JPS58168034A - ツイストネマチツク型液晶表示装置 - Google Patents

ツイストネマチツク型液晶表示装置

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JPS58168034A
JPS58168034A JP57050165A JP5016582A JPS58168034A JP S58168034 A JPS58168034 A JP S58168034A JP 57050165 A JP57050165 A JP 57050165A JP 5016582 A JP5016582 A JP 5016582A JP S58168034 A JPS58168034 A JP S58168034A
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JP
Japan
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liquid crystal
twisted nematic
display device
crystal display
polarizing plates
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JP57050165A
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English (en)
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Yutaka Nakagawa
豊 中川
Minoru Akatsuka
赤塚 實
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL 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
    • G02F1/00—Devices 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
    • G02F1/01—Devices 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 
    • G02F1/13—Devices 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
    • G02F1/137—Devices 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
    • G02F1/139—Devices 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
    • G02F1/1396—Devices 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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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】 本発明は、マトリックス駆動に適したツイストネマチッ
ク型(TN) w高表示装置に関するものである。
近年、液り表示装置は、ウォッチや電卓等の小型表示器
としてすっかり定着したが、マイコン等の発達に伴い大
型で大容量の表示器としても期待されつつるる。この大
容量の表示を行うためにはマトリックス駆動が必然的と
なり、その場@液晶を高デユーテイで使用した時の動作
マージンを上げることが重要な課題となる。
この動作マージンを上げるには、液晶自体に改良を加え
る方法と液晶児外のセルパラメーター等で改良を加える
方法が考えられる。本発明は像高自体には何の変更も加
える事なしに、液晶セル基板近傍における沿、晶分子の
配向方向の変更および偏光板の貼付方法を変えることに
より、簡単に動作マージンを上げることができるもので
ある。
ところで一般に、液晶の屈折率異方性△nとギャップd
(μm)との積△n−dは液晶セルの特性に影響を与え
るが、TN液晶セルをマトリックス駆動した場合には△
n−dの大きさにより視認性か大きく異なる。即ち、Δ
n−dが大きい場合には、液晶セル正面でのコントラス
トシjつきやすいが、視野角が狭いという特性となり、
一方、Δn−dが比較的小さい場合には、視野角は広い
が正面でのコントラストがつきにくいという欠点をもつ
。本発明は、Δn−dの大きな液晶セルに関するもので
あり、背景層色の点よりΔn−d≧09のものを対象と
するものであり、2枚の偏光板を用いたツイストネマチ
ック型液晶表示装置において、明視方向から定まる配向
方向を5〜60°ずらすとともに、2枚の偏光板の内掛
なくとも1枚を1〜30°ずらし、配向方向の線対称軸
に対して2枚の偏光板の偏光軸が非対称となるようにし
たことを!%徴とするツイストネマチック型液晶表示装
置である。
以下図に従い説明する。第1図は本発明のツイストネマ
チック型液晶セルの断面図である。
セルの基本的榊成は従米の反射型TN液晶セルと全く同
一である。即ち、透°明電極(2a)。
(2b)を設けた基板(la)、(11))を相対向し
てシール材(8)でシールし、液晶(4)を注入して液
晶セル(5)を構成し、その画側にイメ光板(6a)。
(6b)を設け、さらにその一方の側に反射板(7)を
設置したものである。
私版(la)、(lb)近傍における液晶分子の配列方
向はほぼ90°異なるように配向処理力;なされている
ので、液晶分子は基板(旨1でほぼ90゜のらせん構造
をとる。しかし、このらせん構造のねじれ方向には第2
図のように2種類が考えられ、液晶セルの明視方向(8
)を手前に設定した場合、(a)のように液晶分子が反
時計方向へねじれている場合を左旋性、(b)のように
時計方向にねじれている場合を右旋性と定義する。
この明視方向は、その方向に目を置いて見たψ5合、即
ち、その方向を観察方向とした場合に最も見易くなる方
向であり、左旋性のHaを用いた場合、その配向方向は
第2図(A)に示すように表側の配向方向θAは時計廻
りで45°、裏側の配向方向θBは時絹廻りで一45°
となり、又、右旋性の液晶を用いた場合、その配向方向
は第2図(B)に示すように表側の配向方向θAけ時計
廻りで一45°、裏側の配向方向θBは時計廻りで45
°となる。
又、液晶セルに設置される偏光板(6a)、 (6b)
の偏光軸は、隣接する基縁における液晶分子の配列方向
とほぼ平行(平行貼り)又はほぼ垂直(垂直貼り)に設
置するのが音道であるが、リターデーションによる着色
の度合が少ない垂直貼りの方が有利であるので、以下垂
直貼りのものについてのみ説明するが、平行貼りの場合
も同様に可能なものである。
又、偏光板の偏光軸の交角り。1は左旋性セルを例にと
ると、第3図に示すように入射した偏光面が伝搬してい
く方向の挟角とする。表側の偏光板旧)と裏側の偏光板
021の回転方向の符号は、表裏偏光板の偏光軸とも図
示したようにダア。、を大きくする方向を正とし、ダア
。、を小さくする方向を負とし、以下偏光板の回転の状
態は、(OA。
sB)のように示す。ここでmAは、表側の偏光板の通
常の偏光軸からのずれを示し、第3図では、液晶分子の
配向方向に直角な方向である方向(lυからのずれを時
計廻りで正に、反時計廻りで負に示す。JZIBは、裏
側の偏光板の偏光軸のずれを示し、第3図では同様に時
計廻シで負に、反時計廻りで正に示す。
グA=−5°、χB=−5°、ダア。、=80°とする
ことにより、ダム−09,ρB=069戸ア。、=90
’の液晶表示装置1に比してマージンが向上することは
知られているが、この場合は(−5°、−5°)のよう
に表わす。この2つの場合、配向方向の森対称軸03)
に対して2枚の偏光板の偏光軸はいずれも対称となる。
TN液晶表示装置の明視方向は、良く知られているよう
に表、裏基板の近傍における液晶分子の配向方向の中間
方向であり、第2図及び第3図では全て下方となり矢印
(81で示してるる。
本発明では、以下との配向方向により定まる明視方向と
実際に見る方向である観察方向との差を、第4図に示す
如く明視方向(14a)が観察方向(15)に対して時
計廻り方向にある場合を正に、明視方向(14b)が観
察方向a9に対して反時計廻り方向にある場合を負にし
て説明する。
本発明では、液晶の屈折率異方性Δnと液晶層の間隙d
(μm)の積Δn−dが、△n−d≧09μmの液晶セ
ルを用いることが好ましく、これは、Δn−aが太きい
ものは、特定の方向から見た場合の視認性、シャープネ
スが良いものであり、宙光板を少し回転させた場合の背
景着色が赤味をおびないためには、Δn−d≧0.9μ
mとされる。
このような液晶セルを用い、配向方向を明視方向により
定まる本来の配向方向から5〜60゜すらすものであり
、又、2枚の偏光板の内掛なくとも1枚を1〜30°ず
らすものであり、配向方向の線対称軸に対して、2枚の
偏光板の偏光軸が非対称となるように、即ち、pA〜g
Bとなるようにされる。
これは、第2図のような通常の配向方向を有する液晶セ
ルにaA=OB、例えば(−5°、−5°)のように対
称的に偏光軸を動かすことにより、マージンは向上する
効果はあるが、本発明のように明視方向によシ定まる本
来の配向方向から配向方向がずれている場合には、必ず
しも見易くなく、マージンの向上はほとんど見られなく
、角度によっては逆にマージンが低下してしまう場合も
ある。
このため本発明では、液晶として左旋性の液晶を用いた
場合には、第5図に示すように、配向方向、偏光板か決
定される。同図において、明視方向Q6)が観察方向Q
7)がらψ−+30’ずれた例を示しておシ、明視方向
から定まる配向方向は、表側の配向方向は時計廻りにθ
A=7561裏側の配向方向は時計廻りにθB=−15
°とされる。
この例では、ψ=300としたが、本発明では5〜60
’とされるものであシ、ψく5°ではマージン向上の効
果がほとんどなく、ψ> 60’では、駆動電圧が著し
く高くなるとともに、観察方向のわずかなずれ、即ち、
ψが大きくなるようなずれに対して極端に視認性が低下
する現象が見られるため好ましくない。
このように左旋性の液晶を用いた坊゛合には、観察方向
からみて、赤側の配向方向は時計廻りにθA=105〜
50’となるようにされ、飯側の配向方向は時計廻りに
θB=15°〜−40oとなるようにされれば良い。
又、この例では、表側の偏光板の偏光軸のみがずらされ
ており、垂直貼りをしているだめ配向方向からのずれは
lp、=−1o°とされており、yJB=o°である。
この場合、配向方向の紳対称軸特から表側の偏光板は3
5°ずれておシ、裏側の偏光板は45°ずれており、2
枚の偏光板は非対称とされている。さらに、この2枚の
偏光嶽は表側の偏光板の偏光軸を、2枚の偏光板の交角
の内、偏光面が伝搬していく方向の交角g5POLが液
晶分子の回転角よりも小さくなる方向に10°ずらされ
ていることになる。
本発明では、この配向方向の線対称軸Uから2枚の偏光
板を非対称となるようにずらすことを、配向方向をずら
すことと組み合せることにより、配向方向により定める
明視方向と異なるある特定の観察方向に藁いマージンを
発生させることができ、従来と同一の液晶を用いてよシ
尚いマルチプレックス駆動も・性を得ることができる。
本発明では、この偏光板をずらす角度は1〜30°とさ
れる。
又、この例では表側の偏光板をFBA≦−1°の方向に
動かしたが、121A≧1°の方向にずらすことはあま
り効果がなく、偏光面が伝搬していく方向のダ角り。1
が液晶分子の回転角より小さくなる方向、即ち、60°
≦す。1≦89°とされることがマージン向上の点から
みて好ましい。
又、逆に右旋性の液晶を用いた場合にH“、第6図に示
すように、明視方向Q9iが観察力向(イ)かとされて
いる。右旋性の液晶を用いた馴1合に11観察方向から
みて、表側の配置同方向は時計廻りにθA=−50・5
へ5・となるようにされ、裏側の配向方向は時計剃りに
θB=40°〜−15°とされれば良い。
又、この例でも表側の隼米板の偏光軸のみがずらされて
おり、ρA−−100とされており、ρB=0゜のため
、配向方向の線対称軸に対して2枚の偏光板は非対称と
されている。この偏光軸のずらされている方向は、戸ア
。、が液晶分子の回転角よりも小さくなる方向に表側の
偏光板會1へ・30’すらせば良い。
この偏光板のすらされる角度は、1°未満では効果が不
光分であシ、又、30°を越えると*鼾着色が表示とし
て不適当となったり、フントラストがつきにくくなるた
め1〜30°とされる。
次いで試験例を説明する。
数品として屈折率異方性Δn=0.132の液晶をセル
fW+ha−7μmのセルに注入してΔn−d=0.9
2の争件とし、明視方向を観察方向からψ−30’ずら
した。即ち、第5図に示す配向方向とした左旋性セルを
作成した。
この浴゛晶セルを用いて、偏光板を(o’、o’)即ち
全くずらさない状態で貼着して、マルチプレックス駆動
の目安となるパラメーターである急歳性M8、視角依住
性Mqを測定した。この結、11.。
果を躯7図に示す。
ナオ、Me、Mqは以下の式で示され、■、。、■、。
は夫々相対輝度が90%、50%となる電圧であり、θ
は液晶セルの法厩・方向から観察方向へ側った角度であ
る。
MS=v90 (θ=10°)/V50(θ−10°)
Mq、=V、O(θ=40°)/V*o(θ=10°)
第7図からも明らかなように、動作マージンど櫃接関係
のあるMe・Mqは、観察方向では明視方向よシも低く
なり、何らマージン向上に役に立っていない。又、この
場合のMe・MqU明視方向で約0.76%度で、図に
示していないが、明視方向を中心としてほぼ対称と々っ
でいる。
このように従来の方式では、明視方向が観覧方向となる
ように配向処理することが最も適していることとなる。
第8図は、同じ液晶セルを用い、偏光板を(−5°、−
5°)、即ち、5paL= s o’で、配向方向の線
対称軸に対して2枚の偏光板の偏光軸が対称になるよう
にして測定した” ’ + Mq+ Me・Mqを示す
。この場合、偏光板、をずらしているため明視方向にお
けるMe−Mq及び観察方向におけるMe・Mqともに
向上しているが、やはり明視方向のMe・Mqの方が高
く、明視方向を観察方向とする方が好ましい。明視方向
でのMe・Mqは0.78弱であった。
これに対して、第9図は本発明の実施例で、表側の偏光
板を10°すらして”POL−80’とした第5図例示
の構成で測定したものであり、観察方向付近でのMe−
Mqが向上しているものでるり、明視方向である30°
の位置から反対方向(/−= −30°の位tiiまで
Ms−Mqがほぼ0.78以上となっており、高いマー
ジンが得うれる。
このように偏光板を配向方向の線対称軸に対して非対称
に配することにより、Me・Mqも明視方向に対して非
対称となり、特定の方向でMe・Mqが増大することと
なり、対称とした場合よりも高くなった。
この図からも明らかなように観察方向が25゜から右9
i1jで角度依存性Mq及びMe−Mqが優れており、
ψ≧5°で優れていることがわかる。又、観察方向から
一30’を越えるとMs−Mqの向上よりもVSOの増
加の割合が著しく、表示が見づらくなるため、ψ≦60
°が好ましいこともわかる。即ち、yso(θ=10°
)が上昇すると、観察方向の少しのすれにより、一方の
側では電圧不足で表示がほけ、反対の側では血圧過剰で
クロストーク気味という表示として非常に見にくいもの
となる。このことから明視方視方向と観察方向の差は、
ψ=5〜60°が適当であることがわかる。なお、逆方
向では、即ち、ψ≦θ°で1:M日・Mqは低下してし
まうものであった。
以上のように本発明においては、配向方向と@光軸を適
当に設定することによシ、マルチプレックス特性の良い
TN液晶表示装置が←られるものである。
又、上述の実施例では、左旋性のセルを用いたため、ψ
−5〜60°とされたが、右旋性セルのW1合には全く
対称にψ=−5@〜−60’とされれば同等の性能が得
られる。
この他、上述の実施例でけk 111の偏光板をずらし
たが、%(@すの偏光板のみを動かす、又は両方の偏光
板を動かしても良く、少なくとも1枚の偏光板を動かし
て、かつ配向方向0脚対称軸に対して2枚の偏光板の=
*軸が非対象と々るようにされれば良く、その角度は実
験によシ本元明の範囲内で適宜定められれば良い。
本発明は、これに限られず、例えば偏光板を゛れG板内
面にアンダーコートとして形成する、偏光板上に電極を
形成した側光板基板を用いる等しても良く、各種樹脂、
無機物質のオーバーコートを設ける、斜め蒸着、ラビン
グ等の配向処蜘ヲする、液晶に多色性色素を混入する、
偏光膜、カラーフィルターを使用する、多層セルにする
等神々の応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図、TN液晶表示装置の断面図。 第2図乃至第6図は、本発明のTN液晶表示装置の曲、
明図。 第7図乃至第9図は、実施例及び比較例の測定結果を示
すグラフ。 la、lb・・・基板  2a、2b・・・電槽6a、
6b・・・偏光板 萼 2  ffi。 茅 5 図 茅乙川 f、京j町かうり−れ 場り肩1才1ク心゛うりJ−れ 場」鱈ρI司る3やす一叡 手続五UzLE占:(方式) 昭和58年411ノl [」 特許庁長官 若杉和夫殿 1、事1′1の表ボ 昭和57 ’l特許願第50165号 !9発明の名称 )ぞストネマチック型液晶表小装置 、3.補正をする殻 ・耗件との関係  特許出願人 住所  東京都千代田区丸の内−二]ll&2号氏名 
(004)旭硝r株式会社 ・10代理人 〒105 J2.補止分合の11 (−1 昭[LL+8年3JI29日 (発送日)(・、補正に
より増加jる発明の数   なし7以上 茅 2 (A)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)2枚の偏光板を用いたツイストネマチック型液晶
    表示装置において、明視方向から尾まる配向方向を5〜
    60°ずらすとともに、2枚の偏光板の内掛なくとも1
    枚ケ1〜30°丁らし、配向方向の線対称軸に対して2
    枚の偏光板の偏光軸が非対称になるよ゛うにしたことを
    特徴とするツイストネマチック浄液?9表示装置。 (2)  液晶の屈折率異方性Δn、!:′p品〜の間
    隙d(μm)の稼△n−dが、0.9μm以上であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のツイストネ
    マチック型液晶表示装置。 (8)  表側の偏光板の偏光軸を、相対向する偏光板
    の交角の内、偏光面が伝搬していく方向の交角が液晶分
    子の回転角より小さくなる方向に1〜30°ずらしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は=’s 2項
    記載のツイストネマチック型液晶表示装置。 (4)  液晶として左旋性の液晶を用い、観察方向か
    らみて表側の配向方向が時計廻りに105゜〜506と
    し、裏側の配向方向が時計廻シに15°〜−40’とし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載のツイス
    トネマチック型液晶表示装置。 (5)  液晶として右旋性の液晶を用い、観察方向か
    らみて表側の配向方向が時計廻りに−50゜〜−105
    °とし、裏側の配向方向が時計廻りに40°〜−15°
    としたこと看特徴とする特許請求の範囲算3項記載のツ
    イストネマチック型液晶表示装置。
JP57050165A 1982-03-30 1982-03-30 ツイストネマチツク型液晶表示装置 Pending JPS58168034A (ja)

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JPS58168034A true JPS58168034A (ja) 1983-10-04

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5249854A (en) * 1975-10-17 1977-04-21 Seiko Epson Corp Liquid crystal display device
JPS5630118A (en) * 1979-08-21 1981-03-26 Sharp Corp Liquid crystal display element
JPS5817414A (ja) * 1981-07-24 1983-02-01 Seiko Epson Corp 液晶光学装置

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