JP5265160B2

JP5265160B2 - Liquid crystal display

Info

Publication number: JP5265160B2
Application number: JP2007241573A
Authority: JP
Inventors: 文昭鳩山; 義則樋口; 雅郎本永
Original assignee: Tescom Co Ltd
Current assignee: Tescom Co Ltd
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2027-09-18
Also published as: JP2009075174A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which is provided with a high recognition property not influenced by brightness of surrounding environment and with which high visibility is retained. <P>SOLUTION: In the liquid crystal display device 1, a transparent electrode 100 constituting a display liquid crystal cell 30 has a plurality of patterns 102 to form a desired pattern in an outer circumferential section 101 with which a display region as a whole is formed, and at least a portion of liquid crystal molecules of a liquid crystal layer 20 is interposed between transparent electrodes 13a, 13b. In this case a desired pattern is displayed with a reversed bright and dark display with respect to the display region as a whole by applying a voltage to each of the plurality of patterns 102 and controlling it over the display region as a whole displayed either with a bright display or with a dark display. Furthermore, at least a part of the display region as a whole and at least a part of the desired pattern is displayed with a reversed bright and dark display by applying voltages to the transparent electrodes 13a, 13b to change an aligning direction of the liquid crystal molecules as a whole of the liquid crystal layer 20 into a direction parallel to the normal of substrates 11. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は液晶表示装置に関し、さらに詳細には、液晶セルを積層構成して２層とした液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device in which liquid crystal cells are stacked to form two layers.

従来より、上下が偏光板によって挟持されるとともに、液晶層が所定の捩れ角を有して配置された液晶セルに対して、上下方向に光を透過させるもしくは透過させないことで、所望の表示を行うように構成されている液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。上記の液晶表示装置の一例としては、図８および図９に示すような、液晶層２４０を有した液晶表示装置２００が知られている。説明の便宜上、図８および図９に示す矢印方向を前後左右上下方向として説明する。液晶層２４０を構成する液晶分子の配向方向は、図９に示すように下端部では矢印２４１、上端部では矢印２４１を前後左右方向において時計回りに９０度回転した矢印２４６の方向となるとともに、その中間部では配向方向が徐々に捩られて形成されたＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）方式となっている。 Conventionally, a liquid crystal cell in which the upper and lower sides are sandwiched between polarizing plates and the liquid crystal layer is arranged with a predetermined twist angle allows light to be transmitted or not transmitted in the vertical direction, thereby achieving a desired display. There is known a liquid crystal display device configured to perform (see, for example, Patent Document 1). As an example of the liquid crystal display device, a liquid crystal display device 200 having a liquid crystal layer 240 as shown in FIGS. 8 and 9 is known. For convenience of explanation, the arrow directions shown in FIGS. As shown in FIG. 9, the orientation direction of the liquid crystal molecules constituting the liquid crystal layer 240 is the direction of the arrow 246 rotated 90 degrees clockwise in the front-rear and left-right directions at the lower end and the arrow 241 at the upper end, In the intermediate portion, a TN (Twisted Nematic) system is formed in which the orientation direction is gradually twisted.

また、液晶層２４０は、その上下を配向膜２３２によって挟持され、また配向膜２３２の上下外側には透明電極２３３、２３５が配設されており、透明電極２３５は交流電源２３６と電気接続されている。さらに、透明電極２３３、２３５は、基板２３１によって上下に挟持されるとともに、基板２３１およびシール部材２３４によって液晶層２４０の液晶分子はシールされている。これら基板２３１、シール部材２３４、透明電極２３３、２３５、配向膜２３２、液晶層２４０により、液晶セル２３０が構成される。液晶セル２３０は、偏光板２０３、２０４によって上下に挟持されており、また、偏光板２０３の透過軸方向２０３ａと偏光板２０４の透過軸方向２０４ａとは平行となるように設置されている。さらに、偏光板２０３の下方には、バックライト２０２が配置されている。 The liquid crystal layer 240 is sandwiched between the upper and lower sides of the alignment film 232, and transparent electrodes 233 and 235 are disposed on the upper and lower sides of the alignment film 232. The transparent electrode 235 is electrically connected to the AC power source 236. Yes. Further, the transparent electrodes 233 and 235 are sandwiched up and down by the substrate 231, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 240 are sealed by the substrate 231 and the seal member 234. The substrate 231, the sealing member 234, the transparent electrodes 233 and 235, the alignment film 232, and the liquid crystal layer 240 constitute a liquid crystal cell 230. The liquid crystal cell 230 is sandwiched up and down by polarizing plates 203 and 204, and the transmission axis direction 203a of the polarizing plate 203 and the transmission axis direction 204a of the polarizing plate 204 are installed in parallel. Further, a backlight 202 is disposed below the polarizing plate 203.

上記構成の液晶表示装置２００において、バックライト２０２からの照明光が液晶セル２３０に照射され、照明光２０２ａは液晶層２４０内の液晶分子の捩れ角に沿って、液晶セル２３０内で時計回りに９０度偏光方向を変えて偏光板２０４に達する。このとき、図９に示すように、偏光板２０４の透過軸方向２０４ａと矢印２４６の方向とは、９０度回転した位置関係となっているため、照明光２０２ａは偏光板２０４を透過できず、その部分は暗く表示されることになる。 In the liquid crystal display device 200 configured as described above, the illumination light from the backlight 202 is applied to the liquid crystal cell 230, and the illumination light 202 a rotates clockwise in the liquid crystal cell 230 along the twist angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 240. The polarization direction is reached by changing the polarization direction by 90 degrees. At this time, as shown in FIG. 9, since the transmission axis direction 204a of the polarizing plate 204 and the direction of the arrow 246 are in a positional relationship rotated by 90 degrees, the illumination light 202a cannot pass through the polarizing plate 204, That portion will be displayed dark.

一方、交流電源２３６により透明電極２３５に対して電圧を印加すると、液晶層２４０内の液晶分子はその長軸を上下に向けて配列する。そのため、電圧印加部分を進行する照明光２０２ｂは、液晶層２４０内の液晶分子によって捩られることなく偏光板２０４に達する。つまり、照明光２０２ｂは、矢印２４１の配向方向のまま偏光板２０４に達するので、照明光２０２ｂは偏光板２０４を透過し、明るく表示（ネガ表示）される。このことから分かるように、透明電極２３５を所望のパターンを形成するように複数設け、各透明電極毎に交流電源からの電圧印加制御を行うことにより、前記パターンを明暗（黒白）表示することができる。なお、例えば偏光板２０４を、前後左右方向において９０度回転させることで、明るく表示された背景表示内に所望パターンを暗く表示させる構成（ポジ表示）が可能である。 On the other hand, when a voltage is applied to the transparent electrode 235 by the AC power source 236, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 240 are aligned with the major axis thereof facing up and down. Therefore, the illumination light 202b traveling through the voltage application portion reaches the polarizing plate 204 without being twisted by the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 240. That is, since the illumination light 202b reaches the polarizing plate 204 while maintaining the orientation direction of the arrow 241, the illumination light 202b passes through the polarizing plate 204 and is displayed brightly (negative display). As can be seen from this, a plurality of transparent electrodes 235 are formed so as to form a desired pattern, and voltage application control from an AC power supply is performed for each transparent electrode, whereby the pattern can be displayed in light and dark (black and white). it can. Note that, for example, by rotating the polarizing plate 204 by 90 degrees in the front-rear and left-right directions, a configuration (positive display) in which a desired pattern is darkly displayed in a brightly displayed background display is possible.

特開２００６−２３５５８１号公報JP 2006-235581 A

ところで、上記の液晶表示装置２００は、暗く表示された背景表示内に所望パターンを明るく表示させるネガ表示となっている。よって、周囲が自然光等の外光によって明るい使用環境においては、外光が背景表示で反射することで背景表示が明るく見え、明るく表示された所望パターンと背景表示とのコントラスト差が小さくなり、所望パターンの視認性が低下するという課題があった。 By the way, the liquid crystal display device 200 is a negative display that displays a desired pattern brightly in a darkly displayed background display. Therefore, in an environment where the surroundings are bright due to external light such as natural light, the background display appears bright because the external light is reflected on the background display, and the contrast difference between the brightly displayed desired pattern and the background display is reduced. There was a problem that the visibility of the pattern was lowered.

以上のような課題に鑑みて、本発明では周囲環境の明るさに影響されない高い視認性を備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having high visibility that is not affected by the brightness of the surrounding environment.

前記課題を解決するために本発明に係る液晶表示装置は、互いに平行に配置された上側基板、前記上側基板の間に前記上側基板と平行に配置された平板状の透明な一対の上側電極および前記一対の上側電極の間に層状に封入された上側液晶層からなる上側液晶セルと、互いに平行に配置された下側基板、前記下側基板の間に前記下側基板と平行に配置された平板状の透明な一対の下側電極および前記一対の下側電極の間に層状に封入された下側液晶層からなり、前記上側液晶セルの下面に接合配置された下側液晶セルとを有して構成される。そして、前記上側液晶層を構成する上側液晶分子は前記上側基板の法線に平行な螺旋軸に沿って第１捩れ方向に捩れて位置するとともに、前記下側液晶層を構成する下側液晶分子は前記下側基板の法線に平行な螺旋軸に沿って、第２捩れ方向に捩れて位置し、前記第１捩れ方向と前記第２捩れ方向とは逆方向である。また、前記一対の上側電極および前記一対の下側電極のうち一方の電極は、表示領域全体を形成する全体電極（例えば、実施形態における外周部１０１）の中に所望パターンを形成するパターン電極（例えば、実施形態におけるパターン１０２）を複数有し、前記一対の上側電極および前記一対の下側電極のうち他方の電極は、前記上側液晶分子の少なくとも一部または前記下側液晶分子の少なくとも一部を挟持している。このとき、明表示または暗表示により表示された前記表示領域全体に対して、前記複数のパターン電極のそれぞれを電圧印加制御することにより前記表示領域全体とは反対の明暗表示により前記所望パターンを表示し、さらに、前記他方の電極に対して電圧印加することにより、前記上側液晶分子の少なくとも一部の配向方向または前記下側液晶分子の少なくとも一部の配向方向を、前記上側基板の法線に平行な方向または前記下側基板の法線に平行な方向に変化させ、前記表示領域の少なくとも一部および前記所望パターンの少なくとも一部の明暗表示を反転させることが可能に構成され、前記上側液晶層の上端近傍に位置した前記上側液晶分子のプレチルト角と、前記下側液晶層の下端近傍に位置した前記下側液晶分子のプレチルト角とは、逆方向でかつ略同一の大きさの角度を有しており、前記上側液晶層の下端近傍に位置した前記上側液晶分子のプレチルト角と、前記下側液晶層の上端近傍に位置した前記下側液晶分子のプレチルト角とは、逆方向でかつ略同一の大きさの角度を有していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a liquid crystal display device according to the present invention includes an upper substrate disposed in parallel to each other, a pair of flat transparent upper electrodes disposed in parallel to the upper substrate between the upper substrates, and An upper liquid crystal cell composed of an upper liquid crystal layer sealed in layers between the pair of upper electrodes, a lower substrate disposed in parallel to each other, and disposed between the lower substrate and the lower substrate in parallel. A lower liquid crystal cell comprising a pair of transparent lower electrodes in the form of a flat plate and a lower liquid crystal layer sealed in layers between the pair of lower electrodes, and being joined to the lower surface of the upper liquid crystal cell. Configured. The upper liquid crystal molecules constituting the upper liquid crystal layer are twisted in a first twist direction along a spiral axis parallel to the normal line of the upper substrate, and the lower liquid crystal molecules constituting the lower liquid crystal layer Is twisted in the second twist direction along a spiral axis parallel to the normal line of the lower substrate, and the first twist direction and the second twist direction are opposite directions . In addition, one of the pair of upper electrodes and the pair of lower electrodes is a pattern electrode (for example, outer peripheral portion 101 in the embodiment) that forms a desired pattern in an entire electrode that forms the entire display region. For example, a plurality of patterns 102) in the embodiment are provided, and the other electrode of the pair of upper electrodes and the pair of lower electrodes is at least part of the upper liquid crystal molecules or at least part of the lower liquid crystal molecules. Is pinched. At this time, by applying voltage control to each of the plurality of pattern electrodes with respect to the entire display area displayed by bright display or dark display, the desired pattern is displayed by light / dark display opposite to the entire display area. Further, by applying a voltage to the other electrode, at least a part of the alignment direction of the upper liquid crystal molecule or at least a part of the alignment direction of the lower liquid crystal molecule is made normal to the upper substrate. The upper liquid crystal is configured to change in a parallel direction or a direction parallel to a normal line of the lower substrate to invert bright / dark display of at least part of the display area and at least part of the desired pattern. A pretilt angle of the upper liquid crystal molecules located near the upper end of the layer, and a pretilt angle of the lower liquid crystal molecules located near the lower end of the lower liquid crystal layer, The pretilt angle of the upper liquid crystal molecules located in the reverse direction and having substantially the same size and located near the lower end of the upper liquid crystal layer, and the lower position located near the upper end of the lower liquid crystal layer. The pretilt angle of the side liquid crystal molecules is characterized by having an angle opposite to that of the pretilt angle.

上記構成の液晶表示装置において、前記第１捩れ方向と前記第２捩れ方向とは逆方向であり、前記上側液晶分子の前記第１捩れ方向への捩れ角度および前記下側液晶分子における前記第２捩れ方向への捩れ角度は、９０度以上１８０度未満であることが好ましい。また、上記構成の液晶表示装置において、前記上側液晶層の下端近傍に位置した前記上側液晶分子の配向方向と、前記下側液晶層の上端近傍に位置した前記下側液晶分子の配向方向とが、９０度または１８０度反対方向であることが好ましい。 In the liquid crystal display device having the above-described configuration, the first twist direction and the second twist direction are opposite directions, the twist angle of the upper liquid crystal molecule in the first twist direction, and the second twist in the lower liquid crystal molecule. The twist angle in the twist direction is preferably 90 degrees or more and less than 180 degrees. In the liquid crystal display device having the above-described configuration, the alignment direction of the upper liquid crystal molecules positioned near the lower end of the upper liquid crystal layer and the alignment direction of the lower liquid crystal molecules positioned near the upper end of the lower liquid crystal layer , 90 degrees or 180 degrees opposite direction is preferred.

また、上記構成の液晶表示装置において、前記一対の上側電極および前記一対の下側電極は、ＩＴＯ等の透明電極を用いて構成されていることが好ましい。 In the liquid crystal display device having the above-described configuration, the pair of upper electrodes and the pair of lower electrodes are preferably configured using a transparent electrode such as ITO.

本発明に関する液晶表示装置によれば、他方の電極に対して電圧印加するという簡易な方法によって、他方の電極によって挟持された上側液晶分子の配向方向または下側液晶分子の配向方向を、上側基板の法線に平行な方向または下側基板の法線に平行な方向に瞬時に変化させる。こうすることによって、周囲環境の明るさに応じて表示領域全体の少なくとも一部および所望表示パターンの少なくとも一部の明暗表示を適宜反転させて、表示領域全体と所望パターンとの明暗差（コントラスト）が明確に現れる明暗表示を選択することが可能となり、周囲環境の明るさに影響されず常に高い視認性を備えた液晶表示が可能となる。 According to the liquid crystal display device of the present invention, the orientation direction of the upper liquid crystal molecules or the orientation direction of the lower liquid crystal molecules sandwiched by the other electrode is determined by the simple method of applying a voltage to the other electrode. It is instantaneously changed in a direction parallel to the normal line of the substrate or a direction parallel to the normal line of the lower substrate. By so doing, the light / dark display of at least a part of the entire display area and at least a part of the desired display pattern is appropriately inverted according to the brightness of the surrounding environment, and the light / dark difference (contrast) between the entire display area and the desired pattern It is possible to select a light and dark display in which the image appears clearly, and a liquid crystal display with always high visibility is possible without being affected by the brightness of the surrounding environment.

第１捩れ方向と第２捩れ方向とは逆方向であり、かつ上側液晶分子の第１捩れ方向への捩れ角度および下側液晶分子における第２捩れ方向への捩れ角度は、９０度以上１８０度未満となるように構成されている。この構成より、各液晶層に入射した照明光が、入射した偏光方向のまま捩られず各液晶層を出射することがなくなり、この液晶表示装置により鮮明な（コントラストの高い）表示を行うことが可能となる。 The first twist direction and the second twist direction are opposite directions, and the twist angle of the upper liquid crystal molecules in the first twist direction and the twist angle of the lower liquid crystal molecules in the second twist direction are 90 degrees or more and 180 degrees. It is comprised so that it may become less. With this configuration, the illumination light incident on each liquid crystal layer is not twisted in the incident polarization direction and is not emitted from each liquid crystal layer, and a clear (high contrast) display can be performed by this liquid crystal display device. It becomes possible.

上側液晶層の下端近傍に位置した上側液晶分子の配向方向と、下側液晶層の上端近傍に位置した下側液晶分子の配向方向とが、９０度または１８０度反対方向となるように構成されている。この構成より、上側液晶層の下端近傍と下側液晶層の上端近傍との部分において、照明光が液晶分子を斜めに横切ることがあっても、液晶分子からの複屈折による影響を補償することができる。そして、この液晶表示装置から出射する照明光は、楕円偏光に変化せず直線偏光の状態のまま出射できる。よって、表示領域全体と所望パターンとの明暗差（コントラスト）が明確に表示可能となり、高い視認性を備えた液晶表示が可能となる。 The orientation direction of the upper liquid crystal molecules located near the lower end of the upper liquid crystal layer and the orientation direction of the lower liquid crystal molecules located near the upper end of the lower liquid crystal layer are configured to be opposite to each other by 90 degrees or 180 degrees. ing. This configuration compensates for the effects of birefringence from the liquid crystal molecules even when the illumination light crosses the liquid crystal molecules diagonally in the vicinity of the lower end of the upper liquid crystal layer and the upper end of the lower liquid crystal layer. Can do. And the illumination light radiate | emitted from this liquid crystal display device can be radiate | emitted with the state of a linearly polarized light, without changing to elliptically polarized light. Therefore, the light / dark difference (contrast) between the entire display area and the desired pattern can be clearly displayed, and a liquid crystal display with high visibility is possible.

上側液晶層の上端近傍と下側液晶層の下端近傍との液晶分子同士、および上側液晶層の下端近傍と下側液晶層の上端近傍との液晶分子同士は、逆方向でかつ略同一の大きさのプレチルト角を有している。この構成より、斜めに進行する照明光（液晶表示装置を斜め方向から見た場合）に対して、上側液晶層および下側液晶層のうち一方の液晶層で発生した位相差が、他方の液晶層において与えられる全く逆の位相差により打ち消し合うことが可能である。よって、液晶表示装置から斜めに出射する照明光は位相差を有しておらず、真っ直ぐ進行する照明光と比較して色調変化のない表示が可能となる。
Liquid crystal molecules in the vicinity of the upper end of the upper liquid crystal layer and in the vicinity of the lower end of the lower liquid crystal layer, and in the vicinity of the lower end of the upper liquid crystal layer and in the vicinity of the upper end of the lower liquid crystal layer are in opposite directions and substantially the same size. The pretilt angle is as large as possible. With this configuration, with respect to illumination light traveling obliquely (when the liquid crystal display device is viewed from an oblique direction), the phase difference generated in one liquid crystal layer of the upper liquid crystal layer and the lower liquid crystal layer is It is possible to cancel each other by the completely opposite phase difference given in the layers. Therefore, the illumination light emitted obliquely from the liquid crystal display device does not have a phase difference, and a display without a change in color tone is possible as compared with the illumination light traveling straight.

さらに、一対の上側電極および一対の下側電極は、ＩＴＯ電極を用いて構成されることで透明に構成することができ、よって、上記電極を透過する照明光の進行を妨げることがない。よって、上側液晶セル内および下側液晶セル内において、照明光は弱められることなく液晶表示装置から出射し、表示領域全体と所望パターンとの明暗差（コントラスト）が明確に表示可能となり、高い視認性を備えた液晶表示が可能となる。 Furthermore, the pair of upper electrodes and the pair of lower electrodes can be configured to be transparent by being configured using ITO electrodes, and thus do not hinder the progress of illumination light transmitted through the electrodes. Therefore, in the upper liquid crystal cell and the lower liquid crystal cell, the illumination light is emitted from the liquid crystal display device without being weakened, and the brightness difference (contrast) between the entire display area and the desired pattern can be clearly displayed, resulting in high visibility. The liquid crystal display with the characteristic becomes possible.

以下に、本発明に係る液晶表示装置１の好ましい実施形態について、図１から図７を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、各図に示す矢印方向を前後左右上下方向として説明する。液晶表示装置１は、図１に示すように、バックライト２、下偏光板３、上偏光板４、反転制御液晶セル１０および表示液晶セル３０を主体に構成されている。 Hereinafter, a preferred embodiment of the liquid crystal display device 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. For convenience of explanation, the arrow directions shown in the drawings will be described as front, rear, left, right, up and down directions. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 1 mainly includes a backlight 2, a lower polarizing plate 3, an upper polarizing plate 4, an inversion control liquid crystal cell 10 and a display liquid crystal cell 30.

反転制御液晶セル１０は、基板１１、配向膜１２ａ、１２ｂ、透明電極１３ａ、１３ｂ、シール部材１４、交流電源１６、切換スイッチ１７および液晶層２０から平板状に構成されている。液晶層２０は、ツィステッドネマティック液晶材料を用いて、規則的な配向方向を有する液晶分子が層状に積層されて構成されており、短軸方向に複屈折性を持ち、長軸方向には複屈折性を持たない光学的に一軸性の複屈折性結晶である。このツィステッドネマティック液晶材料には、ネマティック液晶に対して液晶分子の捩れのピッチを制御するためのカイラル材料が添加されている。なお、カイラル材料としては、例えばカイラルネマティック液晶やコレステリック液晶が用いられる。 The inversion control liquid crystal cell 10 includes a substrate 11, alignment films 12 a and 12 b, transparent electrodes 13 a and 13 b, a seal member 14, an AC power supply 16, a changeover switch 17, and a liquid crystal layer 20 in a flat plate shape. The liquid crystal layer 20 is formed by laminating liquid crystal molecules having a regular alignment direction in layers using a twisted nematic liquid crystal material. The liquid crystal layer 20 has birefringence in the short axis direction and double crystal in the long axis direction. It is an optically uniaxial birefringent crystal without refraction. In this twisted nematic liquid crystal material, a chiral material for controlling the twist pitch of liquid crystal molecules with respect to the nematic liquid crystal is added. As the chiral material, for example, chiral nematic liquid crystal or cholesteric liquid crystal is used.

配向膜１２ａ、１２ｂは、その片面に配向処理（ラビング処理）が施されている。液晶層２０の液晶分子は、この方向にその長軸を揃えるように配列される。また、上記液晶分子は、配向膜１２表面に対して２度〜１０度程度のプレチルト角を有して形成されている。なお、プレチルト角は、配向膜１２ａ、１２ｂの材料、および液晶分子によって決定される。 The alignment films 12a and 12b are subjected to an alignment process (rubbing process) on one side thereof. The liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 20 are arranged so that their long axes are aligned in this direction. The liquid crystal molecules are formed with a pretilt angle of about 2 to 10 degrees with respect to the surface of the alignment film 12. The pretilt angle is determined by the materials of the alignment films 12a and 12b and the liquid crystal molecules.

透明電極１３ａ、１３ｂは、例えば、酸化インジウムに酸化スズを少量添加したＩＴＯ電極を用いて、平板状で透明に構成されており、外部から電圧を印加することが可能である。交流電源１６は、透明電極１３ａおよび１３ｂと電気接続されており、透明電極１３ａ、１３ｂの全面にわたって電圧を印加可能となっている。切換スイッチ１７は、透明電極１３ａ、１３ｂと交流電源１６とを電気接続する電気回路に設けられている。切換スイッチ１７をオンまたはオフとすることで、交流電源１６により透明電極１３ａ、１３ｂに電圧印加させるか否かを、任意に切替えることが可能である。 The transparent electrodes 13a and 13b are configured to be flat and transparent using, for example, an ITO electrode obtained by adding a small amount of tin oxide to indium oxide, and a voltage can be applied from the outside. The AC power supply 16 is electrically connected to the transparent electrodes 13a and 13b, and can apply a voltage across the entire surface of the transparent electrodes 13a and 13b. The changeover switch 17 is provided in an electric circuit that electrically connects the transparent electrodes 13 a and 13 b and the AC power supply 16. By turning the changeover switch 17 on or off, it is possible to arbitrarily switch whether or not to apply a voltage to the transparent electrodes 13a and 13b by the AC power supply 16.

基板１１は、例えば透明なガラスを用いて形成された平面状の基板であって、バックライト２から照射される照明光を透過可能となっている。シール部材１４は、液晶層２０の液晶分子が浸透しない材質で形成されており、シール部材１４によって液体である液晶分子の外部流出を防止し、また、外部からの液晶層２０への汚染物質の流入を防止する構成となっている。 The substrate 11 is a flat substrate formed using, for example, transparent glass, and can transmit illumination light emitted from the backlight 2. The seal member 14 is formed of a material that does not allow the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 20 to permeate. The seal member 14 prevents the liquid crystal molecules, which are liquids, from flowing out to the outside, and contaminants to the liquid crystal layer 20 from the outside. It is configured to prevent inflow.

表示液晶セル３０は、基板３１、配向膜３２ａ、３２ｂ、下透明電極３３ａ、３５ａ、上透明電極３３ｂ、３５ｂ、シール部材３４、交流電源３６および液晶層４０から平板状に構成されている。液晶層４０は、上記の液晶層２０と同様にツィステッドネマティック液晶材料を用いて構成され、このツィステッドネマティック液晶材料にはカイラル材料が添加されている。ここで、液晶層の温度が変化したとき、液晶分子の捩れピッチの変化（液晶の温度特性）が、液晶層２０と液晶層４０とで等しくなるように、カイラル材料の特性および添加量が調整されている。配向膜３２ａ、３２ｂは、上記の配向膜１２と同様に、ラビング処理が施されて形成されている。 The display liquid crystal cell 30 is configured in a flat plate shape from a substrate 31, alignment films 32 a and 32 b, lower transparent electrodes 33 a and 35 a, upper transparent electrodes 33 b and 35 b, a seal member 34, an AC power source 36, and a liquid crystal layer 40. The liquid crystal layer 40 is configured using a twisted nematic liquid crystal material in the same manner as the liquid crystal layer 20 described above, and a chiral material is added to the twisted nematic liquid crystal material. Here, when the temperature of the liquid crystal layer is changed, the characteristics and addition amount of the chiral material are adjusted so that the change in the twist pitch of the liquid crystal molecules (temperature characteristics of the liquid crystal) becomes equal between the liquid crystal layer 20 and the liquid crystal layer 40. Has been. The alignment films 32a and 32b are formed by performing a rubbing process in the same manner as the alignment film 12 described above.

各透明電極３３ａ、３３ｂ、３５ａ、３５ｂは、透明導電膜によって形成され、下透明電極３５ａおよび上透明電極３５ｂは、所望のパターンを形成するように複数設けられており、各電極毎に交流電源３６からの電圧印加制御を行うことにより、前記パターンを白黒表示するように構成されている。基板３１は、上記の基板１１と同様に、例えば透明なガラスを用いて形成された平面状の基板であって、バックライト２から照射される照明光を透過可能となっている。シール部材３４は、上記のシール部材１４と同様に、液晶層４０の液晶分子が浸透しない材質で形成されている。交流電源３６は、透明電極３５ａおよび透明電極３５ｂと電気接続されており、下透明電極３５ａおよび上透明電極３５ｂの各々に電圧を印加可能となっている。 Each transparent electrode 33a, 33b, 35a, 35b is formed of a transparent conductive film, and a plurality of lower transparent electrodes 35a and upper transparent electrodes 35b are provided so as to form a desired pattern. By performing voltage application control from 36, the pattern is displayed in black and white. Similarly to the substrate 11 described above, the substrate 31 is a planar substrate formed using, for example, transparent glass, and can transmit illumination light emitted from the backlight 2. The sealing member 34 is formed of a material that does not allow the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 40 to permeate, like the sealing member 14 described above. The AC power source 36 is electrically connected to the transparent electrode 35a and the transparent electrode 35b, and can apply a voltage to each of the lower transparent electrode 35a and the upper transparent electrode 35b.

下偏光板３は、図３に示す透過軸方向３ａの振動を持った直線偏光のみを透過可能に形成された直線偏光板である。上偏光板４は、下偏光板３と同様に、図３に示す透過軸方向４ａの振動を持った直線偏光のみを透過可能に形成された直線偏光板である。バックライト２は、下偏光板３の下方から照明光を照射する光源である。 The lower polarizing plate 3 is a linear polarizing plate formed so that only linearly polarized light having vibration in the transmission axis direction 3a shown in FIG. 3 can be transmitted. Similar to the lower polarizing plate 3, the upper polarizing plate 4 is a linear polarizing plate formed so as to transmit only linearly polarized light having vibration in the transmission axis direction 4a shown in FIG. The backlight 2 is a light source that emits illumination light from below the lower polarizing plate 3.

以上ここまで、液晶表示装置１の部材構成について説明したが、以下において、液晶表示装置１の組立構成について説明する。 The member configuration of the liquid crystal display device 1 has been described above, but the assembly configuration of the liquid crystal display device 1 will be described below.

まず、反転制御液晶セル１０の組立構成について説明すると、反転制御液晶セル１０は、上下に２つの基板１１が配置されるとともに、その２つの基板１１によって挟持された空間の、前後および左右側面がシール部材１４によって囲まれることで、液晶層２０の領域が形成される。また、下に位置した基板１１の上面に透明電極１３ａが固定され、透明電極１３ａの上面に配向膜１２ａが固定されている。一方、上に位置した基板１１の下面に透明電極１３ｂが固定され、透明電極１３ｂの下面に配向膜１２ｂが固定されている。そして、透明電極１３ａと１３ｂは、それぞれ上下に対向するように配置されて対をなしている。また上述のように、透明電極１３ａおよび１３ｂは交流電源１６と電気接続されている。 First, the assembly configuration of the inversion control liquid crystal cell 10 will be described. In the inversion control liquid crystal cell 10, two substrates 11 are arranged on the upper and lower sides, and the front, rear, and left and right sides of the space sandwiched between the two substrates 11 are arranged. A region of the liquid crystal layer 20 is formed by being surrounded by the seal member 14. Further, the transparent electrode 13a is fixed to the upper surface of the substrate 11 located below, and the alignment film 12a is fixed to the upper surface of the transparent electrode 13a. On the other hand, the transparent electrode 13b is fixed to the lower surface of the substrate 11 positioned above, and the alignment film 12b is fixed to the lower surface of the transparent electrode 13b. The transparent electrodes 13a and 13b are arranged in pairs so as to face each other vertically. Further, as described above, the transparent electrodes 13 a and 13 b are electrically connected to the AC power source 16.

配向膜１２ａのラビング処理の方向は、図３に示すように前後左右方向において、例えば矢印２１ａの示す方向に平行となっており、一方、配向膜１２ｂのラビング処理の方向は、例えば矢印２６ａの示す方向に平行となっている。そして、各配向膜１２ａ、１２ｂのラビング処理方向は、前後左右方向において９０度の角度をなしている。図５（ｂ）に、液晶層２０内における液晶分子の上下方向配列の一部を、液晶分子２１から２６により模式的に示している。さらに、前後左右方向における液晶分子２１から２６の配向方向（長軸方向）を示したものが図４（ｂ）であり、液晶分子２１、２２・・・の配向方向が、矢印２１ａ、２２ａ・・・の方向とそれぞれ対応している。 As shown in FIG. 3, the direction of rubbing treatment of the alignment film 12a is parallel to, for example, the direction indicated by the arrow 21a in the front-rear and left-right directions, while the direction of rubbing treatment of the alignment film 12b is indicated by the arrow 26a, for example. It is parallel to the direction shown. And the rubbing process direction of each alignment film 12a, 12b makes | forms the angle of 90 degree | times in the front-back and left-right direction. FIG. 5B schematically shows a part of the vertical alignment of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 by liquid crystal molecules 21 to 26. Further, FIG. 4B shows the alignment direction (major axis direction) of the liquid crystal molecules 21 to 26 in the front-rear and left-right directions, and the alignment directions of the liquid crystal molecules 21, 22. .. corresponding to each direction.

このとき、配向膜１２ａおよび１２ｂの最も近傍に位置している液晶分子２１および２６は、ラビング処理方向に一致して固定されることで、それらの配向方向と配向膜１２ａ、１２ｂのラビング処理方向とが平行となっている。また、下方に位置する液晶分子２２は、その長軸方向と矢印２１ａの向きとが略平行で、上方に位置する液晶分子２５は、その長軸方向と矢印２６ａの向きとが略平行となっている。つまり、液晶分子２１から２６の全体を上方から見ると、前後左右方向において、その配向方向が時計回りに９０度回転するように少しずつ向きを変えて捩れるように配列されている。 At this time, the liquid crystal molecules 21 and 26 located closest to the alignment films 12a and 12b are fixed in alignment with the rubbing process direction, so that their alignment direction and the rubbing process direction of the alignment films 12a and 12b are fixed. And are parallel. Further, the liquid crystal molecules 22 positioned below are substantially parallel to the major axis direction and the direction of the arrow 21a, and the liquid crystal molecules 25 positioned above are substantially parallel to the major axis direction and the direction of the arrow 26a. ing. In other words, when the entire liquid crystal molecules 21 to 26 are viewed from above, the liquid crystal molecules are arranged in such a manner that in the front-rear and left-right directions, the orientation is gradually changed and twisted so as to rotate 90 degrees clockwise.

さらに、配向膜１２ａおよび１２ｂの最も近傍に位置している液晶分子２１および２６は、図５（ｂ）に示すように左右上下方向において、ラビング方向と平行にかつ基板面に傾斜（プレチルト角）した状態で固定される。左右上下方向において、液晶分子２１は配向膜１２ａに対してプレチルト角θ１で傾斜しており、液晶分子２６は配向膜１２ｂに対してプレチルト角θ２で傾斜している。液晶分子２２から２５は、液晶層２０下部の液晶分子２２から上部の液晶分子２５に進むにつれて、左右上下方向において傾斜角が略θ１から略θ２へと、徐々に変化するように配置している。 Further, the liquid crystal molecules 21 and 26 located closest to the alignment films 12a and 12b are inclined in parallel to the rubbing direction and in the substrate surface (pretilt angle) in the left-right and up-down directions as shown in FIG. 5B. It is fixed in the state. In the horizontal and vertical directions, the liquid crystal molecules 21 are inclined with respect to the alignment film 12a at a pretilt angle θ1, and the liquid crystal molecules 26 are inclined with respect to the alignment film 12b at a pretilt angle θ2. The liquid crystal molecules 22 to 25 are arranged so that the inclination angle gradually changes from about θ1 to about θ2 in the left-right and up-down directions as the liquid crystal molecules 22 from the lower part of the liquid crystal layer 20 proceed to the upper liquid crystal molecules 25. .

次に、表示液晶セル３０の組立構成について説明する。基本的構成は反転制御液晶セル１０と同様となっており、上下に２つの基板３１が配置されるとともに、その２つの基板３１によって挟持された空間の、前後および左右側面がシール部材３４によって囲まれることで、液晶層４０の領域が形成される。また、下に位置した基板３１の上面に透明電極３３ａ、３５ａが固定され、上に位置した基板３１の下面に透明電極３３ｂ、３５ｂが固定されており、ここで、透明電極膜３３ａと３３ｂ、透明電極３５ａと３５ｂは、それぞれ上下に対向するように配置されて対をなしている。ここで、上述のように透明電極３５ａおよび３５ｂは交流電源３６と電気接続されている。そして、透明電極３３ａ、３５ａの上面には配向膜３２ａが固定されており、また、透明電極３３ｂ、３５ｂの下面には配向膜３２ｂが固定されている。また、反転制御液晶セル１０と表示液晶セル３０とは、上下方向の厚みが略同一となっている。 Next, the assembly configuration of the display liquid crystal cell 30 will be described. The basic configuration is the same as that of the inversion control liquid crystal cell 10, and two substrates 31 are arranged on the upper and lower sides, and the front and rear and the left and right side surfaces of the space sandwiched between the two substrates 31 are surrounded by the seal member 34. As a result, a region of the liquid crystal layer 40 is formed. Further, transparent electrodes 33a and 35a are fixed to the upper surface of the substrate 31 positioned below, and transparent electrodes 33b and 35b are fixed to the lower surface of the substrate 31 positioned above. Here, the transparent electrode films 33a and 33b, The transparent electrodes 35a and 35b are arranged in pairs so as to face each other vertically. Here, as described above, the transparent electrodes 35 a and 35 b are electrically connected to the AC power source 36. An alignment film 32a is fixed on the upper surfaces of the transparent electrodes 33a and 35a, and an alignment film 32b is fixed on the lower surfaces of the transparent electrodes 33b and 35b. Further, the inversion control liquid crystal cell 10 and the display liquid crystal cell 30 have substantially the same vertical thickness.

配向膜３２ａのラビング処理の方向は、図３に示すように前後左右方向において、例えば矢印４１ａの示す方向に平行となっており、一方、配向膜３２ｂのラビング処理の方向は、例えば矢印４６ａの示す方向に平行となっている。そして、各配向膜３２ａ、３２ｂのラビング処理方向は、前後左右方向において９０度の角度をなしている。図５（ａ）に、液晶層４０内における液晶分子の上下方向配列の一部を、液晶分子４１から４６により模式的に示している。さらに、前後左右方向における液晶分子４１から４６の配向方向（長軸方向）を示したものが図４（ａ）であり、液晶分子４１、４２・・・の配向方向が、矢印４１ａ、４２ａ・・・の方向とそれぞれ対応している。 As shown in FIG. 3, the direction of rubbing treatment of the alignment film 32a is parallel to, for example, the direction indicated by the arrow 41a in the front-rear and left-right directions, while the direction of rubbing treatment of the alignment film 32b is, for example, indicated by the arrow 46a. It is parallel to the direction shown. The rubbing treatment direction of each alignment film 32a, 32b is 90 degrees in the front-rear and left-right directions. FIG. 5A schematically shows a part of the vertical alignment of liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 40 by liquid crystal molecules 41 to 46. Further, FIG. 4A shows the alignment direction (major axis direction) of the liquid crystal molecules 41 to 46 in the front-rear and left-right directions, and the alignment directions of the liquid crystal molecules 41, 42. .. corresponding to each direction.

配向膜３２ａおよび３２ｂの最も近傍に位置している液晶分子４１および４６は、ラビング処理方向に一致して固定されることで、それらの配向方向と配向膜３２ａ、３２ｂのラビング処理方向とが平行となっている。また、下方に位置する液晶分子４２は、その長軸方向と矢印４１ａの向きとが略平行で、上方に位置する液晶分子４５は、その長軸方向と矢印４６ａの向きとが略平行となっている。つまり、液晶分子４１から４６の全体を上方から見ると、前後左右方向において、その配向方向が反時計回りに９０度回転するように少しずつ向きを変えて捩れるように配列されている。 The liquid crystal molecules 41 and 46 located closest to the alignment films 32a and 32b are fixed in alignment with the rubbing process direction, so that their alignment direction and the rubbing process direction of the alignment films 32a and 32b are parallel. It has become. Further, the liquid crystal molecules 42 located below are substantially parallel to the major axis direction and the direction of the arrow 41a, and the liquid crystal molecules 45 located above are substantially parallel to the major axis direction and the direction of the arrow 46a. ing. That is, when the entire liquid crystal molecules 41 to 46 are viewed from above, they are arranged so as to be twisted by changing the direction little by little so that the alignment direction rotates 90 degrees counterclockwise in the front-rear and left-right directions.

さらに、配向膜３２ａおよび３２ｂの最も近傍に位置している液晶分子４１および４６は、図５（ａ）に示すように左右上下方向において、ラビング方向と平行にかつ基板面に傾斜（プレチルト角）した状態で固定される。左右上下方向において、液晶分子４１は配向膜３２ａに対してプレチルト角θ３で傾斜しており、液晶分子４６は配向膜３２ｂに対してプレチルト角θ４で傾斜している。液晶分子４２から４５は、液晶層４０下部の液晶分子４２から上部の液晶分子４５に進むにつれて、左右上下方向において傾斜角が略θ３から略θ４へと、徐々に変化するように配置している。 Further, the liquid crystal molecules 41 and 46 positioned closest to the alignment films 32a and 32b are inclined in parallel to the rubbing direction and in the substrate surface (pretilt angle) in the left-right and up-down directions as shown in FIG. 5A. It is fixed in the state. In the horizontal direction, the liquid crystal molecules 41 are tilted at a pretilt angle θ3 with respect to the alignment film 32a, and the liquid crystal molecules 46 are tilted at a pretilt angle θ4 with respect to the alignment film 32b. The liquid crystal molecules 42 to 45 are arranged so that the inclination angle gradually changes from about θ3 to about θ4 in the left-right and up-down directions as the liquid crystal molecules 42 from the lower part of the liquid crystal layer 40 progress to the upper liquid crystal molecules 45. .

次に、上記構成の反転制御液晶セル１０および表示液晶セル３０を用いて構成された、液晶表示装置１の組立構成について説明する。 Next, an assembly configuration of the liquid crystal display device 1 configured using the inversion control liquid crystal cell 10 and the display liquid crystal cell 30 having the above configuration will be described.

反転制御液晶セル１０の上面に表示液晶セル３０を固定した状態において、前記固定した２つの液晶セルを下方から下偏光板３、上方から上偏光板４によって挟持する。このとき、図３に示すように、下偏光板３の透過軸方向３ａと、配向膜１２ａのラビング処理方向２１ａ（液晶分子２１の配向方向）とは略同一となっており、また、上偏光板４の透過軸方向４ａと、配向膜３２ｂのラビング処理方向４６ａ（液晶分子４６の配向方向）とは９０度回転した位置関係となっている。また、配向膜１２ｂのラビング処理方向２６ａ（液晶分子２６の配向方向）と、配向膜３２ａのラビング処理方向４１ａ（液晶分子４１の配向方向）とは、互いに平行でかつ反対方向（１８０度回転した方向）となるように構成されている。 In a state where the display liquid crystal cell 30 is fixed to the upper surface of the inversion control liquid crystal cell 10, the two fixed liquid crystal cells are sandwiched between the lower polarizing plate 3 from below and the upper polarizing plate 4 from above. At this time, as shown in FIG. 3, the transmission axis direction 3a of the lower polarizing plate 3 and the rubbing treatment direction 21a of the alignment film 12a (the alignment direction of the liquid crystal molecules 21) are substantially the same, and the upper polarization The transmission axis direction 4a of the plate 4 and the rubbing treatment direction 46a of the alignment film 32b (the alignment direction of the liquid crystal molecules 46) are in a positional relationship rotated 90 degrees. Further, the rubbing treatment direction 26a (the alignment direction of the liquid crystal molecules 26) of the alignment film 12b and the rubbing treatment direction 41a (the alignment direction of the liquid crystal molecules 41) of the alignment film 32a are parallel to each other and opposite directions (rotated 180 degrees). Direction).

さらに、プレチルト角θ１とθ４、プレチルト角θ２とθ３とは略同一角度となっているとともに、液晶分子２２と４５、液晶分子２３と４４、液晶分子２４と４３、液晶分子２５と４２とは、それぞれ略同一の傾斜角を有している。そして、下偏光板３の下方にバックライト２が配置されており、バックライト２から照射された照明光が、反転制御液晶セル１０および表示液晶セル３０に向けて（下方から上方に向けて）照射される構成となっている。 Further, the pretilt angles θ1 and θ4, the pretilt angles θ2 and θ3 are substantially the same angle, and the liquid crystal molecules 22 and 45, the liquid crystal molecules 23 and 44, the liquid crystal molecules 24 and 43, and the liquid crystal molecules 25 and 42 are Each has substantially the same inclination angle. And the backlight 2 is arrange | positioned under the lower polarizing plate 3, and the illumination light irradiated from the backlight 2 is directed toward the inversion control liquid crystal cell 10 and the display liquid crystal cell 30 (from the bottom upward). It becomes the structure irradiated.

以上ここまでは、液晶表示装置１の組立構成について説明したが、以下の実施例１および実施例２において、上記の液晶表示装置１を用いて行う表示方法について説明する。 The assembly configuration of the liquid crystal display device 1 has been described so far. In the following first and second embodiments, a display method performed using the liquid crystal display device 1 will be described.

液晶表示装置１は、バックライト２からの照明光が、下偏光板３から入射して上偏光板４より透過すればその部分が明るく表示され、逆に上偏光板４から照明光が透過しない部分は、暗いままで何も表示されていない状態（無表示）となる。例えば、数字の１から９を表示可能に構成された透明電極１００を用いて、数字の１を表示する場合について説明する。上記構成の表示液晶セル３０において、図７に示すような７つのパターン１０２、１０３、１０４、・・・および外周部１０１を有した一対の透明電極１００を用いて構成される。この一対の透明電極１００を、下に位置した基板３１と配向膜３２ａの間、および上に位置した基板３１と配向膜３２ｂの間に、上下に対となるように固定する。そして、上下で対応する各パターン同士（例えば、上下のパターン１０２同士）と交流電源３６とを電気接続する。 In the liquid crystal display device 1, if the illumination light from the backlight 2 enters from the lower polarizing plate 3 and passes through the upper polarizing plate 4, the portion is displayed brightly, and conversely, the illumination light does not transmit from the upper polarizing plate 4. The portion remains dark and nothing is displayed (no display). For example, a case where the number 1 is displayed using the transparent electrode 100 configured to be able to display the numbers 1 to 9 will be described. The display liquid crystal cell 30 having the above configuration is configured using a pair of transparent electrodes 100 having seven patterns 102, 103, 104,... And an outer peripheral portion 101 as shown in FIG. The pair of transparent electrodes 100 are fixed so as to be paired up and down between the lower substrate 31 and the alignment film 32a and between the upper substrate 31 and the alignment film 32b. Then, the patterns corresponding to the upper and lower sides (for example, the upper and lower patterns 102) and the AC power source 36 are electrically connected.

上記のように構成し、パターン１０２および１０３部分のみに電圧印加することで、パターン１０２および１０３部分のみ照明光が透過して、数字の１が明るく表示される。一方、外周部１０１を含めたその他のパターン１０４、・・・部分は、照明光が透過せず暗く表示される。つまり、明るく表示を行いたいパターン部分のみに、電圧印加し照明光を透過させることで、所望の表示を行う構成となっている。 By configuring as described above and applying a voltage only to the patterns 102 and 103, the illumination light is transmitted only through the patterns 102 and 103, and the number 1 is displayed brightly. On the other hand, the other patterns 104,... Including the outer peripheral portion 101 are displayed dark without transmitting illumination light. That is, a desired display is performed by applying a voltage to only the pattern portion to be brightly displayed and transmitting the illumination light.

まず、図１に示すネガ表示について、照明光２ａ、２ｂの進み方を例に説明する。照明光２ａは、表示液晶セル３０内において、透明電極３３ａ、３３ｂ部分を上下に進行する照明光であり、照明光２ｂは、電圧印加された透明電極３５ａ、３５ｂ部分を上下に進行する照明光である。図１に示すネガ表示の場合においては、切換スイッチ１７はオフとなっており、交流電源１６によって透明電極１３ａ、１３ｂに電圧印加されていない。 First, the negative display shown in FIG. 1 will be described by taking an example of how the illumination lights 2a and 2b travel. The illumination light 2a is illumination light that travels up and down the transparent electrodes 33a and 33b in the display liquid crystal cell 30, and the illumination light 2b travels up and down the transparent electrodes 35a and 35b to which voltage is applied. It is. In the case of the negative display shown in FIG. 1, the changeover switch 17 is off, and no voltage is applied to the transparent electrodes 13 a and 13 b by the AC power supply 16.

バックライト２から照射された照明光２ａは、図３に示すように進行方向（上下方向）に対する垂直面内で円偏光２ｅとなっているが、下偏光板３を透過することで、透過軸方向３ａと平行な直線偏光のみが反転制御液晶セル１０に入射する。反転制御液晶セル１０に入射した照明光は、液晶層２０内の液晶分子の旋光性により、下方から上方へ進行するとともに液晶分子２１から２６の捩れ角（液晶分子２１から２６の長軸方向）に沿って偏光方向を変えながら、前後左右方向において時計回りに９０度だけ偏光方向を変えて矢印２６ａの方向を偏光方向として、反転制御液晶セル１０を出射するとともに表示液晶セル３０に入射する。 The illumination light 2a emitted from the backlight 2 is circularly polarized light 2e in a plane perpendicular to the traveling direction (vertical direction) as shown in FIG. Only linearly polarized light parallel to the direction 3 a is incident on the inversion control liquid crystal cell 10. The illumination light incident on the inversion-controlled liquid crystal cell 10 travels from below to above due to the optical rotation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 and twist angles of the liquid crystal molecules 21 to 26 (long axis direction of the liquid crystal molecules 21 to 26). The polarization direction is changed by 90 degrees clockwise and backward in the front-rear and left-right directions, and the direction of the arrow 26a is set as the polarization direction so as to exit the inversion control liquid crystal cell 10 and enter the display liquid crystal cell 30.

そして、表示液晶セル３０に入射した照明光２ａは、液晶層４０内の液晶分子の旋光性より、下方から上方へ進行するとともに液晶分子４１から４６の捩れ角（液晶分子４１から４６の長軸方向）に沿うように、前後左右方向において反時計回りに９０度偏光方向を変えて上偏光板４に到達する。上偏光板４に到達した照明光２ａの偏光方向は、矢印４６ａに示す方向となっており、矢印４６ａと上偏光板４の透過軸方向４ａとは直交する位置関係となっているため、結果的に照明光２ａは上偏光板４を透過できず、液晶表示装置１を上偏光板４の上方から見ると暗く表示（無表示）されている。 The illumination light 2a incident on the display liquid crystal cell 30 travels from below to above due to the optical rotation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 40, and the twist angle of the liquid crystal molecules 41 to 46 (the major axis of the liquid crystal molecules 41 to 46). Direction), the polarization direction is changed 90 degrees counterclockwise in the front-rear and left-right directions, and reaches the upper polarizing plate 4. The polarization direction of the illumination light 2a that has reached the upper polarizing plate 4 is a direction indicated by an arrow 46a, and the arrow 46a and the transmission axis direction 4a of the upper polarizing plate 4 are in a positional relationship orthogonal to each other. Specifically, the illumination light 2 a cannot pass through the upper polarizing plate 4, and is darkly displayed (not displayed) when the liquid crystal display device 1 is viewed from above the upper polarizing plate 4.

一方、バックライト２から照射された照明光２ｂは、上述の照明光２ａと同様に反転制御液晶セル１０に入射した後、反転制御液晶セル１０を出射するとともに表示液晶セル３０に入射する。 On the other hand, the illumination light 2b emitted from the backlight 2 enters the inversion control liquid crystal cell 10 in the same manner as the illumination light 2a described above, and then exits the inversion control liquid crystal cell 10 and enters the display liquid crystal cell 30.

ここで、交流電源３６によって透明電極３５ａ、３５ｂは電圧が印加されており、図６（ａ）に、そのときの液晶分子４１から４６の左右上下方向における傾斜状態を示す。図６（ａ）に示すように、配向膜３２ａ、３２ｂ近傍の液晶分子４１、４２、４５、４６は、配向膜３２ａ，３２ｂのラビング処理方向に固定されており、電圧印加前後で傾斜角度が変化しない。一方、中間部の液晶分子４３、４４は、透明電極３５ａ、３５ｂ間に発生した電気力線に沿って、その長軸を上下方向に向けて配列される。 Here, a voltage is applied to the transparent electrodes 35a and 35b by the AC power source 36, and FIG. 6A shows the tilted state of the liquid crystal molecules 41 to 46 in the horizontal and vertical directions at that time. As shown in FIG. 6A, the liquid crystal molecules 41, 42, 45, and 46 in the vicinity of the alignment films 32a and 32b are fixed in the rubbing treatment direction of the alignment films 32a and 32b, and the inclination angle is before and after voltage application. It does not change. On the other hand, the liquid crystal molecules 43 and 44 in the intermediate portion are arranged with their long axes in the vertical direction along the electric lines of force generated between the transparent electrodes 35a and 35b.

液晶層４０内の液晶分子はその短軸方向に複屈折性を持つとともに、長軸方向に複屈折性を持たない光学的に一軸性の複屈折性結晶である。よって、液晶層４０内を進行する照明光２ｂは、液晶分子の複屈折性の影響を受けることなく、液晶層４０内の液晶分子の長軸方向に沿って進行して、偏光方向は変化することなく上偏光板４に到達する。このとき、上偏光板４に到達した照明光２ｂの偏光方向は、矢印４１ａに示す方向であり、矢印４１ａと上偏光板４の透過軸方向４ａとは平行なので、結果的に照明光２ｂは上偏光板４を透過し、液晶表示装置１を上偏光板４の上方から見ると明るく表示されて見える。 The liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 40 are optically uniaxial birefringent crystals having birefringence in the minor axis direction and no birefringence in the major axis direction. Therefore, the illumination light 2b traveling in the liquid crystal layer 40 travels along the major axis direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 40 without being affected by the birefringence of the liquid crystal molecules, and the polarization direction changes. Without reaching the upper polarizing plate 4. At this time, the polarization direction of the illumination light 2b that has reached the upper polarizing plate 4 is the direction indicated by the arrow 41a, and the arrow 41a and the transmission axis direction 4a of the upper polarizing plate 4 are parallel to each other. When transmitted through the upper polarizing plate 4 and the liquid crystal display device 1 is viewed from above the upper polarizing plate 4, it appears bright.

なお、照明光２ｂが反転制御液晶セル１０および表示液晶セル３０を斜めに進行する場合には、照明光２ｂには各液晶分子の複屈折性の影響を受けて位相差が発生する。しかし、照明光２ｂが進行する光路において、液晶分子２１と４６、液晶分子２２と４５、液晶分子２５と４２、液晶分子２６と４１とが、それぞれ位相差を補償し合う（打ち消し合う）位置関係となっている。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、上記補償し合う位置関係の液晶分子同士は、互いに反対方向（１８０度回転した方向）の配向方向となっているとともに、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、左右上下方向において傾斜方向が逆で傾斜角度が略同一となっている。 When the illumination light 2b travels obliquely through the inversion control liquid crystal cell 10 and the display liquid crystal cell 30, a phase difference occurs in the illumination light 2b due to the influence of birefringence of each liquid crystal molecule. However, in the optical path along which the illumination light 2b travels, the liquid crystal molecules 21 and 46, the liquid crystal molecules 22 and 45, the liquid crystal molecules 25 and 42, and the liquid crystal molecules 26 and 41 each compensate for (cancele) the phase difference. It has become. As shown in FIG. 4A and FIG. 4B, the liquid crystal molecules in the above-described compensated positional relationship are in opposite directions (directions rotated by 180 degrees) and are aligned in FIG. As shown to a) and FIG.5 (b), the inclination direction is reverse and the inclination angle is substantially the same in the left-right up-down direction.

このことより、照明光２ｂが、例えば液晶分子４６を進行するとき、液晶分子２１で生じた位相差とは全く逆の位相差が与えられることで、液晶分子２１で生じた位相差が打ち消される構成となっている。その他の補償し合う位置関係の液晶分子同士においても同様に、照明光２ｂは、反転制御液晶セル１０内で生じた位相差が、表示液晶セル３０内で生じた位相差によって打ち消される。よって、照明光２ｂが斜めに進行する場合、上偏光板４を透過する照明光２ｂは位相差を有しておらず、そのため真っ直ぐ上下に進行する照明光２ｂと比較して色調変化が生じていない。 Accordingly, when the illumination light 2b travels through the liquid crystal molecules 46, for example, a phase difference completely opposite to the phase difference generated in the liquid crystal molecules 21 is given, so that the phase difference generated in the liquid crystal molecules 21 is canceled out. It has a configuration. Similarly, with respect to the other liquid crystal molecules having a positional relationship to be compensated for, the phase difference generated in the inversion control liquid crystal cell 10 of the illumination light 2 b is canceled by the phase difference generated in the display liquid crystal cell 30. Therefore, when the illumination light 2b travels obliquely, the illumination light 2b that passes through the upper polarizing plate 4 has no phase difference, and therefore changes in color tone as compared with the illumination light 2b that travels straight up and down. Absent.

つまり、図１に示すネガ表示においては、透明電極３３ａ、３３ｂ部分は暗く表示され、透明電極３５ａ、３５ｂ部分は明るく表示される。よって、透明電極３５ａ、３５ｂを複数用いて所望パターンを形成し、これら複数の透明電極３５ａ、３５ｂそれぞれに対して電圧印加制御することで、暗く表示された背景に対して所望パターンを明るく表示させることが可能となる。 That is, in the negative display shown in FIG. 1, the transparent electrodes 33a and 33b are displayed dark, and the transparent electrodes 35a and 35b are displayed bright. Therefore, a desired pattern is formed using a plurality of transparent electrodes 35a and 35b, and voltage application control is performed on each of the plurality of transparent electrodes 35a and 35b, so that the desired pattern is displayed brightly against a darkly displayed background. It becomes possible.

次に、図２に示すポジ表示について、照明光２ｃ、２ｄの進み方を例に説明する。照明光２ｃは、表示液晶セル３０内において、透明電極３３ａ、３３ｂ部分を上下に進行する照明光であり、照明光２ｄは、電圧印加された透明電極３５ａ、３５ｂ部分を上下に進行する照明光である。図２に示すポジ表示の場合においては、切換スイッチ１７はオンとなっており、交流電源１６によって透明電極１３ａ、１３ｂに電圧が印加されている。 Next, the positive display shown in FIG. 2 will be described by taking as an example how the illumination lights 2c and 2d travel. The illumination light 2c is illumination light that travels up and down the transparent electrodes 33a and 33b in the display liquid crystal cell 30, and the illumination light 2d is illumination light that travels up and down the transparent electrodes 35a and 35b to which voltage is applied. It is. In the case of the positive display shown in FIG. 2, the changeover switch 17 is on, and a voltage is applied to the transparent electrodes 13 a and 13 b by the AC power supply 16.

バックライト２から照射された照明光２ｃは、図３に示すように進行方向（上下方向）に対する垂直面内で円偏光２ｅとなっているが、下偏光板３を透過することで、透過軸方向３ａと平行な直線偏光のみが反転制御液晶セル１０に入射する。このとき、透明電極１３ａ、１３ｂに電圧が印加されているため、液晶層２０内の液晶分子は図６（ｂ）に示すように、配向膜１２ａ、１２ｂ近傍の液晶分子２１、２２、２５、２６は、配向膜１２ａ，１２ｂのラビング処理によって配向膜１２ａ，１２ｂに固定されており、電圧印加前後で傾斜角度が変化しない。一方、中間部の液晶分子２３、２４は、透明電極１３ａ、１３ｂ間に発生した電気力線に沿って、その長軸を上下方向に向けて配列される。 The illumination light 2c emitted from the backlight 2 is circularly polarized light 2e in a plane perpendicular to the traveling direction (vertical direction) as shown in FIG. Only linearly polarized light parallel to the direction 3 a is incident on the inversion control liquid crystal cell 10. At this time, since the voltage is applied to the transparent electrodes 13a and 13b, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 are liquid crystal molecules 21, 22, 25, near the alignment films 12a and 12b, as shown in FIG. 26 is fixed to the alignment films 12a and 12b by rubbing the alignment films 12a and 12b, and the inclination angle does not change before and after voltage application. On the other hand, the liquid crystal molecules 23 and 24 in the middle part are aligned with the major axis thereof in the vertical direction along the lines of electric force generated between the transparent electrodes 13a and 13b.

液晶層２０内の液晶分子は、上記の液晶層４０内の液晶分子と同様に、その短軸方向に複屈折性を持つとともに、長軸方向に複屈折性を持たない光学的に一軸性の複屈折性結晶である。よって、液晶層２０内を進行する照明光２ｃは、液晶分子の複屈折性の影響を受けることなく、液晶層２０内の液晶分子の長軸方向に沿って進行して、偏光方向は変化することなく矢印２１ａに示す方向のままで反転制御液晶セル１０から出射する。 Like the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 40, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 are birefringent in the minor axis direction and optically uniaxial without birefringence in the major axis direction. It is a birefringent crystal. Therefore, the illumination light 2c traveling in the liquid crystal layer 20 travels along the major axis direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 20 without being affected by the birefringence of the liquid crystal molecules, and the polarization direction changes. Without exiting from the inversion control liquid crystal cell 10 in the direction indicated by the arrow 21a.

反転制御液晶セル１０から出射した照明光２ｃは、表示液晶セル３０に入射する。そして、表示液晶セル３０に入射した照明光２ｃは、液晶層４０内の液晶分子の旋光性より、前後左右方向において反時計回りに９０度偏光方向を変えて上偏光板４に到達する。上偏光板４に到達した照明光２ｃの偏光方向は、矢印４１ａに示す方向となっており、矢印４１ａと上偏光板４の透過軸方向４ａとは平行となっているため、結果的に照明光２ｃは上偏光板４を透過し、液晶表示装置１を上偏光板４の上方から見ると明るく表示されている。 The illumination light 2 c emitted from the inversion control liquid crystal cell 10 enters the display liquid crystal cell 30. The illumination light 2c incident on the display liquid crystal cell 30 reaches the upper polarizing plate 4 by changing the polarization direction by 90 degrees counterclockwise in the front-rear and left-right directions due to the optical rotation of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 40. The polarization direction of the illumination light 2c reaching the upper polarizing plate 4 is the direction indicated by the arrow 41a, and the arrow 41a and the transmission axis direction 4a of the upper polarizing plate 4 are parallel to each other. The light 2c passes through the upper polarizing plate 4 and is brightly displayed when the liquid crystal display device 1 is viewed from above the upper polarizing plate 4.

なお、照明光２ｃが反転制御液晶セル１０および表示液晶セル３０を斜めに進行する場合には、照明光２ｃには各液晶分子の複屈折性の影響を受けて位相差が発生する。しかし、照明光２ｃが進行する光路において、上述の照明光２ｂの場合と同様に、液晶分子２１と４６、液晶分子２２と４５、液晶分子２５と４２、液晶分子２６と４１とが、それぞれ位相差を補償し合う（打ち消し合う）位置関係となっている。よって、照明光２ｃが斜めに進行する場合、上偏光板４を透過する照明光２ｃは位相差を有しておらず、そのため真っ直ぐ上下に進行する照明光２ｃと比較して色調変化が生じていない。 When the illumination light 2c travels obliquely through the inversion control liquid crystal cell 10 and the display liquid crystal cell 30, a phase difference is generated in the illumination light 2c due to the influence of birefringence of each liquid crystal molecule. However, in the optical path along which the illumination light 2c travels, as in the case of the illumination light 2b described above, the liquid crystal molecules 21 and 46, the liquid crystal molecules 22 and 45, the liquid crystal molecules 25 and 42, and the liquid crystal molecules 26 and 41 are respectively positioned. The positional relationship compensates (cancels) the phase difference. Therefore, when the illumination light 2c travels obliquely, the illumination light 2c transmitted through the upper polarizing plate 4 does not have a phase difference, and therefore changes in color tone as compared with the illumination light 2c traveling straight up and down. Absent.

一方、バックライト２から照射された照明光２ｄは、上述の照明光２ｃと同様に反転制御液晶セル１０に入射した後、偏光方向が矢印２１ａに示す方向のまま変化させることなく転制御液晶セル１０を出射するとともに表示液晶セル３０に入射する。 On the other hand, the illumination light 2d emitted from the backlight 2 enters the inversion control liquid crystal cell 10 in the same manner as the illumination light 2c described above, and then the polarization control liquid crystal cell remains unchanged in the direction indicated by the arrow 21a. 10 and enters the display liquid crystal cell 30.

表示液晶セル３０に入射した照明光２ｄは、液晶層４０内を進行する。このとき、液晶層４０内の液晶分子は図６（ａ）に示す状態となっており、上述の照明光２ｂの場合と同様に、液晶分子の長軸方向に沿って進行して、偏光方向は変化することなく上偏光板４に到達する。このとき、上偏光板４に到達した照明光２ｄの偏光方向は、矢印２１ａに示す方向であり、矢印２１ａと上偏光板４の透過軸方向４ａとは直交する位置関係なので、結果的に照明光２ｄは上偏光板４を透過できず、液晶表示装置１を上偏光板４の上方から見ると暗く表示されて見える。 The illumination light 2 d incident on the display liquid crystal cell 30 travels in the liquid crystal layer 40. At this time, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 40 are in the state shown in FIG. 6A, and as in the case of the illumination light 2b described above, the liquid crystal molecules travel along the major axis direction of the liquid crystal molecules and the polarization direction. Reaches the upper polarizing plate 4 without change. At this time, the polarization direction of the illumination light 2d that has reached the upper polarizing plate 4 is a direction indicated by an arrow 21a, and the arrow 21a and the transmission axis direction 4a of the upper polarizing plate 4 are orthogonal to each other. The light 2 d cannot pass through the upper polarizing plate 4, and appears dark when the liquid crystal display device 1 is viewed from above the upper polarizing plate 4.

つまり、図２に示すポジ表示においては、透明電極３３ａ、３３ｂ部分は明るく表示され、透明電極３５ａ、３５ｂ部分は暗く表示される。よって、透明電極３５ａ、３５ｂを複数用いて所望パターンを形成し、これら複数の透明電極３５ａ、３５ｂそれぞれに対して電圧印加制御することで、明るく表示された背景に対して所望パターンを暗く表示させることが可能となる。 That is, in the positive display shown in FIG. 2, the transparent electrodes 33a and 33b are displayed brightly and the transparent electrodes 35a and 35b are displayed darkly. Therefore, a desired pattern is formed using a plurality of transparent electrodes 35a and 35b, and voltage application control is performed on each of the plurality of transparent electrodes 35a and 35b, thereby causing the desired pattern to be displayed darkly against a brightly displayed background. It becomes possible.

ここで、本発明に係る液晶表示装置１の効果について簡潔にまとめてみると、第１に、
本発明に係る液晶表示装置１は、ネガ表示とポジ表示（実施例１と実施例２）との切り換えが、切換スイッチ１７を操作することで任意かつ瞬時に切り換え可能となっている。よって、液晶表示装置１を使用する周囲環境の明るさに応じて、容易にかつ即座にネガ表示とポジ表示との切り換えを適宜行い、背景と表示パターンとのコントラストを高めた状態で表示することができるので、周囲環境の明るさに影響されなで常に高い視認性を維持することができる。液晶表示装置１は、例えば自動車用液晶ディスプレイとして自動車に搭載されることで、周囲の明るさが変化する昼間および夜間のどちらの時間帯においても、ネガ表示とポジ表示とを適宜切り換えることで、背景と表示パターンとのコントラストを高めた状態で表示されて、常に高い視認性を維持することができる。 Here, when the effect of the liquid crystal display device 1 according to the present invention is briefly summarized, firstly,
In the liquid crystal display device 1 according to the present invention, switching between negative display and positive display (Examples 1 and 2) can be arbitrarily and instantaneously switched by operating the changeover switch 17. Therefore, according to the brightness of the surrounding environment in which the liquid crystal display device 1 is used, the display can be easily and immediately switched between the negative display and the positive display as appropriate, and the background and the display pattern are displayed with enhanced contrast. Therefore, high visibility can always be maintained without being affected by the brightness of the surrounding environment. The liquid crystal display device 1 is mounted on an automobile as a liquid crystal display for an automobile, for example, and appropriately switches between a negative display and a positive display in both daytime and nighttime periods when ambient brightness changes. It is displayed in a state in which the contrast between the background and the display pattern is increased, and high visibility can always be maintained.

第２に、液晶層２０と液晶層４０との上下に対応する位置にある液晶分子同士を、斜めに進行する照明光に対して、位相差を打ち消しあうように液晶を配列している。そうすることで、液晶層２０において生じた位相差が、液晶層４０において生じた位相差によって打ち消す構成となっている。よって、液晶表示装置１から出射する照明光は位相差を有しておらず、真っ直ぐ進行する照明光と比較して色調変化のない表示が可能となる。言い換えれば、液晶表示装置１の視野角を広くすることが可能となる。 Secondly, the liquid crystal molecules are arranged so that the liquid crystal molecules at the positions corresponding to the upper and lower sides of the liquid crystal layer 20 and the liquid crystal layer 40 cancel each other out of the phase difference with respect to the illumination light traveling obliquely. By doing so, the phase difference generated in the liquid crystal layer 20 is canceled by the phase difference generated in the liquid crystal layer 40. Therefore, the illumination light emitted from the liquid crystal display device 1 does not have a phase difference, and a display with no color tone change is possible as compared with the illumination light that travels straight. In other words, the viewing angle of the liquid crystal display device 1 can be widened.

上述の実施例において、バックライト２で発生した照明光は、まず反転制御液晶セル１０に入射して反転制御液晶セル１０から出射した照明光が、表示液晶セル３０に入射する構成となっているが、この順序を入れ替えて、照明光をまず表示液晶セル３０に入射させた後、表示液晶セル３０から出射した照明光を反転制御液晶セル１０に入射させる構成でも良い。 In the above embodiment, the illumination light generated by the backlight 2 is first incident on the inversion control liquid crystal cell 10 and the illumination light emitted from the inversion control liquid crystal cell 10 is incident on the display liquid crystal cell 30. However, the order may be changed so that the illumination light is first incident on the display liquid crystal cell 30 and then the illumination light emitted from the display liquid crystal cell 30 is incident on the inversion control liquid crystal cell 10.

上述の実施例において、反転制御液晶セル１０を構成する液晶層２０の液晶分子は、前後左右方向において、その配向方向が時計回りに９０回転している。一方、表示液晶セル３０を構成する液晶層４０の液晶分子は、前後左右方向において、その配向方向が反時計回りに９０回転している。ここで、これらの捩り方向（回転方向）は上記方向に限定されず、液晶層２０の液晶分子の配向方向を反時計回りに９０回転させ、液晶層４０の液晶分子の配向方向を時計回りに９０回転させる構成でも良い。さらに、上記の各回転角度は９０度に限定されず、９０度以上１８０度未満の範囲で任意に設定可能である。 In the above-described embodiment, the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 20 constituting the inversion control liquid crystal cell 10 is rotated 90 clockwise in the front-rear and left-right directions. On the other hand, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 40 constituting the display liquid crystal cell 30 are rotated 90 times counterclockwise in the front-rear and left-right directions. Here, the twist direction (rotation direction) is not limited to the above direction, and the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 20 is rotated 90 counterclockwise, and the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 40 is rotated clockwise. It may be configured to rotate 90 times. Furthermore, each rotation angle is not limited to 90 degrees, and can be arbitrarily set within a range of 90 degrees to less than 180 degrees.

上述の実施例において、配向膜１２ｂのラビング処理方向２６ａ（液晶分子２６の配向方向）と、配向膜３２ａのラビング処理方向４１ａ（液晶分子４１の配向方向）とは、互いに平行でかつ反対方向（１８０度回転した方向）となるように構成されている。しかしこの構成に限定されず、配向膜１２ｂのラビング処理方向２６ａと配向膜３２ａのラビング処理方向４１ａとが９０度の角度で交差するように構成しても良い。 In the above-described embodiment, the rubbing treatment direction 26a (the alignment direction of the liquid crystal molecules 26) of the alignment film 12b and the rubbing treatment direction 41a (the alignment direction of the liquid crystal molecules 41) of the alignment film 32a are parallel to each other and opposite directions ( (Direction rotated 180 degrees). However, the present invention is not limited to this configuration, and the rubbing treatment direction 26a of the alignment film 12b and the rubbing treatment direction 41a of the alignment film 32a may intersect at an angle of 90 degrees.

上述の実施例において、液晶層２０と液晶層４０との上下に対応する位置にある液晶分子同士が、位相差を打ち消す（補償し合う）ように配列されている。しかしこの構成に限定されず、液晶分子同士が完全に位相差を打ち消す配置構成となっていない場合においても、ネガ表示とポジ表示との切り換えにより高い視認性を維持することができる。 In the above-described embodiment, the liquid crystal molecules at positions corresponding to the upper and lower sides of the liquid crystal layer 20 and the liquid crystal layer 40 are arranged so as to cancel (compensate) the phase difference. However, the present invention is not limited to this configuration, and high visibility can be maintained by switching between the negative display and the positive display even when the liquid crystal molecules are not arranged to completely cancel the phase difference.

上述の実施例において、透明電極１３ａ、１３ｂが、液晶層２０の一部を挟持するように構成されて電圧印加制御されることで、例えば、透明電極１３ａ、１３ｂの上方に位置した外周部１０１、パターン１０２、１０３および１０４の少なくとも一部分に対して、ネガ表示とポジ表示との切り替えを行うことも可能である。 In the above-described embodiment, the transparent electrodes 13a and 13b are configured to sandwich a part of the liquid crystal layer 20 and are subjected to voltage application control, for example, the outer peripheral portion 101 positioned above the transparent electrodes 13a and 13b. It is also possible to switch between negative display and positive display for at least a part of the patterns 102, 103 and 104.

本発明に係る液晶表示装置（ネガ表示）を示した側断面図である。It is the sectional side view which showed the liquid crystal display device (negative display) which concerns on this invention. 本発明に係る液晶表示装置（ポジ表示）を示した側断面図である。It is the sectional side view which showed the liquid crystal display device (positive display) based on this invention. 本発明に係る液晶表示装置の配向方向を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the orientation direction of the liquid crystal display device which concerns on this invention. （ａ）は表示液晶セル内の液晶の配向方向を示した模式図で、（ｂ）は反転制御液晶セル内の液晶の配向方向を示した模式図である。(A) is the schematic diagram which showed the orientation direction of the liquid crystal in a display liquid crystal cell, (b) is the schematic diagram which showed the orientation direction of the liquid crystal in an inversion control liquid crystal cell. （ａ）は表示液晶セル内の液晶の傾斜方向を示した模式図で、（ｂ）は反転制御液晶セル内の液晶の傾斜方向を示した模式図である。(A) is the schematic diagram which showed the inclination direction of the liquid crystal in a display liquid crystal cell, (b) is the schematic diagram which showed the inclination direction of the liquid crystal in an inversion control liquid crystal cell. （ａ）は電圧印加時の表示液晶セル内の液晶の傾斜方向を示した模式図で、（ｂ）は電圧印加時の反転制御液晶セル内の液晶の傾斜方向を示した模式図である。(A) is the schematic diagram which showed the inclination direction of the liquid crystal in a display liquid crystal cell at the time of a voltage application, (b) is the schematic diagram which showed the inclination direction of the liquid crystal in the inversion control liquid crystal cell at the time of a voltage application. 透明電極の一例を示した平面図である。It is the top view which showed an example of the transparent electrode. 従来の液晶表示装置を示した側断面図である。It is the sectional side view which showed the conventional liquid crystal display device. 従来の液晶表示装置の配向方向を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the orientation direction of the conventional liquid crystal display device.

Explanation of symbols

１液晶表示装置
１０反転制御液晶セル（下側液晶セル）
１１基板（下側基板）
１３ａ、１３ｂ透明電極（下側電極）
２０液晶層（下側液晶層）
３０表示液晶セル（上側液晶セル）
３１基板（上側基板）
４０液晶層（上側液晶層）
１００透明電極（上側電極）
１０１外周部（全体電極）
１０２パターン（パターン電極） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display device 10 Inversion control liquid crystal cell (lower liquid crystal cell)
11 Substrate (lower substrate)
13a, 13b Transparent electrode (lower electrode)
20 Liquid crystal layer (lower liquid crystal layer)
30 Display Liquid Crystal Cell (Upper Liquid Crystal Cell)
31 substrate (upper substrate)
40 Liquid crystal layer (upper liquid crystal layer)
100 Transparent electrode (upper electrode)
101 Outer periphery (whole electrode)
102 pattern (pattern electrode)

Claims

An upper substrate arranged in parallel to each other, a pair of transparent plate-like upper electrodes arranged in parallel to the upper substrate between the upper substrates, and an upper liquid crystal layer sealed in layers between the pair of upper electrodes An upper liquid crystal cell comprising:
A lower substrate arranged in parallel to each other, a pair of transparent plate-like lower electrodes arranged in parallel with the lower substrate between the lower substrates, and a layer between the lower electrodes A lower liquid crystal cell comprising a lower liquid crystal layer and having a lower liquid crystal cell bonded to the lower surface of the upper liquid crystal cell,
The upper liquid crystal molecules constituting the upper liquid crystal layer are twisted in a first twist direction along a helical axis parallel to the normal line of the upper substrate, and the lower liquid crystal molecules constituting the lower liquid crystal layer are The first torsion direction and the second torsion direction are opposite to each other in a second torsion direction along a spiral axis parallel to the normal line of the lower substrate ;
One electrode of the pair of upper electrodes and the pair of lower electrodes has a plurality of pattern electrodes that form a desired pattern in the entire electrode that forms the entire display region,
The other electrode of the pair of upper electrodes and the pair of lower electrodes sandwiches at least a part of the upper liquid crystal molecules or at least a part of the lower liquid crystal molecules,
For the entire display area displayed by bright display or dark display, the desired pattern is displayed by light / dark display opposite to the entire display area by controlling voltage application of each of the plurality of pattern electrodes,
By applying a voltage to the other electrode, at least a part of the orientation direction of the upper liquid crystal molecules or a part of the orientation direction of the lower liquid crystal molecules is changed in a direction parallel to the normal line of the upper substrate or It is configured to change in a direction parallel to the normal line of the lower substrate, and to reverse the brightness display of at least a part of the entire display area and at least a part of the desired pattern,
The pretilt angle of the upper liquid crystal molecules located in the vicinity of the upper end of the upper liquid crystal layer and the pretilt angle of the lower liquid crystal molecules located in the vicinity of the lower end of the lower liquid crystal layer are in opposite directions and substantially the same size. Have an angle of
The pretilt angle of the upper liquid crystal molecules located in the vicinity of the lower end of the upper liquid crystal layer and the pretilt angle of the lower liquid crystal molecules located in the vicinity of the upper end of the lower liquid crystal layer are in opposite directions and substantially the same size. A liquid crystal display device having the following angle.

2. The twist angle of the upper liquid crystal molecule in the first twist direction and the twist angle of the lower liquid crystal molecule in the second twist direction are 90 degrees or more and less than 180 degrees. Liquid crystal display device.

The orientation direction of the upper liquid crystal molecules located near the lower end of the upper liquid crystal layer is opposite to the orientation direction of the lower liquid crystal molecules located near the upper end of the lower liquid crystal layer by 90 degrees or 180 degrees. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is a liquid crystal display device.

4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pair of upper electrodes and the pair of lower electrodes are configured using transparent electrodes such as ITO. 5.