JP2892101B2 - Full color liquid crystal display - Google Patents
Full color liquid crystal displayInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は液晶表示装置に関し、特に可視域全色のカラ
ー表示を行えるフルカラー液晶表示装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a full-color liquid crystal display device capable of displaying all colors in the visible region.
[従来の技術] カラースーパーホメオトロピック(CSH)技術におい
ては、基板に対して垂直なホメオトロピック配列の液晶
の複屈折現象を電気的に制御し、補償板を組み合わせて
用いる。CSH技術はフルカラー、高多重度(表示面内の
ライン数)、広い観察角度(表示を視認できる角度範
囲)の液晶表示を可能とする。CSH技術は、従来のねじ
れネマチック液晶表示装置等に用いられている液晶分子
が基板と平行な一定の方向に配列するプレーナ配列と比
較して、より実現と安定化が困難なホメオトロピック配
列を必要とする。[Background Art] In the color superhomeotropic (CSH) technology, the birefringence phenomenon of a liquid crystal having a homeotropic alignment perpendicular to a substrate is electrically controlled and used in combination with a compensator. The CSH technology enables full-color, high multiplicity (the number of lines in the display surface), and liquid crystal display with a wide viewing angle (an angle range in which the display can be viewed). CSH technology requires a homeotropic alignment that is more difficult to realize and stabilize than the planar alignment in which liquid crystal molecules used in conventional twisted nematic liquid crystal displays are aligned in a fixed direction parallel to the substrate. And
[発明が解決しようとする課題] ホメオトロピック配列はプレーナ配列と比較して実
現、安定化が困難な技術である。フルカラー表示を行う
ためにCSH技術を採用すると、この困難なホメオトロピ
ック配列を用いざるを得ない。[Problems to be Solved by the Invention] Homeotropic alignment is a technique that is difficult to realize and stabilize as compared with planar alignment. The adoption of CSH technology for full-color display necessitates the use of this difficult homeotropic arrangement.
本発明の目的は、特にフルカラー表示と広い観察角度
に関してCSH技術と比較できる性能を有し、かつプレー
ナ配列を用いて実現できる液晶表示装置を提供すること
である。An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having performance comparable to that of the CSH technology, particularly with respect to full color display and a wide viewing angle, and realizable using a planar arrangement.
[課題を解決するための手段] 液晶セルはプレーナ配列を有する。[Means for Solving the Problems] The liquid crystal cell has a planar arrangement.
液晶セルと組合わせて二軸性の光学的異方性を有する
補償板を用いる。中間の屈折率の軸が補償板の法線方向
を向く。A compensator having biaxial optical anisotropy is used in combination with a liquid crystal cell. The axis of intermediate refractive index points in the direction normal to the compensator.
液晶分子のプレーナ配列の方向に沿って補償板の最小
の屈折率の軸を配置し、プレーナ配列の方向に垂直な面
内方向に沿って最大の屈折率の軸を配置し、垂直入射に
対して液晶セルの光学的リターデーションと逆の光学的
リターデーションを呈させる。The axis of the minimum refractive index of the compensator is arranged along the direction of the planar alignment of the liquid crystal molecules, and the axis of the maximum refractive index is arranged along the in-plane direction perpendicular to the direction of the planar alignment. To give an optical retardation opposite to the optical retardation of the liquid crystal cell.
液晶セルは内部に色フィルタとブラックマスクを備え
たカラー型である。液晶セルのセルギャップは色毎に独
立に選択される。The liquid crystal cell is a color type having a color filter and a black mask inside. The cell gap of the liquid crystal cell is independently selected for each color.
[作用] 液晶セルがオフ状態にある時、液晶には電圧が印加さ
れないか、閾値以下の電圧しか印加されない。このオフ
状態で、全ての液晶分子はプレーナ方向に配列する。補
償板の補償の結果として、垂直入射時、液晶のリターデ
ーションは補償板の逆のリターデーションにより全体的
に補償される。さらに、補償板の光学定数と厚さを適当
な値に選ぶことにより、補償効果は広い観察角度に亘っ
て広げられる。たとえば、±80度の方位角に及ぶ。補償
板の法線方向に、中間の屈折率の軸を配置することによ
り、補償の均一性が改善される。補償板を設けた液晶セ
ルのオフ状態は黒く見える。[Operation] When the liquid crystal cell is in the off state, no voltage is applied to the liquid crystal or only a voltage lower than the threshold is applied. In this off state, all the liquid crystal molecules are arranged in the planar direction. As a result of the compensation of the compensator, at normal incidence, the retardation of the liquid crystal is totally compensated by the opposite retardation of the compensator. Furthermore, by selecting the optical constant and the thickness of the compensating plate to appropriate values, the compensating effect can be extended over a wide viewing angle. For example, it covers an azimuth of ± 80 degrees. Placing an axis of intermediate refractive index in the direction normal to the compensator improves uniformity of compensation. The off state of the liquid crystal cell provided with the compensator appears black.
液晶セルがオン状態にある時、液晶セルには閾値以上
の電圧が印加される。液晶セルの光学的リターデーショ
ンは変化するが、補償板の光学的リターデーションは変
化しない。従って、補償板を備えた液晶セルのオン状態
は透明に見える。透明度は印加電圧によって制御される
バルク内の液晶分子のチルト角度によって制御される。When the liquid crystal cell is in the ON state, a voltage higher than a threshold is applied to the liquid crystal cell. Although the optical retardation of the liquid crystal cell changes, the optical retardation of the compensator does not change. Therefore, the ON state of the liquid crystal cell including the compensator appears transparent. The transparency is controlled by the tilt angle of the liquid crystal molecules in the bulk controlled by the applied voltage.
液晶の各光学定数とフィルムの各光学定数が波長に対
して分散を有していても、液晶の光学的リターデーショ
ンと補償板の光学的リターデーションが絶対値において
ほぼ等しくなるように液晶セルのセルギャップは色毎に
独立に選択される。このため、各色の補償は最適の状態
で行われ、フルカラー表示が実現される。Even if each optical constant of the liquid crystal and each optical constant of the film have dispersion with respect to wavelength, the optical retardation of the liquid crystal and the optical retardation of the compensator are almost equal in absolute value. The cell gap is independently selected for each color. Therefore, compensation for each color is performed in an optimal state, and full-color display is realized.
[実施例] 第1図に本発明の実施例による液晶表示装置を概略的
に示す。図において、液晶セルは上から偏光子1、液晶
セル3、補償板5、検光子7が積層された構造を有す
る。液晶セル3は一対のガラス基板11、12に液晶分子9
が挾まれた構造を有する。一方の透明基板11の上には、
赤色フィルタ13、緑色フィルタ14、青色フィルタ15がブ
ラックストライプ17で分離されて配置され、カラー型表
示装置を構成している。また、一方の透明基板11側には
セグメント電極16が複数本配置され、他方の透明基板12
上にはコマン電極18が配置されている。偏光子1の偏光
軸P1と検光子7の偏光軸P2は直交し、液晶の配列方向に
対してそれぞれ45度の角度をなしている。Embodiment FIG. 1 schematically shows a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. In the figure, the liquid crystal cell has a structure in which a polarizer 1, a liquid crystal cell 3, a compensator 5, and an analyzer 7 are stacked from above. The liquid crystal cell 3 has a pair of glass substrates 11 and 12 with liquid crystal molecules 9.
Have a structure sandwiched between them. On one transparent substrate 11,
A red filter 13, a green filter 14, and a blue filter 15 are separated and arranged by a black stripe 17 to constitute a color display device. A plurality of segment electrodes 16 are arranged on one transparent substrate 11 side, and the other transparent substrate 12
A command electrode 18 is arranged on the upper side. The polarization axis P1 of the polarizer 1 and the polarization axis P2 of the analyzer 7 are orthogonal to each other and form an angle of 45 degrees with respect to the alignment direction of the liquid crystal.
液晶セルはホモジニアスなプレーナ配列を有する。ネ
マチック液晶分子の長軸は異常光線に対する屈折率nxe
に対応する向きにあり、OX軸に平行である。セグメント
電極16はカラーフィルタの表面に堆積され、コマン電流
18は透明基板の上に堆積されている。補償板5は厚さd
を有する。これに対して、赤色、緑色、青色の各カラー
フィルタの下の液晶層の厚さは、それぞれGR、GG、GBで
あり、独立に選択されている。これは、液晶の光学定数
は波長と共に変化し、光学定数の変化と共に、複屈折性
も波長と共に変化することに対する解決策を与えてい
る。The liquid crystal cell has a homogeneous planar arrangement. The major axis of the nematic liquid crystal molecule is the refractive index n xe for extraordinary rays
And is parallel to the OX axis. The segment electrode 16 is deposited on the surface of the color filter,
18 is deposited on a transparent substrate. Compensator 5 has thickness d
Having. On the other hand, the thicknesses of the liquid crystal layers under the red, green, and blue color filters are G R , G G , and G B , respectively, and are independently selected. This provides a solution to the fact that the optical constants of liquid crystals change with wavelength, and with changes in optical constants, the birefringence also changes with wavelength.
第2図(A)は、液晶セルの複屈折性の波長変化を示
すグラフである。縦軸は異常光線に対する屈折率nxeと
常光線に対する屈折率nx0との差Δnxを示し、横軸は波
長λをμmで示す。波長軸上の3つのプロット0.45、0.
55、0.65はそれぞれ第2図(C)に示すような、各カラ
ーフィルタの透過帯、すなわち青色帯、緑色帯、赤色帯
の中心波長を示す。青色から赤色間での波長変化によっ
て生じる複屈折性の変化は、平均値に対して約0.01の大
きさを持つ。FIG. 2A is a graph showing a wavelength change of the birefringence of the liquid crystal cell. The vertical axis indicates the difference [Delta] n x between the refractive index n x0 to the refractive index n xe an ordinary ray for the extraordinary ray, the abscissa indicates the wavelength λ in [mu] m. Three plots on the wavelength axis 0.45, 0.
Numerals 55 and 0.65 denote the transmission bands of the respective color filters as shown in FIG. 2C, that is, the center wavelengths of the blue, green and red bands. The change in birefringence caused by the wavelength change from blue to red has a magnitude of about 0.01 with respect to the average value.
補償板5も波長に対して光学定数を変化させる。補償
板5が、たとえばポリスチレンで形成された負の一軸性
を有する場合、常光線に対する屈折率nc0と異常光線に
対する屈折率nceの差をΔncとすると、その複屈折性Δn
cは、第2図(B)に示すように変化する。第2図
(A)と同様、縦軸は複屈折性Δncを表し、横軸は波長
をμmで示す。補償板の複屈折性は液晶の複屈折性と比
較して約2桁小さい値を持つ。また、波長変化による複
屈折性の変化量も約0.0001以下である。The compensator 5 also changes the optical constant with respect to the wavelength. If the compensation plate 5, which has a negative uniaxial property that is formed, for example, polystyrene, if the difference between the refractive index n ce with respect to the extraordinary ray and a refractive index n c0 for ordinary ray and [Delta] n c, the birefringence [Delta] n
c changes as shown in FIG. 2 (B). Similar to FIG. 2 (A), the vertical axis represents the birefringence [Delta] n c, the horizontal axis represents the wavelength in [mu] m. The birefringence of the compensator has a value about two orders of magnitude smaller than that of the liquid crystal. In addition, the amount of change in birefringence due to the change in wavelength is about 0.0001 or less.
第2図(A)及び(B)では、補償板5が一軸性であ
る場合を説明したが、本願実施例では、二軸性の補償板
を用いる。二軸性の場合屈折率はn1、n2、n3となる。2 (A) and 2 (B), the case where the compensating plate 5 is uniaxial has been described, but in the present embodiment, a biaxial compensating plate is used. In the case of biaxiality, the refractive indexes are n1, n2, and n3.
一軸性の場合も、二軸性の場合も、補償板5の最も屈
折率の低い軸を液晶分子の長軸方向であるOX方向に沿わ
せる。In both the uniaxial and biaxial cases, the axis having the lowest refractive index of the compensator 5 is set along the OX direction, which is the major axis direction of the liquid crystal molecules.
液晶層は正の誘電率異方性を有する。すなわち、液晶
分子の長軸方向に平行な誘電率ε‖は長軸方向に垂直な
誘電率ε⊥よりも大きい。Δε>0である。The liquid crystal layer has a positive dielectric anisotropy. That is, the dielectric constant ε‖ parallel to the major axis direction of the liquid crystal molecules is larger than the dielectric constant ε⊥ perpendicular to the major axis direction. Δε> 0.
このような液晶に対して負の一軸性の補償板を用いて
良好な補償を行うことができる。また、二軸性の補償板
を用いると、さらによい補償を行うことができる。Good compensation can be performed on such a liquid crystal by using a negative uniaxial compensator. Further, when a biaxial compensating plate is used, even better compensation can be performed.
本願実施例を説明する前に、一軸性の補償板を用いた
場合について考察する。Before describing the embodiment of the present invention, a case where a uniaxial compensator is used will be considered.
補償板は負の一軸性を有するとする。ここで、負の一
軸性とは、常光線に対する光学定数n0が異常光線に対す
る光学定数neよりも大きいn0>neとを意味する。補償板
の主軸は、液晶分子の配列方向に平行に配置する。すな
わち、第1図においてOXに平行にne軸を配置し、OY、OZ
に平行にn0を配置する。ここでne<n0である。The compensator has negative uniaxiality. Here, the negative uniaxial optical constants n 0 for ordinary ray means a large n 0> n e than the optical constants n e for extraordinary ray. The main axis of the compensator is arranged parallel to the direction in which the liquid crystal molecules are arranged. That is, the n e shaft arranged parallel to OX in FIG. 1, OY, OZ
Parallel placing n 0 to. Here is a n e <n 0.
液晶セルのギャップGは各色毎に次のように定める。 The gap G of the liquid crystal cell is determined for each color as follows.
G=(nc0−nce)d/(nxe−nx0) すなわち、補償板及び液晶の屈折率は波長によって変
化するので、液晶セルギャップは赤色、緑色、青色の各
波長での屈折率を上式に代入して決定する。上式に従っ
て液晶セルのギャップを各色に対して選択することによ
り、各色で液晶と補償板のリターデーションの大きさが
等しく、符号が逆になる。好ましくは、液晶と補償板の
常光線に対する屈折率はなるべく近接して選ぶ。常光線
に対する屈折率をガラスの屈折率1.5の近傍に選ぶと、
屈折率界面における反射が減少し、補償が改善される。G = (n c0 −n ce ) d / (n xe −n x0 ) That is, since the refractive indices of the compensator and the liquid crystal change depending on the wavelength, the liquid crystal cell gap has a refractive index at each of the red, green and blue wavelengths. Is determined by substituting into the above equation. By selecting the gap of the liquid crystal cell for each color according to the above equation, the retardation magnitudes of the liquid crystal and the compensator are equal for each color, and the signs are reversed. Preferably, the refractive indices of the liquid crystal and the compensator for ordinary light are selected as close as possible. If the index of refraction for ordinary light is selected near the index of refraction of glass 1.5,
Reflection at the index interface is reduced and compensation is improved.
補償板が負の一軸性を有する場合の例 一軸性フィルムは負の複屈折を有する高分子フィル
ム、たとえばポリスチレンを一軸方向に引き伸ばすこと
によって得られる。Example when Compensator has Negative Uniaxiality A uniaxial film is obtained by uniaxially stretching a polymer film having negative birefringence, for example, polystyrene.
第3図は液晶セルがnx0=1.5、nxe=1.7、G=5μ
m、を有し、補償板がnc0=1.5、nce=1.498、d=500
μmである時の補償効果を示す。なお、考察した波長は
0.5μmである。FIG. 3 shows that the liquid crystal cell has n x0 = 1.5, n xe = 1.7, and G = 5μ.
m, and the compensator has n c0 = 1.5, n ce = 1.498, d = 500
The compensation effect at μm is shown. The wavelength considered is
0.5 μm.
第3図(A)は、その右側に第1図に示した液晶表示
装置の法線方向からの角度である頂角の0度から80度ま
での変化に対する補償板を備えた液晶セルの直交偏向子
を通した透過率Tを示す。なお、液晶分子の配列方向で
ある方向からの方位角は0度に固定してある。すなわ
ち、入射面はOX軸とOZ軸を含む面である。FIG. 3 (A) shows an orthogonal view of a liquid crystal cell provided with a compensating plate on the right side of the liquid crystal display device shown in FIG. The transmittance T through the deflector is shown. Note that the azimuth from the direction which is the alignment direction of the liquid crystal molecules is fixed to 0 degree. That is, the incident surface is a surface including the OX axis and the OZ axis.
第3図(A)の左側は、上述の第3図(A)の右側と
同じ条件での正規化リターデーションの大きさの変化を
示す。ここで、正規化リターデーションは、通常のリタ
ーデーション(複屈折の屈折率差に厚さを乗算したも
の)を波長で除算(波長で正規化)した結果を度で表し
たものである。正規化リターデーションの量は、液晶と
補償板について良く一致した値を示している。The left side of FIG. 3 (A) shows the change in the magnitude of the normalized retardation under the same conditions as the right side of FIG. 3 (A). Here, the normalized retardation is a value obtained by dividing a normal retardation (a product obtained by multiplying a difference in refractive index of birefringence by a thickness) by a wavelength (normalized by a wavelength) in degrees. The normalized retardation values show well-matched values for the liquid crystal and the compensator.
第3図(B)の右側は、方位角を90度に固定し、頂角
を0度から80度まで変化させた時の透過率の変化を示す
グラフである。すなわち、入射面はOYとOZを含む面であ
る。The right side of FIG. 3 (B) is a graph showing a change in transmittance when the azimuth is fixed at 90 degrees and the apex angle is changed from 0 degrees to 80 degrees. That is, the incident surface is a surface including OY and OZ.
第3図(B)の左側は、第3図(B)の右側と同じ条
件での正規化リターデーションの大きさを示す。液晶と
補償板の正規化リターデーションが頂角が大きくなるに
従って広がっている。このため、透過率も頂角が増加す
るに従い増加している。透過率は、第3図(A)の場合
よりも高くなっているが、それでも頂角80度で25%以下
である。なお、透過率100%は平行ポーラライザーを通
した時の透過率に相当する。The left side of FIG. 3B shows the magnitude of the normalized retardation under the same conditions as the right side of FIG. 3B. The normalized retardation between the liquid crystal and the compensator spreads as the vertex angle increases. For this reason, the transmittance also increases as the apex angle increases. Although the transmittance is higher than in the case of FIG. 3 (A), it is still 25% or less at the apex angle of 80 degrees. The transmittance of 100% corresponds to the transmittance when the light passes through a parallel polarizer.
第3図(C)の右側は、方位角を45度に固定した時の
頂角0度から80度の変化に対する透過率の変化を示すグ
ラフである。The right side of FIG. 3 (C) is a graph showing a change in transmittance with respect to a change in apex angle from 0 ° to 80 ° when the azimuth is fixed at 45 °.
第3図(C)の左側は、同一の条件下での正規化リタ
ーデーションを示す。正規化リターデーションの量は液
晶と補償板について頂角が大きくなるに従って異なる値
を有する。The left side of FIG. 3 (C) shows the normalized retardation under the same conditions. The amount of normalized retardation has different values for the liquid crystal and the compensator as the vertex angle increases.
一方、第3図(C)の右側の図内に示すように液晶と
補償板の伝播モードは、正確には平行ではない(入射角
80度の場合を図示する)。しかし、そのシフトは極めて
小さく1度以内である。結果として得られる透過率は極
めて低く、入射角80度でも3%以下である。On the other hand, as shown in the right side of FIG. 3C, the propagation modes of the liquid crystal and the compensator are not exactly parallel (incident angle
80 degree case is illustrated). However, the shift is very small, within one degree. The resulting transmittance is very low, less than 3% even at an incident angle of 80 degrees.
次に、本発明の実施例について説明する。実施例にお
いては、補償板が二軸性である。これは、補償板の三軸
方向の光学定数が異なることを意味する。この場合、光
学媒体に主軸はない。二軸性フィルムの最も小さい屈折
率の軸は、液晶分子の配向方向にいいい平行に配置され
る。中間の屈折率を有する軸は、OZ軸に沿って配置され
る。すなわち、補償板に垂直な方向である。最も大きな
屈折率は、補償板の面内方向でかつ液晶分子の配向方向
と直交する方向に配置される。すなわち、nc1<nc3<nc
2の時、nc1‖OX、nc2‖OY、nc3‖OZである。液晶層の厚
さは、各色において G=(nc2−nc1)d/(nxe−nx0) に選定される。なお、屈折率は波長と共に変化するの
で、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタに対し
てはそれぞれの波長での屈折率の値に対応させて液晶セ
ルのギャップを選択する。Next, examples of the present invention will be described. In an embodiment, the compensator is biaxial. This means that the compensator has different optical constants in the three axial directions. In this case, the optical medium has no principal axis. The axis of the smallest refractive index of the biaxial film is arranged in a direction parallel to the alignment direction of the liquid crystal molecules. The axis with intermediate refractive index is located along the OZ axis. That is, the direction is perpendicular to the compensator. The largest refractive index is arranged in the in-plane direction of the compensator and in the direction orthogonal to the alignment direction of the liquid crystal molecules. That is, nc1 <nc3 <nc
At 2, nc1‖OX, nc2‖OY, nc3‖OZ. The thickness of the liquid crystal layer is selected as G = (n c2 −n c1 ) d / (n xe −n x0 ) for each color. Since the refractive index changes with the wavelength, the gap of the liquid crystal cell is selected for the red, green, and blue filters in accordance with the value of the refractive index at each wavelength.
上記式を、一軸性の補償板を用いた場合のギャップG
を与える式と比較すると、nc2がnc0に対応し、nc1がnce
に対応することがわかる。すなわち、二軸性の補償板の
リターデーションは、Δnc=nc1−nc2に厚さを乗算した
ものと考えることができる。The above equation is used to calculate the gap G when a uniaxial compensator is used.
Compared to the formula giving, n c2 corresponds to n c0, n c1 is n ce
It can be seen that this corresponds to That is, retardation of the biaxial compensator can be thought to be multiplied by the thickness of the Δn c = n c1 -n c2.
好ましくは、液晶の常光線に対する屈折率と補償板の
nc2はできるだけ近い値に選ぶ。液晶の常光線に対する
屈折率と、補償板のnc2とがガラスの屈折率約1.5に近い
値に選択されると、補償は改善され、屈折率界面におけ
る反射は低下する。Preferably, the refractive index of the liquid crystal for ordinary light and the compensation plate
Choose n c2 as close as possible. If the index of refraction of the liquid crystal for ordinary light and the value of n c2 of the compensator are selected to be close to the index of refraction of glass of about 1.5, the compensation is improved and the reflection at the index interface is reduced.
補償板の第3の屈折率nc3は、補償板の法線方向に配
置され、nc2に極めて近い値に、かつ僅かに近い値に選
択される。補償の均一性はnc3をnc2よりも僅かに低い値
にした時、大きく改善される。この結果は極めて驚異的
なものである。The third index of refraction nc3 of the compensator is located in the direction of the normal to the compensator and is chosen to be very close to and slightly closer to nc2 . Uniformity of compensation when the n c3 slightly lower than n c2, is greatly improved. This result is quite surprising.
プレーナ配列を有し、正の一軸性を有する液晶層を補
償する媒質は、液晶分子の配列方向に沿って主軸を有す
る負の一軸性媒質に限らない。nc2よりも僅かに近い屈
折率nc3を有する二軸性媒質はこの補償効果に優れてい
る。The medium for compensating the liquid crystal layer having the planar alignment and the positive uniaxial property is not limited to the negative uniaxial medium having the main axis along the alignment direction of the liquid crystal molecules. biaxial medium having n c2 refractive index n c3 slightly closer than is superior to the compensation effect.
補償板が二軸性である場合の例 二軸性フィルムは、完全には一軸性でない引き伸ばし
によって得ることができる。すなわち、ある方向に強く
引き伸ばし、直光する方向に弱く引き伸ばすことによっ
て、二軸性媒質を形成することができる。たとえばポリ
スチレンにより負の複屈折を有する高分子フィルムを形
成することができる。Example where the compensator is biaxial A biaxial film can be obtained by stretching that is not completely uniaxial. That is, a biaxial medium can be formed by strongly stretching in a certain direction and weakly in the direction of direct light. For example, a polymer film having negative birefringence can be formed from polystyrene.
第4図(A)〜(C)は、二軸性の場合の補償効果を
リターデーションRTと屈折率Tで示す。セルはnx0=1.
5、nxe=1.7、G=5μmであり、補償板はnc1=1.49
8、nc2=1.5、nc3=1.499875、d=500μmである。波
長は第3図同様0.5μmとする。FIGS. 4A to 4C show the compensation effect in the case of biaxiality by retardation RT and refractive index T. FIG. The cell is n x0 = 1.
5, n xe = 1.7, G = 5 μm, and the compensator is n c1 = 1.49
8, n c2 = 1.5, n c3 = 1.499875, d = 500 μm. The wavelength is 0.5 μm as in FIG.
第4図(A)の右側は、二軸性補償板を備えた液晶セ
ルの方位角0度、頂角0〜80度における透過率を示す。
すなわち、入射面はOXとOZを含む面である。The right side of FIG. 4 (A) shows the transmittance of the liquid crystal cell provided with the biaxial compensator at an azimuth of 0 degree and an apex angle of 0 to 80 degrees.
That is, the incident surface is a surface including OX and OZ.
第4図(A)の左側は、第4図(A)の右側と同一の
条件における正規化リターデーションを示す。正規化リ
ターデーションの量は、正確には同一ではない。結果と
して生じる透過率は2つの直交偏光子における透過率に
近い。入射角80度において、透過率は16%であり、直交
偏光子における12%と比較される。The left side of FIG. 4 (A) shows the normalized retardation under the same conditions as the right side of FIG. 4 (A). The amount of normalized retardation is not exactly the same. The resulting transmission is close to the transmission in the two orthogonal polarizers. At an angle of incidence of 80 degrees, the transmission is 16%, compared to 12% in a crossed polarizer.
第4図(B)の右側は、方位角を90度にした場合(入
射面はOXとOZと含む面となる)の頂角0〜80度に対する
二軸性補償板を備えた液晶セルの透過率を示す。The right side of FIG. 4 (B) shows a liquid crystal cell provided with a biaxial compensator for an apex angle of 0 to 80 degrees when the azimuth angle is 90 degrees (the incidence plane is a plane containing OX and OZ). Shows the transmittance.
第4図(B)の左側は、同一条件における正規化リタ
ーデーションを示す。正規化リターデーションの量は、
正確には一致していないが、極めて近い値を持ち、結果
として生じる透過率はどの入射角に対しても低いものと
なっている。一軸性媒質を用いた第3図(B)の場合と
比べて、透過率は入射角80度の場合に22%から13%と著
しく減少していることが判る。The left side of FIG. 4 (B) shows the normalized retardation under the same conditions. The amount of normalized retardation is
Although not exactly matched, they have very close values and the resulting transmittance is low for any angle of incidence. It can be seen that the transmittance is remarkably reduced from 22% to 13% at an incident angle of 80 degrees as compared with the case of FIG. 3B using a uniaxial medium.
第4図(C)の右側は、方位角を45度とした場合の頂
角0〜80度に対する補償板を備えた液晶セルの透過率を
示す。The right side of FIG. 4 (C) shows the transmittance of the liquid crystal cell provided with the compensator for the apex angle of 0 to 80 degrees when the azimuth is 45 degrees.
第4図(C)の左側は、同一条件における正規化リタ
ーデーションの量を示す。正規化リターデーションは正
確には一致していないが、極めて低い値を有する。The left side of FIG. 4 (C) shows the amount of normalized retardation under the same conditions. The normalized retardations do not exactly match, but have very low values.
伝播モードは第4図(C)の右側図内に示すように液
晶セルと補償板において、完全には平行ではないがその
シフトは極めて狭いものであり、1度よりかなり小さ
い。As shown in the right side of FIG. 4C, the propagation mode is not completely parallel between the liquid crystal cell and the compensator, but the shift is extremely narrow, and is much smaller than 1 degree.
一軸性の場合と比較して、透過率は入射角80度の場合
に3%から1%に減少している。Compared with the uniaxial case, the transmittance is reduced from 3% to 1% at the incident angle of 80 degrees.
このように、一軸性補償板を用いて観察角度の広い液
晶表示装置が得られ、二軸性媒質を用いるとさらに改良
された液晶表示装置が得られる。As described above, a liquid crystal display device having a wide viewing angle can be obtained by using a uniaxial compensator, and a further improved liquid crystal display device can be obtained by using a biaxial medium.
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない。たとえば種々の変更、
改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろ
う。Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, various changes,
It will be obvious to those skilled in the art that improvements, combinations, and the like are possible.
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、プレーナ配列
を有する液晶を用いて、フルカラーの優れた液晶表示装
置が得られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, an excellent full-color liquid crystal display device can be obtained by using a liquid crystal having a planar arrangement.
第1図は本発明の実施例を示す斜視図、 第2図(A)、(B)、(C)は、フルカラー液晶表示
装置における液晶の複屈折性の色分散、補償板の複屈折
性の色分散、および色フィルタの透過率を示すグラフ、 第3図(A)〜(C)は、一軸性の補償板を用いた時の
透過率と正規化リターデーションを示すグラフ、 第4図(A)〜(C)は、二軸性補償板を用いた時の透
過率と正規化リターデーションを示すグラフである。 図において、 1……偏光子 3……液晶セル 5……補償板 7……検光子 9……液晶分子 11、12……透明基板 13……赤色フィルタ 14……緑色フィルタ 15……青色フィルタ 16、18……電極 17……ブラックストライプFIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A, 2B and 2C are chromatic dispersion of birefringence of liquid crystal and birefringence of compensator in a full-color liquid crystal display device. 3A to 3C are graphs showing transmittance and normalized retardation when a uniaxial compensator is used, and FIG. (A)-(C) are graphs showing transmittance and normalized retardation when using a biaxial compensator. In the drawing, 1 ... polarizer 3 ... liquid crystal cell 5 ... compensator 7 ... analyzer 9 ... liquid crystal molecules 11, 12 ... transparent substrate 13 ... red filter 14 ... green filter 15 ... blue filter 16, 18 Electrode 17 Black stripe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−47629(JP,A) 特開 昭64−50019(JP,A) 特開 昭61−121033(JP,A) 特開 昭60−217337(JP,A) 特開 昭64−15719(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-47629 (JP, A) JP-A-64-5019 (JP, A) JP-A-61-121033 (JP, A) JP-A-60-1985 217337 (JP, A) JP-A-64-15719 (JP, A)
Claims (2)
レーナ配列で収容する液相セルであって、 一方の透明基板上には、フルカラー表示のためのカラー
フィルタが備えられ、液晶層は色毎に選択された厚さを
有する液晶セルと、 前記液晶セルと平行に配置され、二軸性の光学的異方性
を有する補償板であって、最小の屈折率の軸が液晶分子
の配列方向と平行であり、中間の屈折率の軸が該補償板
の法線に沿っており、最大の屈折率の軸が補償板の面内
で液晶分子の配列方向にほぼ垂直であり、該補償板の光
学的リターデーションの符号が液晶セルの有する光学的
リターデーションの符号と逆である前記補償板と を有するフルカラー液晶表示装置。1. A liquid-phase cell containing a nematic liquid crystal in a planar arrangement between a pair of transparent substrates, wherein a color filter for full-color display is provided on one of the transparent substrates, and the liquid crystal layer has a color filter. A liquid crystal cell having a thickness selected for each, and a compensator disposed in parallel with the liquid crystal cell and having biaxial optical anisotropy, wherein the axis of the minimum refractive index is an alignment of liquid crystal molecules. Parallel to the direction, the axis of the intermediate refractive index is along the normal line of the compensator, and the axis of the maximum refractive index is almost perpendicular to the alignment direction of the liquid crystal molecules in the plane of the compensator, A compensating plate, wherein the sign of the optical retardation of the plate is opposite to the sign of the optical retardation of the liquid crystal cell.
の各色に対応する光学的リターデーションを相互に等し
くするように各色毎に選択された厚さを有し、 前記液晶セルの液晶層の有する光学的リターデーション
の絶対値が、前記補償板の有する光学的リターデーショ
ンの絶対値とほぼ等しい請求項1に記載のフルカラー液
晶表示装置。2. The liquid crystal layer of the liquid crystal cell has a thickness selected for each color so that the optical retardation corresponding to each color of the color filter is equal to each other. 2. The full-color liquid crystal display device according to claim 1, wherein the absolute value of the optical retardation of the compensator is substantially equal to the absolute value of the optical retardation of the compensator.
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