JPS62506B2 - - Google Patents

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JPS62506B2
JPS62506B2 JP53141982A JP14198278A JPS62506B2 JP S62506 B2 JPS62506 B2 JP S62506B2 JP 53141982 A JP53141982 A JP 53141982A JP 14198278 A JP14198278 A JP 14198278A JP S62506 B2 JPS62506 B2 JP S62506B2
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JP
Japan
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liquid crystal
alignment
layer
cell substrate
layers
Prior art date
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JP53141982A
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Japanese (ja)
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JPS5567787A (en
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Fumiaki Funada
Hirosaku Nonomura
Hisashi Kamiide
Tomio Wada
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Priority to US06/094,549 priority patent/US4375317A/en
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Priority to GB7939719A priority patent/GB2038498B/en
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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は2枚の基板内に、螺旋軸を該基板と垂
直な方向とし、該基板間で液晶分子長軸を実質的
に90゜ねじつたいわゆるツイステツドネマテイツ
ク液晶を挿入して成る液晶表示セルを多層化した
多層ツイステツドネマテイツク液晶表示装置に関
するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a so-called twisted nematic material in which the helical axis is perpendicular to the two substrates and the long axis of the liquid crystal molecules is twisted substantially by 90 degrees between the substrates. The present invention relates to a multilayer twisted nematic liquid crystal display device in which liquid crystal display cells each having a liquid crystal inserted therein are multilayered.

ツイステツドネマテイツク液晶表示装置は液晶
駆動に際しての光学効果に対するスレツシヨール
ド電圧の3倍以内で実効値電圧を印加した場合に
於いて、表示コントラストに強い異方性即ち視覚
依存性が存在することが知られている(船田、上
田、和田、三戸;応用物理、44、866、1975)。こ
の視覚依存性は液晶分子のねじれ方向(カイラリ
テイ)と基板面に対する液晶分子の若干の傾き方
向(テイルトアングル)によつて決定される。従
つて同一液晶セル内に於いては全て同一のカイラ
リテイとテイルトアングルを有する液晶分子配向
状態が採用され、更にそれによつてもたらされる
最良のコントラスト領域は最も多く液晶セルを観
察する方向に一致させられている。これは良質な
表示を得るためにツイステツドネマテイツク液晶
表示装置を製作する上で重要なことである(特開
昭51−4996号)。
Twisted nematic liquid crystal display devices exhibit strong anisotropy, that is, visual dependence, in display contrast when an effective voltage is applied within three times the threshold voltage for optical effects when driving the liquid crystal. known (Funada, Ueda, Wada, Mito; Applied Physics, 44 , 866, 1975). This visual dependence is determined by the twist direction (chirality) of the liquid crystal molecules and the slight tilt direction (tilt angle) of the liquid crystal molecules with respect to the substrate surface. Therefore, within the same liquid crystal cell, all liquid crystal molecules are aligned with the same chirality and tail angle, and the best contrast region resulting from this alignment is most often aligned with the direction in which the liquid crystal cell is observed. It is being This is important in manufacturing a twisted nematic liquid crystal display device in order to obtain a high quality display (Japanese Patent Laid-Open No. 51-4996).

上記の如きツイステツドネマテイツク液晶表示
装置の液晶セルを多層化し、それぞれの液晶層に
部分的に電界を印加するため電極構造を構成し、
かつそれぞれの電極に設定電圧を印加する駆動回
路を配置して成る多層ツイステツドネマテイツク
液晶表示装置は、すでに“特開昭50−794”によ
り提案されている。この種の多層ツイステツドネ
マテイツク液晶表示装置の特徴としては、単層の
ものと比較し、次の点があげられる。
The liquid crystal cell of the twisted nematic liquid crystal display device as described above is multilayered, and an electrode structure is configured to partially apply an electric field to each liquid crystal layer.
A multilayer twisted nematic liquid crystal display device comprising a drive circuit for applying a set voltage to each electrode has already been proposed in ``Japanese Patent Laid-Open No. 50-794''. This type of multilayer twisted nematic liquid crystal display device has the following features compared to a single layer device.

〔1〕 表示デザインの多様化ができる。[1] Display designs can be diversified.

〔2〕 電気光学的論理回路を形成できる。[2] Electro-optical logic circuits can be formed.

〔3〕 マルチプレツクス駆動により表示を行なう
際に、各絵素に印加する電圧の印加時間(デユ
ーテイフアクター)を一定とした場合に多層の
分だけ絵素数を増加することができる。
[3] When displaying by multiplex driving, the number of picture elements can be increased by the number of layers if the voltage application time (duty factor) applied to each picture element is kept constant.

しかしながら一方欠点として、多層化にするこ
とによる表示品位の劣下という問題があり、表示
装置として実用化する上での大きな障害となつて
いた。
However, on the other hand, there is a problem in that the display quality deteriorates due to the multilayer structure, which has been a major obstacle to practical use as a display device.

本発明は上記欠点に鑑み技術的手段を駆使する
ことにより、ツイステツドネマテイツク液晶表示
セルを多層にしても表示機能の劣化を招くことの
ない液晶分子配向方向に特徴を有する新規有用な
表示装置を提供することを目的とするものであ
る。
In view of the above-mentioned drawbacks, the present invention makes full use of technical means to provide a novel and useful display characterized by a liquid crystal molecule orientation direction that does not cause deterioration of display function even when a twisted nematic liquid crystal display cell is made into multiple layers. The purpose is to provide a device.

第1図はツイステツドネマテイツク液晶セルを
2層構造とした場合の液晶表示装置の構成を示す
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a liquid crystal display device in which a twisted nematic liquid crystal cell has a two-layer structure.

ガラス等から成る3枚の透明基板1a,1b,
1cをそれぞれ対向配置し、各透明基板1a,1
b,1cの間の間隙にネマテイツク液晶層(ある
いはピツチの長いコレステリツク液晶層)2a,
2bが介設されている。また液晶層2a,2bに
駆動電圧を印加するため、In2O3等から成る透明
電極3a,3b,3c,3dが透明基板1a,1
b,1c上に被着形成され、透明電極3a及び3
bは電圧源4aに接続されて液晶層2aを駆動
し、透明電極3c及び3dは電圧源4bに接続さ
れて液晶層2bを駆動する。透明電極3a,3
b,3c,3d及び透明基板1a,1b,1cの
液晶と対向する面にはラビング法や斜方蒸着法等
によつて液晶の分子配向を決定するための優先配
向処理が施された配向層5a,5b,5c,5d
が被覆されている。透明基板1a,1b,1cの
周縁はエポキシ樹脂、フリツトガラス等から成る
シール材6a,6bで封止され、液晶セルが構成
されている。透明基板1a及び1cの外面側には
ヨーソ系またはポリエン系等の直線偏光フイルタ
ー7a,7bが設けられ、また液晶セルの背面に
は散乱反射板8が配置されている。偏光フイルタ
ー7a,7bは、液晶分子の配向変換に基き、表
示を顕視化するものである。透明電極3a,3
b,3c,3dに電圧を印加することにより、液
晶層2a,2bの配向変換に基く光学効果を介し
て観測者9に表示が実行される。
Three transparent substrates 1a, 1b made of glass etc.
1c are arranged facing each other, and each transparent substrate 1a, 1
A nematic liquid crystal layer (or a cholesteric liquid crystal layer with a long pitch) 2a,
2b is interposed. Further, in order to apply a driving voltage to the liquid crystal layers 2a, 2b, transparent electrodes 3a, 3b, 3c, 3d made of In 2 O 3 etc. are connected to the transparent substrates 1a, 1
Transparent electrodes 3a and 3 are deposited on top of b and 1c.
b is connected to a voltage source 4a to drive the liquid crystal layer 2a, and transparent electrodes 3c and 3d are connected to a voltage source 4b to drive the liquid crystal layer 2b. Transparent electrodes 3a, 3
On the surfaces of b, 3c, 3d and the transparent substrates 1a, 1b, 1c facing the liquid crystal, there is an alignment layer which has been subjected to preferential alignment treatment to determine the molecular alignment of the liquid crystal by a rubbing method, an oblique evaporation method, etc. 5a, 5b, 5c, 5d
is covered. The peripheral edges of the transparent substrates 1a, 1b, 1c are sealed with sealing materials 6a, 6b made of epoxy resin, fritted glass, etc., thereby forming a liquid crystal cell. Linear polarizing filters 7a, 7b made of yaws or polyenes are provided on the outer surfaces of the transparent substrates 1a and 1c, and a scattering/reflecting plate 8 is arranged on the back side of the liquid crystal cell. The polarizing filters 7a and 7b visualize the display based on the orientation change of liquid crystal molecules. Transparent electrodes 3a, 3
By applying voltages to b, 3c, and 3d, a display is performed to the observer 9 through the optical effect based on the orientation change of the liquid crystal layers 2a, 2b.

第2図A,B,C,D,Eは第1図に示す液晶
表示装置の配向層5a,5b,5c,5d面上及
び液晶セル全体に於ける液晶分子の配向方向を示
す説明図である。第2図A,Bは液晶層2aの配
向状態を示し、第2図Aは配向層5a上の配向状
態を、第2図Bは配向層5b上の配向状態に対応
する。またねじれ方向は左ねじ系である。第2図
C,Dは液晶層2bの配向状態を示し、第2図C
は配向層5c上の配向状態を、第2図Dは配向層
5d上の配向状態に対応する。またねじれ方向は
同様に左ねじ系である。尚、図中の〓 ,〓 ,〓
,〓 は液晶分子の配向方位を示すベクトルであ
る。第3図は液晶層2a,2bのテイルトアング
ルを示す説明図である。〓は第3図にに定義され
る如く液晶層2a,2bが透明基板3a,3b,
3c,3dに対しテイルトアングル△θを有する
方向である。
FIGS. 2A, B, C, D, and E are explanatory diagrams showing the alignment directions of liquid crystal molecules on the alignment layers 5a, 5b, 5c, and 5d surfaces of the liquid crystal display device shown in FIG. 1 and in the entire liquid crystal cell. be. 2A and 2B show the alignment state of the liquid crystal layer 2a, FIG. 2A corresponds to the alignment state on the alignment layer 5a, and FIG. 2B corresponds to the alignment state on the alignment layer 5b. Also, the twist direction is a left-handed thread system. FIGS. 2C and 2D show the alignment state of the liquid crystal layer 2b, and FIG.
corresponds to the orientation state on the orientation layer 5c, and FIG. 2D corresponds to the orientation state on the orientation layer 5d. The twist direction is also a left-handed screw system. In addition, 〓 2 2 , 〓 2 1 , 〓 in the figure
1 2 , 〓 1 1 is a vector indicating the alignment direction of liquid crystal molecules. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the tilt angle of the liquid crystal layers 2a and 2b. As defined in FIG. 3, the liquid crystal layers 2a, 2b are transparent substrates 3a, 3b,
This direction has a tilt angle Δθ with respect to 3c and 3d.

液晶層2a,2bが第2図に示す配向状態に設
定されている場合、上下2層の液晶セルの各々の
視角方向は異なつた領域を有し、観察者が表示面
を見た場合、全表示面に於いて電界を印加した際
に均一な表示コントラストを与えない結果を生
じ、表示の品位を低下させる結果となる。即ち表
示に対してコントラストの良好な領域は、第2図
Eに示す如く、液晶層2aは破線領域10、液晶
層2bは斜線領域11でコントラスト良好領域を
形成するため、各液晶層2a,2bに対してコン
トラストの良好な領域が合致しなくなり、表示に
対して支障をきたすこととなる。
When the liquid crystal layers 2a and 2b are set in the alignment state shown in FIG. When an electric field is applied to the display surface, a uniform display contrast is not provided, resulting in a decrease in display quality. That is, as shown in FIG. 2E, the areas with good contrast for display are the dotted line area 10 for the liquid crystal layer 2a and the diagonal line area 11 for the liquid crystal layer 2b, so each liquid crystal layer 2a, 2b The area with good contrast will no longer match the contrast, which will cause problems in display.

本発明は、液晶層の配向状態を螺旋軸に対して
周期的かつ相似的に設定するものであり、以下実
施例に従つて図面を参照しながら詳細に説明す
る。
The present invention is to set the alignment state of a liquid crystal layer periodically and similarly with respect to a helical axis, and will be described in detail below according to an embodiment with reference to the drawings.

第4図A,B,C,D,Eは本発明の1実施例
である2層構造液晶セルに於ける液晶分子配向方
向を示す説明図である。
FIGS. 4A, B, C, D, and E are explanatory diagrams showing the orientation directions of liquid crystal molecules in a two-layer structure liquid crystal cell that is one embodiment of the present invention.

液晶セルの構造は第1図に示す構造と同様に
し、透明基板1a,1b,1cは例えば0.7mm〜
3mm程度の厚さを有するソーダガラス、表示に対
応してエツチング等によりパターン加工された透
明電極3a,3b,3c,3dはIn2O3、配向層
5a,5b,5c,5dはSiO2を電子ビーム蒸
着で薄膜状に形成した後布等で一定方向にラビン
グ処理したものを用いている。液晶層2a,2b
は7μm程度の層厚とし、コレステリール・ノナ
ノエイトをごく少量含有したビフエニール系液晶
ROTN403(Roche社製)を採用する。シール材
6a,6bはスクリーン印刷等に用いられるエポ
キシ樹脂で構成し、偏光フイルター7a,7bは
三立電機製L−83−18型を用いる。また散乱反射
板8はサンドブラスト加工したアルミニウム板と
する。液晶層2aの配向方向は第4図A,Bに示
す配向層5a上で〓 を、配向層5b上で〓 を有
する方向とし、またこれに対して液晶層2bの配
向方向は第4図C,Dに示す如く配向層5c上で
を、配向層5d上で〓 を有する方向とする。
テイルトアングル△θは約2〜3度の範囲に設定
する。
The structure of the liquid crystal cell is the same as that shown in FIG.
Soda glass having a thickness of about 3 mm, transparent electrodes 3a, 3b, 3c, and 3d patterned by etching or the like in accordance with the display are made of In 2 O 3 , and alignment layers 5a, 5b, 5c, and 5d are made of SiO 2 . It is formed into a thin film by electron beam evaporation and then rubbed in a certain direction with cloth or the like. Liquid crystal layers 2a, 2b
is a biphenyl liquid crystal with a layer thickness of approximately 7 μm and containing a very small amount of cholesteryl nonanoate.
Adopts ROTN403 (manufactured by Roche). The sealing materials 6a, 6b are made of epoxy resin used for screen printing, etc., and the polarizing filters 7a, 7b are L-83-18 type manufactured by Sanritsu Electric. Further, the scattering reflector plate 8 is made of a sandblasted aluminum plate. The alignment direction of the liquid crystal layer 2a is a direction having 〓 2 2 on the alignment layer 5a and 〓 2 1 on the alignment layer 5b as shown in FIGS. 4A and 4B, and the orientation direction of the liquid crystal layer 2b is As shown in FIGS. 4C and 4D, the direction 〓 2 1 on the orientation layer 5c and the direction 〓 1 1 on the orientation layer 5d are assumed.
The tail angle Δθ is set in a range of about 2 to 3 degrees.

以上の構成とすることにより、表示に対するコ
ントラスト良好領域は第4図Eに示す斜線領域1
2となり、各液晶セルに於ける液晶層2a,2b
のコントラスト良好領域は双方とも配向方位で決
定される同一の1/4象現にて一致する。
With the above configuration, the area with good contrast for display is the shaded area 1 shown in FIG. 4E.
2, and the liquid crystal layers 2a and 2b in each liquid crystal cell
The good contrast regions of both coincide in the same 1/4 quadrant determined by the orientation direction.

尚、液晶セルの構成材料は上記実施例に限定さ
れるものではなく、また多層構造は3層以上とす
ることも可能である。
Incidentally, the constituent materials of the liquid crystal cell are not limited to those in the above embodiments, and the multilayer structure can also have three or more layers.

以上詳説した如く、ツイステツドネマテイツク
液晶セルを多層化した多層液晶表示装置に於い
て、各液晶層の液晶分子配向方向を周期的かつ相
似的にすることにより表示機能を増加することが
でき、良好な表示品位が維持される。
As explained in detail above, in a multilayer liquid crystal display device in which twisted nematic liquid crystal cells are multilayered, the display function can be increased by making the orientation direction of liquid crystal molecules in each liquid crystal layer periodic and similar. , good display quality is maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は2層構造液晶表示装置の構成を示す断
面図である。第2図A,B,C,D,Eは本発明
を説明するための液晶分子配向方向を示す説明図
である。第3図は液晶分子配向方向を示すベクト
ル〓を定義する説明図である。第4図A,B,
C,D,Eは本発明の1実施例を示す液晶分子配
向方向説明図である。 1a,1b,1c……透明基板、2a,2b…
…液晶層、3a,3b,3c,3d……透明電
極、5a,5b……配向層、7a,7b……偏光
フイルター。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a two-layer liquid crystal display device. FIGS. 2A, B, C, D, and E are explanatory diagrams showing the alignment directions of liquid crystal molecules for explaining the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram for defining a vector 〓 indicating the alignment direction of liquid crystal molecules. Figure 4 A, B,
C, D, and E are explanatory views of liquid crystal molecule alignment directions showing one embodiment of the present invention. 1a, 1b, 1c...transparent substrate, 2a, 2b...
...Liquid crystal layer, 3a, 3b, 3c, 3d...Transparent electrode, 5a, 5b...Alignment layer, 7a, 7b...Polarizing filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 液晶分子の配向方位(向き)を決定する配向
層を有する少なくとも3枚のセル基板を積層し、
各セル基板間隙に液晶分子長軸が実質的に90度ね
じられたツイステツドネマテイツク配向液晶層を
介在させて成る多層液晶表示装置に於いて、 中央部に配置される中央セル基板の表裏両面に
形成される配向層の配向方位を互いに直交させ、 前記中央セル基板とこれに表裏両方向にて対面
配置される2枚の対向セル基板との間で、 前記双方の対向セル基板の配向層の配向方位と
前記中央セル基板の対面位置の背面側に位置する
配向層の配向方位とを合致せしめて前記中央セル
基板の表裏方向に層設される液晶層のねじれ方向
を同一にしたことを特徴とする多層液晶表示装
置。
[Claims] 1. At least three cell substrates each having an alignment layer that determines the alignment direction (orientation) of liquid crystal molecules are laminated,
In a multilayer liquid crystal display device in which a twisted nematic alignment liquid crystal layer in which the long axis of the liquid crystal molecules is substantially twisted by 90 degrees is interposed between each cell substrate gap, the front and back surfaces of the central cell substrate arranged in the center are The alignment directions of the alignment layers formed on both surfaces are orthogonal to each other, and between the central cell substrate and two opposing cell substrates disposed facing the central cell substrate in both front and back directions, the alignment layers of both of the opposing cell substrates are and the alignment direction of the alignment layer located on the back side of the facing position of the central cell substrate are made to match, so that the twist directions of the liquid crystal layers layered in the front and back directions of the central cell substrate are made the same. Features of multilayer liquid crystal display device.
JP14198278A 1978-11-16 1978-11-16 Multilayer liquid crystal display unit Granted JPS5567787A (en)

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JP14198278A JPS5567787A (en) 1978-11-16 1978-11-16 Multilayer liquid crystal display unit
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DE19792946334 DE2946334A1 (en) 1978-11-16 1979-11-16 MULTI-LAYER LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5277746A (en) * 1975-12-24 1977-06-30 Seiko Epson Corp Multilayer liquid crystal display device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5277746A (en) * 1975-12-24 1977-06-30 Seiko Epson Corp Multilayer liquid crystal display device

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JPS5567787A (en) 1980-05-22

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