JPS59139020A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS59139020A
JPS59139020A JP58012745A JP1274583A JPS59139020A JP S59139020 A JPS59139020 A JP S59139020A JP 58012745 A JP58012745 A JP 58012745A JP 1274583 A JP1274583 A JP 1274583A JP S59139020 A JPS59139020 A JP S59139020A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
display device
plate
light
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Pending
Application number
JP58012745A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Shindo
神藤 保彦
Shinji Hasegawa
真二 長谷川
Tamihito Nakagome
中込 民仁
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59139020A publication Critical patent/JPS59139020A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1396Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell

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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は液晶表示装置、特に高時分割駆動に適用される
ンイステンド・ネマチンク型(以下TNと称する)液晶
表示装置に関するものである。
〔従来技術〕
従来のTN液晶表示装置は、基本的には第1図に示すよ
うな断面構造を有して構成されている。
すなわち同図において、1,1′は互いに偏光軸を直交
して配置される上、下偏光板、2.2′は対向面にそれ
ぞれ透光性パターン表示電極3.コモン電極3′を有し
て対向配置された透光性の上、下電極基板、4は上、下
電極基板2,2′の対向面上に設けられた液晶配向膜、
5は上、下電極基板2゜2′間に封入されたネマチック
液晶、6は上、下電極基板2,2′の対向周辺部を封着
するシール剤、7は下偏光板1′の外面に配置された光
散乱反射板、8は外来光、9は観察者である。
このように構成される液晶光示装置において、ネマチン
ク液晶5の液晶分子をらせん状に配向させるには、上、
下電極基板2,2′上に形成された液晶配向膜4の表面
を布などで一方向にこするいわゆるラビング処理が施さ
れる。このようにして配向処理した2枚の上、下電極基
板2,2′を、各配向方法すなわちラビング方向が例え
ばほぼ90度に交差するように対向させ、周辺部をシー
ル剤6により接着し、その間隙に正の誘電異方性を有す
るネマチンク液晶5を封入すると、液晶分子は両電極基
板2.2′間でらせん状の分子配列をする。
この場合、両電極基板2,2′の外面には偏光板1゜1
′が設けられるが、通常その偏光軸もしくは吸収軸のい
ずれかが、前記ラビング方向に平行となるように配置さ
れる。また、通常のTN液晶表示素子は反射型として用
いられる場合が多く、この場合)下側偏光板の外面に光
散乱反射板γを配設して反射型のTN液晶表示装置が構
成される。
このように構成される反射形のTN液晶表示装置は、特
有のコントラストの異方性、すなわち視野角の異方性を
示し、特に低電圧で駆動させた場合に顕著である。
ここで、コントラストの異方性を詳細に説明する前に観
察力向θの定義を行なう。すなわち、第2図において、
10はTN液晶表示素子、11は上電極基板のラビング
方向、12は下電極基板のラビング方向、13は液晶分
子のねじれ方向をそれぞれ示す。また液晶表示素子10
0表面に直交座標XY軸をとり、X軸方向を液晶分子の
ねじれ角を2等分する方向に規定し、Z軸をxy面の法
線力向に定め、観察者方向14がZ軸となす角をθとす
る。なお、この場合、簡単のために観察者方向14はx
y面内にあることとする。また同図に示されたθを正と
し、これとZ軸に対して対称な方向を負で規定すること
とする。
以上の定義にしたがって従来のTN液晶表示装置の電圧
透過率特性の角度依存性を透過型で規定した一例を第3
図に示す。同図において、θが正で、その値が00−0
°、θ1−10°、θ2−20°、0s=30°。
θ4−40  と大きくなるほど低電圧でコントラスト
が高くなシ、十分な点灯状態となυ、曲線の勾配も急峻
となることがわかる。一方θが負で、その値がθ1’=
−10、θ2’−20rθ8’−−30と大きくなるほ
ど高電圧でも高いコントラストが得られず、十分な点灯
状態が得られず曲線の勾配もなだらかとなる。
次に、透過型液晶表示装置のこのような性質を考慮して
反射型液晶表示装置の特性について説明する。第4図は
反射型TN液晶表示装置のパターン光示電極3とそのコ
モン電極3′との間に電圧が印加された部分の拡大断面
図であり、図中、同一記号は同一部分を示す。同図にお
いて、外部光源からの光15は上偏光板1により直線偏
光となり、液晶5に入射する。そして、この光は液晶5
に電圧が印加されているため、前述した第3図の特性に
したがって電圧と入射角θlの値によって下偏光板1′
に吸収される。したがって反射板7の表面には電圧が印
加されている部分の液晶5の影が投影される。さらに下
偏光板1′で吸収されなかった光は反射板7で散乱反射
され、再び下偏光板1′。
液晶5を通り、前述と同様に第3図の特性にしだがって
観察者方向θの値によって上偏光板1に吸収される。こ
の過程によっても電圧が印加された液晶層部分の像が形
成される。このように反射形TN液晶表示装置では表示
として影と像の2つを同時に観察することになる。
以上の過程を式で表わすと以下のようになる。
R(θ、V)=T(θ、V)−X−T(θi、V)  
・・・−(1)ことで、R(θ、■)は電圧Vを印加し
たときの観察者方向θの相対的反射率(電圧を印加しな
いときの反射率を1とする。3、T(θ、V)は電圧V
を印加したときの観察者方向θの相対的透過率(電圧を
印加しないときの透過率を1とする。)、T(θi、V
)は電圧Vを印加したときの入射角θiに対する相対的
透過率である。
実際の反射形TN液晶表示装置は、観察者方向θが正の
領域、すなわち視野角方向にあるために観察者9側から
の外来光は観察者9によってさえぎられて弱くなってお
り、むしろ入射光15の大部分は入射角θiが負の領域
から供給されている。
しだがって第3図に示した透過型TN液晶表示装置の特
性を考慮すると、電圧Vがある程度低く、入射角θiが
負の場合にはT(θi、V):1とみ々すことができ、
前述の(1)式は以下のようになる。
R(θ、v)ΣT(θ、v)      ・・・・ (
2)これは反射型であっても、透過型の特性とほぼ同じ
であることを意味している。このような状態はTN液晶
表示装置を時分割(マルチプレツクス)駆動した場合に
より顕著となる。この理由は従来から良く知られている
ように時分割が増大するにつれて、選択点(本来点灯さ
せたい個所)と非選択点(本来点灯させたくない個所)
とに印加される電圧(実効値)の比が小さくなり、選択
点と非選択点との間のコントラストを確保するためには
十分な電圧が印加できないことが原因となっている。
以上説明したように従来の反射型TN液晶表示装置は、
時分割駆動、特に時分割数が32や64のような高時分
割駆動になると、反射型のTN液晶表示装置であっても
反射板7への影を利用することができず、前記(2)式
に示すような透過型と等価の特性しか得られず、表示パ
ターンのコントラストが低下するという欠点があった。
〔発明の目的〕
したがって本発明は前述した従来の状況に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、反射型TN液晶表示装置の
特徴である影を積極的に利用し、高時分割駆動における
表示パターンのコントラストを向上させた液晶表示装置
を提供することにある。
〔発明の概要〕
このような目的を達成するために本発明による液晶表示
装置は、反射型TN液晶表示素子の前面にプリズム状の
透明板を配設し、その厚肉部がTN型液晶表示素子の視
野角方向となるように配置するとともに、この厚肉部の
側面に光源を配設したものである。
〔発明の実施例〕
第5図は本発明による液晶表示装置の−fllを示すモ
デル図である。同図において、TN液晶表示装置17の
前面にはプリズム状の形状を有する透明板1Bが密着配
置され、さらにこの透明板18の厚肉部18aの側面に
はとの伯1j面に光を照射する光源19とその光反射板
20と75ヨ配設されている。
この場合、このTN液晶表示装置17は、第1図に示し
た構成と全く同等の反射型構造を有し、またラビング方
向および視野角方向は第2図で定義したXYZ直交座標
系と同一である。したカニって、プリズム状透明板18
の肉厚カニ増大する方向、すなわちX軸方向がTN液晶
表示装置17の視IP角方向と一致する。
このよう万構成によれば、光源1975−らの光はその
大部分が反射WTNTN型液晶表示素子に対して視野角
方向、すなわち入射角θi 75=正の方向から入射す
ることとなり、積極的に影をつくることができる。
次に、前述した本発明による液晶表示装置の効果を明確
にするために以下実験結果に沿って説明する0 第6図(a)は前記光源197!l≧らの光の反射型T
N液晶表示装置17への入射角θlを一30度とした場
合の反射率電圧特性であり、観察方向θをノ(ラメータ
としている。一方、第6図(b)は同じ反射型TN液晶
表示装置17を用い、光源19力)らの光の入射角θl
を50度とした場合の反射率電圧特性である。これらの
図において、両者の間に著しい差があることが明確にわ
力λる。すなわち、同図(−)の場合に比較して同図(
b)は曲線の角、峻さおよび角度依存性が著しく改善さ
れている。これを定量的に比較するために観察方向θに
交1する反射率電圧特性曲線の急峻さγθを とし、角度依存性Δφを として定義すれば、同図(a)と同図(b)との場合で
それぞれ下記表4に示すような値となる。ここで、■シ
。チは観察方向θにおいて反射率が20係にな圧(実効
値)、Vlooは観察者方向θ−io’にお50% いて同じく反射率が50%になる電圧(実効値)である
表 1 このような定量的な評価からも同図(b3が同図(a)
に比較して極めて優れていることが明らかである。
大略的に言えば同図(a)は従来の反射型TN液晶表示
装置に対応し、同図(b)が本発明による反射型TN液
晶表示装置に対応するものである。
以上の説明から本発明による液晶表示装置の基本的な特
徴は明らかであるが、さらに付随する他の特徴も明確に
するために第5図に戻って以下詳細に説明する。
第5図において、プリズム状の透明板18は、反射型T
N液晶表示装置17の上偏光板表面に接着剤等で空隙の
ない状態に密着配置させることが最も効果的であるが、
分離して空隙を設けても基本的な効果が得られる。また
、プリズム状透明板18の形状についても、必ずしも第
5図に示した形状に限定されるものではなく、基本的に
光源19からの光を反射型TN液晶表示装置17の視野
角方向から入射するように導光するものであれば、前述
と同様な効果が得られることはいうまでもない。さらに
光源19が十分に照度の高いものであれば、その背部に
配設された反射板20を省略しても十分な効果を得るこ
とができる。また、反射型TN液晶表示装置17の背面
に設けられている光散乱反射板Iも通常のランダムな凹
凸反射面を持ついわゆる無指向性反射板でも十分にその
効果を発揮するが、平均的に第2図に示すY軸方向に長
さ、ピンチ、深さおよび形状のランダムな溝を持ついわ
ゆる指向性反射板(ヘアライン反射板)を用いることに
よって、光源19の光を有効に観察方向に散乱させるこ
とができる。さらに反射型TN液晶表示装置17の上、
下電極基板2,2′(第1図参照)のうち、少なくとも
下電極基板2′の板厚を1閣以下とすることによシ、影
と像とのずれ(視差)を少なくすることができ、より鮮
明なパターン表示が可能となる。
第7図(a)は本発明による液晶表示装置をケース21
に平行に取り付けた場合であり、同図(b)は傾斜を持
って取υ付けた場合でメジ、同図(c)は同図(b)に
おける液晶表示装置の視野角力向を180°反転して上
方から照明するようにした場合であり、同図(d)は液
晶表示装置の上方にブラインド22を設け、パターン光
示に悪影響を与える外部からの光を弱めた場合の各構造
をそれぞれ示したものである。このようにケースに実装
する場合には、本発明による液晶表示装置のうち、プリ
ズム状透明板18をあらかじめケース21と一体化して
形成、しておくと、製作上、極めて都合が良い。
なお、本発明による液晶表示装置のTN液晶表示素子は
、Δn−d(Δnは液晶の屈折率異方性、dは液晶層の
厚さで単位はμmである。)の値についてはTN型液晶
表示素子として機能を持つ範囲であれば、任意に選択で
きるが、特に0.45≦Δn−d≦0.65の範囲にあ
るとき、本発明の効果が顕著に現われる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明による液晶表示装置によれば
、反射型TN液晶表示素子に、プリズム状の透明板と光
源とを視野角方向と一定の関係を保って配置することに
よって、時分割数の大きい高時分割駆動を行う場合にも
、コントラストが高く、表示角度範囲の広い良好な表示
品質を確保することができるという優れた効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のTN液晶表示装置の一例を示す要部断面
図、第2図はTN液晶表示素子のラビング方向と観察方
向θとの関係を定義する説明図、第3図は透過形TN液
晶表示装置の透過率−電圧特性の角度依存性を示す説明
図、第4図は反射型TN液晶表示装置の表示状態を説明
する模式図、第5図は本発明による液晶表示装置の基本
構成を示す断面図、第6図は本発明による液晶表示装置
と従来の反射型TN液晶表示装置との特性の違いを明確
に示すために行なった実験結果を示す説明、図、第7図
は本発明による液晶表示装置の実装例を示しだ説明図で
ある。 1.1′・・・・偏向板、2,2′・・・・電極基板、
3・・・・透光性パターン表示電極、3′・・・・透光
性コモン電極、4・・・・配向膜、5・・・・液晶、6
・・・・シール剤、7・・・・光散乱反射板、8・・・
・外来光、9・・・・観察者、10・・・・TN液晶表
示素子、11・・・・上電極基板のラビング方向、12
・・・・下電極基板のラビング方向、13・・・・液晶
分子のねじれ方向、14・・・・観察者方向、15′・
・・・外来光、16・・・・観察される光、17・・・
・反射型TN液晶表示装置、18・・・・プリズム状透
明板、19・・・・光源、20・・・・反射板、21・
・・・ケース、22・・・・ブラインド。 (’/、)*工#百

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、対向する2枚の透光性電極基板間にねじれ配向した
    ネマチック液晶を挾持しかつ前記両電極基板の外面に偏
    光板を配置した液晶表示素子と、前記液晶表示素子の外
    面に配設された光散乱反射板と、前記液晶表示素子の観
    察者側表面に配置されたプリズム状透明板と、前記液晶
    表示素子の視野角方向から照明光が入射するように配置
    された照明手段とを設けたことを特徴とする液晶表示装
    置。 2、前記プリズム状透明板、光散乱反射板を、前記液晶
    表示素子に密着配置させ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。 3、前記光源を、前記液晶表示素子の視野角方向をほぼ
    一致する方向に配置させ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。 4 前記液晶表示素子の背面に設けられた反射板に散乱
    の指向性を持たせ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。 5、前記液晶表示素子の上、下電極基板のうち少なくと
    も下電極基板の板厚を1wr!n以下としたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の液晶表示装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0285422U (ja) * 1988-09-14 1990-07-04
US5863114A (en) * 1993-03-09 1999-01-26 Fujitsu Limited Light emissive panel unit
JP2000155315A (ja) * 1998-09-14 2000-06-06 Sharp Corp フロントライト及び反射型液晶表示装置
JP2002244132A (ja) * 2001-02-20 2002-08-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 反射型液晶表示装置及び画像表示応用機器

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