表示装置にお
いては、1枚目のアンチパラレルセルでは補償しきれな
かった方向における厚み方向の屈折率異方性を補償する
ことができるため、反転現象が起こりにくくなるととも
に視野範囲が広くなり視野角特性がより改善される。そ
の他の配向方向ではその光学系を歪めてしまうことにな
る。
Two anti-parallel cells may be used. Particularly, in a twisted nematic liquid crystal display device, the second anti-parallel cell is aligned with the alignment direction of the first anti-parallel cell which is in contact with the liquid crystal display element. The cell orientation direction is vertical. In the liquid crystal display device having this structure, since it is possible to compensate the refractive index anisotropy in the thickness direction in the direction that the first anti-parallel cell could not completely compensate, the inversion phenomenon is less likely to occur and the viewing range is reduced. It becomes wider and the viewing angle characteristics are further improved. Any other orientation will distort the optical system.

【0018】このように、三次元の屈折率異方性をもっ
た液晶セルのアンチパラレルセルを用いることによっ
て、液晶表示素子の厚み方向に生じる屈折率異方性を抑
えることができる。
As described above, by using the antiparallel cell of the liquid crystal cell having the three-dimensional refractive index anisotropy, the refractive index anisotropy occurring in the thickness direction of the liquid crystal display element can be suppressed.

【0019】[0019]

【実施例】本発明の実施例について以下に図面とともに
説明する。図中において同一符号部分は同一構成を表し
ている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, the same reference numerals represent the same components.

【0020】図1は、本発明の一実施例であるツイスト
ネマティックモードの液晶表示装置の構成を示す部分分
解斜視図であって実際には積層されているものである。
である。液晶表示装置は、一対の偏光板20、23間に
液晶表示素子22を介在し、さらに偏光板20と液晶表
示素子22との間に光学補償セルであるアンチパラレル
セル21を配置して構成される。前記構成の液晶表示装
置において、偏光板23側から入射した光は液晶表示素
子22とアンチパラレルセル21を通過し偏光板20か
ら出射される。
FIG. 1 is a partially exploded perspective view showing the structure of a twist nematic mode liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, which is actually laminated.
Is. The liquid crystal display device is configured by interposing a liquid crystal display element 22 between a pair of polarizing plates 20 and 23, and further disposing an anti-parallel cell 21 which is an optical compensation cell between the polarizing plate 20 and the liquid crystal display element 22. It In the liquid crystal display device having the above structure, light incident from the polarizing plate 23 side passes through the liquid crystal display element 22 and the anti-parallel cell 21, and is emitted from the polarizing plate 20.

【0021】次に、液晶表示装置の各構成要件について
説明する。液晶表示素子22は、ガラスやプラスチック
等からなる一対の透明基板1、2の対向する面にそれぞ
れITO(インジウム錫酸化物)等からなる厚さ200
0Åの透明電極3、4を帯状に交差するようにパターン
形成し、さらにその表面にポリイミド樹脂からなる厚さ
600Åの配向膜5、6を形成し、基板間隔を一定に保
つためのプラスチックビーズ等からなるスペーサ7を介
在して貼り合わせ、UV硬化樹脂からなるシール材9に
てツイストネマティック液晶8を封止して構成される。
ツイストネマティック液晶層8は、配向膜5、6に対し
てナイロン繊維を織り込んだ布を用いて矢印11、12
方向に配向処理を施すことによって、螺旋状に約90°
ねじるように液晶分子が配列される。透明電極3、4
は、セグメント型、単純マトリクス型、アクティブマト
リクス型等のいずれの駆動方法でスイッチングされてい
てもよい。
Next, each component of the liquid crystal display device will be described. The liquid crystal display element 22 has a thickness 200 of ITO (Indium Tin Oxide) or the like on opposite surfaces of a pair of transparent substrates 1 and 2 made of glass or plastic.
The transparent electrodes 3 and 4 of 0 Å are patterned so as to intersect in a strip shape, and the alignment films 5 and 6 made of polyimide resin and having a thickness of 600 Å are formed on the surface of the transparent electrodes 3 and 4, and plastic beads or the like for keeping the substrate spacing constant The spacers 7 are made to interpose with each other, and the twisted nematic liquid crystal 8 is sealed with a sealing material 9 made of a UV curable resin.
The twisted nematic liquid crystal layer 8 is made of a cloth in which nylon fibers are woven into the alignment films 5 and 6, and the arrows 11 and 12 are used.
Approximately 90 ° spirally by applying orientation treatment
Liquid crystal molecules are arranged in a twisted manner. Transparent electrodes 3, 4
May be switched by any driving method such as a segment type, a simple matrix type, and an active matrix type.

【0022】本実施例の液晶表示装置では電圧無印加時
において光を透過して白色表示を行ういわゆるノーマリ
ホワイト表示を行う。従って偏光板20、23は、その
透過軸方向である矢印13、14が、それぞれ配向膜
5、6の配向処理方向である矢印11、12と同一方向
となるように配置する。
In the liquid crystal display device of the present embodiment, so-called normally white display is performed in which light is transmitted and white display is performed when no voltage is applied. Therefore, the polarizing plates 20 and 23 are arranged such that the arrows 13 and 14 that are the transmission axis directions thereof are the same as the arrows 11 and 12 that are the orientation processing directions of the orientation films 5 and 6, respectively.

【0023】そして、液晶表示装置では、偏光板20と
液晶表示素子22との間に光学補償セルとしてアンチパ
ラレルセル21を配置している。アンチパラレルセル2
1の構成を、図3と共に説明する。
In the liquid crystal display device, an anti-parallel cell 21 is arranged as an optical compensation cell between the polarizing plate 20 and the liquid crystal display element 22. Anti-parallel cell 2
The configuration of No. 1 will be described with reference to FIG.

【0024】ガラス等からなる透明基板53a、54a
の対向する面それぞれにITO等からなる厚さ2000
Åの透明電極53b、54bおよびポリイミド樹脂から
なる厚み600Åの配向膜53c、54cを積層してい
る。透明基板53a、54aの間にUV硬化樹脂からな
るシール材56によって液晶分子を封止している。配向
膜53c、54cは互いに配向処理方向である矢印5
1、52が平行に対向するように形成することにより、
液晶分子の配列を一様に一方向に向かせている。このよ
うに構成したアンチパラレルセル21の配向方向15、
16は、液晶表示素子22のアンチパラレルセル21側
の配向方向である矢印11に対して垂直になるように配
置している。
Transparent substrates 53a, 54a made of glass or the like
2,000 made of ITO, etc. on each of the facing surfaces of
Å transparent electrodes 53b and 54b and alignment films 53c and 54c made of polyimide resin and having a thickness of 600 Å are laminated. Liquid crystal molecules are sealed between the transparent substrates 53a and 54a by a sealing material 56 made of a UV curable resin. The alignment films 53c and 54c are formed by the arrow 5 which is a direction of alignment treatment.
By forming 1, 52 so as to face each other in parallel,
The alignment of liquid crystal molecules is uniformly oriented in one direction. The orientation direction 15 of the anti-parallel cell 21 configured as described above,
16 is arranged so as to be perpendicular to the arrow 11 which is the alignment direction on the anti-parallel cell 21 side of the liquid crystal display element 22.

【0025】図4は、液晶表示装置の印加電圧−透過率
特性を示すグラフである。アンチパラレルセルを設けた
液晶表示装置を表示面に対して垂直上方向から見たとき
の特性曲線を実線L1に示している。実線L1は従来の
液晶表示装置と本実施例の液晶表示装置において測定し
た結果同様であった。従来の液晶表示装置において、表
示面に対して垂直上方向から正視角方向に40°傾けた
位置から見たときの特性曲線を実線L2で示す。そし
て、アンチパラレルセルを設けた本実施例の液晶表示装
置を、表示面に対して垂直上方向から正視角方向に40
°傾けた位置から見たときの特性曲線を実線L3で示
す。
FIG. 4 is a graph showing the applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display device. A solid line L1 shows a characteristic curve when the liquid crystal display device provided with the anti-parallel cell is viewed from the upper direction perpendicular to the display surface. The solid line L1 was the same as the result of measurement in the conventional liquid crystal display device and the liquid crystal display device of this embodiment. In the conventional liquid crystal display device, a characteristic curve when viewed from a position inclined by 40 ° from the vertical upper direction to the normal viewing direction with respect to the display surface is shown by a solid line L2. Then, the liquid crystal display device of the present embodiment provided with the anti-parallel cell is arranged in the normal viewing angle direction from the upper direction perpendicular to the display surface.
A solid line L3 shows the characteristic curve when viewed from the tilted position.

【0026】従来例では実線L2に示すように、高印加
電圧値において透過率が再上昇するという現象が起きて
いる。しかしながら本実施例では、実線L3に示すよう
に、高印加電圧値における透過率の再上昇の幅が従来の
場合に比べて少なく抑えられている。よって、本実施例
においては反転現象の発生およびコントラスト比の低下
が改善されている。又、従来に比べて反転現象の起こる
角度が大きくなり、液晶表示装置1の視角範囲が拡大さ
れている。
In the conventional example, as indicated by the solid line L2, there occurs a phenomenon that the transmittance again increases at a high applied voltage value. However, in the present embodiment, as shown by the solid line L3, the width of the re-increased transmittance at a high applied voltage value is suppressed to be smaller than that in the conventional case. Therefore, in this embodiment, the occurrence of the inversion phenomenon and the decrease in the contrast ratio are improved. Further, the angle at which the reversal phenomenon occurs is larger than in the conventional case, and the viewing angle range of the liquid crystal display device 1 is expanded.

【0027】また、本発明の他の実施例として偏光板2
0と液晶表示素子22の間に配置されるアンチパラレル
セルの数を2枚にする構成とすることもできる。前記ア
ンチパラレルセルの数を2枚にする構成の液晶表示装置
を図2に示す。1枚系の液晶表示装置に1つ1つの構成
要件は同様であるが、偏光板20と液晶表示素子22の
間に2枚のアンチパラレルセル21、24を備えてお
り、アンチパラレルセル21の配向方向が、液晶表示素
子22のアンチパラレルセル21側の配向方向11に対
して垂直になるように配置し、その上のアンチパラレル
セル24の配向方向がアンチパラレルセル21の配向方
向に対して垂直になるように配置する。本実施例の2枚
のアンチパラレルセルの用いた液晶表示装置を採用する
ことで1枚のアンチパラレルセルの用いた液晶表示装置
と比較して正視角方向だけで判断しても反転現象は起き
にくく左右のバランスもよい視野角特性を得ることがで
きる。また、全体的な視野角の拡大やコントラストの低
下が抑えられ反転現象も起きにくくなる。
As another embodiment of the present invention, the polarizing plate 2
The number of anti-parallel cells arranged between 0 and the liquid crystal display element 22 may be two. FIG. 2 shows a liquid crystal display device having a structure in which the number of anti-parallel cells is two. The single liquid crystal display device has the same constitutional requirements, but two antiparallel cells 21 and 24 are provided between the polarizing plate 20 and the liquid crystal display element 22. The alignment direction is arranged so as to be perpendicular to the alignment direction 11 on the antiparallel cell 21 side of the liquid crystal display element 22, and the alignment direction of the antiparallel cell 24 thereon is relative to the alignment direction of the antiparallel cell 21. Arrange vertically. By adopting the liquid crystal display device using the two anti-parallel cells of this embodiment, the reversal phenomenon occurs even if the judgment is made only in the normal viewing angle direction as compared with the liquid crystal display device using one anti-parallel cell. It is possible to obtain viewing angle characteristics that are difficult and have good left-right balance. Further, the enlargement of the entire viewing angle and the reduction of the contrast are suppressed, and the inversion phenomenon is less likely to occur.

【0028】本実施例においては、アンチパラレルセル
を光の出射側に設けたが入射側に設ける構成としてもよ
い。
In this embodiment, the antiparallel cell is provided on the light emitting side, but it may be provided on the incident side.

【0029】また、アンチパラレルセルにITOからな
る透明電極を設けているが、これは印加電圧を変更する
だけでアンチパラレルセルの液晶分子の傾斜を自由に変
化させることができ、多種多様な液晶表示装置において
最適な視野角特性を求めることができる。そのときの印
加電圧は固定電圧を加えても、液晶表示装置の印加電圧
と同調させてもよい。液晶分子は電圧を加えない状態で
あつてもある程度基板面に対して傾いているため、透明
電極を設けない構成であっても視野角が改善されること
が確認されている。
Further, a transparent electrode made of ITO is provided in the anti-parallel cell, but this can freely change the tilt of the liquid crystal molecules of the anti-parallel cell by simply changing the applied voltage, and a wide variety of liquid crystals can be obtained. Optimal viewing angle characteristics can be obtained in the display device. The applied voltage at that time may be a fixed voltage or may be synchronized with the applied voltage of the liquid crystal display device. It has been confirmed that the viewing angle can be improved even in the configuration in which the transparent electrode is not provided, because the liquid crystal molecules are inclined to the substrate surface to some extent even when no voltage is applied.

【0030】また、本実施例においては、ツイストネマ
ティックモードの液晶表示装置について述べたが、液晶
表示装置の厚み方向の屈折率変化を抑えるものであるた
めSTNやDSTN等の液晶表示装置であってもよい。
Further, although the liquid crystal display device of the twist nematic mode is described in this embodiment, it is a liquid crystal display device such as STN or DSTN because it suppresses the change of the refractive index in the thickness direction of the liquid crystal display device. Good.

【0031】また、本実施例においては、アンチパラレ
ルセルとしてガラス基板によって液晶層を挟む構成とし
ていたが、他に高分子に液晶分子をからませたようなフ
ィルムや液晶フィルム等の同様の光学的性質をもつもの
を採用することにより同様の効果が得られる。
Further, in this embodiment, the liquid crystal layer is sandwiched between the glass substrates as the anti-parallel cell. However, a similar optical film such as a film in which liquid crystal molecules are entangled in a polymer or a liquid crystal film is used. The same effect can be obtained by adopting the one having the property.

【0032】[0032]

【発明の効果】図4に示すような透過率−印加電圧特性
図において、アンチパラレルセルを設ていない従来の液
晶表示装置を、表示面の垂直方向から正視角方向を越え
て視角を傾けたときの特性曲線を実線L2で示してい
る。同様に、アンチパラレルセルを設けた本実施例の液
晶表示装置を、表示面の垂直方向から正視角方向を越え
て視角を傾けたときの特性曲線を実線L3で示してい
る。特性図から分かるように、本実施例の特性曲線であ
る実線L3には、反転現象である透過率の再上昇が抑え
られている。
In the transmittance-applied voltage characteristic diagram as shown in FIG. 4, the conventional liquid crystal display device having no anti-parallel cell is tilted in the viewing angle from the direction perpendicular to the display surface beyond the normal viewing angle direction. The characteristic curve at this time is shown by the solid line L2. Similarly, a solid line L3 shows a characteristic curve of the liquid crystal display device of this embodiment provided with the anti-parallel cells when the viewing angle is tilted from the direction perpendicular to the display surface beyond the normal viewing angle direction. As can be seen from the characteristic diagram, the solid line L3, which is the characteristic curve of the present embodiment, suppresses the re-increasing of the transmittance, which is an inversion phenomenon.

【0033】以上のように本発明によれば、厚み方向に
屈折率の異方性をもつすなわち基板面に対して傾いてお
り一定方向に方向性をもった液晶分子を備えたアンチパ
ラレルセルを用いることにより、液晶表示素子の厚み方
向に生じる屈折率の異方性を相殺することができる。こ
れによって、視角を深くしても反転現象が起こりにくい
特性に改善することができる。液晶表示素子における反
転現象に起因するコントラスト比の低下が改善され、白
黒表示におけるコントラスト比が向上し、表示品位が向
上する。
As described above, according to the present invention, an anti-parallel cell having liquid crystal molecules having a refractive index anisotropy in the thickness direction, that is, tilted with respect to the substrate surface and having directionality in a fixed direction is provided. By using it, it is possible to cancel the anisotropy of the refractive index generated in the thickness direction of the liquid crystal display element. As a result, it is possible to improve the characteristics such that the inversion phenomenon does not easily occur even if the viewing angle is deepened. The decrease in the contrast ratio due to the inversion phenomenon in the liquid crystal display element is improved, the contrast ratio in black and white display is improved, and the display quality is improved.

【0034】またアンチパラレルセルを2枚使用しそれ
ぞれの配向方向を垂直にすることにより、透過率−印加
電圧特性図は変わらないが、他の方向の厚み方向の屈折
率の異方性を補償をしているため広い視野角において反
転現象やコントラストの低下が抑えられ、一層の視野角
改善がなされる。
By using two anti-parallel cells and making their orientation directions perpendicular, the transmittance-applied voltage characteristic diagram does not change, but the anisotropy of the refractive index in the other thickness directions is compensated. As a result, the inversion phenomenon and the decrease in contrast are suppressed over a wide viewing angle, and the viewing angle is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である1枚のアンチパラレル
セルを用いた液晶表示装置の斜視図。
FIG. 1 is a perspective view of a liquid crystal display device using one anti-parallel cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例である2枚のアンチパラレ
ルセルを用いた液晶表示装置の斜視図。
FIG. 2 is a perspective view of a liquid crystal display device using two anti-parallel cells, which is another embodiment of the present invention.

【図3】アンチパラレルセルの構成を示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of an anti-parallel cell.

【図4】液晶表示装置1の印加電圧−透過率特性を示す
グラフ。
FIG. 4 is a graph showing applied voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal display device 1.

【図5】液晶表示装置の構成を説明するための断面図。5A and 5B are cross-sectional views each illustrating a structure of a liquid crystal display device.

【図6】液晶分子の屈折率異方性を示す図(屈折率楕円
体)。
FIG. 6 is a diagram showing refractive index anisotropy of liquid crystal molecules (index ellipsoid).

【図7】液晶表示装置における液晶分子のモデルを表し
た図。
FIG. 7 is a diagram showing a model of liquid crystal molecules in a liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、 2 透明基板 3、 4 透明電極 5、 6 配向膜 7 スペーサ 8 液晶層 9 シール材 11、12 液晶表示素子の配向方向 13、14 偏光板の透過軸 15、16 アンチパラレルセルの配向方向 20、23 偏光板 21 アンチパラレルセル 22 液晶表示素子 1, 2 Transparent substrate 3, 4 Transparent electrode 5, 6 Alignment film 7 Spacer 8 Liquid crystal layer 9 Sealing material 11, 12 Alignment direction of liquid crystal display element 13, 14 Polarizing axis of polarizing plate 15, 16 Anti-parallel cell alignment direction 20 , 23 Polarizing plate 21 Anti-parallel cell 22 Liquid crystal display device

フロントページの続き (72)発明者 秋友 雅温 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 水嶋 繁光 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内Front page continuation (72) Inventor Masanori Akito 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka, Osaka In the company

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の透明基板間にねじれた液晶層を介
在させた液晶表示装置において、 前記液晶表示装置のうち少なくとも一方の透明基板表面
側に、光学補償セルとして液晶分子に同一方向の方向性
を持たせるように配向処理したアンチパラレルセルを1
枚若しくは複数枚備えたことを特徴とする液晶表示装
置。
1. A liquid crystal display device in which a twisted liquid crystal layer is interposed between a pair of transparent substrates, wherein at least one transparent substrate surface side of the liquid crystal display device has a direction in the same direction as liquid crystal molecules as an optical compensation cell. 1 anti-parallel cell that has been oriented so that
A liquid crystal display device comprising one or a plurality of sheets.
【請求項2】 前記一対の透明基板間の液晶層のねじれ
角を90°とし、前記アンチパラレルセルの配向方向と
前記アンチパラレルセル側透明基板の配向方向を互いに
垂直としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の液晶表示装置。
2. The twist angle of the liquid crystal layer between the pair of transparent substrates is 90 °, and the alignment direction of the anti-parallel cell and the alignment direction of the anti-parallel cell side transparent substrate are perpendicular to each other. The liquid crystal display device according to claim 1.
【請求項3】 前記アンチパラレルセルを複数枚備える
構成とし、アンチパラレルセルの配向方向を互いに垂直
としたことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の液
晶表示装置。
3. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein a plurality of the anti-parallel cells are provided, and the alignment directions of the anti-parallel cells are perpendicular to each other.
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