本発明は液晶表示装置に関し、特に、広視野角の表示に関する。
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a display with a wide viewing angle.
一般に、液晶表示装置としては、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶やＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型液晶などのものが多く利用されている。そして、これらの液晶表示装置は、表示を明るくするために、液晶表示装置の裏面側にバックライトを備えて使用するものが多い。
In general, TN (twisted nematic) liquid crystal, STN (super twisted nematic) liquid crystal, and the like are widely used as liquid crystal display devices. These liquid crystal display devices are often used with a backlight on the back side of the liquid crystal display device in order to brighten the display.
図１１に示すものは極シンプルな構成を取る液晶表示装置の要部断面図を示したものである。ここでの液晶表示装置２０は、下基板１と上基板１１とを一定の間隙を設けて対向に配置し、封止材１９を介して液晶１７を封入した構成を取る。そして、上基板１１の外側に上偏光板１５、下基板１の外側に下偏光板５を貼付けて液晶表示装置２０ができあがる。ここで、下基板１は透明なガラスからなる下透明基板２と、その上面に設けられた透明なＩＴＯ膜からなり、コモン電極とも呼ばれる下透明電極３と、この下透明電極３並びに下透明基板２上に設けられた下配向膜４とから構成される。一方、上基板１１は、透明なガラスからなる上透明基板１２と、その下面に設けられた透明なＩＴＯ膜からなり、セグメント電極とも呼ばれる上透明電極１３と、この上透明電極１３並びに上透明基板１２上に設けられた上配向膜１４とから構成される。そして、図示はしていないが、一定の粒径のスペーサボールを上下基板１１、１の間に挟んで一定の間隙を設けて対向して配置し、封止剤１９で液晶１７を封止する構造を取る。
FIG. 11 shows a cross-sectional view of a main part of a liquid crystal display device having an extremely simple configuration. Here, the liquid crystal display device 20 has a configuration in which the lower substrate 1 and the upper substrate 11 are arranged to face each other with a certain gap therebetween, and the liquid crystal 17 is sealed through a sealing material 19. And the upper polarizing plate 15 is stuck on the outer side of the upper substrate 11, and the lower polarizing plate 5 is stuck on the outer side of the lower substrate 1 to complete the liquid crystal display device 20. Here, the lower substrate 1 includes a lower transparent substrate 2 made of transparent glass, a transparent ITO film provided on the upper surface thereof, a lower transparent electrode 3 also called a common electrode, and the lower transparent electrode 3 and the lower transparent substrate. 2 and a lower alignment film 4 provided on the substrate 2. On the other hand, the upper substrate 11 is made of an upper transparent substrate 12 made of transparent glass, a transparent ITO film provided on the lower surface thereof, an upper transparent electrode 13 also called a segment electrode, and the upper transparent electrode 13 and the upper transparent substrate. The upper alignment film 14 is provided on the upper alignment film 14. Although not shown, a spacer ball having a certain particle diameter is sandwiched between the upper and lower substrates 11 and 1 so as to face each other with a certain gap, and the liquid crystal 17 is sealed with a sealant 19. Take the structure.
図１１は上下の透明電極１３、３に電圧を印加した状態の図を示していて、液晶１７は、上下に向かって起立した状態の液晶分子１７ｂと、左右に寝た状態の液晶分子１７ａに分けた状態で示してある。上下の透明電極１３、３に所定の電圧を印加したとき、上下の透明電極１３、３に挟まれた部分の液晶分子１７ｂは起立する。この上下の透明電極１３、３に挟まれた部分、即ち、図中Ａで示す領域部分が表示を示す部分で、１つの表示画素を示す領域部分となっている。
FIG. 11 shows a state in which a voltage is applied to the upper and lower transparent electrodes 13 and 3. The liquid crystal 17 is divided into a liquid crystal molecule 17b standing up and down and a liquid crystal molecule 17a lying on the left and right. Shown in a separate state. When a predetermined voltage is applied to the upper and lower transparent electrodes 13 and 3, the liquid crystal molecules 17 b sandwiched between the upper and lower transparent electrodes 13 and 3 stand up. A portion sandwiched between the upper and lower transparent electrodes 13, 3, that is, a region portion indicated by A in the drawing is a portion indicating display, and is a region portion indicating one display pixel.
図１２は液晶表示素子２０の下方にバックライトを配設した要部断面図を示している。一般に、液晶表示装置の下方側にバックライトを配設して使用する。液晶表示装置２０の下面側に半透過反射板２１を配設し、その下に拡散板２２を配設し、更にその下に導光板２３を配設する。この導光板２３には反射板２４が設けられている。また、導光板２３の側面には照明の光源２５が配設されている。ここでは、拡散板２２と反射板２４を設けた導光板２３と光源２５とでバックライト装置２６を構成している。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part in which a backlight is disposed below the liquid crystal display element 20. In general, a backlight is provided below the liquid crystal display device. A transflective plate 21 is disposed on the lower surface side of the liquid crystal display device 20, a diffusion plate 22 is disposed under the transflective plate 21, and a light guide plate 23 is disposed thereunder. The light guide plate 23 is provided with a reflection plate 24. An illumination light source 25 is disposed on the side surface of the light guide plate 23. Here, the light guide plate 23 provided with the diffusion plate 22 and the reflection plate 24 and the light source 25 constitute a backlight device 26.
光源２５の光を導光板２３で奥方まで導光し、その光を反射板２４で導光板２３の上方に出射させ、拡散板２２で光を拡散して半透過反射板２１を透過させる。半透過反射板２１を透過した光は液晶表示装置２０の起立した液晶分子１７ｂの領域部分、即ち、表示画素Ａの部分を透過して外に放射される。これによって、表示が明るく視認される。
The light from the light source 25 is guided to the back by the light guide plate 23, the light is emitted above the light guide plate 23 by the reflection plate 24, and the light is diffused by the diffusion plate 22 and transmitted through the transflective reflection plate 21. The light that has passed through the transflective plate 21 passes through the region of the liquid crystal molecules 17b of the liquid crystal display device 20, that is, the portion of the display pixel A, and is emitted outside. As a result, the display is viewed brightly.
しかしながら、上記で示した従来の液晶表示装置の構成は視野角が狭く、表示部分を中心とすると、上下左右共±４５°以内位が表示が確認できる範囲となつている。従って、それよりも外れた位置で表示を見ると、表示が良く視認できないと云う問題を持っていた。
However, the configuration of the conventional liquid crystal display device described above has a narrow viewing angle, and when the display portion is at the center, the range of ± 45 ° within the upper, lower, left, and right is within the range where the display can be confirmed. Therefore, when the display is viewed at a position deviating from that, there is a problem that the display cannot be visually recognized well.
この表示が確認できる範囲を広げるために、視野角を広げる技術として過去に様々な技術の報告がなされてきている。その一つとして下記の特許文献１の技術開示を見ることができる。
In order to widen the range in which this display can be confirmed, various techniques have been reported in the past as techniques for widening the viewing angle. As one of them, the technical disclosure of Patent Document 1 below can be seen.
特開平９−１５２６０６号公報JP-A-9-152606
ここで、上記特許文献１に開示されたところの視野角を広くする技術について図１３を用いて簡単に説明する。図１３は上記特許文献１に示されたところのバックライトを備えた液晶表示装置の側面図を示したものである。図１３より、液晶表示装置は、液晶表示素子４０と、液晶表示素子４０の背後に配設されたバックライト３０と、液晶表示素子４０の表面に設けられた拡散板５０とから構成されている。ここでのバックライト３０は、導光板３２と、導光板３２上に貼付けたプリズムシート３４と、光源ランプ３３と、これらを覆う形で設けたケース３とから構成されている。そして、導光板３２は底面にＶ状溝３２ａを中央部に向かうに従って徐々にピッチを小さくして設けている。プリズムシート３４は微細幅のプリズム部３４ａを液晶表示素子４０の法線Ｈと視角方向Ｆとを含む面に対して直交する方向、つまり導光板３２のＶ状溝と平行な方向に沿わせて直線状に設けている。液晶表示素子４０は、上下の基板４２ａ、４２ｂに透明電極と配向膜を設けて液晶を封入した液晶セル４１の上下面に偏光板４３、４４を貼付けたものからなっている。拡散板５０は偏光板４３に貼付けて設けられているが、所定の方向と平行な入射面に沿って入射する光の散乱率が、入射面の法線からの傾き角が大きくなるに伴って大きくなるような変化範囲を持つ拡散特性を有し、且つ、散乱率の変化範囲に対応する入射角の範囲を含む散乱入射角範囲が所定の角度に設定された光学フィルムになっている。即ち、拡散板５０は、透過光の拡散特性に指向性を有するもので、拡散板の法線を含み特定の方向と直交する面に沿った光は高い透過率で透過させるが、特定の方向と直交する方向に傾いた面に沿って透過する光は、その入射角に応じた散乱率で散乱させるものとなっている。そして、液晶表示装置においては、散乱入射角範囲を１５°〜４５°に設定するのが望ましいとしている。
Here, the technique for widening the viewing angle disclosed in Patent Document 1 will be briefly described with reference to FIG. FIG. 13 shows a side view of a liquid crystal display device having a backlight as disclosed in Patent Document 1. From FIG. 13, the liquid crystal display device includes a liquid crystal display element 40, a backlight 30 disposed behind the liquid crystal display element 40, and a diffusion plate 50 provided on the surface of the liquid crystal display element 40. . Here, the backlight 30 includes a light guide plate 32, a prism sheet 34 affixed on the light guide plate 32, a light source lamp 33, and a case 3 provided so as to cover them. The light guide plate 32 is provided with V-shaped grooves 32a on the bottom surface with gradually decreasing pitches toward the center. The prism sheet 34 has a fine width prism portion 34a along a direction orthogonal to a plane including the normal line H and the viewing angle direction F of the liquid crystal display element 40, that is, a direction parallel to the V-shaped groove of the light guide plate 32. It is provided in a straight line. The liquid crystal display element 40 is formed by attaching polarizing plates 43 and 44 to upper and lower surfaces of a liquid crystal cell 41 in which transparent electrodes and alignment films are provided on upper and lower substrates 42a and 42b and liquid crystal is sealed. The diffuser plate 50 is attached to the polarizing plate 43, but the scattering rate of light incident along the incident surface parallel to the predetermined direction increases with the inclination angle from the normal of the incident surface. The optical film has a diffusion characteristic having a change range that increases, and a scattering incident angle range including an incident angle range corresponding to the change range of the scattering rate is set to a predetermined angle. That is, the diffusing plate 50 has directivity in the diffusion characteristics of transmitted light, and light along a plane that includes the normal line of the diffusing plate and is orthogonal to a specific direction is transmitted with a high transmittance. The light transmitted along the surface inclined in the direction perpendicular to the angle is scattered at a scattering rate corresponding to the incident angle. In the liquid crystal display device, it is desirable to set the scattering incident angle range to 15 ° to 45 °.
しかしながら、拡散板を設ける構成は、視野角は広がるものの極端に広がるものでもなく、また、散乱光を利用して視野角を広げるものであることから表示画像がぼやけるなどの問題も生じる。また、拡大視野角として１４０°程度の角度が望まれている。
However, the configuration in which the diffusion plate is provided has a problem that the viewing angle is widened but is not extremely widened. Further, since the viewing angle is widened by using scattered light, a display image is blurred. Further, an angle of about 140 ° is desired as an enlarged viewing angle.
本発明は、高いコントラストの下で画像を表示すると共に視野角を飛躍的に広げることを目的とするものである。そして、この目的を達成する手段として、請求項１に記載の発明は、それぞれの内面に透明電極を有する上下基板との間に液晶を封入した液晶表示装置において、前記上基板の透明電極と下基板の透明電極とが対向し合って表示画素領域を形成するところの上基板の透明電極、又は下基板の透明電極の少なくとも一方の透明電極に小孔からなる開口部を複数設けたことを特徴とするものである。
An object of the present invention is to display an image with high contrast and to dramatically widen the viewing angle. As a means for achieving this object, the invention described in claim 1 is a liquid crystal display device in which liquid crystal is sealed between upper and lower substrates each having a transparent electrode on each inner surface, and the transparent electrode on the upper substrate and the lower electrode on the lower substrate. A plurality of openings made of small holes are provided in at least one of the transparent electrode of the upper substrate or the transparent electrode of the lower substrate where the transparent electrode of the substrate is opposed to form the display pixel region. It is what.
また、請求項２に記載の発明は、その小孔からなる開口部の形状が、円形又は多角形形状であることを特徴とするものである。
The invention described in claim 2 is characterized in that the shape of the opening formed by the small holes is a circular shape or a polygonal shape.
また、請求項３に記載の発明は、その小孔からなる開口部の大きさが、短径及び長径が４〜３０μｍの範囲の大きさであることを特徴とするものである。
The invention according to claim 3 is characterized in that the size of the opening formed of the small holes is in the range of 4-30 μm in the minor axis and the major axis.
また、請求項４に記載の発明は、複数の開口部の総面積が表示画素領域の面積に対して１０〜７０％であることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, the total area of the plurality of openings is 10 to 70% with respect to the area of the display pixel region.
また、請求項５に記載の発明は、複数の開口部は、同一形状、同一大きさ、等間隔に形成していることを特徴とするものである。
The invention according to claim 5 is characterized in that the plurality of openings are formed in the same shape, the same size, and at equal intervals.
また、請求項６に記載の発明は、複数の開口部は、表示画素領域の外周にいくに従って開口部の大きさが大きくなっていることを特徴とするものである。
The invention described in claim 6 is characterized in that the size of the plurality of openings increases toward the outer periphery of the display pixel region.
また、請求項７に記載の発明は、表示画素領域が複数有し、どの表示画素領域も同じパターン模様をもって開口部を形成していることを特徴とするものである。
The invention described in claim 7 is characterized in that there are a plurality of display pixel regions, and all the display pixel regions have openings with the same pattern pattern.
また、請求項８に記載の発明は、表示画素領域を形成するところの上基板の透明電極と下基板の透明電極の両方の電極に小孔からなる開口部を複数設けたときは、上基板側の開口部と下基板側の開口部は重なり合わないことを特徴とするものである。
According to the eighth aspect of the present invention, when a plurality of openings made of small holes are provided in both the transparent electrode of the upper substrate and the transparent electrode of the lower substrate where the display pixel region is formed, the upper substrate The opening on the side and the opening on the lower substrate side do not overlap each other.
液晶は正の誘電異方性を持っている場合、上下基板の透明電極が対向した部分、即ち、上下の透明電極が対向して表示画像を形成する表示画素領域部分の少なくともいずれか一方の透明電極に非常に小さい小孔からなる開口部を設けると、上下の透明電極に電圧を印加したとき、小孔を設けた表面には電圧が加わらないので小孔表面近傍の電界強度が弱くなる。液晶分子は電界強度の強い方を向いて配向を示すので、電界強度の弱い部分があると、その部分の液晶分子は傾いた配向を示す。従って、その部分の液晶分子は傾きを持った状態で起立する。即ち、開口部を設けてある近傍の液晶分子は、傾きを持った配向を示す。このため、光は液晶分子の傾きのある配向方向に沿って進んで行くので、そこで光が分散し、分散した光が液晶表示装置から出射される。これにより、出射角度が広くなって視野角が広くなる。ここで、開口部の形状は円形又は多角形形状が望ましい。電界内にある液晶分子は横に寝ている状態から回転しながら段々と立ち上がっていく。電界が切れる境界辺が円形であると液晶分子の立ち上がりが連続してつながることができる。従って、円形の孔がある面の対辺の中央部分から光を円形の周りに効率的に導いてくることができる。円形形状には丸形、楕円形、長円形などが含まれる。また、多角形形状の場合は、特に円形に近くなるような角数の多い多角形形状がより望ましい。角部の所では液晶分子の立ち上がりが連続しなくなり導光する傾きの大きい光を効率的に導くことができなくなる。このことから、角部の角度が大きいほど連続性が確保でき、傾きのある光の導光の効率も良くなる。また、直線ラインとラビングの向きとが異なるので、各々の直線ライン部分の液晶分子の傾きが異なって現れる。このことは、見る場所によって視野角の違いとなって現れる。また、色ムラなどの発生要因にもなる。この傾きの方向性の異なりは、角数の少ない多角形、即ち、三角形や四角形などには著しく現れ、角数の多い多角形、即ち、円形に近くなる多角形ほど小さくなる。多角形の場合は、このことから、液晶分子の配向傾きを、極力、一様な方向性を持たせるように設計すると安定した視野角が得られる。また、色ムラなどのバラツキが非常に小さくなる。多角形形状としては六角形以上の形状を選択するのが好ましい。
When the liquid crystal has a positive dielectric anisotropy, at least one of the transparent pixel portions of the upper and lower substrates facing each other, that is, the display pixel region portion where the upper and lower transparent electrodes are opposed to form a display image is transparent. When an opening made of very small holes is provided in the electrode, when a voltage is applied to the upper and lower transparent electrodes, no voltage is applied to the surface where the small holes are provided, so that the electric field strength in the vicinity of the surface of the small holes becomes weak. Since the liquid crystal molecules are oriented toward the direction where the electric field strength is strong, if there is a portion where the electric field strength is weak, the liquid crystal molecules in that portion show a tilted orientation. Accordingly, the liquid crystal molecules in that portion stand up with an inclination. That is, the liquid crystal molecules in the vicinity where the openings are provided show an inclined alignment. For this reason, since the light travels along the alignment direction in which the liquid crystal molecules are inclined, the light is dispersed therein, and the dispersed light is emitted from the liquid crystal display device. Thereby, an emission angle becomes wide and a viewing angle becomes wide. Here, the shape of the opening is preferably circular or polygonal. The liquid crystal molecules in the electric field rise up step by step while rotating from the lying state. If the boundary where the electric field is cut off is circular, the rise of liquid crystal molecules can be continuously connected. Therefore, light can be efficiently guided around the circle from the central portion of the opposite side of the surface having the circular hole. Circular shapes include round, oval, oval and the like. In the case of a polygonal shape, a polygonal shape having a large number of corners that is particularly close to a circle is more desirable. At the corners, the rise of liquid crystal molecules is not continuous, and light having a large inclination cannot be efficiently guided. For this reason, the greater the angle of the corner, the more continuity can be ensured, and the efficiency of guiding light with inclination is improved. Further, since the direction of rubbing is different from that of the straight line, the inclination of the liquid crystal molecules in each straight line portion appears differently. This appears as a difference in viewing angle depending on the viewing location. It also becomes a cause of color unevenness. This difference in the directionality of the inclination appears remarkably in polygons with a small number of corners, that is, triangles and quadrangles, and becomes smaller as the polygons with a large number of corners, that is, polygons close to a circle. In the case of a polygon, a stable viewing angle can be obtained by designing the orientation tilt of the liquid crystal molecules so as to have a uniform direction as much as possible. Further, variations such as color unevenness become very small. It is preferable to select a hexagonal shape or more as the polygonal shape.
また、本発明においては、開口部の大きさを４〜３０μｍに規制する。これによって、最大、片側７０°（左右の角度を合わせた範囲として１４０°）の範囲まで視野角を広げている。片側７０°の視野角はほぼどの位置から見ても表示がはっきりと視認できる視野角の範囲になっている。開口部の大きさが４μｍより小さいと従来得られていた視野角と余り変わらず、広視野角の効果が現れない。また、３０μｍより大きいと、広視野角の顕著な効果は得られるものの、カラー表示の場合には色ズレが現れてくる。白黒表示の場合には粗さが目立つようになり、白・黒のコントラストが悪くなる。好適な開口部の大きさとして４〜３０μｍの大きさを選択する。
Moreover, in this invention, the magnitude | size of an opening part is controlled to 4-30 micrometers. As a result, the viewing angle is widened up to a maximum of 70 ° on one side (140 ° as the combined left and right angles). The viewing angle of 70 ° on one side is within the viewing angle range where the display can be clearly seen from almost any position. If the size of the opening is smaller than 4 μm, the viewing angle is not much different from the conventional viewing angle, and the effect of wide viewing angle does not appear. On the other hand, if it is larger than 30 μm, a remarkable effect of a wide viewing angle can be obtained, but a color shift appears in the case of color display. In the case of black and white display, the roughness becomes conspicuous, and the contrast between white and black becomes worse. A size of 4 to 30 μm is selected as a suitable size of the opening.
また、複数の開口部の総面積は表示画素領域の面積に対して１０〜７０％に規制する。面積が１０％より少ないと広視野角の効果が顕著に現れない。また、７０％より多いと電極面積が小さくなり、正面に向かう透過光量が少なくなって表示画像が暗くなり視認し難くなる。
Further, the total area of the plurality of openings is restricted to 10 to 70% with respect to the area of the display pixel region. When the area is less than 10%, the effect of wide viewing angle does not appear remarkably. On the other hand, if it exceeds 70%, the electrode area is reduced, the amount of transmitted light toward the front is reduced, and the display image becomes dark and difficult to view.
また、複数の開口部を同一形状、同一大きさ、等間隔に形成すると、表示画像の明るさも均一に現れる。また、液晶分子の傾き角度も同じとなってくるので、同じ視野角が得られる。
In addition, when a plurality of openings are formed in the same shape, the same size, and at equal intervals, the brightness of the display image also appears uniformly. In addition, since the tilt angles of the liquid crystal molecules are the same, the same viewing angle can be obtained.
また、開口部を表示画素領域の外周に行くに従って大きく形成すると、外周に行くに従って液晶分子の立ち上がり角が小さくなる。これにより、光の傾き角が大きくなり、傾き角の大きな光が多量に外に放射され、視野角が広くなる。そして、斜視の状態にても模様の輪郭が明瞭となり、識別が可能となる。
Further, if the opening is formed larger as it goes to the outer periphery of the display pixel region, the rising angle of the liquid crystal molecules becomes smaller as it goes to the outer periphery. As a result, the tilt angle of the light is increased, and a large amount of light having a large tilt angle is emitted to the outside, thereby widening the viewing angle. Even in a perspective state, the outline of the pattern becomes clear and identification is possible.
また、どの表示画素領域も同じパターンでの開口部を設けてあると、画面全面において同じ視野角になり、明るさも同じである表示画像が得られ、表示画像の均一性が現れてくる。
Further, if any display pixel region has openings with the same pattern, a display image having the same viewing angle and the same brightness is obtained on the entire screen, and the uniformity of the display image appears.
また、上基板の透明電極と下基板の透明電極の両方の電極に開口部を設けるときは、上基板側の開口部と下基板側の開口部は重なり合わないように設ける。開口部が重なり合うと、重なり合った部分は液晶分子が起立せず光が透過しない。従って、光の利用効率が下がるので明るさが低下してくる。
Further, when the openings are provided in both the transparent electrode on the upper substrate and the transparent electrode on the lower substrate, the openings on the upper substrate side and the openings on the lower substrate side are provided so as not to overlap each other. When the openings overlap, liquid crystal molecules do not stand up and light does not pass through the overlapped portions. Accordingly, the brightness is lowered because the light utilization efficiency is lowered.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図１、図２を用いながら説明する。図１、図２は、沢山ある表示画素領域の内１個のみを取りだして示したもので、図１は１個の表示画素領域を示す平面図、図２は図１における要部断面の中での光の透過状態を説明する説明図を示している。図１、図２より、表示画素領域Ａは方形の形状になっており、上透明基板７２の下面に方形形状に形成された上透明電極７３（セグメント電極とも云う）と、下透明基板６２の上面にほぼ全面に渡って形成された下透明電極６３（コモン電極とも云う）とで挟まれた領域が画像を表示する表示画素領域Ａを形成する。従って、上透明電極７３の形成部分が表示画素領域となって現れてくる。上透明電極７３、下透明電極６３の上面にはそれぞれラビング処理が施された配向膜７４、６４が設けられ、更に、配向膜７４、６４との間には液晶７７が封止された構造を取っている。尚、上下の透明基板７２、６２の外側に設ける偏光板は図示していない。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 show only one of many display pixel areas, FIG. 1 is a plan view showing one display pixel area, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part in FIG. The explanatory view explaining the transmissive state of light in is shown. 1 and 2, the display pixel region A has a square shape, and an upper transparent electrode 73 (also referred to as a segment electrode) formed on the lower surface of the upper transparent substrate 72 and a lower transparent substrate 62. A region sandwiched between lower transparent electrodes 63 (also referred to as common electrodes) formed over the entire upper surface forms a display pixel region A for displaying an image. Accordingly, a portion where the upper transparent electrode 73 is formed appears as a display pixel region. The upper transparent electrode 73 and the lower transparent electrode 63 have a structure in which alignment films 74 and 64 subjected to rubbing treatment are provided on the upper surfaces, respectively, and liquid crystal 77 is sealed between the alignment films 74 and 64. taking it. A polarizing plate provided outside the upper and lower transparent substrates 72 and 62 is not shown.
上透明電極７３には丸い円形の小孔からなる開口部７３ａを複数設けてある。この開口部７３ａは、全て同じ大きさを取っており、また、等間隔に配列してある。液晶７７を封入するギャップ量（間隙量）は２〜１０μｍの範囲に設けられ、封入される液晶７７はＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶を用いている。そして、表示画素領域Ａの液晶７７には上下の透明電極７３、６３を介して、一般に、５〜１５Ｖの電圧が印加される。
The upper transparent electrode 73 is provided with a plurality of openings 73a each having a round circular small hole. All the openings 73a have the same size and are arranged at equal intervals. The gap amount (gap amount) for enclosing the liquid crystal 77 is set in the range of 2 to 10 μm, and the TN (twisted nematic) type liquid crystal is used as the encapsulated liquid crystal 77. A voltage of 5 to 15 V is generally applied to the liquid crystal 77 in the display pixel region A via the upper and lower transparent electrodes 73 and 63.
液晶は正の誘電異方性を持っている場合、電圧無印加では横に寝た状態を示し、上下の両方から電圧を印加すると起立する。上下の透明電極７３、６３に所要の電圧を印加すると、上透明電極７３では、小孔からなる開口部７３ａを形成した部分は電界が発生せず、電極の形成した部分には強い電界が発生する。一方、下透明電極６３では全面に渡って強い電界が発生する。このため、図２に示すように、上透明電極７３が形成された部分で、開口部７３ａの領域部分にある液晶分子７７ｃは、電極がある面に向かって液晶分子が傾いた状態で起立する。また、開口部７３ａがない部分の液晶分子７７ｂは両電極に向かって配向し、起立する。上透明電極７３が形成されていない部分にあっては、液晶分子７７ａは寝た状態になる。
When the liquid crystal has positive dielectric anisotropy, it shows a lying state when no voltage is applied, and rises when a voltage is applied from above and below. When a required voltage is applied to the upper and lower transparent electrodes 73 and 63, the upper transparent electrode 73 does not generate an electric field in the portion where the opening 73a made of a small hole is formed, and generates a strong electric field in the portion where the electrode is formed. To do. On the other hand, the lower transparent electrode 63 generates a strong electric field over the entire surface. Therefore, as shown in FIG. 2, the liquid crystal molecules 77c in the region of the opening 73a at the portion where the upper transparent electrode 73 is formed stand up with the liquid crystal molecules tilted toward the surface where the electrode is located. . In addition, the liquid crystal molecules 77b in the portion without the opening 73a are oriented toward both electrodes and stand up. In the portion where the upper transparent electrode 73 is not formed, the liquid crystal molecules 77a are in a lying state.
このことによって、液晶分子７７ｃが傾いた部分では、そこを透過する光は液晶分子７７ｃの傾いた方向に沿って曲がって進行し（光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６）、液晶分子７７ｂが起立した部分は、そこを透過する光は起立した液晶分子７７ｂの間を進行する。一方、液晶分子７７ａが寝た状態の部分は、光は透過しない。図２から分かるように、傾いた液晶分子７７ｃに沿って進行した光で、光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６は液晶分子の傾きに沿って傾いた出射角を持つ。このように、光の傾き角αが現れることで視野角が拡大する。
As a result, in the portion where the liquid crystal molecules 77c are inclined, the light transmitted therebends and travels along the inclined direction of the liquid crystal molecules 77c (lights L1, L2, L3, L4, L5, L6), and the liquid crystal molecules In the portion where 77b stands, the light passing therethrough travels between the standing liquid crystal molecules 77b. On the other hand, the portion where the liquid crystal molecules 77a are lying does not transmit light. As can be seen from FIG. 2, the lights L1, L2, L5, and L6 are light traveling along the tilted liquid crystal molecules 77c, and have an emission angle tilted along the tilt of the liquid crystal molecules. Thus, the viewing angle is expanded by the appearance of the light inclination angle α.
この光の傾き角αは小孔からなる開口部７３ａの大きさと両電極（上下の透明電極７３、６３）間のギャップ量に影響を受ける。本発明においては、液晶表示装置のギャップ量が２〜１０μｍであることから、開口部７３ａの大きさを４〜３０μｍに設定する。図３は開口部７３ａの大きさを設定するために用いた説明図を示していて、図３の（ａ）は光の傾き角αを大きく取った場合を示し、図３の（ｂ）は光の傾き角αを小さく取った場合を示している。一般に、上下の透明電極に開口部がない場合には、光の傾き角（片側の視野角）は３０°±１５°（両側合わせると６０°±３０°）の角度を持つ。即ち、片側最大４５°の光の傾き角を持つ。従って、視野角を広げるには４５°以上の光の傾き角に設定しなければならない。視野角は光の傾き角によって決まり、光の傾き角とほぼ等しい状態で視野角が設定されることから、光の傾き角を大きくすることによって視野角を広くすることができる。図３の（ａ）は光の傾き角を５５°に大きく取った場合を示し、図３の（ｂ）は光の傾き角を４５°に小さく取った場合を示している。ここで、光の傾き角５５°は片側の視野角５５°（左右両側で１１０°の視野角）の角度に、片側±１５°のバラツキが現れることから、片側の視野角としてはｍａｘ７０°（左右両側でｍａｘ１４０°）の最大角度が得られる。片側の視野角がｍａｘ７０°の範囲にあれば表示画像の視認性には何ら支障のない範囲である。一方、光の傾き角４５°の下では通常の液晶表示装置の中でｍａｘの視野角が得られる。本発明においては、通常得られるｍａｘの視野角以上の視野角を得ることを目的とすることから、光の傾き角をｍｉｎとして４５°に設定するものである。
The inclination angle α of the light is affected by the size of the opening 73a made of a small hole and the gap amount between both electrodes (upper and lower transparent electrodes 73 and 63). In the present invention, since the gap amount of the liquid crystal display device is 2 to 10 μm, the size of the opening 73a is set to 4 to 30 μm. FIG. 3 is an explanatory diagram used for setting the size of the opening 73a. FIG. 3A shows a case where the inclination angle α of the light is large, and FIG. The case where the light inclination angle α is small is shown. In general, when there are no openings in the upper and lower transparent electrodes, the inclination angle of light (viewing angle on one side) is 30 ° ± 15 ° (60 ° ± 30 ° when both sides are combined). That is, it has a light inclination angle of 45 ° at one side. Therefore, in order to widen the viewing angle, it is necessary to set the tilt angle of light to 45 ° or more. The viewing angle is determined by the tilt angle of the light, and the viewing angle is set in a state almost equal to the tilt angle of the light. Therefore, the viewing angle can be widened by increasing the tilt angle of the light. 3A shows a case where the light tilt angle is set to 55 °, and FIG. 3B shows a case where the light tilt angle is set to 45 °. Here, since the light inclination angle 55 ° has a variation of ± 15 ° on one side at a viewing angle of 55 ° on one side (110 ° viewing angle on both right and left sides), the viewing angle on one side is max 70 ° ( A maximum angle of max 140 ° on both the left and right sides is obtained. If the viewing angle on one side is within a range of 70 ° max, the visibility of the display image is not affected. On the other hand, when the light tilt angle is 45 °, a maximum viewing angle can be obtained in a normal liquid crystal display device. In the present invention, the objective is to obtain a viewing angle equal to or larger than the normally obtained max viewing angle, and therefore, the light inclination angle is set to 45 ° as min.
図３の（ａ）において、Ｇは上透明電極７３と下透明電極６３とのギャップ量を示していて、２〜１０μｍの数値が与えられる。Ｄは上透明電極７３の小孔からなる開口部７３ａの大きさを示している。ｒは開口部７３ａの大きさＤの１／２を示していて、Ｄ＝２ｒになっている。Ｌｍは光の傾き角５５°の勾配線を示している。尚、図３の（ａ）は上透明電極７３の小孔の開口部７３ａの大きさを求めるための説明図であるので、開口部７３ａの大きさに影響を及ぼさない要因の構成部品は省略してある。ここで、図３の（ａ）から、開口部７３ａの大きさＤは、Ｄ＝２ｒで与えられるが、ｒ＝Ｇｔａｎ５５°であることからＤ＝２Ｇｔａｎ５５°で与えられる。従って、Ｇ＝２μｍのときは、Ｄ≒６μｍ、Ｇ＝１０μｍのときは、Ｄ≒３０μｍの大きさが得られる。このことから、光の傾き角５５°以下にするには開口部７３ａの大きさＤが最大３０μｍまで許容できる。
In FIG. 3A, G indicates the gap amount between the upper transparent electrode 73 and the lower transparent electrode 63, and a numerical value of 2 to 10 μm is given. D indicates the size of the opening 73 a formed by a small hole in the upper transparent electrode 73. r indicates 1/2 of the size D of the opening 73a, and D = 2r. Lm represents a gradient line with a light inclination angle of 55 °. 3 (a) is an explanatory diagram for obtaining the size of the opening 73a of the small hole of the upper transparent electrode 73, the components that do not affect the size of the opening 73a are omitted. It is. Here, from FIG. 3A, the size D of the opening 73a is given by D = 2r, but since r = Gtan55 °, it is given by D = 2Gtan55 °. Therefore, when G = 2 μm, a size of D≈6 μm is obtained, and when G = 10 μm, a size of D≈30 μm is obtained. For this reason, the size D of the opening 73a can be allowed up to 30 μm at the maximum to make the light inclination angle 55 ° or less.
次に、図３の（ｂ）において、Ｌｎは光の傾き角４５°の勾配線を示している。Ｇは上透明電極７３と下透明電極６３とのギャップ量を示していて、２〜１０μｍの数値が与えられる。Ｄは上透明電極７３の小孔からなる開口部７３ａの大きさを示している。図３の（ｂ）から、開口部７３ａの大きさＤは、Ｄ＝２ｒで与えられ、ｒ＝Ｇｔａｎ４５°であることからＤ＝２Ｇｔａｎ４５°で与えられる。従って、Ｇ＝２μｍのときは、Ｄ＝４μｍ、Ｇ＝１０μｍのときは、Ｄ＝２０μｍの大きさが得られる。このことから、光の傾き角４５°以上にするには開口部７３ａの大きさＤは最小４μｍまで許容できる。
Next, in FIG. 3B, Ln represents a gradient line with a light inclination angle of 45 °. G indicates the gap amount between the upper transparent electrode 73 and the lower transparent electrode 63, and a numerical value of 2 to 10 μm is given. D indicates the size of the opening 73 a formed by a small hole in the upper transparent electrode 73. From FIG. 3B, the size D of the opening 73a is given by D = 2r, and since r = Gtan45 °, it is given by D = 2Gtan45 °. Therefore, when G = 2 μm, a size of D = 4 μm is obtained, and when G = 10 μm, a size of D = 20 μm is obtained. Therefore, the size D of the opening 73a can be allowed to be a minimum of 4 μm in order to make the light inclination angle 45 ° or more.
以上のことから、開口部７３ａの大きさを４μｍ〜３０μｍの範囲に設定することによって、視野角の範囲を通常の範囲（片側３０°±１５°）より更に大きくすることができ、ｍａｘの視野角として１４０°の範囲まで広げることができる。尚、開口部７３ａの大きさを更に大きくして視野角を更に広げることは可能である。しかしながら、開口部７３ａの大きさが目に見える大きさになってくると黒点が現れ外観的な影響が現れる。更にまた、カラー画像の場合は色ズレなどが目立ちはじめ、白黒画像の場合は粗さが目立ち、白黒のコントラストが悪くなるなどの影響が現れる。開口部７３ａの大きさｍａｘ３０μｍの範囲にあっては目に視認できない大きさであることから外観的な影響も現れず、また、何ら支障のない視野角が得られて表示画像をどの位置からもはっきりと視認することができる。
From the above, by setting the size of the opening 73a in the range of 4 μm to 30 μm, the range of the viewing angle can be further increased from the normal range (one side 30 ° ± 15 °), and the maximum viewing field The angle can be expanded to a range of 140 °. Note that it is possible to further increase the viewing angle by further increasing the size of the opening 73a. However, when the size of the opening 73a becomes visible, a black dot appears and an appearance effect appears. Furthermore, in the case of a color image, color misalignment or the like starts to stand out, and in the case of a black and white image, the roughness is conspicuous and the influence of deterioration of the black and white contrast appears. If the size of the opening 73a is within the range of 30 μm, it is invisible to the eyes, so there is no effect on the appearance, and a viewing angle with no hindrance is obtained so that the display image can be viewed from any position. Visible clearly.
また、表示画素領域Ａにおける開口部７３ａの総面積も視野角や表示画像の明るさに影響を及ぼす。本発明においては、開口部７３ａの総面積を表示画素領域Ａの面積に対して１０〜７０％が好ましい範囲として設定する。下記に示す表１は、丸円形の開口部を３０μｍ大きさで均等間隔に形成し、表示画素領域の面積に対して開口部の総面積を変化させることによって表示画像の視認性と表示画像の明るさを評価した表である。
Further, the total area of the opening 73a in the display pixel region A also affects the viewing angle and the brightness of the display image. In the present invention, the total area of the openings 73a is set as a preferable range of 10 to 70% with respect to the area of the display pixel region A. Table 1 shown below shows the visibility of the display image and the display image by changing the total area of the openings to the area of the display pixel region by forming round and circular openings at a uniform size of 30 μm. It is the table | surface which evaluated the brightness.
ここで、評価の方法は次の基準に基づいて行っている。
表示画像の視認性・・・・正面方向からと、正面より７０°傾いた方向からとの両方向から表示画像を見、画像が視認できるか否かのを主観的判断に基づいて評価したもので、×印は、どちらかの向きにて表示画像が全体的にはっきり視認できない。○印は、どちらかの向きにて全体的にほぼ視認できる程度に鮮明度が低下した。◎印は、両方向からの向きにて全体がはっきり視認できる。の評価を表している。
表示画像の明るさ・・・・正面方向から見た場合の表示画像の明るさが充分か否かを主観的判断に基づいて評価したもので、×印は表示画像が暗過ぎて画像がはっきりしない。△印は画像は見えるものの明るさに欠ける。○印は一応評価できる明るさが確保されていて画像がはっきり視認できる。◎印は全く問題ない明るさである。
Here, the evaluation method is performed based on the following criteria.
Visibility of the display image: This is an evaluation based on subjective judgment as to whether or not the image can be viewed by looking at the display image from both the front direction and the direction inclined by 70 ° from the front. , X marks are not clearly visible as a whole in either direction. The sharpness of the ◯ mark decreased to such an extent that it was almost visible as a whole in either direction. The ◎ mark is clearly visible as a whole from both directions. Represents the evaluation.
Brightness of the display image: Evaluation based on subjective judgment as to whether the brightness of the display image when viewed from the front is sufficient. The x mark indicates that the display image is too dark and the image is clear. do not do. The Δ mark shows the image but lacks brightness. The mark ○ is bright enough to be evaluated, and the image can be clearly seen. The symbol ◎ is a brightness that does not cause any problems.
以上の結果から、開口部７３ａの総面積が１０〜７０％の範囲が表示画像の視認性や明るさの面において問題のない範囲であることが判明した。そして、総面積が１０％より少ないと、明るさは十分得られるものの開口部によって生じる傾き角を持った光の光量が少ないために広い視野角での視認性が十分得られないと云うことが判明した。また、総面積が７０％より多いと、表示画像に明るさが欠け、満足する明るさが得られないと云うことが判明した。上記の評価実験を通してより好ましい開口部の面積としては３０％が好適との評価を得ている。
From the above results, it was found that the range in which the total area of the openings 73a is 10 to 70% is a range having no problem in terms of visibility and brightness of the display image. And if the total area is less than 10%, although sufficient brightness can be obtained, the amount of light having an inclination angle generated by the opening is small, so that visibility in a wide viewing angle cannot be obtained sufficiently. found. It has also been found that if the total area is more than 70%, the displayed image lacks brightness, and satisfactory brightness cannot be obtained. Through the above evaluation experiment, it has been evaluated that 30% is preferable as the area of the more preferable opening.
図４は開口部７３ａの形状を示した１例としての平面図である。図４の（ａ）は丸い円形、図４の（ｂ）は長円形、図４の（ｃ）は正八角形、図４の（ｄ）は細長い八角形の形状を示している。開口部７３ａの形状としては、図４の（ａ）に示す丸い円形のもの、図４の（ｂ）に示す長円形のもの、また、図示はしていないが楕円形のものなどの円形の形状のものがより好ましい。開口部７３ａが円形であると、上下の透明電極７３、６３に電圧を印加したときに電界内にある液晶分子は横に寝ている状態から回転しながら段々と立ち上がっていくが、電界が切れる境界辺が円形であると液晶分子の立ち上がりが連続してつながる。従って、円形の孔がある面の対辺の中央部分から光を円形の周り全周に渡って効率的に導いてくることができる。また、開口部の形状は円形形状ばかりでなく、図４の（ｃ）に示す正八角形のもの、図４の（ｄ）に示す細長い八角形のものなどの極力角数が多く、円形に近い多角形の形状のものでも良い。多角形の場合、角部の所では液晶分子の立ち上がりが連続しなくなり導光する傾きの大きい光を効率的に傾きを持たせて導くことができなくなる。また、ラビングの向きと直線ラインの向きとの違いより各直線ラインＥの所での液晶分子の傾きが異なる方向性と傾きとを持って現れる。この傾きの方向性の違いは、三角形や四角形などには著しく現れ、見る場所によって視野角の違いとなって現れる。また、色ムラなどの発生要因にもなる。角部の角度が大きい角数の多い多角形、即ち、円形に近くなる多角形になってくると、電界が切れる境界辺での液晶分子の立ち上がりに連続性が確保できるようになって傾きのある光の導光の効率も良くなる。従って、三角形や四角形などの形状は避けるべきで、少なくとも六角形以上の多角形を選択するのが好ましい。このことから、液晶分子の配向傾きを、極力、一様な方向性を持たせるように設計すると安定した視野角が得られる。
FIG. 4 is a plan view as an example showing the shape of the opening 73a. 4A shows a round shape, FIG. 4B shows an oval shape, FIG. 4C shows a regular octagonal shape, and FIG. 4D shows an elongated octagonal shape. As the shape of the opening 73a, a round circular shape shown in FIG. 4A, an oval shape shown in FIG. 4B, or a circular shape such as an elliptical shape (not shown). A shape is more preferable. If the opening 73a is circular, the liquid crystal molecules in the electric field rise from the lying state when a voltage is applied to the upper and lower transparent electrodes 73, 63, and gradually rise, but the electric field is cut off. When the boundary side is circular, the rise of liquid crystal molecules is continuously connected. Therefore, light can be efficiently guided from the central part of the opposite side of the surface having the circular hole around the entire circumference of the circle. Further, the shape of the opening is not only circular, but also a regular octagon shown in FIG. 4C and an elongated octagon shown in FIG. A polygonal shape may be used. In the case of a polygon, the rising of liquid crystal molecules is not continuous at the corners, and light with a large inclination to be guided cannot be efficiently guided with an inclination. Further, the inclination of the liquid crystal molecules at each straight line E appears with different directivity and inclination due to the difference between the rubbing direction and the straight line direction. This difference in the directionality of the inclination appears remarkably in a triangle or a quadrangle, and appears as a difference in viewing angle depending on the viewing location. It also becomes a cause of color unevenness. When the corner becomes a polygon with a large number of corners, that is, a polygon close to a circle, continuity can be secured at the rising edge of the liquid crystal molecules at the boundary where the electric field is cut off, and the inclination of The efficiency of light guiding is also improved. Therefore, a shape such as a triangle or a quadrangle should be avoided, and it is preferable to select a polygon that is at least a hexagon. From this, a stable viewing angle can be obtained by designing the alignment tilt of the liquid crystal molecules so as to have a uniform direction as much as possible.
開口部７３ａの大きさは４〜３０μｍの範囲が好適であると前述した。ここで、開口部７３ａの大きさを図４を用いて説明する。図４の（ａ）は丸い円形を示しているので、直径ａの大きさが開口部の大きさになる。図４の（ｂ）は長円形を示しているから、短径ｂと長径ｃとでもって開口部のおおきさを示す。短径ｂ及び長径ｃが４〜３０μｍの範囲内に納められる。同様に、図４の（ｃ）は正八角形を示しているから、短径ｄと長径（対角線）ｅとで開口部の大きさを示す。また、図４の（ｄ）は細長い八角形を示しているから、短径ｆと長径ｇとで開口部の大きさを示す。短径及び長径共に４〜３０μｍの範囲に納められる。
As described above, the size of the opening 73a is preferably in the range of 4 to 30 μm. Here, the size of the opening 73a will be described with reference to FIG. Since (a) in FIG. 4 shows a round circle, the size of the diameter a becomes the size of the opening. Since (b) in FIG. 4 shows an oval shape, the size of the opening is indicated by the short diameter b and the long diameter c. The minor axis b and the major axis c are within the range of 4 to 30 μm. Similarly, since FIG. 4C shows a regular octagon, the size of the opening is indicated by the short diameter d and the long diameter (diagonal line) e. Further, since FIG. 4D shows a long and narrow octagon, the short diameter f and the long diameter g indicate the size of the opening. Both the minor axis and the major axis are in the range of 4 to 30 μm.
本実施形態の開口部７３ａは、丸い円形形状で、同一大きさで、同一間隔に形成してある。同一形状で、同一大きさで、同一間隔で開口部を設けると、透過・放射光量にムラなどが少なくなるので白黒の良いコントラストが現れる。また、表示画像に対してどの方向からも同じ視野角が得られる。従って、開口部は同一形状、同一大きさ、同一間隔に設けるのが一番好ましいことではある。しかしながら、特に、同一形状、同一大きさ、同一間隔にこだわるものではない。形状に関しては、丸い円形や長円形のものが混ざり合っても良い。尚、長円形の場合は、配向膜の配向の方向に長軸を合わせるようにすると効率が良い。また、大きさも４〜３０μｍの範囲の中で大小様々なものが混ざり合っても良い。
The openings 73a of the present embodiment are round and circular in shape, are the same size, and are formed at the same intervals. When openings having the same shape, the same size, and the same interval are provided, unevenness and the like are reduced in transmitted / radiated light quantity, so that a good black and white contrast appears. Further, the same viewing angle can be obtained from any direction with respect to the display image. Therefore, it is most preferable that the openings are provided in the same shape, the same size, and the same interval. However, it does not particularly stick to the same shape, the same size, and the same interval. As for the shape, a round shape or an oval shape may be mixed. In the case of an oval shape, it is efficient to align the major axis with the alignment direction of the alignment film. Also, various sizes may be mixed in the range of 4 to 30 μm.
また、開口部７３ａの配列はランダム配列でも良い。何れにしても、カラー画像の色ムラやコントラスト不良が現れない程度の配列間隔が取られていれば良い。
The arrangement of the openings 73a may be a random arrangement. In any case, it is only necessary to have an arrangement interval that does not cause color unevenness or contrast failure in the color image.
以下、本発明の実施例を図５〜図１０を用いて説明する。ここで、図の説明を簡単に行う。図５は本発明の実施例１に係る液晶表示装置の要部平面図、図６は図５における液晶表示装置の要部断面図を示している。図７は本発明の実施例２に係る液晶表示装置の１個の表示画素領域のみを取りだして描いた液晶表示装置の平面図で、図８は図７における表示画素領域の要部断面図を示している。また、図９は本発明の実施例３に係る液晶表示装置の１個の表示画素領域のみを取りだして描いた液晶表示装置の平面図で、図１０は図９における表示画素領域の要部断面図を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. Here, the illustration will be briefly described. FIG. 5 is a plan view of the main part of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of the liquid crystal display device in FIG. FIG. 7 is a plan view of a liquid crystal display device drawn out of only one display pixel region of the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part of the display pixel region in FIG. Show. FIG. 9 is a plan view of the liquid crystal display device drawn out from only one display pixel region of the liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of the display pixel region in FIG. The figure is shown.
最初に、本発明の実施例１に係る液晶表示装置を図５、図６を用いて説明する。実施例１の液晶表示装置８０は単純マトリックス型の液晶表示装置になっている。ガラスからなる上透明基板９２の下面にストライプ形状に複数のＩＴＯ膜からなる上透明電極９３（図５においては縦方向に平行に設けた電極）を設け、一方、ガラスからなる下透明基板８２の上面にも複数のＩＴＯ膜からなる下透明電極８３（図５においては横方向に平行に設けた電極）を、上透明基板９２の上透明電極９３と９０度に交差する形でストライプ形状に設けている。そして、上透明電極９３と下透明電極８３とが９０度に交差しており、その交差している部分が表示画素領域Ａなっている。この表示画素領域Ａはカラー画像が表示できるようになっており、赤色の表示画素領域Ａ（Ｒ）と、青色の表示画素領域Ａ（Ｂ）と、緑色の表示画素領域Ａ（Ｇ）とに分かれている。また、それぞれの表示画素領域Ａ（Ｒ）、Ａ（Ｂ）、Ａ（Ｇ）との間にはブラックマトリックス９８を設けていて、表示画素領域Ａ（Ｒ）、Ａ（Ｂ）、Ａ（Ｇ）がマトリックス状、ブラックマトリックス９８が格子形状をなして配置されている。また、これらの表示画素領域Ａ（Ｒ）、Ａ（Ｂ）、Ａ（Ｇ）の位置での上透明基板９２の下面には、赤色、青色、緑色からなるカラーフィルタ９６Ｒ、９６Ｂ、９６Ｇが所定の配置されるパターンで設けられている。そして、電圧が印加される上透明電極９３と下透明電極８３との交差したところの表示画素領域Ａにカラーの表示画像が現れるようになっている。
First, a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. The liquid crystal display device 80 of the first embodiment is a simple matrix type liquid crystal display device. On the lower surface of the upper transparent substrate 92 made of glass, an upper transparent electrode 93 made of a plurality of ITO films in stripes (electrodes provided in parallel in the vertical direction in FIG. 5) is provided, while the lower transparent substrate 82 made of glass is provided. A lower transparent electrode 83 (an electrode provided in parallel in the horizontal direction in FIG. 5) is also provided on the upper surface in a stripe shape so as to intersect the upper transparent electrode 93 of the upper transparent substrate 92 at 90 degrees. ing. The upper transparent electrode 93 and the lower transparent electrode 83 intersect at 90 degrees, and the intersecting portion is the display pixel region A. The display pixel area A can display a color image, and is divided into a red display pixel area A (R), a blue display pixel area A (B), and a green display pixel area A (G). I know. Further, a black matrix 98 is provided between the display pixel areas A (R), A (B), and A (G), and the display pixel areas A (R), A (B), and A (G ) Is arranged in a matrix, and the black matrix 98 is arranged in a lattice shape. In addition, color filters 96R, 96B, and 96G made of red, blue, and green are predetermined on the lower surface of the upper transparent substrate 92 at the positions of the display pixel regions A (R), A (B), and A (G). It is provided in the pattern arranged. A color display image appears in the display pixel region A where the upper transparent electrode 93 and the lower transparent electrode 83 to which a voltage is applied intersect.
以下、実施例１の液晶表示装置８０の構成を図６を用いて説明する。液晶表示装置８０は、上基板９１と下基板８１とを対向して配置し、スペーサ８６で一定のギャップ量（本実施例では１０μｍに設定）を設け、その間隙の間に液晶８７を封止材（図示していない）で封止した構成を取っている。液晶はＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶を用いている。そして、上基板９１の外側面には偏光板９５が、下基板８１の外側面には偏光板８５と光の透過と反射の両方の機能を持つ半透過反射膜８９が設けられて液晶表示装置８０を構成している。また、更に、液晶表示装置８０の下方にはバックライト９９を配設した構造になっている。
Hereinafter, the configuration of the liquid crystal display device 80 of Embodiment 1 will be described with reference to FIG. In the liquid crystal display device 80, the upper substrate 91 and the lower substrate 81 are arranged to face each other, a fixed gap amount (set to 10 μm in this embodiment) is provided by the spacer 86, and the liquid crystal 87 is sealed between the gaps. The structure sealed with the material (not shown) is taken. The liquid crystal is a TN (twisted nematic) type liquid crystal. A polarizing plate 95 is provided on the outer surface of the upper substrate 91, and a transflective film 89 having both light transmission and reflection functions is provided on the outer surface of the lower substrate 81. 80. Further, a backlight 99 is disposed below the liquid crystal display device 80.
上基板９１は、０．７〜１．１ｍｍ厚の透明なガラスからなる上透明基板９２と、その下面に所定の配列に従って設けられた赤色、青色、緑色からなるカラーフィルター９６Ｒ、９６Ｂ、９６Ｇと、このカラーフィルター９６Ｒ、９６Ｂ、９６Ｇの間を仕切る形で格子形状に設けたブラックマトリックス９８と、カラーフィルター９６Ｒ、９６Ｂ、９６Ｇ上に平坦に設けた透明な保護膜９７と、この保護膜９７上に設けた透明なＩＴＯ膜からなる上透明電極９３と、ラビング処理を施した配向膜９４とから構成されている。そして、ここでの上透明電極９３は、前述したように、ストライプ状に形成されて、更に、各表示画素領域Ａにおいて、楕円形状の小孔からなる開口部９３ａが整列した状態で複数設けられている。
The upper substrate 91 includes an upper transparent substrate 92 made of transparent glass having a thickness of 0.7 to 1.1 mm, and color filters 96R, 96B, and 96G made of red, blue, and green provided on the lower surface thereof according to a predetermined arrangement. The black matrix 98 provided in a lattice shape so as to partition the color filters 96R, 96B, 96G, the transparent protective film 97 provided flat on the color filters 96R, 96B, 96G, and the protective film 97 And an upper transparent electrode 93 made of a transparent ITO film and an alignment film 94 subjected to a rubbing process. As described above, the upper transparent electrode 93 is formed in a stripe shape, and a plurality of openings 93 a made up of elliptical small holes are arranged in each display pixel region A. ing.
一方、下基板８１は、０．７〜１．１ｍｍ厚の透明なガラスからなる下透明基板８２と、この下透明基板８２上に所定の幅を持ってストライプ状に設けたＩＴＯ膜からなる下透明電極８３と、ラビング処理を施した配向膜８４とから構成されている。
On the other hand, the lower substrate 81 includes a lower transparent substrate 82 made of transparent glass having a thickness of 0.7 to 1.1 mm, and a lower substrate made of an ITO film provided in a stripe shape with a predetermined width on the lower transparent substrate 82. It comprises a transparent electrode 83 and an alignment film 84 that has been rubbed.
バックライト９９は、前述の従来技術で述べた構成と同じ構成を取っている。即ち、拡散板の下側に反射板を設けた導光板を配設し、導光板の側面に光源を配設した構成を取っている。そして、導光板の側面から入射した光源の光が導光板の奥方に光を導光すると共に、下面に設けた反射板でもって導光板の上方に光を反射させ、導光板の上方に出射した光を拡散板でもって拡散させて半透過反射膜８９及び液晶表示装置８０に入射させる構造を取っている。
The backlight 99 has the same configuration as that described in the prior art. That is, the light guide plate provided with the reflection plate is disposed below the diffusion plate, and the light source is disposed on the side surface of the light guide plate. The light from the light source incident from the side surface of the light guide plate guides the light to the back of the light guide plate, reflects the light above the light guide plate with the reflection plate provided on the lower surface, and emits the light above the light guide plate. A structure is adopted in which light is diffused by a diffusion plate and incident on the transflective film 89 and the liquid crystal display device 80.
上記の構成を取る各々の構成部品は次のようになっている。上透明基板９２と下透明基板８２は、透明なガラスからなり、ガラスとしてはソーダガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、普通板ガラスなどのものが利用される。剛性を必要とされることから、多くは、０．７〜１．１ｍｍ厚みのものが選択される。格子状に設けたブラックマトリックス９８は、酸化クロム（ＣｒＯ）膜からなり、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの方法で形成した後、フォトリソ法により不要部分を除去して所要の形状に仕上げる。赤色、青色、緑色からなるカラーフィルター９６Ｒ、９６Ｂ、９６Ｇは、透明なアクリル樹脂などの樹脂に赤色、青色、緑色の顔料を混ぜ合わせてインク化し、スクリーン印刷方法などで形成する。透明な保護膜９７は、カラーフィルターを保護する目的、上透明電極９３を平坦面に形成する目的などで設けるが、これは、透明なアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ウレタン樹脂などを用いて印刷方法などで平坦面に形成する。上透明電極９３及び下透明電極８３は、錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ（Inｄｉｕｍ Tin Oxide）粉末を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの方法で５００Å〜６００Åの膜厚に形成した後、ホトマスク、ホトエッチング方法でストライプ状に仕上げる。上透明電極９３に設ける開口部９３ａは、この時に一緒に形成する。配向膜８４、９４は、透明なポリイミド樹脂などを用いて印刷方法などで薄膜を形成し、その表面にラビング処理を施して仕上げる。偏光板８５、９５は、ポリビニールアルコールフィルムを常法により一軸延伸することによって厚さが２０μｍの偏光フィルムを作成し、この両面に厚さが８０μｍのセルロース系フィルムを貼合わせて厚さ１８０μｍの偏光板としたものなどが利用される。半透過反射膜８９、透明なフィルム上にアルミや銀などの反射率の高い金属膜を真空蒸着法などで薄く形成したもので、光の透過と反射の両方の機能を持たせたものである。
Each component having the above-described configuration is as follows. The upper transparent substrate 92 and the lower transparent substrate 82 are made of transparent glass, and soda glass, quartz glass, borosilicate glass, normal plate glass, or the like is used as the glass. Since rigidity is required, a thickness of 0.7 to 1.1 mm is often selected. The black matrix 98 provided in a lattice shape is made of a chromium oxide (CrO) film, and is formed by a method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method, and then an unnecessary portion is removed by a photolithographic method to finish a desired shape. . The color filters 96R, 96B, and 96G composed of red, blue, and green are formed by a screen printing method or the like by mixing red, blue, and green pigments with a resin such as a transparent acrylic resin. The transparent protective film 97 is provided for the purpose of protecting the color filter, the purpose of forming the upper transparent electrode 93 on a flat surface, etc. This is a printing method using a transparent acrylic resin, epoxy resin, urethane resin or the like. To form a flat surface. The upper transparent electrode 93 and the lower transparent electrode 83 are formed to a thickness of 500 to 600 mm by a method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method using indium oxide ITO (Indium Tin Oxide) powder doped with tin. After that, it is finished in a stripe shape by a photomask and a photoetching method. The opening 93a provided in the upper transparent electrode 93 is formed together at this time. The alignment films 84 and 94 are finished by forming a thin film by a printing method or the like using a transparent polyimide resin or the like, and performing a rubbing process on the surface thereof. The polarizing plates 85 and 95 are produced by uniaxially stretching a polyvinyl alcohol film by a conventional method to form a polarizing film having a thickness of 20 μm, and a cellulose-based film having a thickness of 80 μm is pasted on both surfaces to form a 180 μm thickness. A polarizing plate is used. A semi-transmissive reflective film 89, which is a transparent film formed by thinly forming a highly reflective metal film such as aluminum or silver by vacuum deposition or the like, and has both light transmission and reflection functions. .
ここで、上透明電極９３に設けた小孔からなる複数の開口部９３ａは、本実施例１では楕円形状に形成している。形状は楕円形状に限らず、前述の実施形態で述べた如く、丸い円形、長円形、多角形のものが選択できる。開口部９３ａの大きさは、楕円の短径を１５μｍ、長径を３０μｍの大きさに設定している。また、開口部９３ａの配列は、表示画素領域Ａ内における開口部９３ａの総面積が表示画素領域Ａの面積に対して３０％になるように設定して、縦、横それぞれ一定の間隔を持たせて設けている。
Here, the plurality of openings 93a made of small holes provided in the upper transparent electrode 93 are formed in an elliptical shape in the first embodiment. The shape is not limited to an elliptical shape, and a round shape, an oval shape, or a polygon shape can be selected as described in the above embodiment. The size of the opening 93a is set so that the minor axis of the ellipse is 15 μm and the major axis is 30 μm. The arrangement of the openings 93a is set so that the total area of the openings 93a in the display pixel region A is 30% of the area of the display pixel region A, and the vertical and horizontal intervals are constant. Provided.
液晶が正の誘電異方性を持っている場合、上下の透明電極９３、８３に電圧を印加していない状態、或いは、片方のみの印加状態では液晶分子は横に寝た状態を示す。また、上下の透明電極９３、８３の両方に電圧を印加すると真直ぐに起立する。本実施例１では、上透明電極９３には短径１５μｍ、長径３０μｍの楕円形の開口部９３ａを持っている。従って、上下の透明電極９３、８３に所要の電圧を印加すると、上透明電極９３の開口部９３ａを除いた電極のある面に向かって液晶分子が配向する。従って、開口部９３ａ領域にある液晶分子は傾きのある配向がなされ、そして、そこを透過する光は傾きのある配向に沿って進行して液晶表示装置８０の外に出射される。これによって、視野角が広がり広視野角の液晶表示装置が得られることになる。本実施例１では、開口部９３ａを短径１５μｍ、長径３０μｍの楕円形にし、開口部９３ａの総面積を表示画素領域Ａの面積に対して３０％にした結果、最大片側７０°の視野角が得られた。
When the liquid crystal has positive dielectric anisotropy, the liquid crystal molecules are lying sideways when no voltage is applied to the upper and lower transparent electrodes 93 and 83 or when only one of them is applied. Further, when a voltage is applied to both the upper and lower transparent electrodes 93 and 83, it stands upright. In the first embodiment, the upper transparent electrode 93 has an elliptical opening 93a having a minor axis of 15 μm and a major axis of 30 μm. Therefore, when a required voltage is applied to the upper and lower transparent electrodes 93 and 83, the liquid crystal molecules are aligned toward the surface of the upper transparent electrode 93 where the electrodes are removed except for the openings 93a. Accordingly, the liquid crystal molecules in the region of the opening 93a are oriented with an inclination, and the light transmitted there travels along the inclined orientation and is emitted out of the liquid crystal display device 80. As a result, a liquid crystal display device having a wide viewing angle and a wide viewing angle can be obtained. In the first embodiment, the opening 93a has an elliptical shape with a short diameter of 15 μm and a long diameter of 30 μm, and the total area of the opening 93a is 30% with respect to the area of the display pixel region A. was gotten.
本実施例１においては、小孔からなる開口部９３ａを楕円形状に形成し、短径１５μｍ、長径３０μｍの開口部とした。開口部の大きさは視野角に影響を与えるが、その大きさはこの数値に限定するものではく、前述の実施形態で述べたように４〜３０μｍの範囲の中で適宜に設定することができる。また、開口部９３ａの総面積は視野角にも影響を及ぼす。本実施例１においては、開口部９３ａの総面積を表示画素領域Ａの面積に対して３０％にした。しかしながら、この開口部９３ａの総面積も３０％に限定するものではなく、１０〜７０％の範囲の中で適宜に設定することができる。
In Example 1, the opening 93a made of a small hole was formed in an elliptical shape, and an opening having a minor axis of 15 μm and a major axis of 30 μm was formed. The size of the opening affects the viewing angle, but the size is not limited to this value, and can be set as appropriate within the range of 4 to 30 μm as described in the above embodiment. it can. The total area of the opening 93a also affects the viewing angle. In the first embodiment, the total area of the openings 93a is set to 30% with respect to the area of the display pixel region A. However, the total area of the opening 93a is not limited to 30%, and can be appropriately set within a range of 10 to 70%.
本実施例１の液晶表示装置８０は、赤色の表示画素領域Ａ（Ｒ）と、青色の表示画素領域Ａ（Ｂ）と、緑色の表示画素領域Ａ（Ｇ）との３種類に分かれた表示画素領域Ａを複数持っている。これらの複数の表示画素領域Ａの上透明電極９３に形成した開口部９３ａは全て同じパターン模様の形状を成して設けてある。即ち、どの表示画素領域Ａも同じ大きさの楕円形の形状で、配列間隔も同じにして設けてある。このようにすると、どの表示画素領域Ａのどの画像も同じ視野角が得られると共に、色こそ違うが同じ色合い（色ズレなどの程度）の画像が得られる。そして、表示画素領域Ａ毎にバラツキのない均一な画像が得られる。
The liquid crystal display device 80 according to the first embodiment has three types of display, a red display pixel area A (R), a blue display pixel area A (B), and a green display pixel area A (G). A plurality of pixel regions A are provided. The openings 93a formed in the upper transparent electrodes 93 of the plurality of display pixel areas A are all formed in the same pattern pattern. That is, every display pixel region A is provided with an elliptical shape having the same size and the same arrangement interval. In this way, the same viewing angle can be obtained for any image in any display pixel region A, and an image having the same hue but a different color can be obtained. Then, a uniform image without variations for each display pixel region A is obtained.
また、本実施例１の液晶表示装置８０にあっては、上透明電極９３に小孔の開口部９３ａを設けた構成を取っているが、下透明電極８３側に小孔の開口部を設けた構成を取ってもかまわない。
In the liquid crystal display device 80 according to the first embodiment, the upper transparent electrode 93 is provided with the small hole opening 93a. However, the small transparent hole 83 is provided on the lower transparent electrode 83 side. You can take different configurations.
また、本実施例１の液晶表示装置８０は、上透明電極９３と下透明電極８３がそれぞれストライプ状に形成されて、それらが直交して交差するタイプの単純マトリックス型の液晶表示装置のものになっているが、ＴＦＴ素子を用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置でも同じように適用できる。本実施例１の液晶表示装置８０はＴＮ液晶を用いている。液晶にては、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型の液晶を含む複屈折モードの液晶があり、当モードの液晶では電圧を印加すると、当印加電圧によって色が変化して色表示ができることが知られている。このモードの液晶を用いたものでも同じように適用できる。
Further, the liquid crystal display device 80 according to the first embodiment is a simple matrix type liquid crystal display device in which the upper transparent electrode 93 and the lower transparent electrode 83 are respectively formed in a stripe shape, and they intersect at right angles. However, the present invention can be similarly applied to an active matrix type liquid crystal display device using TFT elements. The liquid crystal display device 80 of the first embodiment uses TN liquid crystal. Among liquid crystals, there are birefringence mode liquid crystals including STN (super twisted nematic) type liquid crystals, and it is known that when a voltage is applied to the liquid crystal in this mode, the color changes depending on the applied voltage and color display is possible. ing. The same applies to a liquid crystal using this mode.
次に、本発明の実施例２の液晶表示装置を図７、図８を用いて説明する。図７は本発明の実施例２に係る液晶表示装置の１個の表示画素領域のみを取りだして描いた液晶表示装置の平面図で、図８は図７における表示画素領域の要部断面図を示している。ここに示す液晶表示装置は高分子分散型液晶表示装置であって配向膜や偏光板を用いていない。図８に示すように、液晶表示装置１００は、下基板１０１と上基板１１１とを一定の間隙を持たせて対向して配置し、間隙に液晶１０７を封止した構成を取っている。下基板１０１は、ガラスからなる透明な下透明基板１０２の上面にＩＴＯ膜から成る下透明電極１０３を設けたものから構成される。また、上基板１１１は、透明なガラスからなる上透明基板１１２の下面にＩＴＯ膜からなる上透明電極１１３を設けたものから構成される。上透明電極１１３は表示画素領域Ａ毎に設けられており、下透明電極１０３と上透明電極１１３とが対向している領域でもって表示画素領域Ａを形成している。また、本実施例における上透明電極１１３は、図７に示すように、複数の非常に小さい丸い小孔からなる開口部１１３ａを形成している。そして、この開口部１１３ａは表示画素領域Ａの外周に行くに従ってその大きさが大きくなっている。即ち、表示画素領域Ａの中心部付近は開口部１１３ａの大きさが小さく、外周に行くに従って大きさを大きく形成してある。
Next, a liquid crystal display device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a plan view of a liquid crystal display device drawn out of only one display pixel region of the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part of the display pixel region in FIG. Show. The liquid crystal display device shown here is a polymer dispersion type liquid crystal display device and does not use an alignment film or a polarizing plate. As shown in FIG. 8, the liquid crystal display device 100 has a configuration in which a lower substrate 101 and an upper substrate 111 are arranged to face each other with a certain gap, and a liquid crystal 107 is sealed in the gap. The lower substrate 101 is configured by providing a lower transparent electrode 103 made of an ITO film on an upper surface of a transparent lower transparent substrate 102 made of glass. The upper substrate 111 is configured by providing an upper transparent electrode 113 made of an ITO film on the lower surface of an upper transparent substrate 112 made of transparent glass. The upper transparent electrode 113 is provided for each display pixel region A, and the display pixel region A is formed by a region where the lower transparent electrode 103 and the upper transparent electrode 113 are opposed to each other. In addition, as shown in FIG. 7, the upper transparent electrode 113 in this embodiment forms an opening 113a composed of a plurality of very small round holes. The size of the opening 113a increases as it goes to the outer periphery of the display pixel region A. That is, the size of the opening 113a is small near the center of the display pixel region A, and the size is increased toward the outer periphery.
液晶１０７は高分子分散液晶を用いている。この高分子分散液晶は、０．５〜数μｍの液晶微粒子が高分子材料中に分散されているものであり、電界の有無により光透過（透明）の状態と光散乱（白濁）の状態の間を変化する。このような液晶の代表的なものとしてはＤＳモード液晶、コレステリックモード液晶、高分子分散型液晶、スメクチックモード液晶がある。本実施例２では高分子分散型液晶であるＰＮＬＣＤ（ポリマーネットワーク液晶）を用いている。このＰＮＬＣＤは高分子材料（モノマー）と液晶材料（例えば、ネマティック液晶）の混合材料で、紫外線照射によってモノマーが重合してポリマーネットワークを形成する液晶である。所定の電圧印加状態で透明になり、無印加状態で白濁を示す。液晶材料そのものはＴＮ液晶を使用しているので、上下の透明電極に電圧を印加すると液晶分子は真直ぐに起立する。
The liquid crystal 107 uses polymer dispersed liquid crystal. In this polymer dispersed liquid crystal, liquid crystal fine particles of 0.5 to several μm are dispersed in a polymer material, which is in a state of light transmission (transparent) and light scattering (white turbidity) depending on the presence or absence of an electric field. Change between. Typical examples of such liquid crystals include DS mode liquid crystals, cholesteric mode liquid crystals, polymer dispersed liquid crystals, and smectic mode liquid crystals. In the second embodiment, PNLCD (polymer network liquid crystal) which is a polymer dispersed liquid crystal is used. This PNLCD is a mixed material of a polymer material (monomer) and a liquid crystal material (for example, nematic liquid crystal), and is a liquid crystal in which monomers are polymerized by ultraviolet irradiation to form a polymer network. It becomes transparent when a predetermined voltage is applied, and becomes cloudy when no voltage is applied. Since the liquid crystal material itself uses TN liquid crystal, when a voltage is applied to the upper and lower transparent electrodes, the liquid crystal molecules stand upright.
上記の構成を取る液晶表示装置１００は、図８に示すように、表示画素領域Ａの外周領域に行くに従って開口部１１３ａの大きさが大きくなっていくことより、開口部１１３ａ周りでの液晶分子の立ち上がり角が表示画素領域Ａの外周に行くに従って低くなり、透過する光の傾き角が表示画素領域Ａの外周に行くに従って大きくなっていく。これにより、開口部１１３ａ周りの透過する光の傾き角は表示画素領域Ａの中心領域と外周領域は異なる。これにより、斜視の状態にて表示面が小さくなるが、模様の輪郭が明瞭となり、模様の識別ができるようになる。開口部１１３ａの大きさを多段階（例えば、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍと云う具合）に設けることにより光の傾き角の極端な変化がないので、模様の輪郭が自然の状態で認識でき、より明瞭な模様の識別が可能となる。そして、色ズレなどのない均一な表示画像を得ることができる。
As shown in FIG. 8, in the liquid crystal display device 100 having the above-described configuration, the size of the opening 113a increases toward the outer peripheral region of the display pixel region A, so that the liquid crystal molecules around the opening 113a are increased. Rises as the distance from the outer periphery of the display pixel region A decreases, and the inclination angle of the transmitted light increases toward the outer periphery of the display pixel region A. As a result, the inclination angle of light transmitted around the opening 113a is different between the central region and the outer peripheral region of the display pixel region A. Thereby, the display surface becomes small in a perspective state, but the outline of the pattern becomes clear and the pattern can be identified. By providing the opening 113a in multiple stages (for example, 10 μm, 20 μm, and 30 μm), there is no extreme change in the tilt angle of the light, so that the contour of the pattern can be recognized in a natural state and more clearly Can be identified. In addition, a uniform display image without color misregistration can be obtained.
開口部１１３ａの大きさは４〜３０μｍの範囲の中から何段階に分けて設定する。できるだけ多くの階数に分けて設けるのが好ましいが、表示画素領域Ａの大きさに応じて適宜に設定するのが良い。また、形成する開口部１１３ａの総面積は表示画素領域Ａに対して１０〜７０％の範囲の中で設定する。
The size of the opening 113a is set in several steps from the range of 4 to 30 μm. It is preferable to provide the floors in as many floors as possible, but it is preferable to set them appropriately according to the size of the display pixel region A. Further, the total area of the opening 113a to be formed is set within a range of 10 to 70% with respect to the display pixel region A.
また、本実施例２においては、開口部１１３ａは丸い円形形状で設けているが、４〜３０μｍの大きさの範囲の中で、長円形、楕円形、多角形などの形状で形成しても良い。また、本実施例２ではＰＮＬＣＤを用いて説明したが、ＤＳモード液晶、コレステリックモード液晶、スメクチックモード液晶であっても同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the opening 113a is provided in a round circular shape. However, the opening 113a may be formed in an oval shape, an oval shape, a polygonal shape or the like within a range of 4 to 30 μm. good. In the second embodiment, the PNLCD is used for the description. However, the same effect can be obtained with a DS mode liquid crystal, a cholesteric mode liquid crystal, and a smectic mode liquid crystal.
次に、本発明の実施例３に係る液晶表示装置を図９、図１０用いて説明する。図９は本発明の実施例３に係る液晶表示装置の１個の表示画素領域のみを取りだして描いた液晶表示装置の平面図で、図１０は図９における表示画素領域の要部断面図を示したものである。実施例３も１個の表示画素領域を取り上げて説明する。多数の表示画素領域を持ったものでも、それぞれ単個の表示画素領域は全て同じ構成・構造を取っている。従って、１個の表示画素領域における効果は他の表示画素領域でも同じ効果が得られる。
Next, a liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a plan view of a liquid crystal display device drawn out from only one display pixel region of the liquid crystal display device according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part of the display pixel region in FIG. It is shown. The third embodiment will be described by taking up one display pixel region. Even a display pixel region having a large number of display pixel regions has the same configuration and structure. Accordingly, the same effect can be obtained in one display pixel region in other display pixel regions.
実施例３の液晶表示装置１２０は、図９、図１０に示すように、上透明電極１３３と下透明電極１２３の両方に楕円形の小孔からなる開口部１３３ａ、１２３ａを設けている。図９において、実線で示した楕円形の開口部１３３ａは上透明電極１３３に設けた開口部で、破線で示した楕円形の開口部１２３ａは下透明電極１２３に設けた開口部を示している。それぞれ重なることなく、ほぼ等間隔に設けてある。楕円の長軸はラビングの向きに合わせるとより効果的である。従って、ＴＮ液晶の場合は、開口部１３３ａと開口部１２３ａとは直交する向きにすると効率が良い。ＰＮＬＣＤの場合は、開口部１３３ａと開口部１２３ａとは平行で構わない。
As shown in FIGS. 9 and 10, the liquid crystal display device 120 of Example 3 is provided with openings 133 a and 123 a formed of elliptical small holes in both the upper transparent electrode 133 and the lower transparent electrode 123. In FIG. 9, an elliptical opening 133 a indicated by a solid line is an opening provided in the upper transparent electrode 133, and an elliptical opening 123 a indicated by a broken line indicates an opening provided in the lower transparent electrode 123. . They are provided at substantially equal intervals without overlapping each other. The long axis of the ellipse is more effective when matched to the rubbing direction. Therefore, in the case of a TN liquid crystal, it is efficient if the opening 133a and the opening 123a are oriented orthogonally. In the case of a PNLCD, the opening 133a and the opening 123a may be parallel.
また、実施例３の液晶表示装置１２０は、前述の実施例１の液晶表示装置と対比して、上透明電極１３３と下透明電極１２３以外の部分は実施例１の液晶表示装置の構成・構造と同じ構成・構造を取っている。即ち、液晶表示装置１２０は、上基板１３１と下基板１２１とを対向して配置し、スペーサを介して一定の間隙量を設け、その間隙の間に液晶１２７を封止材で封止した構成を取っている。液晶はＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶を用いている。そして、上基板１３１の外側面には偏光板１３５が、下基板１２１の外側面には偏光板１２５と光の透過と反射の両方の機能を持つ半透過反射膜１２８が設けられて液晶表示装置１２０を構成している。また、更に、液晶表示装置１２０の下方にはバックライト１２９を配設した構造になっている。
Further, the liquid crystal display device 120 of the third embodiment is different from the liquid crystal display device of the first embodiment described above, except for the upper transparent electrode 133 and the lower transparent electrode 123, the configuration and structure of the liquid crystal display device of the first embodiment. Has the same structure and structure. That is, the liquid crystal display device 120 has a configuration in which the upper substrate 131 and the lower substrate 121 are arranged to face each other, a certain gap amount is provided via a spacer, and the liquid crystal 127 is sealed with a sealing material between the gaps. Is taking. The liquid crystal is a TN (twisted nematic) type liquid crystal. A polarizing plate 135 is provided on the outer surface of the upper substrate 131, and a transflective film 128 having both light transmission and reflection functions is provided on the outer surface of the lower substrate 121, thereby providing a liquid crystal display device. 120 is configured. Further, a backlight 129 is disposed below the liquid crystal display device 120.
上基板１３１は、０．７〜１．１ｍｍ厚の透明なガラスからなる上透明基板１３２と、その下面に所定の配列に従って設けられた赤色、青色、緑色からなるカラーフィルター１３６と、この３色のカラーフィルター１３６のそれぞれの間を仕切る形で格子形状に設けたブラックマトリックス１３８と、カラーフィルター１３６上に平坦に設けた透明な保護膜１３７と、この保護膜１３７上に設けた透明なＩＴＯ膜からなる上透明電極１３３と、ラビング処理を施した配向膜１３４とから構成されている。また、下基板１２１は、０．７〜１．１ｍｍ厚の透明なガラスからなる下透明基板１２２と、この下透明基板１２２上に設けたＩＴＯ膜からなる下透明電極１２３と、ラビング処理を施した配向膜１２４とから構成されている。
The upper substrate 131 includes an upper transparent substrate 132 made of transparent glass having a thickness of 0.7 to 1.1 mm, a color filter 136 made of red, blue, and green provided on the lower surface thereof according to a predetermined arrangement, and these three colors. A black matrix 138 provided in a lattice shape so as to partition each of the color filters 136, a transparent protective film 137 provided flat on the color filter 136, and a transparent ITO film provided on the protective film 137 The upper transparent electrode 133 and the alignment film 134 subjected to the rubbing process. Further, the lower substrate 121 is subjected to a rubbing treatment with a lower transparent substrate 122 made of transparent glass having a thickness of 0.7 to 1.1 mm, a lower transparent electrode 123 made of an ITO film provided on the lower transparent substrate 122, and the like. The alignment film 124 is formed.
ここで、上透明電極１３３は、図９に示すように、楕円形の開口部１３３ａを設けており、下透明電極１２３は、同じく、楕円形の開口部１２３ａを上透明電極１３３の楕円形の開口部１３３ａと位置を異にして設けている。この上透明電極１３３と下透明電極１２３の２つ構成部品において前述の実施例１の構成と異なっているところであって、他の構成は全て実施例１と同じ構成を取っている。また、その構成部品も同じ仕様のものを用いている。
Here, as shown in FIG. 9, the upper transparent electrode 133 is provided with an elliptical opening 133 a, and the lower transparent electrode 123 is similarly provided with an elliptical opening 123 a in the elliptical shape of the upper transparent electrode 133. The position is different from that of the opening 133a. The two components of the upper transparent electrode 133 and the lower transparent electrode 123 are different from the configuration of the first embodiment, and all other configurations are the same as those of the first embodiment. Moreover, the component of the same specification is used.
本実施例３の上透明電極１３３及び下透明電極１２３は、図９、図１０に示すように、上透明電極１３３には同一大きさなる楕円形の開口部１３３ａを横方向、縦方向それぞれに一定の間隔を持って設けてある。また、同様に、下透明電極１２３にも同一大きさなる楕円形の開口部１２３ａを横方向、縦方向それぞれに一定の間隔を持って設けてあり、上透明電極１３３の開口部１３３ａと下透明電極１２３の開口部１２３ａとがそれぞれ重ならない位置に設けてある。
As shown in FIGS. 9 and 10, the upper transparent electrode 133 and the lower transparent electrode 123 of the third embodiment have an elliptical opening 133 a having the same size in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. It is provided with a certain interval. Similarly, the lower transparent electrode 123 is also provided with an elliptical opening 123a having the same size in the horizontal direction and the vertical direction with a certain interval between the opening 133a of the upper transparent electrode 133 and the lower transparent electrode 123. The electrode 123 is provided at a position where it does not overlap with the opening 123a.
ブラックマトリックス１３８によって表示画素領域Ａが決められる。この表示画素領域Ａにおいては、上透明電極１３３と下透明電極１２３が対向し合っている。そして、対向し合ってる面にそれぞれ、図９に示すような楕円形形状の開口部１３３ａ、１２３ａが設けられている。この開口部１３３ａと１２３ａは重なり合うことなくそれぞれ位置を異にして設けられている。この楕円形の開口部１３３ａ、１２３ａは、４〜３０μｍの大きさの中に設定されている。
The display pixel area A is determined by the black matrix 138. In the display pixel region A, the upper transparent electrode 133 and the lower transparent electrode 123 face each other. Further, elliptical openings 133a and 123a as shown in FIG. 9 are provided on the faces facing each other. The openings 133a and 123a are provided at different positions without overlapping each other. The oval openings 133a and 123a are set in a size of 4 to 30 μm.
開口部１３３ａ、１２３ａを重なり合うことなく設けた上透明電極１３３と下透明電極１２３とに所定の電圧を印加すると、図１０に示すように、開口部１３３ａ、１２３ａの領域の液晶分子１２７ｃは傾斜を持った立ち上がり方をなす。バックライトからの光は液晶分子１２７ｃの傾斜を持った配向方向に進行していくので、光は液晶分子１２７ｃの傾斜を持った配向部分で曲がって進行する。即ち、その部分で光が傾き角を持って進み、表示画素領域Ａの外側に向かって放射される。この作用によって、表示画像の視野角が拡大される。
When a predetermined voltage is applied to the upper transparent electrode 133 and the lower transparent electrode 123 provided without overlapping the openings 133a and 123a, the liquid crystal molecules 127c in the regions of the openings 133a and 123a are inclined as shown in FIG. Make your own way to stand up. Since the light from the backlight travels in the alignment direction having the inclination of the liquid crystal molecules 127c, the light bends and travels in the alignment portion having the inclination of the liquid crystal molecules 127c. That is, light travels with an inclination angle at that portion and is emitted toward the outside of the display pixel region A. By this action, the viewing angle of the display image is enlarged.
尚、上透明電極１３３の開口部１３３ａと下透明電極１２３の開口部１２３ａとに重なりががあると、その重なっている部分では液晶分子が寝てしまい光が透過しなくなる。このため、光の利用効率が下がり明るさが低下してくる。このことは、表示画素領域Ａにおけるカラー表示画像の品質を悪くする。このため、上透明電極１３３の開口部１３３ａと下透明電極１２３の開口部１２３ａは重ならない設計をする。
If there is an overlap between the opening 133a of the upper transparent electrode 133 and the opening 123a of the lower transparent electrode 123, the liquid crystal molecules lie on the overlapping portion and light does not pass therethrough. For this reason, the light use efficiency decreases and the brightness decreases. This deteriorates the quality of the color display image in the display pixel region A. For this reason, the opening 133a of the upper transparent electrode 133 and the opening 123a of the lower transparent electrode 123 are designed not to overlap.
開口部１３３ａ、１２３ａの形状については、前述の実施例１でも述べたように、特に楕円形状にこだわらない。丸い円形、長円形、多角形の形状を用いても良い。開口部１３３ａ、１２３ａの大きさは４〜３０μｍの大きさの範囲で設定する。また、開口部１３３ａ及び、開口部１２３ａの総面積は、両者の開口部１３３ａ、１２３ａを全て合わせた総面積として、表示画素領域Ａの面積の１０〜７０％の範囲の中に入れるようにする。
The shape of the openings 133a and 123a is not particularly limited to the elliptical shape as described in the first embodiment. Round, oval, or polygonal shapes may be used. The size of the openings 133a and 123a is set in the range of 4 to 30 μm. Further, the total area of the opening 133a and the opening 123a is set as a total area of all the openings 133a and 123a and is within a range of 10 to 70% of the area of the display pixel region A. .
以上、３つの実施例を上げて本発明を説明した。本発明は、上透明電極、又は下透明電極の少なくとも一方側に非常に小さい開口部（小孔）を設けることで、表示画面の明瞭さを損なうことなく、視野角が飛躍的に拡大する。構成部品を増やすことなく、また、従来の工程の中で製作することができるので、コストアップすることなく視野角拡大を図ることができる。
The present invention has been described with reference to three embodiments. According to the present invention, by providing a very small opening (small hole) on at least one side of the upper transparent electrode or the lower transparent electrode, the viewing angle is dramatically increased without impairing the clarity of the display screen. Since it can be manufactured in the conventional process without increasing the number of components, the viewing angle can be increased without increasing the cost.
本発明の液晶表示装置の１個の表示画素領域を取り出して描いた平面図である。It is the top view which took out and drawn one display pixel area of the liquid crystal display device of the present invention.
図１における要部断面の中での光の透過状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the permeation | transmission state of the light in the principal part cross section in FIG.
開口部の大きさを設定するために用いた説明図で、図３の（ａ）は光の傾き角αを大きく取った場合を示し、図３の（ｂ）は光の傾き角αを小さく取った場合を示している。FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams used to set the size of the opening. FIG. 3A shows a case where the light inclination angle α is large, and FIG. 3B shows a case where the light inclination angle α is small. The case where it took is shown.
開口部の形状を示した１例としての平面図で、図４の（ａ）は丸い円形、図４の（ｂ）は長円形、図４の（ｃ）は正八角形、図４の（ｄ）は細長い八角形の形状を示したものである。FIG. 4 (a) is a round circle, FIG. 4 (b) is an oval, FIG. 4 (c) is a regular octagon, and FIG. ) Shows an elongated octagonal shape.
本発明の実施例１に係る液晶表示装置の要部平面図である。It is a principal part top view of the liquid crystal display device which concerns on Example 1 of this invention.
図５における液晶表示装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the liquid crystal display device in FIG.
本発明の実施例２に係る液晶表示装置の１個の表示画素領域のみを取りだして描いた液晶表示装置の平面図である。It is a top view of the liquid crystal display device which extracted and extracted only one display pixel area | region of the liquid crystal display device which concerns on Example 2 of this invention.
図７における表示画素領域の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the display pixel area | region in FIG.
本発明の実施例３に係る液晶表示装置の１個の表示画素領域のみを取りだして描いた液晶表示装置の平面図である。It is a top view of the liquid crystal display device which extracted and extracted only one display pixel area | region of the liquid crystal display device which concerns on Example 3 of this invention.
図９における表示画素領域の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the display pixel area | region in FIG.
従来の極シンプルな構成を取る液晶表示装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the liquid crystal display device which takes the conventional very simple structure.
液晶表示装置の下方にバックライトを配設した要部断面図である。It is principal part sectional drawing which has arrange | positioned the backlight under the liquid crystal display device.
特許文献１に示されたところのバックライトを備えた液晶表示装置の側面図である。It is a side view of the liquid crystal display device provided with the backlight as shown by patent document 1. FIG.
符号の説明Explanation of symbols
６２、８２、１０２、１２２ 下透明基板
６３、８３、１０３、１２３ 下透明電極
６４、７４、８４、９４、１２４、１３４ 配向膜
７２、９２、１１２、１３２ 上透明基板
７３、９３、１１３、１３３ 上透明電極
７３ａ、９３ａ、１１３ａ、１３３ａ 開口部
７７、８７、１０７、１２７ 液晶
８０、１００、１２０ 液晶表示装置
８１、１０１、１２１ 下基板
８５、９５、１２５、１３５ 偏光板
８６ スペーサ
８９、１２８ 半透過反射膜
９１、１１１、１３１ 上基板
９６、１３６ カラーフィルター
９７、１３７ 保護膜
９８、１３８ ブラックマトリックス
９９、１２９ バックライト
Ａ 表示画素領域
62, 82, 102, 122 Lower transparent substrate 63, 83, 103, 123 Lower transparent electrode 64, 74, 84, 94, 124, 134 Alignment film 72, 92, 112, 132 Upper transparent substrate 73, 93, 113, 133 Upper transparent electrodes 73a, 93a, 113a, 133a Openings 77, 87, 107, 127 Liquid crystals 80, 100, 120 Liquid crystal display devices 81, 101, 121 Lower substrates 85, 95, 125, 135 Polarizers 86 Spacers 89, 128 Half Transmission / reflection film 91, 111, 131 Upper substrate 96, 136 Color filter 97, 137 Protective film 98, 138 Black matrix 99, 129 Backlight A Display pixel area
