JPS6146928A - 液晶表示装置 - Google Patents

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】 艮亙氷見 本発明は液晶表示装置に関する。

従ｍ 液晶表示装置は、電極パターンを設けた２枚の基板間に
液晶物質を封入し、電極に信号電圧を印加することによ
り液晶物質を電気光学的に変調させて文字、図形などの
表示を行うものである。液晶表示装置には旋光性をその
原理とするツイストネマティック型（ＴＮ型）表示装置
やゲスト・ホスト型、複屈折制御型などが知られている
が、本発明は旋光性をその原理とするタイプの液晶表示
装置に関する６ ＴＮ型液晶表示装置は、液晶分子長軸が上下の基板間で
捩れたツイスト配列セルを２枚の偏光子の間に挟んだも
のであり、偏光子を通ってガラス基板に入射した偏光の
偏光方向は、液晶分子の捩れに沿って回転する０通常、
液晶分子は基板間で９０°連続的に捩れて配列されてい
るので、吸収軸が互いに平行な偏光子間にこのＴＮセル
をサンドインチした液晶表示素子は、電圧無印加時に光
を遮断し、電圧印加時に光を透過する。一方、吸収軸が
直行する偏光子間にＴＮセルを挟んだタイプでは上記と
逆の現象が起こる。

このような液晶表示装置においては表示面を見る方向に
よってコントラスト比が異なるという視角依存性があっ
た。この視覚特性が良好な範囲を表示面の手前にもって
くる方法として。

上基板のラビング方向が表示面から右４５°傾くように
した液晶表示装置が知られており、第１図はこのような
液晶表示装置の構成を模式的に示す分解斜視図である。

ＴＮ型液晶セル１１は。

上基板のラビング方向１３と下基板のラビング方向１５
とが直交し、しかも、この方向が前方側からみて全体に
４５°傾いており、この液晶セル１１が吸収軸２５を有
する偏光子２１およびｚ３に挟まれて液晶表示装置が構
成されている。

この液晶表示装置のコントラスト比を第３図および第４
図に従来例１として示した。コントラスト比は第２図に
示したように液晶表示装置の表示面１７を真上に対して
ψだけ傾いた角度で目視し、ψを固定し、手前方向を０
０とじて０１〜９０８〜１８０°〜−９０°〜０°と視
角θをふって測定した。第３図および第４図で円周方向
は視角θを示し、また、径方向は中心から離れるに従っ
てコントラスト比が高いことを示す、。

第３図はスタッティック駆動したときのコントラスト比
を示し、前方向でコントラスト比が良好なのが判る。ま
た、第４図は１／３２デユーテイでマルチプレックス駆
動したときのコントラスト比を示し、やはり、前方向で
コントラスト比が良好である。

しかしながら、この液晶表示装置では、当然に前方向以
外の視角でのコントラスト比は悪く。

特に、第４図に示したようにマルチプレックス駆動した
ときには顕著であり、しかも高デユーテイ化すればする
ほどこの傾向は著しくなる。

コントラスト比を改善する方法として、第５図に示すよ
うに、液晶分子の配向方向が同一の液晶セルを２層積層
し、第１の液晶セルｌｌａと　　　　　　１第２の液晶
セルｌｌｂとで同一パターンの画像表示をするようにし
た液晶表示装置も知られている（特開昭５７−４６２２
７号公報）、第３図および第４図には、このような液晶
表示装置のコントラスト比が従来例２として示されてい
る。これからも判るように、一般にコントラスト比は高
くなるがやはり前方（０”　を中心とした範囲）以外の
コントラスト比は犠牲になっている。とくにマルチプレ
ックス駆動においては顕著であり、１８０℃を中心とす
る後方側のコントラスト比は殆ど改善されない。

ｌ−五 しかしながら、液晶表示装置の用途によっては、より広
い視覚範囲に亘って、あるいは全方向の視覚について満
足のいくコ、ントラスト比が必要な場合がある。たとえ
ば、２人が相対してゲームを楽しむ場合は、前方および
後方の視覚範囲で高いコントラスト比が必要であるし、
横に長いハンドベルトコンピュータのディスプレイでは
横方向に高いコントラスト比が要求される。この他にも
、液晶表示の用途の多様化に伴ない、視覚特性について
はさまざまな要請がある。

本出願人は、視覚特性を制御し、改善することができる
積層型の液晶表示装置をを開発した。

そして、さらに進んで検討したところ、この積層型の表
示装置の表示面を斜め方向から見ると。

表示パターンがずれて二重に見えることが判った６本発
明は、この点については一軸延伸プラスチックフィルム
を液晶セルの基板として用いることにより解決するとと
もに、−軸延伸プラスチックフィルムを用いたことによ
り生ずる表示面の着色を有効に防止し、視覚特性に優れ
、しかも高品質の表示が可能な液晶表示装置を提供する
ことを目的とする。

ｌ豆段豆虚 本発明の液晶表示装置は９表面ｉ光子の裏面に、上下基
板に液晶物質が収納されたツイストネマティック型液晶
セルと偏光子とが順次積層されたセルユニットが少くと
も２組以上重ねて配設され、前記ユニットは、前記液晶
セルに信号電圧を印加することにより、同一セルユニツ
ト内の偏光子での光の透過−遮断を制御できるようにな
っており、かつ、前記液晶セルの上下基板を一軸延伸プ
ラスチックフィルムで形成するとともに、上下基板の少
なくともいずれか一方の延伸軸といずれかの偏光子の吸
収軸とを直交させたことを特徴とする 以下、添付図面に沿って本発明をさらに詳細に説明する
。

第６図は、本発明の実施例を模式的に示す分解斜視図で
あり、吸収軸２５をもつ表面側の偏光子３１の裏面に、
第１のセルユニット３３と第２のセルユニット３５とが
積層されている。第１のセルユニット３３は第１の液晶
セル３フａと第１の偏光子３９ａとを積層して有し、第
２のセルユニット３５も同様に第２の液晶セル３７ｂと
第２の偏光子３９ｂとから構成されている。各セルユニ
ットは、前段の偏光子を通ってセルユニットの液晶セル
に入った光が、信号ＯＦＦ時には偏光軸の回転が起こっ
てセルユニットの偏光子を通過し、一方、信号０８時に
は液晶セル偏光軸が回転されず偏光子で遮断されるよう
になっている。具体的には第６図では、第１の偏光子３
７ａおよび第２の偏光子３７ｂは９０°ＴＮセルであり
、第１の偏光子３９ａの吸収軸２５は表面偏光子３１の
吸収軸に対して９０＠傾いており、また、第２の偏光子
３９ｂの吸収軸２５は第１の偏光子の吸収軸２５に対し
て９０℃傾いている。言い換えれば、液晶表示装置を構
成する３つの偏光子３１．３１ａ、　３９ｂの隣り合う
偏光子の吸収軸は互いに直交している。

この液晶表示装置は電圧を印加しないときには、吸収軸
２５と直交する光の成分が表面偏光子３１を通り、この
光は第１の液晶セル３７ａで偏光軸が９０度回転されて
第１の偏光子３９ａを通過し。

さらに第２の液晶セル３フｂで９０度回転されて第２の
偏光子３９ｂを通過する。一方、電圧印加時には、表面
偏光子３１を通過した偏光は、偏光軸が回転されること
なくそのまま第１の液晶セル　　　　　−３７ａを通過
するので、第１の偏光子の吸収軸と　　　　　一致し、
ここを透過できない、このように第６図に示した液晶表
示装置では、信号０８時に光が透過し、信号ＯＦＦ時に
は光が遮断されるので、画像パターンの表示が可能とな
る。

この液晶表示装置では、次のようにして視覚特性を制御
することができる。

第６図において、１３は液晶セル３７ａの上基板のラビ
ング方向を示し、また、１５は下基板のラビング方向を
示す、既に第１図で説明したように、このようなラビン
グ方向を有する第１の液晶セル３７ａは、第２図のθ＝
０を中心とした手前側のコントラスト比に優れている。

しかし。

第１の液晶セル３７ａはθ＝１８０″を中心とした範囲
のコントラスト比が悪い、言い換えれば。

特に高デユーテイマルチプレックス駆動で画像パターン
を表示して後方側からみると、画像パターン部において
も光の一部が偏光子を通過するように見えてコントラス
ト比が低下する。しかしながら、一方、第２の液晶セル
３７ｂは、第１の液晶セル３７ａとラビング方向が反対
のため。

θ＝１８０°を中心とした後方側のコントラスト比が優
れているので、第１のセルユニット３３を通過してくる
光も画像パターンに応じて第２のセルユニット３５の偏
光子３９で遮断される。そこで、第１の液晶セル３７ａ
と第２の液晶セル３７ｂとに同じパターンの画像を表示
すると、液晶表示装置全体でのコントラスト比は前方お
よび後方で高くなる。　１／３２デユーテイでマルチプ
レックス駆動した場合について、これを模式的に示すの
が第７図であり、第１の液晶セル３７ａの視覚特性（Ａ
）と第２の液晶セル３７ｂの視覚特性（Ｂ）が合成され
て、液晶表示装置全体での視覚特性は（Ａ＋Ｂ）のよう
になる。

この第６図に示した液晶表示装置の視覚特性を、第３図
および第４図の場合と同様にして測定したのが第８図お
よび第９図である。第８図はスタッティック駆動した場
合であり、第９図は１７３２デユーテイでマルチプレッ
クス駆動した場合である。これからも明らかなように、
コントラスト比の高い視角範囲が広がっており、特に、
高デユーテイでマルチプレックス駆動したときに、第４
図の従来例１および２と比較して著しい効果が現われて
いるのが判る。

このように１本発明の液晶表示装置によれば。

各液晶セルの視覚特性を合成することができるので、お
互いに補償しあうような視覚特性をもつ液晶セルを用い
て、各液晶セルが同一の画像パターンを表示するように
駆動すれば、視覚特性の良好な範囲を広げることができ
る。

しかしながら、第１０図に示すように液晶セルの上下基
板としてガラス板を用いると、本発明の液晶装置が積層
型であるため不可避的に厚くなる。そのため、２つのセ
ルユニット３３′。

３５′で同一画像パターンを形成して、これを表示面１
７の斜め方向から見ると、第１のセルユニットで形成さ
れた画像パターンと第２のセルユニット３５′で形成さ
れた画像パターンがずれて。

第１１図のように画像１８が二重に見える。

これに対して本発明の液晶表示装置では、液晶セル３７
ａ、３７ｂの上下基板として一軸延伸プラスチックフィ
ルムを用いているので、液晶セルを薄くすることができ
１画像がズして見えることが防止される。液晶セルは必
ずしも総てをプラスチックの基板とすることなく、たと
えば第１の液晶セル３７ａのみをプラスチック基板とし
てもよいが、第６図に示すように総ての液晶セルをプラ
スチック基板として薄型化することが好ましい、プラス
チック基板の厚さは１００μｍ以下とするのが適当であ
り、より好ましくは５０〜１００μｍである。

一軸延伸プラスチックフィルムとしては、ポリエチレン
テレフタレートに代表される一軸延伸ポリエステルフィ
ルムが好まし、い、−軸延伸プラスチックフィルムは、
二輪延伸プラスチックフィルムと異なり、延伸軸による
光学異方性のために液晶の表示面全面が着色することが
な４　い、特に、−軸延伸ポリエステルフィルムは強度
や耐溶剤性に優れ、ジメチルスルホキシドのような極性
溶媒にも耐性を示すことがらポリアミドやポリイミドの
ような配向剤でも溶剤塗布することができる。さらに、
本発明の液晶表示装置では、上下基板のいずれかの一軸
延伸ブラスチックフィルムの延伸軸といずれかの偏光子
の吸収軸とが直交するように配設されているので、−軸
延伸プラスチックフィルムの複屈折効果により表示面が
着色するのが有効に防止される。また、基板の延伸軸方
向とラビング方向とを平行または直交させることが好ま
しい、第６図に示した液晶表示装置では、第１の液晶セ
ル３７　ａの上基板の延伸軸方向は１３の方向であり、
下基板の延伸軸方向１５の方向である。また、第２の液
晶セル３７　ｂの上基板の延伸軸方向は１３の方向であ
り、下基板の延伸軸方向１５の方向であり、たとえば、
第１の液晶セル３７ａの延伸軸方向が、第１の偏光子３
９ａの吸収軸２５と直交している。

第１２図は、本発明の他の実施例を示す、第１の液晶セ
ル３７ａはラビング方向に従って第１３図の（Ａ□）に
示すような視覚特性を示し、一方。

第２の液晶セル３７ｂは（ＢＺ）に示す視覚特性を有す
るので、液晶表示装置全体では（Ａ、＋Ｂよ）の視覚特
性となり、横方向のコントラスト比が高くなる。この実
施例では、たとえば、第１の液晶セル３７ａの上基板の
延伸軸方向と第１の偏光子３９ａの吸収軸２５とが直交
するように配設されている。

第１４図も、それぞれラビング方向を制御して視覚特性
を調整した液晶セル３７ａ、３７ｂを用いた実施例につ
いて示す、各液晶セルの視覚特性はそれぞれセルの横に
示した通りであり、それが合成されて（Ａ！＋Ｂｓ）ｆ
　ＣＡａ＋Ｂ３）で示した視覚特性をもった液晶表示装
置が得られる。

これら表示装置では手前方向のコントラスト比が高くな
る。この実施例では、たとえば、第１の液晶セル３７ａ
の延伸軸方向と第１の偏光子３９ａの吸収軸２５とが直
交するように配設されている。

第１５図は本発明のさらに他の実施例を示し、第２のセ
ルユニット３５の下方に、さらに第３のセルユニット４
１が積層されている。第３のセルユニット４１は第３の
液晶セル３７ｃと第３の偏光子３９ｃから成り、第３の
偏光子３９ｃは、その吸収軸２５の方向が第２の偏光子
３９ｂの吸収軸と直交しており、また、第３の液晶セル
３７ｃは９０６ＴＮセルである。よって電圧無印加時に
は第２の偏光子３９ｂを通過した光は第３の液晶セル３
７ｃおよび第３の偏光子３９ｃを通過する。一方、電圧
印加時には第６図に示したものと同様に、光は第１の偏
光子３７ａで遮断され、信号のＯＮ。

ＯＦＦによって液晶表示が可能となる。第１５図に示す
ように、各液晶セルの視覚特性は（Ａ、）。

ＣＲ２）、（Ｃ４）であり、これらが合成されて液晶表
示装置全体としては、（Ａ、＋８４＋ＣＩ）となり横方
向および前方向のコントラスト比が高くなる。この実施
例では、第１の液晶セル３７ａの上基板、第２の液晶セ
ル３７ｂの下基板および第３の液晶セル３７ｃの下基板
の延伸軸方向と第１、第２、第３の偏光子３９ａ　、　
３９ｂ　、　３９ｃの吸収軸２５とが直交するように配
設されている。

このように、本発明の液晶表示装置では、液晶セルと偏
光子とを組合せたセルユニットを。

さらにいくつでも積層することができる。

第１６図は本発明の他の実施例を示し、３つの偏光子、
即ち表面、第１および第２の偏光子３１゜３７ａ、３７
ｂが同一方向の吸収軸２５をもっている以外は、第６図
に示したものと同様の構成である。

この場合、電圧無印加時には、表面偏光子３１を通過し
た偏光は、第１の液晶セル３７ａで偏光軸が９０°回転
されて第１の偏光子３９ａの吸収軸と一致し、遮断され
る。一方、電圧印加時には第１および第２の液晶セル３
７ａ、３７ｂで偏光軸は回転されず、光は同一方向の吸
収軸をもつ偏光子３１．３９ａ　、　３９ｂを通過する
ことになり、第６図に示したものと逆に作動する。第６
図の場合と同様に、第１および第２の液晶セル３７ａ、
　３７ｂに同一画像パターンを表示するように信号を送
ることにより、視覚特性を制御できる。各液晶セルの視
覚特性は（ＡＩ）、　（Ｂｉ）であり、これらが合成さ
れて液晶表示装置全体としては（Ａ、＋８ｇ）となり、
前方および後方方向のコントラスト比を高くすることが
できる。第１の液晶セル３７ａは信号ＯＮ時には本来光
を透過するものであるが、１８０°を中心とした後方部
分では光を透過しにくくてコントラスト比が悪い、一方
、第２の液晶セルは同様に前方のコントラスト比が悪い
が、これらが互いに補償しあってコントラスト比の高い
視角範囲が拡がり、視覚特性が向上する。この実施例で
は、第１の液晶セル３７ａの上基板および第２の液晶セ
ル３７ｂの上基板の延伸軸方向と表面、第１および第２
偏光子３１，３９ａ、３９ｂの吸収軸２５とが直交する
ように配設されている。

第１７図は、さらに他の実施例を示し、各偏光子の吸収
軸を平行にした以外は第１４図に示したものと同様であ
る。よって、第１４図に示したものが信号ＯＮ時に光を
カットし、信号ＯＦＦ時に光を透過するのに対して、第
１６図に示したものがこの逆に作動する点を除いて、即
ち、表示画像か暗像か透過像かである点を除いて同様で
ある。

第１６図および第１７図に示したように透過像を形成す
る液晶表示装置は、たとえば、液晶セルを光シヤツター
として用いてバックライトを通過させ、色フィルターの
色を表示する液晶カラーテレビなどに利用される。

以上１個々の液晶セルについてラビン□グ方向を調整す
ることにより視覚特性を制御する場合を説明したが、液
晶セルの視覚特性の制御方法がこれに限定されないのは
勿論である。

見見立夏至 本発明の液晶表示装置によれば、信号のＯＮ。

ＯＦＦによって画像表示が可能であり、視覚特性が異な
り互いに補償しあうような液晶セルを有する複数のユニ
ットセルを組合せ、各液晶セルに実質上同一の画像パタ
ーンを表示することにより、コントラスト比の高い視覚
範囲を制御して拡張することができ、特に高デユーテイ
のマルチプレックス駆動においてもコントラスト比の高
い視角範囲を広くとることができる。しかも、液晶セル
の基板として一軸延伸プラスチックフィルムを用いたこ
とにより装置の薄型化が可能となり画像のズレが防止さ
れるとともに、フィルムの延伸軸方向と偏光子の吸収軸
とを直交させることにより表示面の着色が防止されて高
品質の画像表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第５図は従来例の液晶表示装置の構成を模
式的に示す分離斜視図である。 第２図は視覚特性の表示方法を示す斜視図である。 第３図および第４図は従来の液晶表示装置について視覚
方向とコントラスト比との関係を示すグラフである。 第６図は本発明の液晶表示装置の実施例を模式的に示す
分離斜視図であり、第７図はその装置による視覚特性の
拡がりを説明する図である。 第８図および第９図は、第６図に示した液晶表示装置に
ついて、それぞれスタティック駆動およびマルチプレッ
クス駆動したときの視角方向とコントラスト比との関係
を示すグラフである。 第１０図はガラス基板を用いた液晶表示装置の構成例を
示す図であり、第１１図はその表示面での画像のズレを
示す図である。 第１２図は本発明の実施例を示す分離斜視図であり、第
１３図はその視覚特性の拡がりを説明する図である。 第１４図、第１５図、第１６図および第１７図は本発明
のさらに他の実施例を示す斜視図である。 １３・・・上基板のラビング方向 １５・・・下基板のラビング方向 ２５・・・吸　　収　　軸　　３１・・・表面偏光子３
３・・・第１のセルユニット　３５・・・第２のセルユ
ニット３７ａ・・・第１の液晶セル　　３７ｂ・・・第
２の液晶セル３７ｃ・・・第３の液晶セル　　３９ａ・
・・第１の偏光子３９ｂ・・・第２の偏光子　　３９ｃ
・・・第３の偏光子特許出顆人　株式会社リコー 〒 第１図 第３図　　　第５図 第１０図　　　　第１１図 第１２図　　　第１３図 第１７図 −１（Ｍ−−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、表面偏光子の裏面に、上下基板間に液晶物質が収納
   されたツイストネマティック型液晶セルと偏光子とが順
   次積層されたセルユニットが少くとも２組以上重ねて配
   設され、前記セルユニットは、前記液晶セルに信号電圧
   を印加することにより、同一セルユニット内の偏光子で
   の光の透過−遮断を制御できるようになっており、かつ
   、前記液晶セルの上下基板を一軸延伸プラスチックフィ
   ルムで形成するとともに、上下基板の少なくともいずれ
   か一方の延伸軸といずれかの偏光子の吸収軸とを直交さ
   せたことを特徴とする液晶表示装置。