JP2947801B2 - Nematic liquid crystal display device with twisted helical structure - Google Patents

Nematic liquid crystal display device with twisted helical structure

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JP2947801B2
JP2947801B2 JP63181856A JP18185688A JP2947801B2 JP 2947801 B2 JP2947801 B2 JP 2947801B2 JP 63181856 A JP63181856 A JP 63181856A JP 18185688 A JP18185688 A JP 18185688A JP 2947801 B2 JP2947801 B2 JP 2947801B2
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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係り、特に優れた時分割駆動
特性を有し、かつ白黒表示が可能な電界効果型液晶表示
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 field effect liquid crystal display device having excellent time-division driving characteristics and capable of displaying black and white.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図に、従来の液晶表示装置に用いられている優れ
た時分割駆動特性を有する液晶表示装置の構造を示す。
第2図に示すように正の誘電異方性を持つネマチツク液
晶3(分子配向状態を略記)は2枚の電極基板1,2の間
に封入されている。なお液晶分子は、図示したように基
板間で90°を超えて、好ましくは、180°から270°の範
囲でねじれらせん構造を持つている。さらに、該電極基
板1,2野外側には、偏光板11,5が、その偏光軸(あるい
は吸収軸)を適当な角度になるように配置してある。こ
の角度は通常20°から70°の範囲内にある。
FIG. 2 shows a structure of a liquid crystal display device having excellent time division driving characteristics used in a conventional liquid crystal display device.
As shown in FIG. 2, a nematic liquid crystal 3 having a positive dielectric anisotropy (abbreviated to a molecular orientation state) is sealed between two electrode substrates 1 and 2. As shown, the liquid crystal molecules have a twisted helical structure exceeding 90 ° between the substrates, preferably in the range of 180 ° to 270 °. Further, polarizing plates 11 and 5 are arranged outside the electrode substrates 1 and 2 so that their polarization axes (or absorption axes) are at an appropriate angle. This angle is usually in the range of 20 ° to 70 °.

上記した構造の液晶表示装置は、USP4,443,065やテイ
・ジヨイ・シエフア氏の論文〔SID1985年ダイジエスト
p.120−123,“24×80 character LCD Panel Using the
Supertwistad Birefringence Effect"〕に詳しく述べら
れている。
The liquid crystal display device with the above structure is described in USP 4,443,065 and a paper by Tei Jiyo Shiehua (SID Digest, 1985).
p.120-123, “24 × 80 character LCD Panel Using the
Supertwistad Birefringence Effect "].

なお、2枚の電極間で液晶分子が180度から270度の範
囲にねじれたらせん構造をなすように配向させるには、
例えば電極基板の、液晶に接する表面を布などで一方向
にこする方法、いわゆるラビング法によつてなされる。
このときのこする方向即ちラビング方向8,9が液晶分子
の配列方向となる。このようにして配向処理された2枚
の電極基板1,2をそれぞれのラビング方向8,9が互いにほ
ぼ180度から270度の範囲に交差するように間隙をもたせ
て対向させ、2枚の電極基板1,2をシール剤により接着
し、その間隙に正の誘電異方性をもつたネマチツク液晶
3を封入すると、液晶分子はその電極基板間でほぼ180
度から270度の範囲に回転したらせん状構造の分子配列
をする。このようにして構成された液晶素子の上下には
偏光板11,5が設けられるが、その偏光軸(あるいは吸収
軸)6,7は、コントラストの最適値からそれぞれの電極
基板に隣接する液晶分子の配列方向を基準として、時計
方向または反時計方向回りで0度から70度の範囲間の大
きさが必要となる。
In order to align liquid crystal molecules between two electrodes so as to form a helical structure twisted in the range of 180 to 270 degrees,
For example, the surface of the electrode substrate in contact with the liquid crystal is rubbed in one direction with a cloth or the like, that is, a so-called rubbing method.
The rubbing direction, that is, the rubbing directions 8, 9 at this time is the alignment direction of the liquid crystal molecules. The two electrode substrates 1 and 2 thus oriented are opposed to each other with a gap so that the respective rubbing directions 8 and 9 cross each other in a range of approximately 180 to 270 degrees. When the substrates 1 and 2 are adhered with a sealant and the gap is filled with a nematic liquid crystal 3 having a positive dielectric anisotropy, the liquid crystal molecules are almost 180 degrees between the electrode substrates.
The molecular arrangement is a spiral structure that rotates from 270 degrees to 270 degrees. Polarizing plates 11 and 5 are provided above and below the liquid crystal element thus configured, and the polarization axes (or absorption axes) 6 and 7 of the liquid crystal molecules adjacent to each electrode substrate are adjusted based on the optimum value of contrast. In the clockwise or counterclockwise direction, a size in the range of 0 to 70 degrees is required based on the arrangement direction of.

なお、第2図にはバツクライト10を配置した透過モー
ドを示したが、バツクライト10のかわりに、反射板と備
えた反射モードの動作も、動作原理は透過モードの場合
と実質上同じである。
FIG. 2 shows the transmission mode in which the backlight 10 is arranged. However, the operation principle of the reflection mode provided with a reflector instead of the backlight 10 is substantially the same as that of the transmission mode.

このような構造の液晶素子を用いたデイスプレイの印
加電圧と輝度の関係を第3図に示す。同図にはノーマリ
ーオープンモードAとノーマリークローズモードBの2
つのモードを示したが、いずれも印加電圧に対して輝度
が急峻に立ち上がる特性を有する。この特性がコントラ
ストを低下させることなく高時分割駆動を可能にしてい
る要因である。
FIG. 3 shows the relationship between the applied voltage and the luminance of a display using a liquid crystal element having such a structure. In the same figure, two of normally open mode A and normally closed mode B are shown.
Although the two modes are shown, each has a characteristic that the luminance rises sharply with respect to the applied voltage. This characteristic is a factor that enables high time-division driving without lowering contrast.

ここで、時分割駆動についてドツトマトリクスデイス
プレイを例に取つて簡単に説明する。第4図に示すよう
に、下側電極基板にストライプ状のY電極(信号電極)
12を、上側電極板にX電極(走査電極)11を形成し、文
字等の表示は、X,Y両電極の交点部の液晶を点灯あるい
は非点灯にして行う。同図において、n本の走査電極を
X1,X2,……Xn,X1,X2,……Xnと繰返し線順次走査を
繰り返して時分割駆動を行う。ある走査電極(図におい
てはX3)が選択されたとき、その電極上のすべての画素
に、信号電極12であるY1,Y2,……Ynより、表示すべき
信号に従い選択または非選択の表示信号を同時に加え
る。このように、走査電極11と信号電極12に加える電圧
パルスの組み合わせで交点の点灯,非点灯を選択する。
この場合の走査電極Xの数が時分割数に相当する。
Here, the time division driving will be briefly described by taking a dot matrix display as an example. As shown in FIG. 4, stripe-shaped Y electrodes (signal electrodes) are formed on the lower electrode substrate.
An X electrode (scanning electrode) 11 is formed on the upper electrode plate, and characters and the like are displayed by turning on or off the liquid crystal at the intersection of the X and Y electrodes. In the figure, n scanning electrodes are
X 1, X 2, ...... X n, X 1, X 2, performs time-division driving Repeat ...... X n and repeated line sequential scanning. When the selected (X 3 in the figure) a certain scanning electrode, to all the pixels on the electrodes, Y 1 is a signal electrode 12, Y 2, ...... Y n from the selection or non-accordance with the signal to be displayed The selected display signal is added at the same time. As described above, lighting or non-lighting of the intersection is selected by the combination of the voltage pulses applied to the scanning electrode 11 and the signal electrode 12.
The number of scan electrodes X in this case corresponds to the number of time divisions.

ただし、この優れた時分割駆動特性を有するスーパー
・ツイステツドネマチツクタイプと言われる液晶表示素
子は、第5図に背景色および表示色をCIE色度座標上に
示したが、背景または表示部の少なくとも一方に色が付
き、白黒の表示ができなかつた。
However, the liquid crystal display element of super twisted nematic type having the excellent time-division driving characteristic has a background color and a display color shown on the CIE chromaticity coordinates in FIG. At least one of the parts was colored and black-and-white display was not possible.

しかし、近年、液晶表示素子の画質の改善と表示情報
量の増大に対する要求が厳しくなつており、要求仕様
は、白黒表示、さらにカラー表示へと移行している状況
であり、この要求仕様を満足できない状況に到つてい
る。
However, in recent years, demands for improving the image quality of liquid crystal display elements and increasing the amount of display information have become severe, and the required specifications are shifting to monochrome display and further to color display. The situation has not been reached.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、背景と表示部の色を白色と黒色にす
る点について配慮がされておらず、表示品質の点で限界
があつた。また、背景または表示部の少なくとも、どち
らか一方に色が付いてしまうため、この従来技術ではカ
ラーフイルタとの組合せにあるカラー化が不可能であつ
た。
In the above-mentioned prior art, no consideration was given to making the background and the display unit white and black, and there was a limit in terms of display quality. In addition, since at least one of the background and the display unit is colored, it is impossible with this conventional technique to make a color in combination with a color filter.

本発明の目的は、背景と表示部の色付けを低減させ無
彩色に近くして、白黒表示を可能にするとともに、カラ
ー表示を可能にすることである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the coloring of the background and the display unit so as to be close to an achromatic color, thereby enabling monochrome display and color display.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の液晶表示装置によれば、対向面に複数の電極
を有する一対の基板と、一対の基板に挟持され180度以
上270度以下のねじれ角を有するツイステッドネマチッ
ク液晶層と、一対の基板を挟んで配置された一対の偏光
板と、一対の偏光板間に配置された位相板と、液晶層に
光を照射する光源とを有する。
According to the liquid crystal display device of the present invention, a pair of substrates having a plurality of electrodes on opposing surfaces, a twisted nematic liquid crystal layer having a twist angle of 180 degrees or more and 270 degrees or less sandwiched between the pair of substrates, and a pair of substrates The liquid crystal device includes a pair of polarizing plates interposed therebetween, a phase plate disposed between the pair of polarizing plates, and a light source for irradiating the liquid crystal layer with light.

液晶層の屈折率異方性Δnの値と液晶層の厚みdの値
との積であるΔn・dの値が0.6〜0.97であり、一対の
偏光板の偏光軸方向は液晶層の液晶分子の配列方向と所
定の角度ずれて設定される。また、位相板として複屈折
性を有し施光性を有さない位相板を用い、光源として三
波長型の冷陰極管を用いる。
The value of Δn · d, which is the product of the value of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal layer and the value of the thickness d of the liquid crystal layer, is 0.6 to 0.97, and the polarization axis direction of the pair of polarizers is the direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer. Are set at a predetermined angle from the arrangement direction. Further, a phase plate having birefringence and having no light-emitting property is used as a phase plate, and a three-wavelength cold cathode tube is used as a light source.

〔作用〕[Action]

スーパー・ツイステツドネマチツクタイプと言われる
液晶表示素子は、背景または表示部の少なくとも、いず
れか一方に色が付く。この背景または表示部の少なくと
も、いずれか一方の着色光に対し、複屈折性を有する位
相板を用いて位相補正することにより、背景および表示
部の色付きが低減され、無彩色に近づく。それによつ
て、従来の背景または表示部の少なくとも、いずれか一
方に色が付いていたスーパー・ツイステツドネマチツク
液晶表示装置において、背景と表示部に色が付くのが低
減されるようになり、白黒表示が可能になる。本発明の
他の目的及び他の特徴は以下に述べる実施例の記載から
明らかになるであろう。
In a liquid crystal display element called a super twisted nematic type, at least one of a background and a display portion is colored. By correcting the phase of at least one of the colored light of the background and the display using a phase plate having birefringence, the coloring of the background and the display is reduced, and the color approaches an achromatic color. As a result, in the conventional super twisted nematic liquid crystal display device in which at least one of the background and the display section is colored, the background and the display section are less colored. , Black and white display becomes possible. Other objects and other features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施するに好適な液晶表示素子につい
て、図面を用いて詳細に説明する。
Hereinafter, a liquid crystal display device suitable for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第6図は本発明になる液晶表示素子を上側から見た場
合の液晶分子の配列方向(例えばラビング方向)、液晶
分子のねじれ方向、偏光板の吸収軸(あるいは偏光軸)
方向を示している。第7図はそれらの関係を示す斜視図
である。
FIG. 6 shows the arrangement direction (for example, rubbing direction) of liquid crystal molecules, the twist direction of liquid crystal molecules, and the absorption axis (or polarization axis) of a polarizing plate when the liquid crystal display device according to the present invention is viewed from above.
Indicates the direction. FIG. 7 is a perspective view showing the relationship.

液晶分子23のねじれ方向とねじれ角αは、上側電極基
板21のラビング方向28と下側電極基板22のラビング方向
29及びネマチツク液晶に添加される施光性物質の種類と
量によつて規定される。ねじれ角αは、90°を超え、18
0°〜270°が望ましい。
The twist direction and twist angle α of the liquid crystal molecules 23 are determined by the rubbing direction 28 of the upper electrode substrate 21 and the rubbing direction of the lower electrode substrate 22.
29 and the type and amount of the light-emitting substance added to the nematic liquid crystal. The torsion angle α exceeds 90 ° and is 18
0 ° to 270 ° is desirable.

本実施例では、走査線数が200本以上でも、コントラ
ストが十分に満足できるような白黒表示が可能な液晶素
子を提供することを目的としたので、ねじれ角αは260
度とした。
In the present embodiment, even if the number of scanning lines is 200 or more, the object was to provide a liquid crystal element capable of performing black and white display in which the contrast was sufficiently satisfied.
Degree.

上側偏光板24の偏光軸(あるいは吸収軸)26と下側偏
光板25の偏光軸(あるいは吸収軸)27とのなす角β
3は、コントラスト,明るさ,色等を考慮すると、位相
板を用いない場合には0度から60度の範囲が好ましい。
しかし、位相板を用いた本実施例では、偏光板として例
えば日東電工製G1225DUを用い、β3は20度とした。ま
た、上側偏光板24の偏光軸(あるいは吸収軸)26と上側
電極基板21のラビング方向28とのなす角β1及び下側偏
光板25の偏光軸(あるいは吸収軸)27と下側電極基板22
のラビング方向29とのなす角β2はコントラスト,明る
さ及び色等を考慮すると0度から60度の範囲が望まし
い。本実施例ではβ1を20度、β2を40度とした。
The angle β between the polarization axis (or absorption axis) 26 of the upper polarizer 24 and the polarization axis (or absorption axis) 27 of the lower polarizer 25
In consideration of contrast, brightness, color, and the like, 3 is preferably in the range of 0 to 60 degrees when no phase plate is used.
However, in this example using a phase plate, for example, G1225DU manufactured by Nitto Denko was used as the polarizing plate, and β 3 was set to 20 degrees. Further, an angle β 1 formed between the polarization axis (or absorption axis) 26 of the upper polarizing plate 24 and the rubbing direction 28 of the upper electrode substrate 21 and the polarization axis (or absorption axis) 27 of the lower polarizing plate 25 and the lower electrode substrate twenty two
The angle β 2 between the rubbing direction 29 and the rubbing direction 29 is preferably in the range of 0 to 60 degrees in consideration of contrast, brightness, color, and the like. 20 degrees beta 1 in this embodiment, the beta 2 and 40 degrees.

ここで、液晶表示素子の液晶のΔnの値については波
長依存性があり、短波長側で大きく、長波長側で小さく
なる傾向がある。また、この波長依存性は一般に液晶の
Δnの値が大きくなるほど顕著になる。本明細書で仕様
しているΔnの値は、He−Neレーザ光(波長6328Å)を
使用し、25℃で測定したものである。本実施例ではビフ
エニール系液晶とエステルシクロヘキサン系液晶を主成
分とするネマチツク液晶で、施光性物質としてメルク社
のS811を0.5重量%添加したものである。また、本実施
例では、Δn=0.083の液晶を用い、液晶層の厚さは6
μmとした。したがつて、本実施例の液晶素子のΔn・
dは、0.5μmになるように設定した。
Here, the value of Δn of the liquid crystal of the liquid crystal display element has wavelength dependence, and tends to be large on the short wavelength side and small on the long wavelength side. In general, this wavelength dependence becomes more remarkable as the value of Δn of the liquid crystal increases. The value of Δn used in the present specification is measured at 25 ° C. using He-Ne laser light (wavelength: 6328 °). In this embodiment, a nematic liquid crystal containing biphenyl-based liquid crystal and estercyclohexane-based liquid crystal as main components, to which 0.5% by weight of S811 manufactured by Merck is added as a light-transmitting substance. In this embodiment, a liquid crystal of Δn = 0.083 is used, and the thickness of the liquid crystal layer is 6
μm. Therefore, the Δn ·
d was set to 0.5 μm.

さらに、上記のような液晶表示素子と偏光板の構成で
は、前述したように背景と表示部に色が付くので、本発
明では、液晶表示素子と上側偏光板24との間に背景色と
表示色を無彩色にするための位相板を配置した。
Further, in the configuration of the liquid crystal display element and the polarizing plate as described above, the background and the display portion are colored as described above, and thus, in the present invention, the background color and the display are provided between the liquid crystal display element and the upper polarizing plate 24. A phase plate for achromatic color was arranged.

この背景色と表示色を無彩色に近づけるための位相板
として、2枚のガラス基板31,32の間にねじれ角αが0
度、いわゆる平行配向の液晶33を封入した素子を用い
た。
As a phase plate for bringing the background color and the display color closer to an achromatic color, the twist angle α between the two glass substrates 31 and 32 is 0.
A device in which liquid crystal 33 having a so-called parallel orientation was sealed was used.

なお、一般にこの位相板としての平行配向液晶素子の
上側基板31のラビング方向34と上側偏光板24の偏光軸26
とのなす角β4及び下側基板32のラビング方向35と下側
偏光板25の偏光軸27とのなす角β5は、液晶表示素子の
背景色及び表示色の補色をつくることを考慮すると、0
度から60度の範囲が望ましい。
Generally, the rubbing direction 34 of the upper substrate 31 of the parallel alignment liquid crystal element as the phase plate and the polarization axis 26
The angle beta 5 with the polarization axis 27 of the rubbing direction 35 and the lower polarizing plate 25 of the angle beta 4 and the lower substrate 32, considering that make complementary background color and the display color of the liquid crystal display device , 0
A range of degrees to 60 degrees is desirable.

本実施例では、β4を25度、β5を45度またはβ4を65
度、β5を45度とした。さらに、この位相板としての平
行配向液晶素子のΔn・dは0.36とした。
In this embodiment, β 4 is 25 degrees, β 5 is 45 degrees or β 4 is 65 degrees.
Every time, was the β 5 to 45 degrees. Further, Δn · d of the parallel alignment liquid crystal element as this phase plate was set to 0.36.

尚、本実施例では、バックライト用の光源30として冷
陰極管を用いる。冷陰極管は三波長型の光源であり、蛍
光体の選択により発光色が比較的自由に選べる。また、
消費電力、発熱も小さく、寿命も長い等の利点を持つ。
また、三波長光源は目的に合わせて青、緑、赤の発光エ
ネルギのピーク値を調整することができる。
In this embodiment, a cold cathode tube is used as the light source 30 for the backlight. The cold-cathode tube is a three-wavelength light source, and the emission color can be relatively freely selected by selecting the phosphor. Also,
It has advantages such as low power consumption, small heat generation and long life.
The three-wavelength light source can adjust the peak values of the blue, green, and red emission energies according to the purpose.

このような液晶素子の構成にすることにより、背景色
及び表示色をほぼ無彩色にすることができる。本実施例
では、ねじれ角αが260度の液晶表示素子を用いたが、
ねじれ角αが180度から270度の範囲、さらに、それ以上
の範囲でも同様に背景色及び表示色をほぼ無彩色にする
ことができる。
With such a liquid crystal element configuration, the background color and the display color can be made almost achromatic. In the present embodiment, a liquid crystal display element having a twist angle α of 260 degrees was used.
Similarly, when the torsion angle α is in the range of 180 ° to 270 ° and further, the background color and the display color can be made almost achromatic.

第8図には本実施例における背景及び表示部の色をCI
E色度座標に示した。同図に示すように、背景色及び表
示部の色ともにC光源に近いところにあつてほぼ無彩色
になつており、白黒表示になつていることをしめしてい
る。また、このときの白表示時の輝度と黒表示時の輝度
との比であるコントラスト比は9対1である。
FIG. 8 shows the colors of the background and the display unit according to the present embodiment.
Shown in E chromaticity coordinates. As shown in the figure, both the background color and the color of the display section are near achromatic near the C light source, indicating that the display is black and white. At this time, the contrast ratio, which is the ratio between the luminance in white display and the luminance in black display, is 9: 1.

第9図には本発明を実施するに好適な別の実施例によ
る液晶素子の構成を示す。同図に示すように、第7図に
示したねじれ角αが260度でΔn・dが0.5の液晶表示素
子の変わりに、ねじれ角αが260度でΔn・dが0.5液晶
材料中に0.15重量パーセントの黒色二色性色素を添加し
たゲスト・ホスト型液晶表示素子を用い、他の構成は第
6図と同じである。
FIG. 9 shows a configuration of a liquid crystal element according to another embodiment suitable for carrying out the present invention. As shown in FIG. 7, instead of the liquid crystal display element having a twist angle α of 260 degrees and a Δn · d of 0.5 shown in FIG. 7, a twist angle α of 260 degrees and a Δn · d of 0.5 A guest-host type liquid crystal display device to which a weight percent of black dichroic dye is added is used, and other configurations are the same as those in FIG.

第10図には本実施例における背景及び表示部の色をCI
E色度座標に示した。同図に示すように、背景色及び表
示部の色ともにX光源に近いところにあつてほぼ無彩色
になつており、第7図に示した実施例より優れた白黒表
示になつていることをしめしている。また、このときの
白表示時の輝度と黒表示時の輝度との比であるコントラ
スト比は15対1である。
FIG. 10 shows the colors of the background and the display unit according to the present embodiment.
Shown in E chromaticity coordinates. As shown in the figure, both the background color and the color of the display section are almost achromatic near the X light source, and the black and white display is superior to the embodiment shown in FIG. I'm squeezed. At this time, the contrast ratio, which is the ratio between the luminance in white display and the luminance in black display, is 15: 1.

尚、前記2つの実施例において液晶表示素子のΔnを
0.5としたが、Δn・dが0.6から0.97の液晶表示素子を
用いた場合でも、同様の白黒表示が得られる。
In the above two embodiments, Δn of the liquid crystal display element is
Although the value is set to 0.5, the same monochrome display can be obtained even when a liquid crystal display element having Δn · d of 0.6 to 0.97 is used.

その構成は、第6図及び第8図に示すものと同様であ
るが、位相板として用いる液晶素子にねじれ角αが180
度のものを用いる。このときの、β1は50度、β2は30
度、β3は20度、β4は25度、β5は45度である。
The structure is the same as that shown in FIGS. 6 and 8, except that the liquid crystal element used as the phase plate has a twist angle α of 180 °.
Use the first one. At this time, β 1 is 50 degrees and β 2 is 30
Degrees, β 3 is 20 degrees, β 4 is 25 degrees, and β 5 is 45 degrees.

位相板として用いる補正用液晶素子のねじれ角
(θ2)と補正用液晶素子のΔn・dとの好適な関係を
第13図に示す。
FIG. 13 shows a preferred relationship between the torsion angle (θ 2 ) of the correction liquid crystal element used as the phase plate and Δn · d of the correction liquid crystal element.

第11図には第9図に示した構成において、液晶表示素
子として有機又は無機カラーフイルターを備えた液晶表
示素子を用い、1/200デユーテイで駆動した場合の表示
色をCIE色度座標上に示した。
FIG. 11 shows the configuration shown in FIG. 9, in which a liquid crystal display element having an organic or inorganic color filter is used as the liquid crystal display element, and the display color when driven at 1/200 duty is displayed on the CIE chromaticity coordinates. Indicated.

同図に示すように、各色とも色純度が高く、表色範囲
の広いことが判る。尚、本実施例で用いた有機又は無機
カラーフイルターは、液晶カラーテレビジヨン受像機に
使用しているものを用いた。
As shown in the figure, it can be seen that each color has high color purity and a wide color specification range. The organic or inorganic color filters used in this example were those used in liquid crystal color television receivers.

第1図には本発明を実施することに好適な別の実施例
による液晶素子の構成を示す。同図に示すように、第7
図に示した位相板として用いた平行配向液晶素子のかわ
りに、複屈折性を有するフイルム71を用いたものであ
り、その他の構成は同じである。
FIG. 1 shows the configuration of a liquid crystal device according to another embodiment suitable for carrying out the present invention. As shown in FIG.
A birefringent film 71 is used instead of the parallel alignment liquid crystal element used as the phase plate shown in the figure, and the other configuration is the same.

上側電極基板61と下側電極基板62に設けた配向膜のそ
れぞれのラビング方向68,69及び液晶63から構成される
表示素子は、第7図に示したものと同じで、ツイスト角
260度、Δn=0.083、液晶層の厚さ6μmとした。この
液晶表示素子の上下に偏光板64,65を設け、それらの偏
光軸(あるいは吸収軸)66,67と上記ラビング方向との
関係も第7図に示した構成と同じである。また、下偏光
板65側にバツクライト70を設けた。このバツクライトも
三波型冷陰極管である。このような構成のスーパーツイ
ステツドネマチツク液晶素子において、上側偏光板64と
表示素子間に複屈折性を有するフイルム71を設け、この
フイルム71により位相補正を行う、液晶素子が1枚の構
成法である。
The display element composed of the rubbing directions 68 and 69 of the alignment films provided on the upper electrode substrate 61 and the lower electrode substrate 62 and the liquid crystal 63 has the same twist angle as that shown in FIG.
260 °, Δn = 0.083, and the thickness of the liquid crystal layer was 6 μm. Polarizing plates 64 and 65 are provided above and below the liquid crystal display element, and the relationship between their polarizing axes (or absorption axes) 66 and 67 and the rubbing direction is the same as that shown in FIG. Further, a backlight 70 was provided on the lower polarizing plate 65 side. This backlight is also a three-wave cold-cathode tube. In a super twisted nematic liquid crystal device having such a configuration, a film 71 having birefringence is provided between the upper polarizing plate 64 and the display device, and the phase correction is performed by the film 71. Is the law.

第12図にはその構成における背景色と表示部の色をCI
E色度座標上に示したものである。同図に示すように、
背景及び表示部の色は、C光源に近いほぼ無彩色とな
り、白黒表示が可能になる。
Fig. 12 shows the background color and display color
It is shown on the E chromaticity coordinates. As shown in the figure,
The colors of the background and the display section are almost achromatic near the C light source, and black and white display is possible.

なお、本実施例で用いたフイルム71は、ポリカーボネ
ートフイルムを、一軸延伸して複屈折性を与えたもの
で、その複屈折性Δnと厚さdの積は、液晶素子のねじ
れ角を240°、Δn・dを0.8μmとした時には、0.4μ
m程度、液晶素子のねじれ角を240°、Δn・dを1.2μ
mとした時には、0.7μm程度、このとき上側ラビング
軸68とフイルムの延伸軸(即ち、光学的主軸)とのなす
角は90度程度となり、液晶表示素子の素子条件により、
最適な値を選べばよいことが判つている。
The film 71 used in this example is a film obtained by uniaxially stretching a polycarbonate film to give birefringence.The product of the birefringence Δn and the thickness d is such that the twist angle of the liquid crystal element is 240 °. , Δn · d is 0.8 μm, 0.4 μm
m, twist angle of liquid crystal element is 240 °, Δn · d is 1.2μ
m, the angle between the upper rubbing axis 68 and the film stretching axis (that is, the optical main axis) is about 90 degrees, and depending on the element conditions of the liquid crystal display element,
It has been found that the best value should be selected.

液晶表示素子のねじれ角を240°としたとき、液晶層
のΔndと、位相板として用いるフイルムのΔndの好適な
組合せを、表1及び第14図に示す。
When the twist angle of the liquid crystal display element is 240 °, preferable combinations of Δnd of the liquid crystal layer and Δnd of the film used as the phase plate are shown in Table 1 and FIG.

また、最適なΔn・dを選ぶために、フイルム素材
は、ポリビニルアルコールやトリアニルシアノレートな
ど、各種の透明な素材を用いてもよい。
Further, in order to select the optimum Δn · d, various transparent materials such as polyvinyl alcohol and trianyl cyanolate may be used as the film material.

さらに、最適なΔn・dの値にする為には、複数枚の
フイルムを重ねても良いことは明らかである。
Further, it is apparent that a plurality of films may be stacked in order to obtain the optimum value of Δn · d.

尚、位相板として用いる平行配向液晶素子及び複屈折
性を有するプラスチツクフイルムを、ねじれ角αが180
°から270度の範囲の液晶表示素子と上側偏光板との間
に配置した構成について説明したが、位相板として用い
る平行配向液晶表素子及び複屈折性を有するプラスチツ
クフイルムを、ねじれ角αが180度から270度の範囲の液
晶表示素子と下側偏光板との間に配置した構成について
も、同様に背景色及び表示色を無彩色にすることがで
き、白黒表示が得られる。
In addition, a parallel alignment liquid crystal element used as a phase plate and a plastic film having birefringence were twisted at a twist angle α of 180.
Although the configuration arranged between the liquid crystal display element in the range of ° to 270 ° and the upper polarizing plate has been described, the parallel alignment liquid crystal display element used as the phase plate and the plastic film having birefringence have a twist angle α of 180 °. Also, in the configuration arranged between the liquid crystal display element and the lower polarizing plate in the range of from 270 ° to 270 °, the background color and the display color can be made achromatic, and a monochrome display can be obtained.

以上、説明したように背景または表示部の色を液晶表
示素子と複屈折性を有する部材とを組み合わせることに
より、背景及び表示部の色を無彩色に近づけ、白黒表示
を可能にした。さらに、白黒表示が可能になつた為、三
原色のカラーフイルタもモザイク状に配置する一般的に
知られているカラー化手法によつて、スーパーツイステ
ツドネマチツク型表示素子を用いた表示装置でカラー化
を実現することを可能にした。
As described above, by combining the liquid crystal display element with the member having birefringence for the color of the background or the display section, the color of the background and the display section can be made close to achromatic, thereby enabling monochrome display. Furthermore, since black-and-white display has become possible, the color filter of the three primary colors is arranged in a mosaic form by a generally known colorization method, so that a display device using a super-twisted nematic display element can be used. It is possible to realize colorization.

さらに、位相板として、液晶材料を用いる場合と、フ
イルムを用いる場合では、後者は透過率が高いことが実
験的に判つたので、特に反射型表示装置に使用すると効
果が顕著である。
Further, it has been experimentally found that the liquid crystal material is used as the phase plate and the film is used as the phase plate, and the latter has a high transmissivity.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、背景及び表示部の色を無彩色に近づ
けることができるので、白黒表示、さらにはカラー表示
可能になるという効果がある。
According to the present invention, since the colors of the background and the display unit can be made close to achromatic colors, there is an effect that black-and-white display and further color display can be performed.

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

第1図は本発明による液晶表示装置の構成図、第2図は
従来のスーパーツイステツドネマチツクタイプの液晶素
子の構成図、第3図は従来及び本発明の液晶素子を用い
たデイスプレイの印加電圧と輝度の関係を示す特性図、
第4図は時分割駆動を説明するためのドツトマトリクス
デイスプレイの電極構成図、第5図は従来のスーパーツ
イステツドネマチツクタイプの液晶表示素子の背景色及
び表示色を示すCIE色度座標図、第6図は本発明の液晶
表示素子を上側から見た場合の液晶分子の配向方向(例
えばラビング方向)、液晶分子のねじれ方向,偏光板の
吸収軸(あるいは偏光軸)方向を示す図、第7図は第6
図の関係を示す斜視図、第8図は本発明における液晶表
示素子の背景及び表示部の色のCIE色度座標図、第9図
は本発明の別の実施例における液晶表示素子の構成図、
第10図は第9図に示す構成の実施例における液晶表示素
子の背景及び表示部の色のCIE色度座標図、第11図は有
機カラーフイルターを備えた液晶表示素子を用いた場合
の表示色をCIE色度座標図、第12図は第11図に示す構成
の実施例における液晶表示素子の背景及び表示部の色を
CIE色度座標上に示した図、第13図は位相板として用い
る補正用液晶素子のねじれ角とΔn・dとの関係を示す
図、第14図は位相板として用いるフイルムのΔn・dと
液晶素子のΔn・dとの関係を示す図である。 1,21,41,61…液晶表示素子の上側電極基板、2,22,42,62
…液晶表示素子の下側電極基板、3,23,33,43,53,63…液
晶分子、4,24,44,64…上側偏光板、5,25,45,65…下側偏
光板、6,26,46,66…上側偏光板の偏光軸、7,27,47,67…
下側偏光板の偏光軸、8,28,48,68…液晶表示素子の上側
電極基板のラビング方向、9,29,49,69…液晶表示素子の
下側電極基板のラビング方向、10,30,50,70…バツクラ
イト、11…走査電極、12…信号電極、31,51…位相板と
して用いる液晶素子の上側電極基板、32,52…位相板と
して用いる液晶素子の下側電極基板、34,54…位相板と
して用いる液晶素子の上側電極基板のラビング方向、3
5,55…位相板として用いる液晶素子の下側電極基板のラ
ビング方向、56…2色性色素、71…複屈折性を有するプ
ラスチツクフイルム。
FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid crystal display device according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional super twisted nematic type liquid crystal device, and FIG. 3 is a diagram of a display using the conventional and the present invention. Characteristic diagram showing the relationship between applied voltage and luminance,
FIG. 4 is an electrode configuration diagram of a dot matrix display for explaining time-division driving, and FIG. 5 is a CIE chromaticity coordinate diagram showing the background color and display color of a conventional super-twisted nematic liquid crystal display device. FIG. 6 is a view showing the alignment direction (for example, rubbing direction) of liquid crystal molecules, the twist direction of liquid crystal molecules, and the absorption axis (or polarization axis) direction of a polarizing plate when the liquid crystal display device of the present invention is viewed from above. FIG. 7 shows the sixth
FIG. 8 is a CIE chromaticity coordinate diagram of the background of the liquid crystal display device and the color of the display unit in the present invention, and FIG. 9 is a configuration diagram of the liquid crystal display device in another embodiment of the present invention. ,
FIG. 10 is a CIE chromaticity coordinate diagram of the background of the liquid crystal display device and the color of the display unit in the embodiment having the configuration shown in FIG. 9, and FIG. 11 is a display using a liquid crystal display device having an organic color filter. The color is a CIE chromaticity coordinate diagram.
FIG. 13 shows the relationship between the twist angle of the correction liquid crystal element used as a phase plate and Δn · d, and FIG. 13 shows the relationship between Δn · d of the film used as the phase plate. FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between Δn · d of a liquid crystal element. 1,21,41,61: Upper electrode substrate of liquid crystal display element, 2,22,42,62
… Lower electrode substrate of liquid crystal display element, 3,23,33,43,53,63… Liquid crystal molecules, 4,24,44,64… Upper polarizing plate, 5,25,45,65… Lower polarizing plate, 6,26,46,66… Polarization axis of upper polarizer, 7,27,47,67…
Polarization axis of lower polarizing plate, 8, 28, 48, 68: rubbing direction of upper electrode substrate of liquid crystal display element, 9, 29, 49, 69 ... rubbing direction of lower electrode substrate of liquid crystal display element, 10, 30 , 50, 70: backlight, 11: scanning electrode, 12: signal electrode, 31, 51: upper electrode substrate of liquid crystal element used as phase plate, 32, 52: lower electrode substrate of liquid crystal element used as phase plate, 34, 54: Rubbing direction of upper electrode substrate of liquid crystal element used as phase plate, 3
5, 55: rubbing direction of lower electrode substrate of liquid crystal element used as phase plate; 56: dichroic dye; 71: plastic film having birefringence.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平方 純一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 長江 慶治 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 川上 英昭 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 衣川 清重 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (72)発明者 神藤 保彦 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (56)参考文献 特開 昭64−519(JP,A) 特開 昭63−151924(JP,A) 特開 平1−179912(JP,A) 特開 昭60−26322(JP,A) 欧州公開246842(EP,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/13 - 1/141 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Junichi Square 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratory, Ltd. (72) Keiji Nagae 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. In-house (72) Inventor Hideaki Kawakami 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd.Hitachi Research Laboratories Co., Ltd. Yasuhiko Shinto 3300 Hayano, Mobara City, Chiba Prefecture Inside the Mobara Plant, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-64-519 (JP, A) JP-A-63-151924 (JP, A) JP-A 1-179912 (JP, A) JP-A-60-26322 (JP, A) European publication 246842 (EP, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02F 1/13-1/141

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】対向面に複数の電極を有する一対の基板
と、 前記一対の基板に挟持され180度以上270度以下のねじれ
角を有するツイステッドネマチック液晶層と、 前記一対の基板を挟んで配置された一対の偏光板と、 前記一対の偏光板間に配置された位相板と、 前記一対の基板の一方の基板に形成されたカラーフィル
タと、 前記液晶層に光りを照射する光源とを有する液晶表示装
置であって、 前記液晶層の屈折率異方性Δnの値と前記液晶層の厚み
dの値との積であるΔn・dの値が0.6μm〜0.97μm
であり、 前記一対の偏光板の偏光軸方向は前記液晶層の液晶分子
の配列方向と所定角度ずれて設定され、 前記位相板として複屈折性を有し施光性を有さない位相
板を用い、 前記光源として三波長型の冷陰極管を用いたカラー液晶
表示装置。
1. A pair of substrates having a plurality of electrodes on opposing surfaces, a twisted nematic liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and having a twist angle of 180 ° or more and 270 ° or less, and disposed between the pair of substrates. A pair of polarizing plates, a phase plate disposed between the pair of polarizing plates, a color filter formed on one of the pair of substrates, and a light source for irradiating the liquid crystal layer with light. A liquid crystal display device, wherein a value of Δn · d which is a product of a value of a refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal layer and a value of a thickness d of the liquid crystal layer is 0.6 μm to 0.97 μm.
The polarization axis direction of the pair of polarizing plates is set to be shifted by a predetermined angle from the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer, and a phase plate having birefringence and having no light-emitting property is used as the phase plate. A color liquid crystal display device using a three-wavelength cold cathode tube as the light source.
【請求項2】請求項1において、前記位相板としてフイ
ルムを用いたカラー液晶表示装置。
2. A color liquid crystal display device according to claim 1, wherein a film is used as said phase plate.
【請求項3】請求項2において、前記フイルムは一軸延
伸フイルムであるカラー液晶表示装置。
3. A color liquid crystal display device according to claim 2, wherein said film is a uniaxially stretched film.
【請求項4】請求項2又は3において、前記フイルムと
して複数枚用いるカラー液晶表示装置。
4. A color liquid crystal display device according to claim 2, wherein a plurality of said films are used.
【請求項5】請求項1において、前記位相板は平行配向
の液晶層であるカラー液晶表示装置。
5. A color liquid crystal display device according to claim 1, wherein said phase plate is a liquid crystal layer of parallel alignment.
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