JPS60189730A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS60189730A
JPS60189730A JP59046251A JP4625184A JPS60189730A JP S60189730 A JPS60189730 A JP S60189730A JP 59046251 A JP59046251 A JP 59046251A JP 4625184 A JP4625184 A JP 4625184A JP S60189730 A JPS60189730 A JP S60189730A
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JP
Japan
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liquid crystal
display device
crystal display
optical system
observer
Prior art date
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Pending
Application number
JP59046251A
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English (en)
Inventor
Fumiaki Funada
船田 文明
Kenichi Nakagawa
謙一 中川
Yutaka Ishii
裕 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP59046251A priority Critical patent/JPS60189730A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • 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
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    • G02F1/133553Reflecting elements

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】 く技術分野〉 本発明は、ツィステッドネマティック液晶表示装置の表
示方式に関し、特に高マルチプレツクス駆動を要する大
容量キャラクタ−ディスプレイ。
グラフィックディスプレイあるいは画像ディスプレイ等
に対して有効な表示技術となるものである。
〈従来技術〉 ツィステッド・ネマティック電界効果型液晶表示装置(
以下、TN−FEM−LCDと記す)は、ねじれた特殊
な液晶分子配向構造で液晶セルが構成されており、この
構造に起因して特異な表示視角方向範囲が現出する。ま
たその視角範囲は印加電圧に依存して変化し、特に低実
効値電圧で活性化させた場合に著しい異方性を呈する。
TN−F’EM−LCDを表示駆動するに際し、初めに
観測方位θ及びグを第1図及び第2図に示す方位説明図
に従って定義する。液晶表示装置1の表示面に直交座標
XY軸を設定し、X軸方向を無電界時における一方の基
板に接している液晶分子長軸方向(第1図山)参照)に
定め、Z軸を表示面の法線方向に設定したとき、観測者
4の観測方向ベクトル■がZ軸との々す角をθとし、観
測方向ベクトルVのXY平面に投影した影V′かX軸と
のなす角をダとする。
上記定義に従って、従来一般的に用いられているTN−
、−FEM−LCDに於ける観測方位特性例を第3図に
示す。第3図(A)[F])(C)(D)はそれぞれ印
加電圧の実効値を1.5(v)、2.0(v)、 aO
(v)、0.0(v)とした場合の表示コントラスト比
のグ依存性を表すもので、図中の斜線部分がコントラス
ト良好領域、その他の部分はコントラスト不良領域であ
る。
この特性図より、低電圧になるほどダの視角範囲が狭く
なり、コントラストの良好々範囲がXY平面内の特定方
向に限定されることが認められる。
尚、特性試験の条件は、液晶材料としてC3H7ニルシ
クロヘキサン型混合液晶を用い、液晶層厚さを12μm
基板2の面上における液晶分子3の無電界時の傾斜角を
5°以下、電極材料を■n203の透明電極としその上
VCTN配向処理層としてラビング処理した5i02膜
を被覆して配向方向rl I r2を設定している。駆
動電圧としては32Hzの矩形波交流パルスを用いた。
上述した表示コントラストの〆依存性は、TN−FEM
−LCDをマルチプレックス(ダイナミック)駆動した
場合に特に著しくなる。その理由は、マルチプレックス
1駆動の場合にはマルチプレックスの度数に応じて「活
性化」された液晶に印加される実効値電圧が低下してし
捷うからである。
例えば、よく知られているl:(N+1)ノ<イアスミ
圧法を用いた場合には、Tを繰り返しの周期、Nをマル
チプレックスの度数とすれば表示選択点の活性化される
液晶にV。の電圧かT/Nの期間印加され、非選択点の
液晶にはV。の電圧か(T−T/N) の期間印加され
る。選択点と非選択点のそれぞれにかかる実効値電圧V
s 、 Vusは、 となる。この関係式よりNが増加すれば選択点の実効値
が低下することがわかる。
以上の如く、TN−FEM−LCDをマルチプレックス
1駆Uノで用いると選択活性点の実効値電圧が低下する
ために、選択点の表示コントラスト特性((強い視角依
存性が生じる結果となる。第4図はZ軸に対する視角依
存性を示し、斜線部C−A−Dがコントラストの良好な
領域を表す。Z軸上部ち法線方向(θ−0° )から観
測した場合のコントラストは悪く、従って表示画面を真
正面から眺めると表示品位が劣化し、この表示方式の最
大の問題点となっている。
〈発明の目的〉 本発明は上述の問題点に鑑み、液晶表示面に光屈曲効果
を有する光学系を配設することにより、TN−FEM−
LCDの表示コントラストを法線・′)方向に近す視角
範囲でも高く維持することのできる新規有用な液晶表示
装置を提供することを目的とする。
く構成及び効果〉 上記目的を達成するため、本発明はTN−FEM−LC
Dの液晶層と観測者の間に透過光を屈曲させる効果を有
する平板状光学系例えばフレネルプリズム等を介設し、
この平板状光学系を通して表示パターンを視認するよう
に構成している。
この光学系は光の屈折率を部分的に変化させた屈折率分
布を有する透明板とすることもできる。光学系の光屈曲
効果はコントラストの良好な視角領域をZ軸方同罪ち表
示面に対して垂直方向へ転移させる作用をし、この結果
、表示面の法線方向かコントラストの高い領域に含まれ
ることとなる。
本発明によれば、表示画面を真正面から観測した場合に
高いコントラスI・で表示情報を視認することができ、
高マルチプレックス、駆動に際しても良好な表示品位を
維持することが可能となる。一般に、表示画面を観測す
る場合には真正面に正対して視認しようとする意識が観
測者に働き、このため表示画面の法線方向に対して最も
高いコントラストが要求されるか、本発明はこの要求に
合致したものであり、TN−、FEM−LCDの広範囲
な用途の開拓が期待される。
〈実施例〉 第5図は本発明の1実施例を示す液晶表示装置の構成図
である。
ガラス基板11.12の対向する内面にIn2O3゜5
n02等から成る透明電極13を配置して基板間で直交
するマトリックス電極を構成する。透明電極13上及び
基板内面にはSigh 等から成る配向層14が層設さ
れている。配向層14はラビング処理され、配向層14
間に挿入される液晶15はツィステッド・ネマティック
型液晶材料(例えば前述したフェニルシクロヘキサン系
混合液晶)か用いられる。ガラス基板II、12の周縁
はシール材20によりシールされ、液晶15が密封され
る。ガラス基板11の前面には偏光板16を介してフレ
ネルプリズムI7か設置されている。一方、ガラス基板
12の背面には偏光板16を介して散乱反射板18が配
置される。透明電極13は1駆動回路19に接続され、
駆動電圧が印加される。
駆動電圧の印加に応答して選択されたマトリックス電極
の絵素で、液晶セル内に入射し散乱反射板18で反則さ
れた外部光が液晶の分子配向変換に基く光学的変調を受
け、これによって表示パターンカ;生起される。この表
示パターンはフレネルプリズム17を介して観測者4に
到達する。
フレネルプリズム17は液晶セル側の面かガラス基板1
1に対して実質的((はぼ平行てあり、観測者側の面が
ガラス基板11に対して実質的に直角の面と斜方面の交
互の繰り返しによる鋸波状面で構成されている。斜方面
は観測者4が表示面を観る方向に傾斜している。
液晶分子(C電圧か印加されると液晶分子が起き上り、
ティルト角が発生する。第6図に示す液晶15の中央部
分の液晶分子の長軸方向が視角の良好な領域となり、従
ってコントラストの高い視角方向は液晶15の中央部分
のティルト角θtによって定まる。図中ティルト角θt
の液晶分子は右上りの配向を示しているか、この場合フ
レネルプリズム■7の斜方面は図中θaの角度で示すよ
うに右下りの面に設定される。フレネルプリズム17の
斜方面をこのように設定することにより、液晶15の中
央部分の液晶分子長軸方向に沿って角度θtを有して観
測者4方向へ進行する光はフレネルプリズム17通過後
表示面の法線方向へ屈曲されることになる。その結果、
良好視角領域が法線方向へ移動されることとなり、表示
面に正対して観測した場合でも高いコントラスト比で表
示パターンを視認することができるようになる。第7図
はこれを説明する図であり、フレネルプリズム17を設
置する前はC−A−Dが良好視角領域であったかフレネ
ルプリズム17を介設することによりプリズムの光屈折
効果で良好視角領域か角度θpだけ法線方向へ移動しE
−A−Fとなる。
このθpの決定はフレネルプリズム17の斜方面角度θ
aと材質の屈折率によって行々われる。一般に材質とし
てはガラス、ポリカーボネイトあるいはアクリルが使用
される。
7L/ネ/L、 ]IJズム17の設置構造としては第
8図に示すような表裏反転させた構造も用いられるが、
フレネルプリズムI7の表面で光反射が現出し易いとい
う点で第5図の方力;優れている。またフレネルプリズ
ム17の形状は、上記以外にも第9図に示すような両面
鋸波状のプリズム21等が用いられる。あるいは、フレ
ネルプリズム17以外に第10図に示すような部分的に
屈折率を連続的に変化させた透明子板22を用いても良
い。
上記実施例(C用いた各部の材質を示すと次の如くであ
る。
フレネルプリズム17:ポリカーボネート製、1.5−
i。
プリズム角θa−20度 ガラス基板11.12:ソーダガラス、1綱厚、透明電
極18 : In2O3、500^配向層14:SiO
2,100OA 液 晶 15:メルク社製 ZLI−1694偏 光 
板I6二三立電機製 L−82−18シール材20 :
エポキシ樹脂 尚、上記実施例は反射型の液晶表示装置について説明し
たか、本発明は透過型にも適用することができる。捷た
カラーフィルタ等を介設してカラー表示を行なうように
することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は観測方位を説明する説明図である。 第3図及び第4図はコントラスト良好領域の分布図であ
る。 第5図は本発明の1実施例を示す液晶表示装置の構成図
である。 第6図は液晶のティルト角とフレネルプリズム17の斜
方面方向を説明する説明図である。 第7図はコントラスト良好領域の移動を示す説明図であ
る。 第8図は本発明の他の実施例を示す液晶表示装置の構成
図である。 第9図及び第10図はフレネルプリズムの代替品を示す
構成図である。 11.12・・・ガラス基板、 13 透明電極、Q、
 4・、、、配向層、15・・・液晶、16・・・偏光
板、17.21・・・フレネルプリズム、18・・・光
散乱板、 22・・・透明平板。 代理人 弁理士 福 十 愛 彦(他2名)第1図 第2図 第3図 第5図 2 第7図 1ソ 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 J、 ツィステッドネマティック液晶層と表示観測者と
    の間に光屈曲効果を有する透光板状の光学系を介設した
    ことを特徴とする液晶表示装置。 2、光学系がフレネル型プリズムで構成された特許請求
    の範囲第1項記載の液晶表示装置。 3、 フレネル型プリズムカ;液晶層の中央部分のティ
    ルト角を有する液晶分子の長軸方向に沿った光を表示面
    の法線方向へ屈折させる主面を有する特許請求の範囲第
    2項記載の液晶表示装置。 生 フレネル型プリズムか鋸波状の主面を有する特許請
    求の範囲第3項記載の液晶表示装置。 5、光学系が屈折率分布を有する透明板で構成された特
    許請求の範囲第1項記載の液晶表示装置。
JP59046251A 1984-03-09 1984-03-09 液晶表示装置 Pending JPS60189730A (ja)

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