JP2649389B2 - Phase compensator - Google Patents

Phase compensator

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JP2649389B2
JP2649389B2 JP63248815A JP24881588A JP2649389B2 JP 2649389 B2 JP2649389 B2 JP 2649389B2 JP 63248815 A JP63248815 A JP 63248815A JP 24881588 A JP24881588 A JP 24881588A JP 2649389 B2 JP2649389 B2 JP 2649389B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光学素子の位相補償板に係り、特にスーパー
ツイストネマティック型液晶素子の着色を完全に解消す
ることができ、白/黒表示が可能であって、高コントラ
ストでかつ電気光学特性に優れ、薄型で軽量な液晶カラ
ー表示装置として有用な位相補償板に関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a phase compensator for an optical element, and in particular, can completely eliminate coloring of a super twisted nematic liquid crystal element, and can perform white / black display. The present invention relates to a phase compensator having high contrast, excellent electro-optical characteristics, and useful as a thin and lightweight liquid crystal color display device.

[従来の技術] 液晶表示装置は電気光学効果、すなわち電場を印加し
た時に生ずる液晶分子の光学的性質の変化を利用するも
のであり、この電気光学的効果の内、ねじれネマティッ
ク(TN)効果を利用したツイストネマティック(以下TN
という。)型型液晶表示装置が多く用いられてきた。し
かし、このTNモードを利用した液晶表示装置では、XYマ
トリックス電極構造による大容量表示に対し、その特有
の比較的なだらかな電気光学特性のため、高い表示コン
トラストや十分な視覚範囲が得られなかった。
[Related Art] A liquid crystal display device utilizes an electro-optic effect, that is, a change in optical properties of liquid crystal molecules caused by application of an electric field. Among these electro-optic effects, a twisted nematic (TN) effect is used. Twisted nematic (TN)
That. ) Type liquid crystal display devices have been widely used. However, in the liquid crystal display device using this TN mode, high display contrast and a sufficient visual range could not be obtained due to its unique comparatively gentle electro-optical characteristics compared to large capacity display using an XY matrix electrode structure. .

そこで登場したのがスーパーツイストネマティック
(以下STNという。)型液晶表示装置である。TN型液晶
表示装置においては、基板に垂直に入射した直線偏光の
偏光方向は、セルを通過中に液晶分子のねじれに沿って
90゜だけ回転するが、STN型液晶表示装置においては180
゜〜270゜の範囲で旋光するように設定されている。そ
の結果、急峻な電気光学特性が得られるようになり、表
示装置に対する大容量化の要求にも対応し得るものであ
る。
This is where the Super Twisted Nematic (hereinafter referred to as STN) liquid crystal display device comes in. In a TN-type liquid crystal display, the polarization direction of linearly polarized light that is perpendicularly incident on the substrate follows the twist of liquid crystal molecules while passing through the cell.
It rotates by 90 °, but 180 ° on STN-type LCDs.
It is set to rotate in the range of ゜ to 270 ゜. As a result, steep electro-optical characteristics can be obtained, and it is possible to meet a demand for a large capacity of a display device.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このSTN型液晶表示装置では、液晶の
複屈折を用いた干渉現象による色変化効果を表示に用い
ているため必然的に表示が着色する表示の着色という問
題がある。すなわち、一般にSTN型では偏光板の貼り方
によって、イエローモードとブルーモードの2つの表示
色に分かれるが、偏光板をどういう角度で貼っても着色
して見えることになる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in this STN type liquid crystal display device, a color change effect due to an interference phenomenon using birefringence of liquid crystal is used for display, so that the display is inevitably colored. There's a problem. That is, in general, the STN type is divided into two display colors, yellow mode and blue mode, depending on how the polarizing plate is attached. However, even if the polarizing plate is attached at any angle, it will appear colored.

表示装置の色調に関しては、白/黒表示が出来ればコ
ントラストも良くなり、文書、図表などあらゆる表示装
置に適用でき、さらに多色またはフルカラー表示が可能
となる。そのため、STN型液晶表示装置の白/黒表示化
に対して種々の方式が開発されているが、2層型方式が
最も優れている(日経マイクロデバイス、1987年10月、
84〜87頁)。この方式は表示の着色を解消するため電極
構造の無い光学的な補償板としてのSTN型液晶セルを重
畳した2層型パネル構造から成っている。
Concerning the color tone of the display device, if white / black display can be performed, the contrast will be improved, and the display device can be applied to any display device such as a document and a chart, and further, a multi-color or full-color display can be performed. For this reason, various methods have been developed for the white / black display of the STN type liquid crystal display device, but the two-layer type is the most excellent (Nikkei Micro Devices, October 1987,
84-87). This method has a two-layer panel structure in which an STN-type liquid crystal cell as an optical compensator without an electrode structure is superposed to eliminate coloring of a display.

電極構造を持つ(駆動用)STN型液晶セルに電極構造
を持たず(作動しない)液晶分子のねじり方向以外は全
く同じ仕様の補償用のSTN型液晶セルを重ね、その入射
光側と透過光側に偏光板を配したものである。入射光が
偏光子(入射側の偏光板)を通ると、どの色も直線偏光
になる。次に駆動用STN型液晶セルを通るとき、複屈折
性があるため、直線偏光は楕円偏光に変わる。楕円偏光
は次に補償用のSTN型液晶セルを通る。ここで楕円偏光
は元の直線偏光に戻る。元の直線偏光は色に関係なく振
動方向が揃っているため、検光子(透過光側の偏光板)
が偏光子と互いに直行していれば光りは全く通れない。
つまり黒色表示が得られることになる。
An STN liquid crystal cell with an electrode structure (for driving) is stacked with a compensation STN liquid crystal cell with exactly the same specifications except for the twisting direction of the liquid crystal molecules without an electrode structure (no operation), and the incident light side and transmitted light A polarizing plate is arranged on the side. When the incident light passes through the polarizer (the polarizer on the incident side), any color becomes linearly polarized light. Next, when the light passes through the driving STN-type liquid crystal cell, the linearly polarized light changes to elliptically polarized light because of birefringence. The elliptically polarized light then passes through a compensating STN-type liquid crystal cell. Here, the elliptically polarized light returns to the original linearly polarized light. Since the original linearly polarized light has the same vibration direction regardless of color, it is an analyzer (a polarizing plate on the transmitted light side)
If light is perpendicular to the polarizer, no light can pass.
That is, a black display is obtained.

しかし、この2層形のSTN形液晶表示装置は補償用のS
TN型液晶セルの厚み分だけ従来のSTN型液晶表示装置よ
り厚くなり重量が増加し、また完全な白色を得るために
は駆動用のSTN型液晶セルと補償用のSTN型液晶セルのリ
タデーション値(dΔn、ここでdは液晶層厚であり、
Δnは液晶の複屈折値である。)を等しい値に調節する
ため、使用する液晶材料、セルギャップの微妙なコント
ロールが必要であった。
However, this two-layer STN type liquid crystal display device has a compensation S
The thickness of the TN-type liquid crystal cell is greater than that of the conventional STN-type liquid crystal display device, and the weight increases.In addition, in order to obtain perfect white color, the retardation value of the driving STN-type liquid crystal cell and the compensation STN-type liquid crystal cell is required. (DΔn, where d is the thickness of the liquid crystal layer,
Δn is the birefringence value of the liquid crystal. In order to adjust) to the same value, delicate control of the liquid crystal material to be used and the cell gap was required.

前記の2層型のSTN型液晶表示装置の欠点を解消すべ
く提案されたのが未公開の先行技術特願昭63−102988の
発明であって、STN型液晶セルを形成する透過光側の基
板に光学補償用の無機薄膜を形成するものである。
It has been proposed to solve the above-mentioned drawbacks of the two-layer STN type liquid crystal display device by the unpublished prior art Japanese Patent Application No. 63-102988, in which the transmitted light side of the STN type liquid crystal cell is formed. An inorganic thin film for optical compensation is formed on a substrate.

しかしながら、STN型液晶パルネの液晶分子は、180゜
〜270゜ねじれた配向状態を持ち、これを通過した直線
偏光は、一軸延伸フィルムを通過した後のような単純な
楕円偏光ではなく、複屈折性と旋光性の2つの性質を持
った複雑な楕円偏光となる。したがって、基板に光学補
償用の無機薄膜を形成しΔn・d(Δn;複屈折、d;厚
さ)で示されるような位相補償をする前記提案において
は、STN型液晶パルネを通過した光を完全な直線偏光に
戻すことができず、着色が完全に解消された純粋な白/
黒表示が得られないという欠点があった。
However, the liquid crystal molecules of the STN-type liquid crystal parne have a 180-270 ° twisted alignment state, and the linearly polarized light that passes through this is not a simple elliptically polarized light after passing through a uniaxially stretched film, but is birefringent. It becomes a complex elliptically polarized light having two properties of light and optical rotation. Therefore, in the above proposal of forming an inorganic thin film for optical compensation on a substrate and performing phase compensation as shown by Δn · d (Δn; birefringence, d; thickness), the light passing through the STN type liquid crystal Pure white which cannot be returned to perfect linearly polarized light and is completely decolorized
There is a disadvantage that a black display cannot be obtained.

本発明はSTN型液晶表示素子の位相補償板の前記のご
とき問題点に鑑みてなされたもので、STN型液晶パルネ
を透過した複雑な楕円偏光を完全な直線偏光に戻すこと
ができる位相補償板を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described problems of the phase compensating plate of the STN type liquid crystal display element, and is a phase compensating plate capable of returning complicated elliptically polarized light transmitted through the STN type liquid crystal parene to perfect linearly polarized light. The purpose is to provide.

[課題を解決するための手段] 本発明の位相補償板は、スーパーツイストネマティッ
ク型液晶素子の透過光側の基板に形成される位相補償板
であって、前記スーパーツイストネマティック型液晶素
子のねじれ角と等しい角度だけ前記基板の蒸着方向の基
板面内方位に対し一定角度づつずらして斜め蒸着した無
機薄膜を多数積層して形成したことを要旨とする。
[Means for Solving the Problems] A phase compensating plate of the present invention is a phase compensating plate formed on a substrate on the transmitted light side of a super twisted nematic liquid crystal element, and a twist angle of the super twisted nematic liquid crystal element. The gist is that a large number of inorganic thin films are obliquely deposited by being shifted by a certain angle with respect to the in-plane azimuth of the deposition direction of the substrate by an angle equal to the above.

[作用] 本発明においては位相補償板は液晶セルのねじれ角と
等しい角度だけ基板の蒸着方向の基板面内方位に対し一
定角度づつずらして斜め蒸着した無機薄膜を多層積層し
て形成したので、複屈折性に加えて旋光性を付与するこ
とができ、STN型液晶パネルと等価な光学的性質を持っ
たので、STN型液晶パネルの透過光から完全な直線偏光
を得ることができる。
[Operation] In the present invention, since the phase compensator is formed by laminating the inorganic thin films which are obliquely vapor-deposited by being shifted by a certain angle with respect to the in-plane azimuth of the vapor deposition direction of the substrate by an angle equal to the twist angle of the liquid crystal cell, Optical rotation can be imparted in addition to birefringence, and it has optical properties equivalent to STN-type liquid crystal panels, so that perfect linearly polarized light can be obtained from light transmitted through STN-type liquid crystal panels.

すなわち、STN液晶層は基板に平行なホモジニアス配
向のうすい層が、その配向ベクトルを順次微少角度ずら
されて積層したコレステリック相と見なすことができ
る。これに着目し、斜め蒸着膜を多数積層した位相補償
板でこれと等価な構造を再現することができれば、この
位相補償板は光学的にも、同様の複屈折性、旋光性を示
す。
In other words, the STN liquid crystal layer can be regarded as a cholesteric phase in which thin layers of homogeneous alignment parallel to the substrate are stacked with their alignment vectors sequentially shifted by a small angle. Focusing on this, if a structure equivalent to this can be reproduced with a phase compensator in which a large number of obliquely deposited films are stacked, the phase compensator exhibits optically similar birefringence and optical rotation.

前記未公開の先行技術(特願昭63−102988)が斜め蒸
着膜の基板面に対する経度方向の入射角、積層する数を
特に考慮していなかったのに対して、本発明では用いる
STN型液晶パネルの仕様(液晶のΔn、厚さd、ねじり
角およびねじり方向など)を考慮し、位相補償を行わせ
る斜め蒸着膜のほうも、順次経度方向の入射角度をずら
せて多層積層し、液晶パネルで生じた複屈折性および旋
光性がちょうど解消されるような構造とするのが特徴で
ある。
While the above-mentioned undisclosed prior art (Japanese Patent Application No. 63-102988) does not particularly consider the angle of incidence of the obliquely deposited film in the longitudinal direction with respect to the substrate surface and the number of layers to be laminated, it is used in the present invention.
Considering the specifications of the STN type liquid crystal panel (Δn, thickness d, torsion angle and torsion direction of the liquid crystal, etc.), the obliquely deposited film that performs phase compensation is also multilayered by sequentially shifting the incident angle in the longitude direction. The feature is that the structure is such that the birefringence and optical rotation generated in the liquid crystal panel are just eliminated.

基板に蒸着される無機物質としては可視光線に対して
透明なものであり、かつ斜め蒸着により複屈折を示すも
のであれば特に材料を限定しない。蒸着に用いられる無
機物質としては、例えばSiO2、WO3、Ta2O5などの酸化物
である。斜め蒸着の方法は公知の方法が用いられ、例え
ば電子ビーム蒸着法や、斜め横方向からスパッタ蒸着す
る方法などが用いられる。斜め蒸着膜は直接液晶セルの
ガラス基板上の外側あるいは内側に形成しても良いし、
別組のガラス基板の上に形成したのち、組み合わせても
良い。
The inorganic material deposited on the substrate is not particularly limited as long as it is transparent to visible light and shows birefringence by oblique deposition. Examples of the inorganic substance used for vapor deposition include oxides such as SiO 2 , WO 3 , and Ta 2 O 5 . As a method of oblique deposition, a known method is used, for example, an electron beam evaporation method, a method of performing sputter deposition from an oblique lateral direction, or the like. The oblique deposition film may be formed directly on the outside or inside on the glass substrate of the liquid crystal cell,
After they are formed on another set of glass substrates, they may be combined.

[実施例] 本発明の好適な一実施例を以下図面に従って説明す
る。なお、本発明は以下に述べる実施例の記載によって
何等限定的に解釈されるものではない。
Embodiment A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments described below.

第3図は本発明の位相補償板をSTN型液晶表示装置に
適用した場合の断面図、第4図は第3図のSTN型液晶表
示装置を摸式的に示した立体図である。STN型液晶セル1
0の入射光側および透過光側には偏光板14および16が配
置され、入射光側の偏光板(偏光子という。)14と透過
光側の偏光板(検光子という。)16の偏光方向は直交し
ている。
FIG. 3 is a cross-sectional view when the phase compensator of the present invention is applied to an STN liquid crystal display device, and FIG. 4 is a three-dimensional view schematically showing the STN liquid crystal display device of FIG. STN-type liquid crystal cell 1
Polarizers 14 and 16 are disposed on the incident light side and transmitted light side of 0, and the polarization directions of the incident light side polarizer (referred to as polarizer) 14 and the transmitted light side polarizer (referred to as analyzer) 16. Are orthogonal.

次にSTN型液晶セル10の構造について説明する。一対
のガラス基板2aおよび2bは薄板ソーダライムガラスから
なり、相対向するように配置され、対向する面にはそれ
ぞれITO、酸化インジウム等からなる透明電極層4aおよ
び4bが形成され、さらにその上には配向膜3aおよび3bが
形成されている。配向膜3はポリイミドなどの配向剤を
用い、基板面に溶液塗布して加熱乾燥後配向処理を施し
たものであって、入射光側の配向膜3aの配向方向は偏光
子14の偏光方向と平行であり、透過光側の配向膜3bは、
入射光側の配向膜3aの配向方向を180〜270゜の範囲で左
まわりまたは右まわりにねじった方向に設定してある。
Next, the structure of the STN type liquid crystal cell 10 will be described. The pair of glass substrates 2a and 2b are made of thin soda-lime glass, are arranged so as to face each other, and transparent electrode layers 4a and 4b made of ITO, indium oxide, etc. are formed on the facing surfaces, and further thereon. Have alignment films 3a and 3b formed thereon. The alignment film 3 is prepared by applying a solution to the substrate surface using an alignment agent such as polyimide, heating and drying, and then performing an alignment treatment. The alignment direction of the alignment film 3a on the incident light side is the same as the polarization direction of the polarizer 14. Parallel, the alignment film 3b on the transmitted light side,
The orientation direction of the orientation film 3a on the incident light side is set to a direction twisted clockwise or counterclockwise in the range of 180 to 270 °.

2枚のガラス基板2aおよび2bは図示しないスペーサに
より所望のセルギャプを形成するように保持され、周縁
部はエポキシ樹脂などのシール材5が封着されている。
このガラス基板2aおよび2bによって形成される空間に
は、ZLI−1694、ZLI−1565、ZLI−3201等の液晶材料7
が充填されて、STN型液晶セル10が構成される。
The two glass substrates 2a and 2b are held by a spacer (not shown) so as to form a desired cell gap, and a sealing material 5 such as an epoxy resin is sealed at the periphery.
In a space formed by the glass substrates 2a and 2b, a liquid crystal material 7 such as ZLI-1694, ZLI-1565, or ZLI-3201 is provided.
Is filled to form the STN type liquid crystal cell 10.

また、透過光側のガラス基板2bの外側表面には位相補
償板6が形成されており、この位相補償板6は、無機薄
膜8を多数積層してなるものであり、この無機薄膜8は
可視光線に対して透明なものでかつ斜め蒸着により複屈
折を示すWO3、SiO2等の酸化物からなる。
A phase compensating plate 6 is formed on the outer surface of the glass substrate 2b on the transmitted light side. The phase compensating plate 6 is formed by laminating a large number of inorganic thin films 8, and this inorganic thin film 8 is visible. It is made of an oxide such as WO 3 or SiO 2 which is transparent to light rays and shows birefringence by oblique deposition.

次にこの位相補償板6の形成方法について第1図およ
び第2図(A)(B)に基づいて説明する。第2図
(A)は無機薄膜8の基板2bに対する蒸着方向を示す立
体図、第2図(B)は無機薄膜8の基板2bに対する蒸着
方向を示す平面図である。
Next, a method for forming the phase compensator 6 will be described with reference to FIGS. 1 and 2 (A) and 2 (B). FIG. 2A is a three-dimensional view showing the direction of vapor deposition of the inorganic thin film 8 on the substrate 2b, and FIG. 2B is a plan view showing the direction of vapor deposition of the inorganic thin film 8 on the substrate 2b.

ここでSTN型液晶セル10の分子配列構造が240゜ねじれ
た構造をとっている場合について説明する。これを無機
薄膜8を多数斜め蒸着させて積層しこの240゜のねじれ
を再現するには、第2図(B)に示したように、第1層
の無機薄膜8の蒸着粒子の基板面経度方向の入射角度ψ
は基板の経度方向に一致させた後、第2層以降の基板経
度方向の入射角ψを30゜づつずらして第9層まで積層す
る。第1図は基板2bの上に無機薄膜8を積層して位相補
償板6を形成した状態の斜視図を示す。
Here, a case where the molecular arrangement structure of the STN type liquid crystal cell 10 has a structure twisted by 240 ° will be described. In order to reproduce the twist of 240 ° by obliquely depositing a large number of the inorganic thin films 8 and laminating this 240 ° twist, as shown in FIG. 2 (B), the substrate surface longitude of the deposited particles of the first inorganic thin film 8 Angle of incidence ψ
Is made to coincide with the longitudinal direction of the substrate, and thereafter, the incident angles の of the second and subsequent layers in the longitudinal direction of the substrate are shifted by 30 ° to be stacked up to the ninth layer. FIG. 1 is a perspective view showing a state in which an inorganic thin film 8 is laminated on a substrate 2b to form a phase compensating plate 6. FIG.

このとき、基板面法線から測定した入射角θは材料に
よっても異なるが通常70゜前後にする。また、無機薄膜
8の各層の厚さは次のように設計する。なお、ねじり方
向はSTN型液晶セル10と反対にする。
At this time, the incident angle θ measured from the normal to the substrate surface varies depending on the material, but is usually around 70 °. The thickness of each layer of the inorganic thin film 8 is designed as follows. Note that the twist direction is opposite to that of the STN type liquid crystal cell 10.

d1={Δn0・d0)×1.2〜1.3}/Δn1・N ここで、Δn0;使用する液晶の複屈折性、Δn1;無機薄
膜の複屈折性、d0;STN型液晶セルの厚さ、d1;無機薄膜
1層の厚さ、N;無機薄膜の層数である。また、式中の係
数1.2〜1.3は正確には実験によって求められるが、ねじ
らせることにより、無機薄膜の複屈折効果が損失する分
の補正である。
d 1 = {Δn 0 · d 0 ) × 1.2-1.3} / Δn 1 · N where Δn 0 ; birefringence of liquid crystal to be used, Δn 1 : birefringence of inorganic thin film, d 0 : STN type liquid crystal Cell thickness, d 1 ; thickness of one inorganic thin film, N: number of inorganic thin films. Further, although the coefficients 1.2 to 1.3 in the equation can be accurately obtained by experiments, they are corrections for loss of the birefringence effect of the inorganic thin film by twisting.

次に本実施例のSTN型液晶表示装置の作動について、
第4図の模式図に従って説明する。入射光Lが偏光子14
を通ると、どの色の光も直線偏光となる。STN型液晶セ
ル10においては、すべての液晶分子が基板面2に対して
平行に配列しているが、入射光側の配向軸3Aは偏光子の
偏光軸14Aと平行であるのに対し透過光側の配向軸3Bは1
80〜270゜の範囲で右まわりまたは左まわりにずれてい
るので、液晶分子の配列方位は両基板間で連続的に変化
し、出射側のセル界面では180〜270゜の範囲でねじれて
いる。そのため入射光はSTN型液晶セル10を通るとき、
その範囲の角度の旋光と複屈折を受け、直線偏光は楕円
偏光に変わるが、その楕円の長軸の方位や離心率は波長
により異なる。
Next, regarding the operation of the STN type liquid crystal display device of the present embodiment,
This will be described with reference to the schematic diagram of FIG. The incident light L is a polarizer 14
, Light of any color becomes linearly polarized light. In the STN type liquid crystal cell 10, all the liquid crystal molecules are arranged in parallel to the substrate surface 2. However, while the incident axis 3A on the incident light side is parallel to the polarization axis 14A of the polarizer, the transmitted light Side orientation axis 3B is 1
Since the liquid crystal molecules are shifted clockwise or counterclockwise in the range of 80 to 270 °, the orientation of the liquid crystal molecules changes continuously between the two substrates, and is twisted in the range of 180 to 270 ° at the cell interface on the emission side. . Therefore, when the incident light passes through the STN type liquid crystal cell 10,
The light undergoes optical rotation and birefringence at an angle in that range, and the linearly polarized light is changed to elliptically polarized light.

次いで楕円偏光は位相補償板6を通るが、位相補償板
6はSTN液晶パネル10と光学的に等価の複屈折性と旋光
性を有している。この結果透過光はSTN型液晶セルと大
きさが等しく符号が逆の複屈折を示すので、ここで波長
にかかわりなく楕円偏光は完全に元の直線偏光に戻り、
検光子の偏光軸16Aと直交するため、光が全く通れず黒
色表示が得られる。
Next, the elliptically polarized light passes through the phase compensator 6, which has birefringence and optical rotation optically equivalent to the STN liquid crystal panel 10. As a result, the transmitted light shows birefringence of the same size and opposite sign as the STN-type liquid crystal cell, so that the elliptically polarized light completely returns to the original linearly polarized light regardless of the wavelength,
Since it is orthogonal to the polarization axis 16A of the analyzer, no light can pass therethrough, and a black display can be obtained.

信号電圧が印加されるときはSTN液晶パネル10のねじ
れ角度が解消され、液晶はパネル面法線方向に並ぶた
め、入射光に対する光学異方性を失い、ただの等方性媒
質となる。従って、偏光板14を通った直線偏光は、位相
補償板6で波長に依存した楕円偏光となり、そのうち偏
光板16の偏光成分のみが透過する。このとき、液晶セル
厚、位相補償板厚をうまく調節すると、近似的に白色の
表示が得られる。
When a signal voltage is applied, the twist angle of the STN liquid crystal panel 10 is eliminated, and the liquid crystal is aligned in the normal direction of the panel surface. Therefore, the liquid crystal loses optical anisotropy with respect to incident light and becomes a mere isotropic medium. Accordingly, the linearly polarized light that has passed through the polarizing plate 14 becomes elliptically polarized light depending on the wavelength at the phase compensating plate 6, and only the polarized light component of the polarizing plate 16 is transmitted. At this time, if the thickness of the liquid crystal cell and the thickness of the phase compensator are properly adjusted, an approximately white display can be obtained.

なお、本実施例では位相補償板6はガラス基板2bの外
側表面に形成したが、STN型液晶セル10の内側に形成し
ても良いし、また別組のガラス基板上に形成したのち、
組み合わせても良い。
In this embodiment, the phase compensator 6 is formed on the outer surface of the glass substrate 2b. However, the phase compensator 6 may be formed on the inner side of the STN type liquid crystal cell 10, or after being formed on another set of glass substrates,
They may be combined.

[発明の効果] 本発明の位相補償板は以上説明したように、STN型液
晶表示装置のような光学素子の着色を解消するのに、光
学素子のねじれ角と等しい角度だけ前記基板の経度方向
に対し一定角度づつずらして斜め蒸着した無機薄膜を多
数積層して形成したことを特徴とするものであって、補
償用のSTN型液晶セルのような別個の光学補償用の素子
を使用することなく着色を解消できるので、液晶表示装
置の厚さを減じ重量の軽減を可能とするものである。し
かも光学素子の複屈折性および旋光性に応じて、位相補
償板に複屈折性に加えて旋光性を付与し、光学素子のそ
れと光学的に等価になるように設定するので、光学素子
を透過する際に受けた複雑な楕円偏光を完全な直線偏光
とすることができる。このため、完全な位相補償が可能
となり、着色が完全に解消され、高い表示コントラスト
と急峻な電気光学特性を有するSTN型液晶表示装置の白
/黒表示が可能となるので、表示装置の大容量化に対応
できると共に、文書、図表などあらゆる表示装置に適用
できる。さらに、カラーフィルタ等を用いればカラー表
示が可能になるので、薄型、軽量、高品質の液晶カラー
表示装置の製造が可能である。
[Effect of the Invention] As described above, the phase compensator of the present invention eliminates the coloring of an optical element such as an STN liquid crystal display device by an angle equal to the twist angle of the optical element in the longitudinal direction of the substrate. It is characterized by being formed by laminating a large number of inorganic thin films that are obliquely deposited while being shifted by a fixed angle with respect to each other, and uses a separate optical compensation element such as a STN type liquid crystal cell for compensation. Since the coloring can be eliminated without any problem, the thickness of the liquid crystal display device can be reduced and the weight can be reduced. Moreover, according to the birefringence and optical rotation of the optical element, the phase compensator is given optical rotation in addition to the birefringence, and is set to be optically equivalent to that of the optical element. The complex elliptically polarized light received at the time of performing the above operation can be converted to perfect linearly polarized light. Therefore, complete phase compensation becomes possible, coloring is completely eliminated, and white / black display of an STN type liquid crystal display device having high display contrast and steep electro-optical characteristics becomes possible. And can be applied to any display device such as a document and a chart. In addition, since color display can be performed by using a color filter or the like, a thin, lightweight, high-quality liquid crystal color display device can be manufactured.

また、本発明はSTN型液晶パネルに限らず、複屈折
性、旋光性などに光学的性質をコントロールしたい光学
素子にはすべて適用できる。さらに、本発明では液晶セ
ルに直接位相差補償板としての無機薄膜を形成するた
め、構造が極めて簡略化され、製造コストが安くなる。
その上、位相補償板そのものが無機薄膜であるため、熱
的、光的なストレスに強く、環境的に厳しい条件でも使
用できる。製造技術面でも蒸着というドライプロセスで
しかも大型の真空層であれば一度に多くの処理ができる
ので、量産にも適している。
Further, the present invention is not limited to the STN type liquid crystal panel, but can be applied to all optical elements whose optical properties are to be controlled such as birefringence and optical rotation. Further, in the present invention, since an inorganic thin film as a phase difference compensating plate is formed directly on a liquid crystal cell, the structure is extremely simplified and the manufacturing cost is reduced.
In addition, since the phase compensator itself is an inorganic thin film, it is resistant to thermal and optical stress and can be used under severe environmental conditions. In terms of manufacturing technology, it is also suitable for mass production because a dry process called vapor deposition and a large vacuum layer can perform many processes at once.

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

第1図は本発明の一実施例の斜視図、第2図(A)は無
機薄膜の基板に対する蒸着方向を示す立体図、第2図
(B)は無機薄膜の基板に対する蒸着方向を示す平面
図、第3図は本発明の位相補償板をSTN型液晶表示装置
に適用した場合の断面図、第4図は第3図のSTN型液晶
表示装置を摸式的に示した立体図である。 2a、2b……ガラス基板 3a、3b……配向膜 4a、4b……透明電極 6……無機薄膜 7……液晶 8……無機薄膜 10……STN型液晶セル 14……偏光子 16……検光子
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of the present invention, FIG. 2 (A) is a three-dimensional view showing a deposition direction of an inorganic thin film on a substrate, and FIG. 2 (B) is a plane showing a deposition direction of an inorganic thin film on a substrate. FIG. 3 is a cross-sectional view when the phase compensator of the present invention is applied to an STN type liquid crystal display device, and FIG. 4 is a three-dimensional view schematically showing the STN type liquid crystal display device of FIG. . 2a, 2b: Glass substrate 3a, 3b: Alignment film 4a, 4b: Transparent electrode 6: Inorganic thin film 7: Liquid crystal 8: Inorganic thin film 10: STN type liquid crystal cell 14: Polarizer 16 ... Analyzer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多賀 康訓 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 元廣 友美 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の1 株式会社豊田中央研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yasukun Taga 41-Cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Laboratory, Inc. 41, Yokomichi, Toyota Central Research Institute, Inc.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】スーパーツイストネマティック型液晶素子
の透過光側の基板に形成される位相補償板であって、前
記スーパーツイストネマティック型液晶素子のねじれ角
と等しい角度だけ前記基板の蒸着方向の基板面内方位に
対し一定角度づつずらして斜め蒸着した無機薄膜を多数
積層して形成したことを特徴とする位相補償板。
1. A phase compensator formed on a substrate on a transmitted light side of a super twisted nematic liquid crystal device, wherein the substrate surface is in an evaporation direction of the substrate by an angle equal to a twist angle of the super twisted nematic liquid crystal device. A phase compensator characterized in that it is formed by laminating a large number of inorganic thin films which are obliquely deposited while being shifted by a certain angle with respect to an inner direction.
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