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JPH0990335A - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element

Info

Publication number
JPH0990335A
JPH0990335A JP24159995A JP24159995A JPH0990335A JP H0990335 A JPH0990335 A JP H0990335A JP 24159995 A JP24159995 A JP 24159995A JP 24159995 A JP24159995 A JP 24159995A JP H0990335 A JPH0990335 A JP H0990335A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
display element
color filter
display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24159995A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahito Ishikawa
正仁 石川
Shoichi Kurauchi
昭一 倉内
Hitoshi Hado
仁 羽藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP24159995A priority Critical patent/JPH0990335A/en
Publication of JPH0990335A publication Critical patent/JPH0990335A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Filters (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a liquid crystal display element which makes display with excellent visibility and high grade by providing this element with color filters provided with means for making parallel light incident on the inside of liquid crystal cells and diffusing the light emitted through the liquid crystal cells at every pixel, thereby improving the visual angle characteristics. SOLUTION: A liquid crystal panel 1 has a large change in luminance according to angles. Then, the incident light rays 2, 1 on the liquid crystal panel 1 are controlled by such a paralleling element 4 as to parallel these light rays to the parallel light rays having the certain specific angle thereof and the light rays 2, 2 transmitted through the liquid crystal panel 1 are widened by a diffusing element 3, by which the dependency of the liquid crystal display element on the visual angles is eliminate. The liquid crystal panel is applicable not only to an LCD of an active matrix type, such as TFT-LCD but also to the LCDs of all display modes, such as ST type LCDs. The places where the color filters are arranged may be any places, insofar as such places are on the optical path where the light passes as the directions of the light rays are controlled. The color filters may be arranged on one or both sides of the diffusing element 3 or the paralleling element 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、透過形の液晶表示
素子に係わり、特に階調表示時の明るさや色の視角依存
性を改善した液晶表示素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmissive liquid crystal display element, and more particularly to a liquid crystal display element having improved viewing angle dependence of brightness and color during gradation display.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子は、薄型軽量、低消費電力
という大きな利点をもつ為、腕時計や電卓、日本語ワー
ドプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の多種多様な
製品に広く用いられている。これら液晶表示素子のほと
んどには、ねじれネマティック液晶が用いられている。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display elements are widely used in a wide variety of products such as wrist watches, calculators, Japanese word processors, personal computers, etc., because they have the great advantages of being thin and lightweight and of low power consumption. Most of these liquid crystal display elements use twisted nematic liquid crystals.

【0003】このような液晶表示素子、特にパーソナル
コンピュータなどに用いられる液晶表示素子は、大面積
・大容量表示のものが一般的になっており、表示面の大
きさが対角約10インチで、表示画素数が 640× 480のも
のが主流になってきた。現在、大面積・大容量表示の液
晶表示素子の主流は単純マトリクス方式やアクティブマ
トリクス方式である。
Such liquid crystal display elements, particularly those used in personal computers and the like, generally have a large area and large capacity display, and the size of the display surface is about 10 inches diagonal. , 640 x 480 display pixels have become mainstream. At present, the mainstream liquid crystal display elements for large-area, large-capacity display are the simple matrix method and the active matrix method.

【0004】単純マトリクス方式の液晶表示素子は、 1
80゜以上ねじれ配列した液晶を櫛形の透明電極が付いた
ガラス基板で挟んだ単純な構造をしている(SΤ方
式)。この構造で多桁表示するには液晶セルの印加電圧
−透過率特性に高い急峻性が要求される。急峻性が高い
ほど小さな電圧差で大きな透過率差を得ることができ
る。液晶セルの印加電圧−透過率特性は、液晶層の配列
のねじれ角(以下ツイスト角と呼ぶ)が大きいほど急峻
になる。−般に走査線が 400本程度の単純マトリクス構
造で実用を満足するコントラストを得るには、ツイスト
角は 180゜以上必要である。ツイスト角がこのように大
きくなると旋光分散により表示色が着色する。この表示
の着色は、液晶層の配列が逆の方向にねじれた第2の液
晶セルを偏光板と液晶セルの間に配置したり、第2の液
晶セルの代わりに位相差板を複数枚用いたりすることに
より消すことができる。
A simple matrix type liquid crystal display device is
It has a simple structure in which liquid crystals twisted and aligned more than 80 ° are sandwiched between glass substrates with comb-shaped transparent electrodes (SΤ method). In order to display multiple digits with this structure, a high steepness is required in the applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal cell. The higher the steepness, the larger the difference in transmittance can be obtained with a smaller voltage difference. The applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal cell becomes steeper as the twist angle of the alignment of the liquid crystal layer (hereinafter referred to as the twist angle) increases. -Generally, a twist angle of 180 ° or more is required to obtain a contrast satisfying practical use with a simple matrix structure having about 400 scanning lines. When the twist angle becomes large like this, the display color is colored due to the optical rotation dispersion. This display is colored by disposing a second liquid crystal cell in which the liquid crystal layer is twisted in the opposite direction between the polarizing plate and the liquid crystal cell, or by using a plurality of retardation plates instead of the second liquid crystal cell. It can be erased by doing.

【0005】アクティブマトリクス方式は、各表示画素
ごとに薄膜トランジスタやダイオードなどからなるスイ
ッチング素子を具備しているため、走査線の本数に関係
なく各画素の液晶層に電圧を供給することができる。従
って、液晶セルの電気光学特性の急峻性はST方式のよ
うにそれほど高い必要はないので、−般にアクティブマ
トリクス方式ではツイスト角は旋光分散が小さくコント
ラストが高い90゜(ΤN方式)が選ばれている。従っ
て、ΤN方式は色づきがほとんど無いため色補償は不要
であり、アクティブ素子により電圧差を大きくとれるの
で応答速度は単純マトリクス方式より速い。
In the active matrix system, since each display pixel is equipped with a switching element composed of a thin film transistor, a diode or the like, a voltage can be supplied to the liquid crystal layer of each pixel regardless of the number of scanning lines. Therefore, since the steepness of the electro-optical characteristics of the liquid crystal cell does not need to be so high as in the ST method, generally, in the active matrix method, the twist angle is 90 ° (ΤN method) with small optical rotation dispersion and high contrast. ing. Therefore, in the ΤN method, there is almost no coloring, so color compensation is not required, and since the voltage difference can be made large by the active element, the response speed is faster than the simple matrix method.

【0006】上記した単純マトリクス方式もアクティブ
マトリクス方式も、一方の基板の透明電極の下に各画素
毎にカラーフィルタを設けることでカラー表示を実現し
ている。しかしながら、このような従来技術において
は、液晶セル自体が角度依存性をもつため、見る角度に
より表示画が反転したり、輝度の極度な低下、色づきな
どが観測され、大きな問題となる。特に、このような表
示異常は、階調表示を行ったときに顕著である。
In both the simple matrix system and the active matrix system described above, color display is realized by providing a color filter for each pixel under the transparent electrode of one substrate. However, in such a conventional technique, since the liquid crystal cell itself has an angle dependency, a display image is inverted depending on a viewing angle, an extreme decrease in luminance, coloring, etc. are observed, which is a serious problem. In particular, such a display abnormality is remarkable when gradation display is performed.

【0007】このような表示の視角依存性を低減させる
技術としては、特開昭62−21423号公報に、2枚
の偏光板の間に、液晶セルと光学異方性が厚み方向に負
のポリマーフィルムである複屈折層を配置することが開
示されている。また、USΤと称するコレステリック液
晶からなる液晶セルを偏光板間に配置することが発表さ
れている。(羽藤ら,Journal of the SID,1/3,1993,p.
319)
As a technique for reducing the viewing angle dependence of such a display, a liquid crystal cell and a polymer film having a negative optical anisotropy in the thickness direction between two polarizing plates are disclosed in JP-A-62-21423. Disposing a birefringent layer that is Further, it has been announced that a liquid crystal cell made of cholesteric liquid crystal called UST is arranged between polarizing plates. (Hato et al., Journal of the SID, 1/3, 1993, p.
319)

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示素子の
表示原理は、液晶セル中を透過する光の状態を液晶分子
の向きを電圧により傾け変化させることである。液晶セ
ル中の液晶分子が上下の基板面に対して平行に配列して
いるときは、透過する光の方向による変化は少ないが、
液晶分子がやや傾いて配列している(中間調を表示して
いる場合に相当する)場合は透過する光の方向による変
化が大きい。従って、従来技術に示した複屈折層による
光学補償は液晶セルの液晶分子がある特定の傾きをもつ
場合にしか効果がなく、2値表示の液晶表示素子には視
角改善効果はあるが、多階調表示を行う液晶表示素子の
場合には全ての向きで視角の拡大効果は得られない。特
にカラーフィルタと組み合わせてフルカラー表示を行う
際には、表示画の再現性が著しく低下し大きな問題とな
る。
The display principle of the conventional liquid crystal display element is to change the state of light transmitted through the liquid crystal cell by inclining the direction of liquid crystal molecules by a voltage. When the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell are arranged parallel to the upper and lower substrate surfaces, the change due to the direction of the transmitted light is small,
When the liquid crystal molecules are arranged with a slight inclination (corresponding to the case where halftone is displayed), the change due to the direction of the transmitted light is large. Therefore, the optical compensation by the birefringent layer shown in the prior art is effective only when the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell have a certain inclination, and the liquid crystal display element of binary display has the effect of improving the viewing angle. In the case of a liquid crystal display element that performs gradation display, the effect of enlarging the viewing angle cannot be obtained in all directions. Particularly, when performing full-color display in combination with a color filter, the reproducibility of the display image is significantly reduced, which is a serious problem.

【0009】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、階調表示時の明るさや表示色の視角依存
性を改善することができ、視認性に優れた高品位な表示
を行うことのできる液晶表示素子を提供しようとするも
のである。
The present invention has been made in consideration of such a conventional situation, and can improve the viewing angle dependence of brightness and display color at the time of gradation display, and can provide a high-quality display excellent in visibility. The present invention aims to provide a liquid crystal display device that can be used.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、複数
の画素を有する液晶セルと、前記液晶セル中に平行光を
入射させる平行化手段と、前記液晶セルを通過して射出
された光を拡散させる拡散手段と、前記画素毎に設けら
れたカラーフィルタとを具備したことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a liquid crystal cell having a plurality of pixels, collimating means for allowing parallel light to enter the liquid crystal cell, and light emitted through the liquid crystal cell. It is characterized by comprising a diffusing means for diffusing light and a color filter provided for each pixel.

【0011】請求項2の発明は、請求項1記載の液晶表
示素子において、前記液晶セルが、各画素毎に薄膜トラ
ンジスタや薄膜ダイオードなどの能動素子が形成された
基板を具備し、前記カラーフィルタがこの基板に配設さ
れていることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the liquid crystal display element according to the first aspect, the liquid crystal cell includes a substrate on which active elements such as thin film transistors and thin film diodes are formed for each pixel, and the color filter comprises It is characterized in that it is arranged on this substrate.

【0012】請求項3の発明は、請求項1記載の液晶表
示素子において、前記カラーフィルタが前記平行化手段
に配設されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the liquid crystal display element according to the first aspect, the color filter is arranged in the parallelizing means.

【0013】請求項4の発明は、請求項1記載の液晶表
示素子において、前記カラーフィルタが前記拡散手段に
配設されていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid crystal display element according to the first aspect, the color filter is provided in the diffusing means.

【0014】請求項5の発明は、請求項1記載の液晶表
示素子において、前記カラーフィルタが前記平行化手段
と前記拡散手段の両方に配設されていることを特徴とす
る。請求項6の発明は、請求項1〜5記載の液晶表示素
子において、前記カラーフィルタが干渉フィルタからな
ることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid crystal display element according to the first aspect, the color filter is provided in both the parallelizing means and the diffusing means. According to a sixth aspect of the present invention, in the liquid crystal display element according to the first to fifth aspects, the color filter is an interference filter.

【0015】請求項7の発明は、請求項1〜5記載の液
晶表示素子において、前記カラーフィルタが選択反射を
示すコレステリック液晶または高分子液晶からなること
を特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the first to fifth aspects, the color filter is made of cholesteric liquid crystal or polymer liquid crystal exhibiting selective reflection.

【0016】請求項8の発明は、請求項1〜7記載の液
晶表示素子において、前記拡散手段としてポリマー中に
液晶を分散させたポリマー層を用いることを特徴とする
液晶表示素子。
The invention of claim 8 is the liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a polymer layer in which a liquid crystal is dispersed in a polymer is used as the diffusing means.

【0017】請求項9の発明は、請求項8記載の液晶表
示素子において、前記ポリマー層に電圧を印加する手段
を具備したことを特徴とする。
The invention of claim 9 is characterized in that, in the liquid crystal display element of claim 8, means for applying a voltage to the polymer layer is provided.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下本発明の液晶表示素子の詳細
を、実施の形態について図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The details of the liquid crystal display element of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0019】本発明は、液晶表示素子のコントラスト比
や表示色の視角依存性を同時に軽減する、もしくは、液
晶表示素子のある特定のコントラスト比が得られる領域
をある特定の方位、視角に制御しようとするものであ
る。
According to the present invention, the viewing angle dependence of the contrast ratio and the display color of the liquid crystal display device is simultaneously reduced, or the region of the liquid crystal display device where a certain contrast ratio is obtained is controlled to a certain azimuth and viewing angle. It is what

【0020】図6に、従来のΤN方式の液晶表示素子に
おいて、表示面法線から上下の方向に 0゜から60゜まて
傾いた時(表示面法線からの傾き角を以下視角と称す
る)の8階調を表示した場合の輝度対視角特性を示す。
同図に示されるように、従来の液晶表示素子では、中間
階調の輝度が視角により大きく変化している。このよう
に、光が液晶表示素子の表示面に垂直に入射する場合と
斜めに入射する場合とでは、液晶表示素子中を伝搬する
光の偏光状態が異なり、この違いが図6のような視角変
化を引き起こす。
In FIG. 6, in a conventional TN liquid crystal display device, when tilted from 0 ° to 60 ° in the vertical direction from the display surface normal (the tilt angle from the display surface normal is hereinafter referred to as the viewing angle). 8) shows the luminance vs. viewing angle characteristics when displaying 8 gradations.
As shown in the figure, in the conventional liquid crystal display element, the brightness of the intermediate gradation is largely changed depending on the viewing angle. As described above, the polarization state of the light propagating in the liquid crystal display element is different between the case where the light is vertically incident on the display surface of the liquid crystal display element and the case where the light is obliquely incident on the display surface. Cause a change.

【0021】そこで、本発明においては、図1に示すよ
うな構成として、上記問題を解決する。すなわち、図1
は、本発明における液晶表示素子の断面構成を示すもの
であり、1は液晶パネル、2は入射光束、3は拡散素
子、4は平行化素子である。図6の視角特性図に示した
通り、液晶パネル1は角度により輝度変化が大きい。従
って、液晶パネル1に入射した光2.1の角度がある特
定の角度の平行光となるよう平行化素子4で制御し、液
晶パネル1を透過した光2.2を拡散素子3によって広
げることにより、液晶表示素子の視角依存性はなくな
る。
Therefore, the present invention solves the above problem by adopting a configuration as shown in FIG. That is, FIG.
Shows a cross-sectional structure of a liquid crystal display element in the present invention, 1 is a liquid crystal panel, 2 is an incident light flux, 3 is a diffusion element, and 4 is a collimating element. As shown in the view angle characteristic diagram of FIG. 6, the liquid crystal panel 1 has a large luminance change depending on the angle. Therefore, the angle of the light 2.1 incident on the liquid crystal panel 1 is controlled by the collimating element 4 so as to be parallel light of a certain angle, and the light 2.2 transmitted through the liquid crystal panel 1 is spread by the diffusing element 3. As a result, the viewing angle dependence of the liquid crystal display element is eliminated.

【0022】上述したように、発明の基本原理は、図1
に示したように、平行光を液晶セル1に入射させ、液晶
セル1を出た光を拡散させることを基本としているの
で、液晶パネルとしてはΤFΤ−LCDなどアクティブ
マトリクス形のLCDはもとより、SΤ形LCDなど全
ての表示モードのLCDに適用が可能である。
As mentioned above, the basic principle of the invention is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, since it is basically based on making the parallel light incident on the liquid crystal cell 1 and diffusing the light emitted from the liquid crystal cell 1, the liquid crystal panel is not limited to the active matrix type LCD such as the ΤFΤ-LCD and the SΤ. It can be applied to LCDs of all display modes such as a shape LCD.

【0023】透過輝度を液晶層により制御してカラー表
示する場合には、赤、青、緑の3原色のカラーフィルタ
を用いるのがー般的である。本発明では液晶セルに入射
する光は向きが制御されているので、従来、直視形の液
晶表示素子には視角特性の点で適用できなかった干渉フ
ィルタや、ポリシロキサンを主鎖とし、側鎖にビフェニ
ルベンゾエートとコレステリル基を適当な比で有したよ
うな高分子共重合体などで作製可能な選択反射をもつ高
分子液晶などを利用することが可能である。
In the case of color display by controlling the transmission brightness by the liquid crystal layer, it is common to use color filters of three primary colors of red, blue and green. In the present invention, since the direction of the light incident on the liquid crystal cell is controlled, an interference filter or polysiloxane having a main chain, which cannot be applied to a direct-viewing type liquid crystal display element in view point characteristics, has been used. Further, it is possible to use a polymer liquid crystal having selective reflection which can be prepared from a polymer copolymer having a biphenylbenzoate and a cholesteryl group in an appropriate ratio.

【0024】カラーフィルタの配置場所は、従来のΤF
Τ−LCDの場合、ΤFΤ素子を具備した基板と対向す
る基板側であるが、本発明においては光の向きが制御さ
れているので光の通過する光路上であればどの場所でも
よく、拡散素子や平行化素子に配置しても、また拡散素
子と平行化素子の両方に配置しても同一の表示性能が得
られる。TFΤ素子を具備した基板側に設けても同様な
効果が得られることはいうまでもなく、この場合2枚の
基板を貼り合わせる際に位置合わせが不要となり、より
望ましい液晶表示素子が得られる。
The color filter is arranged at the conventional ΤF.
In the case of the Τ-LCD, it is on the side of the substrate that faces the substrate provided with the ΤFΤ element, but in the present invention, the direction of light is controlled, so it may be anywhere on the optical path through which the light is diffused. The same display performance can be obtained by arranging the same in the parallelizing element or in the diffusing element and the paralleling element. It is needless to say that the same effect can be obtained by providing it on the side of the substrate provided with the TFT element, and in this case, alignment becomes unnecessary when the two substrates are bonded together, and a more desirable liquid crystal display element can be obtained.

【0025】拡散素子としては、ポリマー中に液晶を分
散させたものを用いても所望な特性が得られ、特に、液
晶に電圧が印加させる手段を具備することで拡散状態を
電圧で変化させ、液晶表示素子の視野角を制御すること
が可能となる。本発明に用いられる液晶の表示モード
は、ねじれ角が70゜から 120゜のΤNや 180゜以上のね
じれ角をもつSTNなどに適用できることはいうまでも
ない。
As the diffusing element, desired characteristics can be obtained even if a liquid crystal is dispersed in a polymer, and in particular, by providing a means for applying a voltage to the liquid crystal, the diffusing state is changed by the voltage. It is possible to control the viewing angle of the liquid crystal display element. It goes without saying that the display mode of the liquid crystal used in the present invention can be applied to TN having a twist angle of 70 ° to 120 ° and STN having a twist angle of 180 ° or more.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0027】(実施例1)図2に本実施例における液晶
表示素子の断面構成を示す。同図に示すように、液晶表
示素子は、視角補償する液晶セル10を、2枚の偏光板
11、12(SH-1832ΑW;住友化学社製)の間に挟む
構成とされている。
(Embodiment 1) FIG. 2 shows a sectional structure of a liquid crystal display element in this embodiment. As shown in the figure, the liquid crystal display device has a structure in which a liquid crystal cell 10 for compensating a viewing angle is sandwiched between two polarizing plates 11 and 12 (SH-1832AW; manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).

【0028】上記偏光板11の上には、拡散フィルム1
3が隣接して配置されている。この拡散フィルム13
は、反射防止のため屈折率の異なる膜が5層積層されて
構成されている。また、偏光板11の下には、透明電極
(コモン電極)14と配向膜15を具備したフィルム基
板16が配置されている。このように、フィルム基板1
6を用いることによって、軽量化と画像のにじみ低減効
果が得られる。
A diffusion film 1 is formed on the polarizing plate 11.
3 are arranged adjacent to each other. This diffusion film 13
Is formed by laminating five layers having different refractive indexes to prevent reflection. Further, below the polarizing plate 11, a film substrate 16 having a transparent electrode (common electrode) 14 and an alignment film 15 is arranged. In this way, the film substrate 1
By using 6, the effect of reducing the weight and reducing the blurring of the image can be obtained.

【0029】液晶層17は、90゜ねじれ配向した液晶
(ねじれネマティック液晶(ZLI-4287(E.Merck Co.,ltd
社製)にカイラル剤S811(E.Merck Co.,ltd社製))を混
入したものを使用)から構成されている。この液晶層1
7のリタデーションは 550nm(光源波長: 550nm)
であり、基板法線に対して最も高い透過率が得られる条
件とした。
The liquid crystal layer 17 is a liquid crystal (twisted nematic liquid crystal (ZLI-4287 (E. Merck Co., ltd
(Manufactured by E. Merck Co., Ltd.)) is used). This liquid crystal layer 1
7 retardation is 550 nm (light source wavelength: 550 nm)
Therefore, the conditions were set so that the highest transmittance was obtained with respect to the substrate normal.

【0030】上記液晶層17を介して上記フィルム基板
16に対向するように配置されたガラス基板18には、
ΤFΤ素子19、画素電極20が形成されており、画素
電極20の下には、Si02 とTiO2 の多層膜からな
るR、G、B各色のカラーフィルタ(干渉フィルタ)2
1が配設されている。これらカラーフィルタ21は、ゲ
ート電極22の絶縁層としての機能も合わせ持つ。ま
た、画素電極20等の表面を覆うように配向膜23が配
設されている。
On the glass substrate 18 arranged so as to face the film substrate 16 with the liquid crystal layer 17 interposed therebetween,
A ΤFΤ element 19 and a pixel electrode 20 are formed, and a color filter (interference filter) 2 for each of R, G and B colors formed of a multilayer film of SiO 2 and TiO 2 is formed under the pixel electrode 20.
1 is provided. These color filters 21 also have a function as an insulating layer of the gate electrode 22. An alignment film 23 is provided so as to cover the surface of the pixel electrode 20 and the like.

【0031】そして、上記構成のΤFΤ基板のガラス基
板18の下面に前述した偏光板12が接着され、その下
に平行化素子24が配置されている。この平行化素子2
4は、冷陰極管25からの光を導く導光板26に隣接し
て配設されている。
The above-mentioned polarizing plate 12 is adhered to the lower surface of the glass substrate 18 of the TFF substrate having the above structure, and the collimating element 24 is arranged below the polarizing plate 12. This parallelizing element 2
4 is disposed adjacent to the light guide plate 26 that guides the light from the cold cathode tubes 25.

【0032】以上のように構成されたΤFΤ−LCDを
作成したところ、方位や視角を変化させても階調表示内
容が識別でき、透過率の高い明るい良好なフルカラー表
示を行うことができた。
When the ΤFΤ-LCD constructed as described above was produced, the gradation display contents could be identified even when the azimuth and the viewing angle were changed, and bright and good full-color display with high transmittance could be performed.

【0033】(実施例2)前述した実施例1と同様な構
成で、カラーフィルタ21として、ポリシロキサンを主
鎖とし、側鎖にビフェニルベンゾエートとコレステリル
基をもつ高分子共重合体でねじれ配向させたものを用い
た。ねじれピッチを赤、青、緑の各画素毎に変え、屈折
率とピッチ長の積を 450nm、 550nm、 650nm近傍
にしたところ、赤、緑、青の選択反射を示すカラーフィ
ルタが得られた。
(Embodiment 2) With the same construction as in Embodiment 1 described above, a color filter 21 is twisted and oriented with a polymer copolymer having a main chain of polysiloxane and a side chain of biphenylbenzoate and a cholesteryl group. I used the one. When the twist pitch was changed for each pixel of red, blue and green and the product of the refractive index and the pitch length was set to around 450 nm, 550 nm and 650 nm, a color filter showing selective reflection of red, green and blue was obtained.

【0034】本構成でΤFΤ−LCDを作成したとこ
ろ、方位や視角を変化させても表示画が変化しない広い
視野角と良好なフルカラー表示を行うことができた。
When a ΤF-Τ-LCD was produced with this structure, a wide viewing angle in which the display image did not change even if the azimuth or viewing angle was changed, and good full-color display could be performed.

【0035】(実施例3)前述した実施例1と同様な構
成で、拡散フィルム13に換えて、紫外線硬化するポリ
マー中に液晶を 4重量%混合した液状物質を基板間に挟
持した後、紫外線を照射して硬化して構成した散乱素子
を用いた。
(Embodiment 3) With the same construction as in Embodiment 1 described above, instead of the diffusion film 13, a liquid substance in which 4% by weight of liquid crystal is mixed in a UV-curable polymer is sandwiched between the substrates, and then UV light is emitted. A scattering element constituted by irradiating with and curing was used.

【0036】このような散乱素子を用いて実施例1と同
様な液晶表示素子を作製したところ、良好な拡散特性を
得ることができた。
When a liquid crystal display element similar to that of Example 1 was produced using such a scattering element, good diffusion characteristics could be obtained.

【0037】(実施例4)実施例3において、透明電極
付きの2枚の基板を用いて同様な散乱素子を作製した。
透明電極には、電気的接続を行い液晶に電圧が印加でき
るようにした。
Example 4 The same scattering element as in Example 3 was prepared by using two substrates with transparent electrodes.
The transparent electrode was electrically connected so that a voltage could be applied to the liquid crystal.

【0038】このような拡散素子を用いて、実施例1と
同様な液晶表示素子を作製したところ、拡散素子に印加
する電圧の大きさを変化させることで視角が変化し、電
圧が0では斜め方向でも表示が変化しないが、電圧を大
きくしていくと斜め方向からは表示が見えなくなり、表
示内容を他者に見せたくない場合などに対応可能なディ
スプレイを実現することができた。
When a liquid crystal display element similar to that of Example 1 was manufactured using such a diffusing element, the viewing angle was changed by changing the magnitude of the voltage applied to the diffusing element, and when the voltage was 0, it was slanted. Although the display does not change even in the direction, when the voltage is increased, the display becomes invisible from the diagonal direction, and it is possible to realize a display that can be used when the display content is not desired to be shown to others.

【0039】(実施例5)実施例1に用いた液晶セルと
して、ねじれ角が 240度のSΤ−LCDを用いた。SΤ
−LCDには色補償の為、ポリカーボナイトを延伸した
位相差板を2枚使用している。本液晶パネルだけを角度
を変化させて観測したところ、色が大きく変化したが、
図2の構成とすることで斜め方向でも良好な表示が得ら
れた (実施例6)図3に本実施例における液晶表示素子の断
面構成を示す。なお、同図において平行化素子および光
源は図2と同様であるので図示を省略した。
Example 5 As the liquid crystal cell used in Example 1, a S-LCD having a twist angle of 240 degrees was used. SΤ
-For the LCD, two retardation plates obtained by stretching polycarbonate are used for color compensation. When I observed only this liquid crystal panel by changing the angle, the color changed greatly,
With the structure shown in FIG. 2, a good display was obtained even in an oblique direction (Example 6). FIG. 3 shows a sectional structure of a liquid crystal display element in this example. It should be noted that the collimating element and the light source are the same as those shown in FIG.

【0040】本実施例においては、液晶セル(TFTセ
ル)60の各画素に対応する部分にカラーフィルタ61
を具備した拡散素子62が、液晶セル60の偏光板63
の上面に配置されている。なお、同図において64は下
面側の偏光板である。また、実施例1とは異なり、液晶
セル60にはカラーフィルタが配設されていない。
In this embodiment, a color filter 61 is provided at a portion corresponding to each pixel of the liquid crystal cell (TFT cell) 60.
The diffusing element 62 provided with is a polarizing plate 63 of the liquid crystal cell 60.
Is located on the upper surface of. In the figure, reference numeral 64 is a polarizing plate on the lower surface side. Further, unlike Example 1, the liquid crystal cell 60 is not provided with a color filter.

【0041】このような構成においては、拡散素子62
のカラーフィルタ61が、従来のカラーフィルタに要求
される高い平坦性の精度を必要としないので、低いコス
トで作製することができる。
In such a configuration, the diffusion element 62
Since the color filter 61 of 1. does not require the high flatness accuracy required for the conventional color filter, it can be manufactured at low cost.

【0042】本構成で対角10インチからなるΤFΤ−L
CDを作成したところ、方位や視角を変化させても階調
表示内容が識別できる良好なフルカラー表示を行うこと
ができた。
With this configuration, a TFF-L consisting of a diagonal of 10 inches
When a CD was created, it was possible to perform good full-color display in which the gradation display content could be identified even when the azimuth and viewing angle were changed.

【0043】(実施例7)図4に本実施例における液晶
表示素子の断面構成を示す。同図において平行化素子お
よび光源は図2と同様であるので図示を省略した。
(Embodiment 7) FIG. 4 shows a sectional structure of a liquid crystal display element in the present embodiment. In the figure, the collimating element and the light source are the same as those in FIG.

【0044】本実施例においては、液晶セル(TFTセ
ル)70には、カラーフィルタが配置されておらず、液
晶セル(TFTセル)70の各画素位置に相当するよう
に、拡散素子71に赤(R)、緑(G)のカラーフィル
タ72が配置され、平行化素子73に青(B)のカラー
フィルタ74が位置に配置されている。なお、同図にお
いて75、76は偏光板である。
In this embodiment, no color filter is arranged in the liquid crystal cell (TFT cell) 70, and the diffusion element 71 is provided with a red color so as to correspond to each pixel position of the liquid crystal cell (TFT cell) 70. The color filters 72 of (R) and green (G) are arranged, and the color filter 74 of blue (B) is arranged at the position in the parallelizing element 73. In the figure, reference numerals 75 and 76 denote polarizing plates.

【0045】本構成で対角10インチからなるΤFΤ−L
CDを作成したところ、方位や視角を変化させても階調
表示内容が識別できる良好なフルカラー表示を行うこと
ができた。
With this configuration, the TFF-L consisting of 10 inches diagonal
When a CD was created, it was possible to perform good full-color display in which the gradation display content could be identified even when the azimuth and viewing angle were changed.

【0046】(実施例8)図5に本実施例における液晶
表示素子の断面構成を示す。同図において平行化素子お
よび光源は図2と同様であるので図示を省略した。
(Embodiment 8) FIG. 5 shows a cross-sectional structure of a liquid crystal display element in this embodiment. In the figure, the collimating element and the light source are the same as those in FIG.

【0047】本実施例においては、液晶セル(TFTセ
ル)80には、カラーフィルタが配置されておらず、液
晶セル(TFTセル)80の各画素位置に相当するよう
に、平行化素子81に赤、青、緑のカラーフィルタ82
が位置に配置されている。なお、同図において83、8
4は偏光板、85は拡散素子である。
In this embodiment, no color filter is arranged in the liquid crystal cell (TFT cell) 80, and the parallelizing element 81 is provided so as to correspond to each pixel position of the liquid crystal cell (TFT cell) 80. Red, blue and green color filters 82
Are placed in position. In the figure, 83, 8
4 is a polarizing plate, and 85 is a diffusion element.

【0048】本構成で対角10インチからなるΤFΤ−L
CDを作成したところ、方位や視角を変化させても階調
表示内容が識別できる良好なフルカラー表示を行うこと
ができた。
With this configuration, the TFF-L consisting of a diagonal of 10 inches
When a CD was created, it was possible to perform good full-color display in which the gradation display content could be identified even when the azimuth and viewing angle were changed.

【0049】(比較例)実施例1において、拡散素子と
平行化素子の無い液晶表示素子を作製し、表示画面を角
度を変化させて観測したところ、角度により、表示の反
転や黒つぶれが生じ、視認性が著しく悪い方向があり、
実用上大きく問題となった。特に対角サイズが13インチ
以上に大きくなると、上と下の画面で表示色が異なって
観測され、輝度低下が激しく、長時間の使用において疲
労が激しかった。
(Comparative Example) In Example 1, a liquid crystal display element having no diffusing element and no collimating element was produced, and when the display screen was observed by changing the angle, inversion of display or blackout occurred depending on the angle. , There is a direction where the visibility is extremely bad,
It became a big problem in practical use. In particular, when the diagonal size was increased to 13 inches or more, the display colors were observed differently on the upper and lower screens, the brightness was drastically reduced, and fatigue was severe during long-term use.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶表示素子の視角特性が改善され、視認性にすぐれる
高品位表示の液晶表示素子を提供することができる。ま
た、本発明をΤFΤやMIMなどの3端子、2端子素子
を用いたアクティブマトリクス液晶表示素子や単純マト
リクスの液晶表示素子に応用しても優れた効果が得られ
ることは言うまでもない。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a high-quality display liquid crystal display device having an improved viewing angle characteristic of the liquid crystal display device and excellent visibility. Needless to say, the present invention can be applied to an active matrix liquid crystal display element using a three-terminal or two-terminal element such as ΤFΤ or MIM or a simple matrix liquid crystal display element to obtain excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の液晶表示素子の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal display element of the present invention.

【図2】本発明の実施例1の液晶表示素子の構成を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal display element of Example 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施例6の液晶表示素子の構成を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal display element of Example 6 of the present invention.

【図4】本発明の実施例7の液晶表示素子の構成を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal display element of Example 7 of the present invention.

【図5】本発明の実施例8の液晶表示素子の構成を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a liquid crystal display element of Example 8 of the present invention.

【図6】従来例における各階調表示時の輝度の視角依存
性を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the viewing angle dependence of luminance at the time of each gradation display in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………液晶パネル 2………入射光 3………拡散素子 4………平行化素子 1 ... Liquid crystal panel 2 ... Incident light 3 ... Diffusing element 4 ... Parallelizing element

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の画素を有する液晶セルと、 前記液晶セル中に平行光を入射させる平行化手段と、 前記液晶セルを通過して射出された光を拡散させる拡散
手段と、 前記画素毎に設けられたカラーフィルタとを具備したこ
とを特徴とする液晶表示素子。
1. A liquid crystal cell having a plurality of pixels, a collimating means for allowing parallel light to enter the liquid crystal cell, a diffusing means for diffusing light emitted through the liquid crystal cell, and each of the pixels. And a color filter provided on the liquid crystal display device.
【請求項2】 請求項1記載の液晶表示素子において、 前記液晶セルが、各画素毎に薄膜トランジスタや薄膜ダ
イオードなどの能動素子が形成された基板を具備し、前
記カラーフィルタがこの基板に配設されていることを特
徴とする液晶表示素子。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal cell includes a substrate on which active elements such as thin film transistors and thin film diodes are formed for each pixel, and the color filter is disposed on the substrate. A liquid crystal display element characterized by being provided.
【請求項3】 請求項1記載の液晶表示素子において、
前記カラーフィルタが前記平行化手段に配設されている
ことを特徴とする液晶表示素子。
3. The liquid crystal display element according to claim 1,
A liquid crystal display device, wherein the color filter is provided in the parallelizing means.
【請求項4】 請求項1記載の液晶表示素子において、
前記カラーフィルタが前記拡散手段に配設されているこ
とを特徴とする液晶表示素子。
4. The liquid crystal display element according to claim 1,
A liquid crystal display device, wherein the color filter is provided in the diffusion means.
【請求項5】 請求項1記載の液晶表示素子において、
前記カラーフィルタが前記平行化手段と前記拡散手段の
両方に配設されていることを特徴とする液晶表示素子。
5. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein
A liquid crystal display device, wherein the color filter is provided in both the parallelizing means and the diffusing means.
【請求項6】 請求項1〜5記載の液晶表示素子におい
て、前記カラーフィルタが干渉フィルタからなることを
特徴とする液晶表示素子。
6. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the color filter is an interference filter.
【請求項7】 請求項1〜5記載の液晶表示素子におい
て、前記カラーフィルタが選択反射を示すコレステリッ
ク液晶または高分子液晶からなることを特徴とする液晶
表示素子。
7. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the color filter is made of cholesteric liquid crystal or polymer liquid crystal exhibiting selective reflection.
【請求項8】 請求項1〜7記載の液晶表示素子におい
て、前記拡散手段としてポリマー中に液晶を分散させた
ポリマー層を用いることを特徴とする液晶表示素子。
8. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a polymer layer in which a liquid crystal is dispersed in a polymer is used as the diffusing means.
【請求項9】 請求項8記載の液晶表示素子において、
前記ポリマー層に電圧を印加する手段を具備したことを
特徴とする液晶表示素子。
9. The liquid crystal display element according to claim 8,
A liquid crystal display device comprising means for applying a voltage to the polymer layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000131683A (en) * 1998-10-29 2000-05-12 Hitachi Ltd Color display
US6483561B2 (en) 1996-06-27 2002-11-19 Nec Corporation Wide viewing angle liquid crystal display having both optical compensator and optical diffuser

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