JP3990754B2 - Reflective monochrome liquid crystal display - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじれ位相差板と偏光板を備えた液晶表示素子を用いて明るい無彩色表示を行い、かつコントラストのよい反射型白黒液晶表示装置に関する。特に、偏光板を１枚としたものである。
【０００１】
【従来の技術】
従来、両電極間の液晶分子のツイスト角を大きくして、鋭い電圧−透過率変化を起こし、高密度のドットマトリックス表示をする方法として、スーパーツイスト素子（T.J.Scheffer and J.Nehring, Appl.Phys.Lett.45(10)1021-1023(1984)）が知られていた。
【０００３】
しかし、この方法は用いる液晶表示素子の液晶の複屈折率Δｎと液晶層の厚みｄとの積Δｎ・ｄの値が実質的に０．８〜１．２μｍの間に設けられていた（特開昭６０−１０７０２０、従来例１）。そして、表示色としては黄緑色と暗青色、青紫色と淡黄色など、特定の色相の組み合わせでのみ良好なコントラストが得られていた。このように、このＳＴＮ液晶表示素子では白黒表示ができないことが欠点であった。
【０００４】
そこで、白黒表示が可能でかつコントラストの高い液晶表示装置として、互いに逆螺旋の液晶セルを２層積層し、一方のセルにのみ電圧を印加し、他方の液晶セルを単なる光学的な補償板として使用する方法が提案された（奥村ほか、テレビジョン学会技術報告、11(27)79(1987)）。
【０００５】
また、液晶層と偏光板の間に複屈折板を配置することにより、白黒表示を可能にする方法も提案された。この様な白黒表示は、勿論単独で使用されるものであるが更に、カラーフィルタと組み合わせてフルカラー表示の液晶表示装置として用いられる。
【０００６】
その両方の用途においても、明色はより明るいことが望ましく、暗色はより暗いことが望ましい。特に、カラーフィルタと組み合わせてカラー表示を行う際には、明色（白）を表示するために、赤、青、緑の３画素をオン状態にしたとしても明るさは１／３となってしまうため、暗い表示しかできない。
【０００７】
したがってオン状態でのより明るい無彩色の発色が望まれる。また、光源を他に依存する反射型表示装置などの場合は、この明色をより明るくすることが、重大な課題となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記内容を鑑みて、その目的とするところは、マルチプレックス駆動が可能で、非選択波形のときに明るい白表示が可能で、選択波形の電圧を印加したときに、黒の発色を可能とすることである。
【０００９】
言い換えれば、電圧を印加されないとき、または電圧が低いときに、非常に明るいほぼ無彩色表示ができ、かつ電圧を印加して暗い無彩色表示を実現できる明るく、かつ高コントラストとなる反射型白黒液晶表示装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の基本的な構成は、吸収軸を有する１枚の偏光板と反射層との間に、両面に光学異方軸を有し、一方から他方の光学異方軸に対して光学異方軸が回転せしめられてなる１枚のねじれ位相差板と、両面に備えられた配向方向によってねじれ角が設定された１つの液晶層とが設けられ、ねじれ位相差板と液晶層との位置は交互に交換可能であって、光は偏光板を通り、ねじれ位相差板から液晶層、または液晶層からねじれ位相差板を通過し、反射層によって反射せしめられ、逆方向に進行して偏光板から出射せしめられる。なお、本発明でねじれ位相差板とはプラスチックフィルムの場合、および液晶セルを用いた補償セルの場合の両方を含むものとする。
【００１１】
この際に、液晶層に印加される駆動電圧の実効的な２値の電圧値によって、明るい無彩色および暗い無彩色の表示が得られるように設けられる。角度の表記として、＋方向は時計回りを、−方向は反時計回りを示すこととする。本発明の角度関係を図１、図３などに示す。
【００１２】
すなわち、請求項１の発明は、吸収軸を有する１枚の偏光板と、ねじれ位相差板と、第１の液晶層と、反射層と、第１の液晶層に印加される駆動電圧を供給する駆動回路とが設けられ、偏光板と反射層との間に第１の液晶層およびねじれ位相差板が配置され、第１の液晶層は旋光性物質を含有した正の誘電異方性のネマチック液晶を有し、第１の液晶層の第１の面側の第１の配向方向から第２の面側の第２の配向方向に対してねじれ角θ1 が設けられ、ねじれ位相差板は偏光板側に位置する第１の面における光学異方軸のうちの第１の遅相軸から反対側の第２の面における光学異方軸のうちの第２の遅相軸の方向におけるねじれ角θ2 を有し、第１の液晶層の屈折率異方性Δｎ1 と第１の液晶層の厚みｄ1 との積Δｎ1 ・ｄ1 が０．３０〜２．００μｍとされ、ねじれ位相差板の屈折率異方性Δｎ2 と位相差板の厚みｄ2 との積Δｎ2 ・ｄ2 が０．３０〜２．００μｍとされ、第１の液晶層の第１の配向方向からねじれ位相差板の第２の遅相軸に対して角度θ3 が設けられ、ねじれ位相差板の第１の遅相軸から偏光板の吸収軸とがなす角度θ4 が設けられ、角度θ1 、θ2 、θ3 、およびθ4 は時計回り方向（＋）または反時計回り方向（−）で、｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、θ 1 、θ 2 、θ 3 、θ 4 が式Ａ１または式Ａ２を満足し、かつ、Δｎ 1 ・ｄ 1 とΔｎ 2 ・ｄ 2 とが式２ａ、式２ｂ、式２ｃまたは式２ｄを満足し、２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００１３】
【００１４】
【数１５】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ３または式Ａ４を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式３ａ、式３ｂ、式３ｃまたは式３ｄを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００１５】
【数１６】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ５または式Ａ６を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式４ａ、式４ｂまたは式４ｃを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００１６】
【数１７】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ７または式Ａ８を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式５ａ、式５ｂまたは式５ｃを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００１７】
【数１８】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ９または式Ａ１０を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式６ａ、式６ｂまたは式６ｃを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００１８】
【数１９】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ１１または式Ａ１２を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式７ａまたは式７ｂを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００１９】
【数２０】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ１または式Ａ２を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式８を満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００２０】
【数２１】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ３または式Ａ４を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式９を満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００２１】
【数２２】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ５または式Ａ６を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１０ａ、式１０ｂまたは式１０ｃのいずれかを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００２２】
【数２３】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ７または式Ａ８を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１１ａ、式１１ｂまたは式１１ｃのいずれかを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００２３】
【数２４】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ９または式Ａ１０を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１２を満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００２４】
【数２５】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ１１または式Ａ１２を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１３ａまたは式１３ｂを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００２５】
【数２６】
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ５または式Ａ６を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１４ａ、式１４ｂまたは式１４ｃのいずれかを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００２６】
【数２７】
｛角度θ 1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ 2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、
｛角度θ 1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ 2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、
θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ７または式Ａ８を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１５ａ、式１５ｂ、式１５ｃまたは式１５ｄのいずれかを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置を提供する。
【００２７】
【数２８】
【００２８】
以下に、本発明を説明する。上記の各発明において、第１の液晶層が表示データを駆動する能動的な光学層として機能する。基本的には一方に透明電極および対向側に反射膜が備えられた液晶セルである。裏面側の反射層と電極とを兼用する場合には、偏光板側のみ透明電極とする。また、電極は通常ストライプ状のマトリックス構成とされるが、種々の図形状にパターン化されていてもよい。
【００２９】
本発明において、ねじれ位相差板とは、一方の面から他方の面に光が通過する際に光の位相が大きく変化するものを用い、ねじれ複屈折板などとも呼ばれる。通常のＴＮ液晶セルと同様に、１６０〜３００°のねじれ角を有する。このねじれ位相差板としてはツイスト配向された液晶セルそのもの（第２の液晶層）、ねじれ位相差板、または位相差フィルムの積層体を使用できる。つまり、液晶表示セルとその補償セルという２つの光学媒体の組み合わせで構成する。ねじれ位相差板が第１の液晶層と偏光板との間に配置されてなることが好ましい。
【００３０】
通常の位相差板はポリカーボネートなどの透明プラスチックフィルムを精度よく１軸延伸して形成され、その光学異方軸を１枚毎に徐々にずらし、複数枚を積層してねじれ位相差板として使用できる。
【００３１】
また、ねじれ位相差板は、光学的に異方性を持った層を、その光学異方軸が連続的にツイストするように多層重ね合わせたものと同等の特性を有する位相差板である。一般には配向規制力を持った２枚の基板間に、ねじれ特性を有する液晶高分子を挟み、硬化させたものである。
【００３２】
温度によってΔｎ・ｄが変化する温度補償位相差板を用いると使用温度域が広がるのでより好ましい。周囲温度が変化しても、色の発色が変動せず良好な反射型白黒液晶表示装置を提供できる。この場合、温度によって変化するΔｎ・ｄは、液晶が温度によって変化するΔｎ・ｄとほぼ同等であるように設けるのが望ましい。
【００３３】
波長による光学異方性の分散を変えたねじれ位相差板を用いることも好ましい。これにより無彩色（色純度）をさらに改良した反射型白黒液晶表示装置を提供できる。
【００３４】
従来から、一対の偏光板の間に液晶層を持つ液晶セルを挟み白黒化するために、二つの液晶セルを用い、第１の液晶層を補償するように第２の液晶層を用いる方法が知られている。
【００３５】
そのときに用いられる最適条件は、第２の液晶層のツイスト角とΔｎ・ｄは、第１の液晶層のツイスト角とΔｎ・ｄにほぼ同等であり、第２の液晶層のツイスト方向は、第１の液晶層のツイスト方向と逆である。また、第１の液晶層の表面の液晶分子の配向方向（第２の液晶層側）と、第２の液晶セルの表面の液晶分子の配向方向（第１の液晶層側）との交差角がほぼ９０°とされる。さらに、偏光板の偏光軸は、それぞれ近設される第１の液晶層または第２の液晶層の偏光板側の表面の液晶分子の配向方向と、ほぼ４５°の交差角を有するように設けられる。
【００３６】
さらに、本発明について具体的に説明を進める。本発明において、両電極間での第１の液晶セルの液晶分子のツイスト角を１６０〜３００°とすればよい。これは、１６０°未満では急峻な透過率変化が必要とされる高デューティ比での時分割駆動をした際の液晶の状態変化が少なく、３００°超ではヒステリシスや光を散乱するドメインを生じやすいためである。
【００３７】
また、液晶層の液晶の屈折率異方性（Δｎ1 ）とその液晶層の厚み（ｄ1 ）との積Δｎ1 ・ｄ1 が０．３０〜２．００μｍとされる。これは、０．３０μｍ未満では、電圧を印加したときの液晶の状態変化が小さいこと、２．００μｍ超では、視角や応答性が悪くなるからである。
【００３８】
次に、フレーム階調について詳細に説明する。本発明に用いるマルチプレックス駆動において、表示画素（オン画素）を作るための波形をオン波形、非表示画素（オフ画素）を作るための波形をオフ波形と呼ぶ。
【００３９】
まず、デューティ比やバイアス電圧によって、オン波形、オフ波形の形状やオン波形とオフ波形の印加実効電圧比が決定される。オン波形、オフ波形の１フレームでの印加実効電圧をそれぞれＶON、ＶOFF とする。例えば、最適バイアス法を用いると、１／２００デューティの場合、ＶON／ＶOFF ＝１．０７であり、１／１２８デューティのとき、ＶON／ＶOFF ＝１．０９であり、１／６４デューティのとき、ＶON／ＶOFF ＝１．１３であり、１／３２デューティのとき、ＶON／ＶOFF ＝１．２０であり、１／１６デューティのとき、ＶON／ＶOFF ＝１．２９である。
【００４０】
通常、表示画素はＶONの実効電圧が印加され、非表示画素はＶOFF の実効電圧が印加されるだけである。つまり、ＶONとＶOFF の中間の実効電圧を印加できない。
【００４１】
しかし、今、仮に７フレームのうちで、１回オン波形のフレームを印加し、６回オフ波形のフレームを印加するように設定すると、画素には、１フレームに対して（ＶON＋ＶOFF ×６）／７の平均実効電圧が印加されることとなる。つまり、ＶONとＶOFF の中間の実効電圧が印加可能となることを意味する。７フレームの中で、３回オン波形のフレームを印加し、４回オフ波形のフレームを印加するように設定すると、画素には、１フレームに対して（ＶON×３＋ＶOFF ×４）／７の平均実効電圧が印加されることとなる。
【００４２】
このような手法によれば、７フレームを用いることにより、８階調の実効電圧レベルが可能となる。図１を参照し、より詳細に説明する。図１では第１の液晶層６を挟持する電極（図示を省略している）間に駆動回路１０からフレーム変調の駆動波形を供給する。
【００４３】
駆動波形において、縦軸が電圧値、横軸が時間である。Ｖ３、Ｖ２、Ｖ１は基準０Ｖからの電圧値を示し、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は時間幅を示す。マルチプレックス駆動により、１画素に印加される波形は、例えば１／２００デユーティ、１／１５バイアスで駆動したときに、表示画素に印加されるオン波形は（ａ）のように、非表示画素に印加されるオフ波形は（ｂ）のようになる。
【００４４】
１／２００デューティで１／１５バイアスのとき、Ｖ３：Ｖ２：Ｖ１＝１５：１３：１であり、（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）：Ｔ２＝２００：１である。ここで、（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）を１フレームと呼ぶ。Ｔ２は走査時を表し、Ｔ１とＴ３は非走査時を表す。Ｖ１は走査時の表示画素に印加される電圧の高さを、Ｖ２は走査時の非表示画素に印加される電圧の高さを、Ｖ３は非走査時に印加される電圧の高さを表す。
【００４５】
（ａ）の１フレームで印加される実効電圧はＶONで表され、（ｂ）の１フレームで印加される実効電圧はＶOFF で表されるものとする。一般に、液晶に印加される電圧は交流化される。なぜなら、液晶にＤＣ電圧が印加されると液晶の分解が起こるためなどである。
【００４６】
（ａ）は、１フレームの後に、反転させたフレームを印加させ交流化する方法を示す。このように、２フレームごとで交流化すると低周波成分が増大するため、解決策としてライン反転駆動方式を採用するのが一般的である。１フレーム内でも、一定のライン数を駆動するごとに極性を変えていく方法である。以下、２フレーム毎で交流化することを考えると、８階調を行うのに１４フレームを必要とする。
【００４７】
（ａ）に１４フレーム全てが走査時の電圧がＶ１または−Ｖ１の波形を表す。このとき印加される１フレームの平均実効電圧はＶONとなる。（ｂ）に１４フレーム全てが走査時の電圧がＶ２または−Ｖ２の波形を表す。このとき印加される１フレームの平均実効電圧はＶOFF となる。（ｃ）に１４フレーム中の６フレームだけがＶ１で８フレームがＶ２の波形を表す。
【００４８】
このとき印加される１フレームの平均実効電圧は（ＶON×６＋ＶOFF ×８）／１４の値となる。（ｄ）に１４フレーム中の２フレームがＶ１で１２フレームがＶ２の波形を示す。このとき印加される１フレームの平均実効電圧は（ＶON×２＋ＶOFF ×１２）／１４となる。
【００４９】
このように、オン波形のフレームとオフ波形のフレームが混ざって印加される場合を選択することにより、オン波形のみによる実効電圧とオフ波形のみによる実効電圧の間の実効電圧を選択できる。
【００５０】
図４と図５に本発明におけるθ3 とθ4 の条件域を示す。上記の各発明のθ1 とθ2 の各種の組み合わせにおける、好ましい範囲を散布データとして示した。図５は各例（角度関係は一方向）に基づくドットデータであって、図４はそれから推定された好ましい範囲をハッチング領域に示したものである。角度の＋／−によって斜め十字型の領域が二つ存在している。この図４のハッチング領域に相当するのが上記の各請求項の発明に含まれるθ3 とθ4 との関係式に相当する。
図６と図７は表示セルθ1が−２４０°、補償セルθ2が１６０°の場合、または表示セルθ1が２４０°、補償セルθ2が−１６０°の場合（上記の請求項１の発明に対応する）の、好ましいリターデーション値の分布を示す。図７が計算値に基づく実施例であり、図６がそれを統合した好ましい領域である。
【００５１】
以下、同様にしてθ1 とθ2 の角度条件を変更した場合の結果を示す。以下、括弧内の数値はそれぞれ異符号の数値の組合せを表すものとする。例えば、（２４０°、１８０°）の場合、（−２４０°、１８０°）と（２４０°、−１８０°）を意味するものとする。図８と図９（２４０°、１８０°）、図１０と図１１（２４０°、２００°）、図１２と図１３（２４０°、２４０°）、図１４と図１５（２４０°、２６０°）、図１６と図１７（１８０°、１８０°）にそれぞれのリターデーション値の分布状態を示す。また、順に、請求項２〜６の各発明に対応する。
【００５２】
また、図１２に示した条件域の中で、表示セルのリターデション値（Δｎ1 ・ｄ1 ）が０．８５μｍ、補償セルのΔｎ2 ・ｄ2 が０．４６μｍのものについて計測したＶＴ特性図（図１８）と、電圧変化に対する色度変化を示した色度図（図１９、ＣＩＥ １９３１色度図の部分拡大図）を示す。
【００５３】
同様に、同じリターデーション値の組み合わせのもとで、角度を変更（２４０°、２００°）した例の特性図を図２０と図２１に示す。印加される実効電圧の増大にともない、ほぼ無彩色の表示が得られた。パルス状階調電圧を印加することでグレースケールの表示が可能となる。以下に実施例について説明する。
【００５４】
【実施例】
（例１）
図２は本例を模式的に表した断面図である。図２において、偏光板１、第２の液晶セル４、第１の液晶セル６、および反射層８とが順に設けられている。第２の液晶セル４は、液晶層４Ｌ、第２の液晶セルの第１の基板４Ａ、第２の液晶セルの第２の基板４Ｄ、第２の液晶セルの第１の配向制御膜４Ｂ、第２の液晶セルの第２の配向制御膜４Ｃを有する。
【００５５】
第１の液晶セル６は、液晶層６Ｌ、第１の液晶セルの第１の基板６Ａ、第１の液晶セルの第２の基板６Ｄ、第１の液晶セルの第１の電極６Ｅ（第１の基板６Ａ側）、第１の液晶セルの第１の配向制御膜６Ｂ、第１の液晶セルの第２の配向制御膜６Ｃ、第１の液晶セルの第２の電極６Ｆ（第２の基板６Ｄ側）、絶縁層６Ｇ、６Ｈなどを有する。また、図示を省略した駆動回路から第１の液晶セルの上下の電極（第１の電極６Ｅ、第２の電極６Ｆ）に駆動電圧が印加される。
【００５６】
また、液晶セル６においては、液晶層６Ｌの周辺シール、電極と配向制御膜との間に配置される絶縁膜、遮光膜、引き出し電極端子、下地膜、保護膜、その他の通常の液晶セルに用いられる構成要素が備えられている。なお、液晶セルの詳細な構造の説明は省略している。次に、液晶セル６の形成について説明する。
【００５７】
まず、透明電極（ＩＴＯ）の付いたガラス基板を、ＩＴＯをストライプ状にパターニングし、一方の電極である第１の電極６Ｂとし、その上に、ＴｉＯ2 とＳｉＯ2 の薄膜を作製し、絶縁膜を形成し、ポリイミドの薄膜を形成し、布によりラビングすることにより、第１の配向制御膜６Ｂを形成した。この基板および同様に形成したもう１枚の基板とをストライプ状の電極が交差するように２枚重ね合わせ、その中に液晶材料を入れ、端辺をシール材で固定することにより、第１の液晶セルを形成した。
【００５８】
同様に、ガラス基板にポリイミドの薄膜を形成し、布によりラビングすることにより、配向制御膜４Ｂを形成した。この基板を重ね合わせ、その中に液晶材料を入れ、端辺をシール材で固定することにより、第２の液晶セル４を形成した。図２において偏光板側を上側、反射層側を下側と定義する。
【００５９】
図３において、第１の液晶セルの上側の液晶分子の配向方向を１４、第１の液晶セルの下側の液晶分子の配向方向を１５、第２の液晶セルの上側の液晶分子の配向方向を１６、第２の液晶セルの下側の液晶分子の配向方向を１７、偏光板の吸収軸を１８とする。また、図４において、液晶分子の配向方向を示す矢印の方向（ＤLC）は、基板面（配向制御膜）に対して液晶分子が傾いている矢印方向を示すものとする。ねじれ位相差板の場合も同様の関係に設けられる。
【００６０】
また、第１の液晶セルの上側の液晶分子の配向方向１４から第１の液晶セルの下側の液晶分子の配向方向１５までの液晶ねじれ角を反時計回りにθ1 、第２の液晶セルの上側の液晶分子の配向方向１６から第２の液晶セルの下側の液晶分子の配向方向１７までの液晶ねじれ角を時計回りにθ2 とする。
【００６１】
また偏光板の吸収軸１８から第２の液晶セルの上側の液晶分子の配向方向１６までの時計回りの角度をθ4 とし、第２の液晶セルの下側の液晶分子の配向方向１７と第１の液晶セルの上側の液晶分子の配向方向１４までの時計回りの角度をθ3 とする。
【００６２】
また、本例では、第１の液晶セルを左螺旋、第２の液晶セルを右螺旋としたが、螺旋がそれぞれ逆であっても第１の液晶セルや第２の液晶セルの液晶分子の配向方向、偏光板の吸収軸方向との関係θ1 、θ2 、θ3 、θ4 の回転方向を逆にすることにより、上記の例と同様に容易に奇麗な白黒表示が得られる。基本的にθ1 とθ2 との間には互換性がある。
【００６３】
そして、第１の液晶セルの屈折率異方性Δｎ1 と液晶層の厚みｄ1 を調整し液晶層のΔｎ1 ・ｄ1 をほぼ１．３０μｍとした。第２の液晶セルの屈折率異方性Δｎ2 と液晶層の厚みｄ2 を調整し液晶層のΔｎ2 ・ｄ2 もほぼ０．５０μｍとした。そして、θ1 ＝−２４０°、θ2 ＝１６０°、θ3 ＝０°、θ4 ＝１２０゜と設定した。奇麗な白黒表示が得られた。
【００６４】
従来にない、きわめて明るく、色付きの少ない奇麗な白黒表示が得られた。この液晶表示素子を、１／３２デューティで８階調駆動することにより、０／７レベル、３／７レベル、５／７レベル、７／７レベルでの階調表示が得られた。
【００６５】
もちろん、スタティック駆動も可能である。なお、この色度は開口率約８０％のドットマトリックス型表示素子の画素のない線間の部分のノイズを含んだものであって、実際に視認される色（無彩色）にほぼ近い。
【００６６】
表示画面の大きさとしては６４×６４ドットの表示を行った。本例の反射型白黒液晶表示装置を用いてグラフの表示を行った。背景色が白であって、棒グラフを３階調表示とした。そのため視認性がきわめて向上した。
【００６７】
（例２）
例１の第１の液晶セルの下側に張り付けた反射層の代わりに、下側の電極を反射層と兼用とした。具体的には、基板として用いられるガラス基板を、片側のみ露出させＨＦ（フッ酸）につけて、ガラス表面を凹凸にし、その上にＡｌの蒸着を行う。その後、パターニングを行い、ストライプ状の電極を作製する。
【００６８】
さらに、その上にＳｉＯ2 とＴｉＯ2 の絶縁膜を作製し、その上にポリイミドの配向制御膜を作製した。この基板と、ＩＴＯの透明電極がストライプ状にパターニングされたものを、スペーサを介して重ね合わせ、周辺にシール材により固定し、液晶を注入し、第１の液晶セルを形成した。
【００６９】
電圧に対する発色等は、ほぼ例１と同等の効果が得られた。さらに、電極と反射層を兼用にすることにより、影の発生がほとんどないので見やすく、色純度のよい表示が可能となった。この例２において、Ａｌの代わりにＡｇを用いて蒸着しても、同様の効果が得られた。
【００７０】
（例３）
例２と同じ構成において、第１の液晶セルの下側にさらに反射層を貼って構成した。このようにして、電極と反射層とを兼用にすると、電極のパターニングにより除去された電極部からは反射がなくなり暗くなるが、本例の構成とすれば、パターニングによって反射がなくなった部分からも基板の下側の反射層から反射が起きることにより明るい反射型の表示が得られた。
【００７１】
（例４）
例２と同じ機能を有する反射層兼用電極を次のように作製した。基板として用いられるガラス基板上に、半径が数μｍの球状のガラスを付着させ、ガラス表面を凸凹にし、その上にＡｌの蒸着を行った。
【００７２】
その後、パターニングを行い、ストライプ状の電極を作製した。さらに、その上にＳｉＯ2 とＴｉＯ2 の絶縁膜を作製し、その上にポリイミドの配向制御膜を作製した。この基板と、ＩＴＯの透明絶縁膜がストライプ状にパターニングされたものを、スペーサを介して重ね合わせ、周辺にシール材により固定し、液晶を注入し、第１の液晶セルを作製した。これにより、前述した各例と同様に、影の発生がほとんどなく、色純度の良好な表示が可能となった。
【００７３】
また、半径が数μｍの球状のガラスを付着させただけであると、表面の凹凸が大きいので、レベリング材により表面の凸凹を小さくすることにより、ギャップコントロールが簡単になり、色純度の良い表示を得ることが可能となった。
【００７４】
（例５〜１０）
それぞれ、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７の条件域のドット点のリターデーション値の組み合わせで本発明の反射型白黒液晶表示装置を作成した。それぞれ奇麗な白黒表示が得られた。
【００７５】
また、次のようなセル構成を準備し、上記の例１〜４と組み合わせて反射型白黒液晶表示装置を構成した。まず、ＩＴＯのパターニングを行い、ストライプ状の電極を作製した。さらに、その上にＳｉＯ2 とＴｉＯ2 の絶縁膜を作製し、その上にポリイミドの配向膜を作製した。
【００７６】
この基板と、ＩＴＯの透明絶縁膜がストライプ状にパターニングされたものを、スペーサを介して重ね合わせ、周辺にシール材により固定し、液晶を注入し、第１の液晶セルを作製した。このように反射層が鏡面として作用するときは、特定の角度で入射した光しか利用されない。
【００７７】
特定の方向から見た場合には良好な表示が得られるが、若干角度が変化すると急激に表示が悪くなる。そのため、観察者側に拡散板をおいたり、プリズムアレイをおいたり、レンチキュラーレンズをおいたりすることにより、視角の広い表示が得られた。
【００７８】
さらに本発明を用いた好ましい具体的な用途について説明する。ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）に、上記の反射型白黒液晶表示装置を用いた。一般的に、バックライトは消費電力が大きく、携帯用の端末としては、長時間使用ができない。バックライトを用いた液晶表示装置は、約２Ｗの消費電力である。
ＰＤＡの表示部として、この反射型白黒液晶表示装置を用いると、消費電力は約０．５Ｗであった。そのため、長時間使用が可能となった。また、従来の偏光板を２枚用いたタイプよりも、偏光板を１枚しか使用していないため、明るい表示が可能となった。
【００７９】
（例１１〜１６）
次に本発明に関する他の例を説明する。例１１はθ1 とθ2 とが（２４０°、１６０°）に設定される。その概要を表１に示す。基本的な構成とその製造方法は上述した各例と同様である。
【００８０】
例１２はθ1 とθ2 とが（２４０°、１８０°）に設定される。４０種類の組み合わせ構成の概要を表２に示す。基本的な構成とその製造方法は上述した各例と同様である。
【００８１】
例１３はθ1 とθ2 とが（２４０°、２００°）に設定される。１１４種の組み合わせの概要を表３〜表５に示す。基本的な構成とその製造方法は上述した各例と同様である。
【００８２】
例１４はθ1 とθ2 とが（２４０°、２４０°）に設定される。５５種の組み合わせの概要を表６〜表７に示す。基本的な構成とその製造方法は上述した各例と同様である。
【００８３】
例１５はθ1 とθ2 とが（２４０°、２６０°）に設定される。２種の組み合わせの概要を表８に示す。基本的な構成とその製造方法は上述した各例と同様である。
【００８４】
例１６はθ1 とθ2 とが（１８０°、１８０°）に設定される。２種の組み合わせの概要を表９に示す。基本的な構成とその製造方法は上述した各例と同様である。
【００８５】
以上説明した各例においては、マトリックスによって構成される画素のサイズは４００×４００μｍとした。また、反射層側の透明基板の厚みを０．４ｍｍとした。次に、反射を利用して表示を得る本発明における画素サイズと透明基板の厚みについて説明する。
【００８６】
図２２に反射型白黒液晶表示装置の断面図と光路とを示す。図中のΦは実質的に良好な発色が視認できる開き角の範囲を示す。このΦは実用的な範囲で広い方が好ましい。本発明では少なくとも２０°の角度範囲が得られるようにする。また、図２３に透明基板（光の進行方向の後方に配置されたガラス基板などが用いられる）の厚みＴと画素の線幅と開き角Φとの関係を示す。
【００８７】
この開き角Φの範囲内で良好な色表示を見ることができる。この開き角よりも大きな範囲では色純度が低下する傾向を示す。近似的に、（反射層側の透明基板の厚みＴ）≦１．４・（画素サイズ）の関係を満足すると良好な発色が得られる。より好ましくは、Ｔ≦１．２・（画素サイズ）とする。さらに、基板の厚みが薄い、Ｔ≦１．０・（画素サイズ）の条件下では高い色純度の表示が得られる。
【００８８】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
【発明の効果】
本発明によって、従来技術では得られなかった、きわめて明るい白黒表示が得られ、低消費電力であって、色度の良好な高品位の液晶表示デバイスを提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示す構成図。
【図２】例１を模式的に表した断面図。
【図３】例１における偏光板の吸収軸、第一の液晶セルおよび第二の液晶セルの配向方向との角度関係を示した平面図。
【図４】本発明のθ3 とθ4 の領域を示す相関図。
【図５】本発明のθ3 とθ4 の組み合わせのプロット図。
【図６】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／１６０°）の領域を示す特性相関図。
【図７】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／１６０°）の関係のプロット図。
【図８】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／１８０°）の領域を示す特性相関図。
【図９】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／１８０°）の関係のプロット図。
【図１０】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／２００°）の領域示す特性相関図。
【図１１】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／２００°）の関係のプロット図。
【図１２】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／２４０°）の領域示す特性相関図。
【図１３】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／２４０°）の関係のプロット図。
【図１４】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／２６０°）の領域を示す特性相関図。
【図１５】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （２４０°／２６０°）の関係のプロット図。
【図１６】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （１８０°／１８０°）の領域を示す特性相関図。
【図１７】本発明のΔｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 （１８０°／１８０°）の関係のプロット図。
【図１８】本発明の２４０°／２４０°（仕様例１）の場合のＶＴ特性図。
【図１９】本発明の２４０°／２４０°（仕様例１）の場合の色度特性図。
【図２０】本発明の２４０°／２００°（仕様例４６）のＶＴ特性図。
【図２１】本発明の２４０°／２００°（仕様例４６）の色度特性図。
【図２２】液晶セルの断面図と光路を示す模式図。
【図２３】開き角Φを基板の厚みＴとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１：偏光板
３：位相差板
６：液晶層
８：反射層
１０：駆動回路
１４：第一の液晶セルの上側の液晶分子配向方向（第１の配向方向）
１５：第一の液晶セルの下側の液晶分子配向方向（第２の配向方向）
１６：位相差板（第２の液晶セル）の第一の光学異方軸
１７：位相差板（第２の液晶セル）の第二の光学異方軸
１８：偏光板の吸収軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective monochrome black-and-white liquid crystal display device that performs bright achromatic display using a liquid crystal display element including a twisted phase difference plate and a polarizing plate and has good contrast. In particular, one polarizing plate is used.
[0001]
[Prior art]
Conventionally, as a method of increasing the twist angle of liquid crystal molecules between the two electrodes to cause a sharp voltage-transmittance change and displaying a high-density dot matrix, a super twist device (TJScheffer and J. Nehring, Appl. Lett. 45 (10) 1021-1023 (1984)) was known.
[0003]
However, in this method, the product Δn · d of the birefringence Δn of the liquid crystal of the liquid crystal display element to be used and the thickness d of the liquid crystal layer is substantially between 0.8 and 1.2 μm (special feature). Kaisho 60-107020, Conventional Example 1). And as a display color, good contrast was obtained only by a combination of specific hues such as yellowish green and dark blue, blue purple and light yellow. As described above, this STN liquid crystal display element has a drawback in that black and white display cannot be performed.
[0004]
Therefore, as a liquid crystal display device capable of monochrome display and having a high contrast, two layers of liquid crystal cells having opposite spirals are stacked, a voltage is applied to only one cell, and the other liquid crystal cell is used as a simple optical compensator. A method of use was proposed (Okumura et al., Television Society Technical Report, 11 (27) 79 (1987)).
[0005]
In addition, a method has been proposed that enables monochrome display by arranging a birefringent plate between the liquid crystal layer and the polarizing plate. Such black and white display is of course used alone, but is further used as a full color display liquid crystal display device in combination with a color filter.
[0006]
In both applications, it is desirable that the light color be lighter and the dark color be darker. In particular, when performing color display in combination with a color filter, even if three pixels of red, blue, and green are turned on to display a bright color (white), the brightness becomes 1/3. Therefore, only a dark display is possible.
[0007]
Therefore, a brighter achromatic color in the on state is desired. Further, in the case of a reflective display device that depends on other light sources, making this bright color brighter is a serious problem.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above contents, the present invention is intended to be capable of multiplex drive, capable of bright white display when a non-selected waveform is applied, and produces black color when a voltage of a selected waveform is applied. It is possible.
[0009]
In other words, when no voltage is applied or when the voltage is low, a reflective black-and-white liquid crystal that can display a very bright, almost achromatic color, and can realize a dark achromatic display by applying a voltage. It is to provide a display device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The basic configuration of the present invention is that there is an optical anisotropic axis on both sides between one polarizing plate having an absorption axis and the reflective layer, and optical anisotropy from one to the other optical anisotropic axis. One twisted phase difference plate having its axis rotated and one liquid crystal layer having a twist angle set by the orientation direction provided on both sides are provided, and the positions of the twisted phase difference plate and the liquid crystal layer are The light is passed through the polarizing plate, passes through the liquid crystal layer from the twisted phase plate, or passes through the twisted phase plate from the liquid crystal layer, is reflected by the reflective layer, and travels in the opposite direction to the polarizing plate. It is made to emit from. In the present invention, the twisted phase difference plate includes both a plastic film and a compensation cell using a liquid crystal cell.
[0011]
At this time, the display is provided so that a bright achromatic color and a dark achromatic color can be obtained by an effective binary voltage value of the drive voltage applied to the liquid crystal layer. As the notation of the angle, the + direction indicates clockwise rotation, and the-direction indicates counterclockwise rotation. The angular relationship of the present invention is shown in FIGS.
[0012]
That is, the invention of
0013]
[0014]
[Expression 15]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A3 or Formula A4, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies Formula 3a, Formula 3b, Formula 3c, or Formula 3dAnd
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0015]
[Expression 16]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A5 or Formula A6, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies Formula 4a, Formula 4b, or Formula 4cAnd
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0016]
[Expression 17]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A7 or Formula A8, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies Formula 5a, Formula 5b, or Formula 5cAnd
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0017]
[Expression 18]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A9 or Formula A10, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies Formula 6a, Formula 6b, or Formula 6cAnd
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0018]
[Equation 19]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A11 or Formula A12, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies formula 7a or 7bAnd
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0019]
[Expression 20]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A1 or Formula A2 and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies Equation 8And
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0020]
[Expression 21]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A3 or Formula A4, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies Equation 9And
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0021]
[Expression 22]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A5 or Formula A6, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies either of the formulas 10a, 10b or 10cAnd
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0022]
[Expression 23]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A7 or Formula A8, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies any of formula 11a, formula 11b, or formula 11cAnd
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0023]
[Expression 24]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A9 or Formula A10, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies Equation 12And
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0024]
[Expression 25]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A11 or Formula A12, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies formula 13a or formula 13bAnd
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0025]
[Equation 26]
{Angle θ1 = −160 to −300 ° and angle θ2 = + 160 to + 300 °} or {angle θ1 = + 160 to + 300 ° and angle θ2 = −160 to −300 °}, θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A5 or Formula A6, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfy any of the formulas 14a, 14b, or 14c,
Provided is a reflective monochrome liquid crystal display device in which a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to a first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
[0026]
[Expression 27]
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or
{Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and angle θ 2 = −160 to −300 °}
θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour Satisfies Formula A7 or Formula A8, and Δn1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 Satisfies any one of Formula 15a, Formula 15b, Formula 15c, or Formula 15dAnd
A voltage value of 2 or more is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and grayscale display is performed.It is characterized byCounterA projective monochrome liquid crystal display device is provided.
[0027]
[Expression 28]
[0028]
The present invention is described below. In each of the above inventions, the first liquid crystal layer functions as an active optical layer that drives display data. Basically, it is a liquid crystal cell provided with a transparent electrode on one side and a reflective film on the opposite side. When the reflective layer on the back side and the electrode are combined, only the polarizing plate side is a transparent electrode. In addition, the electrodes are usually in a striped matrix configuration, but may be patterned in various shapes.
[0029]
In the present invention, the twisted phase difference plate is a plate having a phase that changes greatly when light passes from one surface to the other surface, and is also called a twisted birefringent plate. Similar to a normal TN liquid crystal cell, it has a twist angle of 160 to 300 °. As the twisted retardation plate, a twist-aligned liquid crystal cell itself (second liquid crystal layer), a twisted retardation plate, or a laminate of retardation films can be used. That is, it is composed of a combination of two optical media, a liquid crystal display cell and its compensation cell. It is preferable that the twisted phase difference plate is disposed between the first liquid crystal layer and the polarizing plate.
[0030]
A normal phase difference plate is formed by accurately uniaxially stretching a transparent plastic film such as polycarbonate, and its optical anisotropic axis is gradually shifted one by one, and a plurality of layers can be laminated to be used as a twisted phase difference plate. .
[0031]
The twisted phase difference plate is a phase difference plate having characteristics equivalent to those obtained by stacking optically anisotropic layers in multiple layers so that the optical anisotropic axis is continuously twisted. In general, a liquid crystal polymer having torsional characteristics is sandwiched between two substrates having alignment regulating force and cured.
[0032]
It is more preferable to use a temperature-compensated retardation plate in which Δn · d changes depending on the temperature because the operating temperature range is widened. Even if the ambient temperature changes, the color development of the color does not fluctuate and an excellent reflective type monochrome liquid crystal display device can be provided. In this case, it is desirable to provide Δn · d that varies with temperature so that the liquid crystal is substantially equivalent to Δn · d that varies with temperature.
[0033]
It is also preferable to use a twisted phase difference plate in which the dispersion of optical anisotropy depending on the wavelength is changed. As a result, it is possible to provide a reflective monochrome liquid crystal display device in which the achromatic color (color purity) is further improved.
[0034]
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to sandwich a liquid crystal cell having a liquid crystal layer between a pair of polarizing plates, the method of using a second liquid crystal layer to compensate for the first liquid crystal layer using two liquid crystal cells is known. ing.
[0035]
The optimum condition used at that time is that the twist angle of the second liquid crystal layer and Δn · d are substantially equal to the twist angle of the first liquid crystal layer and Δn · d, and the twist direction of the second liquid crystal layer is This is opposite to the twist direction of the first liquid crystal layer. Further, the crossing angle between the alignment direction of the liquid crystal molecules on the surface of the first liquid crystal layer (second liquid crystal layer side) and the alignment direction of the liquid crystal molecules on the surface of the second liquid crystal cell (first liquid crystal layer side). Is approximately 90 °. Further, the polarizing axis of the polarizing plate is provided so as to have an intersection angle of approximately 45 ° with the alignment direction of the liquid crystal molecules on the polarizing plate side surface of the first liquid crystal layer or the second liquid crystal layer, which are arranged close to each other. It is done.
[0036]
Further, the present invention will be specifically described. In the present invention, the twist angle of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal cell between both electrodes may be 160 to 300 °. This is because there is little change in the state of the liquid crystal when it is time-division driven at a high duty ratio that requires a sharp change in transmittance below 160 °, and hysteresis and light scattering domains tend to occur above 300 °. Because.
[0037]
Further, the refractive index anisotropy (Δn of the liquid crystal of the liquid crystal layer)1 ) And the thickness of the liquid crystal layer (d1 ) Product with Δn1 ・ D1 Is set to 0.30 to 2.00 μm. This is because when the voltage is less than 0.30 μm, the change in the state of the liquid crystal when a voltage is applied is small, and when it exceeds 2.00 μm, the viewing angle and responsiveness deteriorate.
[0038]
Next, the frame gradation will be described in detail. In the multiplex drive used in the present invention, a waveform for creating a display pixel (on pixel) is called an on waveform, and a waveform for making a non-display pixel (off pixel) is called an off waveform.
[0039]
First, the ON waveform, the shape of the OFF waveform, and the applied effective voltage ratio between the ON waveform and the OFF waveform are determined by the duty ratio and the bias voltage. The applied effective voltage in one frame of the on waveform and off waveform is VON, VOFF And For example, when the optimum bias method is used, when the duty is 1/200, VON/ VOFF = 1.07, and when the duty is 1/128, VON/ VOFF = 1.09, and when the duty is 1/64, VON/ VOFF = 1.13, and when the duty is 1/32 VON/ VOFF = 1.20, and when the duty is 1/16, VON/ VOFF = 1.29.
[0040]
Usually, the display pixel is VONThe non-display pixel is VOFF Is simply applied. That is, VONAnd VOFF The effective voltage in the middle cannot be applied.
[0041]
However, if it is set to apply one ON waveform frame and six OFF waveform frames among the seven frames, the pixel has (V) for one frame.ON+ VOFF An average effective voltage of x6) / 7 is applied. That is, VONAnd VOFF It means that an intermediate effective voltage can be applied. If seven on-frames are applied three times and four off-waveform frames are applied, seven pixels have (VON× 3 + VOFF An average effective voltage of x4) / 7 is applied.
[0042]
According to such a technique, an effective voltage level of 8 gradations is possible by using 7 frames. This will be described in more detail with reference to FIG. In FIG. 1, a drive waveform for frame modulation is supplied from a
[0043]
In the drive waveform, the vertical axis represents voltage value and the horizontal axis represents time. V3, V2, and V1 indicate voltage values from the reference 0V, and T1, T2, and T3 indicate time widths. The waveform applied to one pixel by multiplex driving is, for example, 1/200 duty, 1/15 bias, and the ON waveform applied to the display pixel is applied to the non-display pixel as shown in (a). The off waveform applied is as shown in (b).
[0044]
At 1/200 duty and 1/15 bias, V3: V2: V1 = 15: 13: 1 and (T1 + T2 + T3): T2 = 200: 1. Here, (T1 + T2 + T3) is called one frame. T2 represents scanning time, and T1 and T3 represent non-scanning time. V1 represents the height of the voltage applied to the display pixel during scanning, V2 represents the height of the voltage applied to the non-display pixel during scanning, and V3 represents the height of the voltage applied during non-scanning.
[0045]
The effective voltage applied in one frame of (a) is VONThe effective voltage applied in one frame of (b) is VOFF It shall be represented by In general, the voltage applied to the liquid crystal is AC. This is because the liquid crystal is decomposed when a DC voltage is applied to the liquid crystal.
[0046]
(A) shows the method of applying the inverted frame after 1 frame and making it alternating current. Thus, since the low frequency component increases when alternating current is generated every two frames, a line inversion driving method is generally adopted as a solution. Even within one frame, the polarity is changed every time a certain number of lines are driven. In the following, considering that an alternating current is generated every two frames, 14 frames are required to perform 8 gradations.
[0047]
(A) shows a waveform in which the voltage during scanning of all 14 frames is V1 or -V1. The average effective voltage of one frame applied at this time is VONIt becomes. (B) represents a waveform in which the voltage during scanning of all 14 frames is V2 or -V2. The average effective voltage of one frame applied at this time is VOFF It becomes. (C) shows a waveform in which only 6 out of 14 frames are V1 and 8 frames are V2.
[0048]
The average effective voltage of one frame applied at this time is (VON× 6 + VOFF X8) / 14. (D) shows a waveform in which 2 out of 14 frames are V1 and 12 frames are V2. The average effective voltage of one frame applied at this time is (VON× 2 + VOFF X12) / 14.
[0049]
As described above, by selecting the case where the ON waveform frame and the OFF waveform frame are mixedly applied, the effective voltage between the effective voltage based only on the ON waveform and the effective voltage based only on the OFF waveform can be selected.
[0050]
4 and 5 show θ in the present invention.Three And θFour Indicates the condition area. Θ of each of the above inventions1 And θ2 The preferable range in the various combinations of is shown as scattering data. FIG. 5 shows dot data based on each example (angular relationship is one direction), and FIG. 4 shows a preferable range estimated from the dot area in the hatched area. There are two oblique cross-shaped regions depending on the angle +/−. The angle corresponding to the hatched area in FIG. 4 is included in the inventions of the above claims.Three And θFour It corresponds to the relational expression.
6 and 7 show the display cell θ.1Is -240 °, compensation cell θ2Is 160 ° or display cell θ1Is 240 °, compensation cell θ2Is -160 ° (claims above)1The distribution of the preferable retardation value of (corresponding to the present invention) is shown. FIG. 7 shows an embodiment based on the calculated value, and FIG. 6 shows a preferred region in which it is integrated.
[0051]
In the same manner, θ1 And θ2 The result when changing the angle condition is shown. Hereinafter, the numerical values in parentheses represent combinations of numerical values with different signs. For example, (240 °, 180 °) means (−240 °, 180 °) and (240 °, −180 °). 8 and 9 (240 °, 180 °), FIG. 10 and FIG. 11 (240 °, 200 °), FIG. 12 and FIG. 13 (240 °, 240 °), FIG. 14 and FIG. 15 (240 °, 260 °) ), FIG. 17 and FIG. 17 (180 °, 180 °) show the distribution state of the respective retardation values. In order,2~6This corresponds to each of the inventions.
[0052]
In addition, the retardation value (Δn) of the display cell in the condition area shown in FIG.1 ・ D1 ) Is 0.85 μm, Δn of compensation cell2 ・ D2 FIG. 18 shows a VT characteristic diagram (FIG. 18) measured with respect to 0.46 μm, and a chromaticity diagram (FIG. 19, partially enlarged view of the CIE 1931 chromaticity diagram) showing a chromaticity change with respect to a voltage change.
[0053]
Similarly, FIG. 20 and FIG. 21 show characteristic diagrams of examples in which the angle is changed (240 °, 200 °) under the same combination of retardation values. As the effective voltage applied increased, a nearly achromatic display was obtained. Gray scale display is possible by applying a pulse-like gradation voltage. Examples will be described below.
[0054]
【Example】
(Example 1)
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing this example. In FIG. 2, a
[0055]
The first
[0056]
Further, in the
[0057]
First, a glass substrate with a transparent electrode (ITO) is patterned into stripes of ITO to form a
[0058]
Similarly, an
[0059]
In FIG. 3, the alignment direction of the liquid crystal molecules on the upper side of the first liquid crystal cell is 14, the alignment direction of the liquid crystal molecules on the lower side of the first liquid crystal cell is 15, and the alignment direction of the liquid crystal molecules on the upper side of the second liquid crystal cell. 16, the orientation direction of the liquid crystal molecules on the lower side of the second liquid crystal cell is 17, and the absorption axis of the polarizing plate is 18. In FIG. 4, the direction of the arrow (DLC) Indicates an arrow direction in which liquid crystal molecules are inclined with respect to the substrate surface (alignment control film). In the case of a twisted phase difference plate, the same relationship is provided.
[0060]
Further, the liquid crystal twist angle from the
[0061]
The clockwise angle from the
[0062]
In this example, the first liquid crystal cell is a left spiral and the second liquid crystal cell is a right spiral. However, even if the spiral is reversed, the liquid crystal molecules of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell Relationship between orientation direction and absorption axis direction of polarizing plate θ1 , Θ2 , ΘThree , ΘFour By reversing the rotation direction, a beautiful black-and-white display can be obtained easily as in the above example. Basically θ1 And θ2 And is compatible.
[0063]
Then, the refractive index anisotropy Δn of the first liquid crystal cell1 And the thickness d of the liquid crystal layer1 To adjust the Δn of the liquid crystal layer1 ・ D1 Was approximately 1.30 μm. Refractive index anisotropy Δn of the second liquid crystal cell2 And the thickness d of the liquid crystal layer2 To adjust the Δn of the liquid crystal layer2 ・ D2 Was approximately 0.50 μm. And θ1 = -240 °, θ2 = 160 °, θThree = 0 °, θFour = 120 °. A beautiful black and white display was obtained.
[0064]
An unprecedented bright and beautiful black-and-white display with little color was obtained. By driving this liquid crystal display element with 8 gradations at 1/32 duty, gradation display at 0/7 level, 3/7 level, 5/7 level, and 7/7 level was obtained.
[0065]
Of course, static driving is also possible. Note that this chromaticity includes noise in the part between the lines without pixels of the dot matrix type display element having an aperture ratio of about 80%, and is almost close to the color (achromatic color) that is actually visually recognized.
[0066]
As the size of the display screen, 64 × 64 dots were displayed. Graphs were displayed using the reflective black-and-white liquid crystal display device of this example. The background color was white and the bar graph was displayed in three gradations. As a result, the visibility was greatly improved.
[0067]
(Example 2)
Instead of the reflective layer attached to the lower side of the first liquid crystal cell of Example 1, the lower electrode was also used as the reflective layer. Specifically, a glass substrate used as a substrate is exposed only on one side and attached to HF (hydrofluoric acid) to make the glass surface uneven, and Al is deposited thereon. Thereafter, patterning is performed to produce a striped electrode.
[0068]
In addition, SiO2 And TiO2 An insulating film was prepared, and a polyimide orientation control film was formed thereon. This substrate and ITO transparent electrode patterned in a stripe shape were overlapped with each other through a spacer, fixed around the periphery with a sealing material, and liquid crystal was injected to form a first liquid crystal cell.
[0069]
As for color development with respect to voltage, the same effect as in Example 1 was obtained. Furthermore, by combining the electrode and the reflective layer, there is almost no shadow, so that it is easy to see and display with good color purity is possible. In Example 2, the same effect was obtained even when vapor deposition was performed using Ag instead of Al.
[0070]
(Example 3)
In the same configuration as Example 2, a reflective layer was further pasted on the lower side of the first liquid crystal cell. In this way, when the electrode and the reflective layer are used in common, the electrode portion removed by patterning the electrode is no longer reflected and darkens. A bright reflective display was obtained by reflection from the lower reflective layer of the substrate.
[0071]
(Example 4)
A reflective layer combined electrode having the same function as in Example 2 was prepared as follows. On a glass substrate used as a substrate, spherical glass having a radius of several μm was adhered, the glass surface was made uneven, and Al was deposited thereon.
[0072]
Thereafter, patterning was performed to produce a striped electrode. In addition, SiO2 And TiO2 An insulating film was prepared, and a polyimide orientation control film was formed thereon. This substrate and the ITO transparent insulating film patterned in a stripe shape were overlapped via a spacer, fixed around the periphery with a sealing material, and liquid crystal was injected to produce a first liquid crystal cell. As a result, similar to the above-described examples, there is almost no shadow and display with good color purity is possible.
[0073]
In addition, if the spherical glass with a radius of only a few μm is attached, the unevenness of the surface is large, so by reducing the unevenness of the surface with the leveling material, the gap control becomes easy and the display has good color purity. It became possible to get.
[0074]
(Examples 5 to 10)
The reflective black-and-white liquid crystal display device of the present invention was prepared by combining the retardation values of the dot points in the condition regions of FIGS. 7, 9, 11, 13, 15, and 17, respectively. A beautiful black-and-white display was obtained.
[0075]
In addition, the following cell configuration was prepared, and a reflective monochrome liquid crystal display device was configured in combination with Examples 1 to 4 described above. First, ITO was patterned to produce a striped electrode. In addition, SiO2 And TiO2 An insulating film was prepared, and a polyimide alignment film was formed thereon.
[0076]
This substrate and a transparent insulating film of ITO patterned in a stripe shape were overlapped with each other through a spacer, fixed around the periphery with a sealing material, and liquid crystal was injected to produce a first liquid crystal cell. Thus, when the reflective layer acts as a mirror surface, only light incident at a specific angle is used.
[0077]
When viewed from a specific direction, a good display can be obtained, but when the angle changes slightly, the display rapidly deteriorates. Therefore, a wide viewing angle display was obtained by placing a diffuser plate, a prism array, or a lenticular lens on the viewer side.
[0078]
Furthermore, the preferable specific use using this invention is demonstrated. The reflection type monochrome liquid crystal display device described above was used for a PDA (personal digital assistant). Generally, a backlight consumes a large amount of power, and cannot be used for a long time as a portable terminal. A liquid crystal display device using a backlight consumes about 2 W.
When this reflective black-and-white liquid crystal display device was used as the display section of the PDA, the power consumption was about 0.5 W. Therefore, it can be used for a long time. In addition, since only one polarizing plate is used as compared with the type using two conventional polarizing plates, bright display is possible.
[0079]
(Examples 11 to 16)
Next, another example relating to the present invention will be described. Example 11 is θ1 And θ2 Are set to (240 °, 160 °). The outline is shown in Table 1. The basic configuration and the manufacturing method thereof are the same as in the above examples.
[0080]
Example 12 is θ1 And θ2 Are set to (240 °, 180 °). Table 2 shows an overview of the 40 types of combination configurations. The basic configuration and the manufacturing method thereof are the same as in the above examples.
[0081]
Example 13 is θ1 And θ2 Are set to (240 °, 200 °). Tables 3 to 5 show the outline of the 114 combinations. The basic configuration and the manufacturing method thereof are the same as in the above examples.
[0082]
Example 14 is θ1 And θ2 Are set to (240 °, 240 °). Tables 6 to 7 show the outline of the 55 combinations. The basic configuration and the manufacturing method thereof are the same as in the above examples.
[0083]
Example 15 is θ1 And θ2 Are set to (240 °, 260 °). A summary of the two combinations is shown in Table 8. The basic configuration and the manufacturing method thereof are the same as in the above examples.
[0084]
Example 16 is θ1 And θ2 Are set to (180 °, 180 °). Table 9 shows an overview of the two combinations. The basic configuration and the manufacturing method thereof are the same as in the above examples.
[0085]
In each example described above, the size of the pixel constituted by the matrix is set to 400 × 400 μm. The thickness of the transparent substrate on the reflective layer side was set to 0.4 mm. Next, using reflectionTableThe pixel size and the thickness of the transparent substrate in the present invention for obtaining the indication will be described.
[0086]
FIG. 22 shows a cross-sectional view and an optical path of the reflection type monochrome liquid crystal display device. In the figure, Φ indicates an opening angle range in which a substantially good color can be visually recognized. This Φ is preferably wide within a practical range. In the present invention, an angle range of at least 20 ° is obtained. FIG. 23 shows the relationship between the thickness T of the transparent substrate (a glass substrate or the like disposed behind the light traveling direction), the line width of the pixel, and the opening angle Φ.
[0087]
Good color display can be seen within the range of the opening angle Φ. In a range larger than the opening angle, the color purity tends to decrease. Approximately, satisfactory color development is obtained when the relationship of (thickness T of the transparent substrate on the reflective layer side) ≦ 1.4 · (pixel size) is satisfied. More preferably, T ≦ 1.2 · (pixel size). Furthermore, display with high color purity can be obtained under the condition of T ≦ 1.0 · (pixel size) where the substrate is thin.
[0088]
[Table 1]
[Table 2]
[Table 3]
[Table 4]
[Table 5]
[Table 6]
[Table 7]
[Table 8]
[Table 9]
【The invention's effect】
According to the present invention, an extremely bright black and white display that could not be obtained by the prior art was obtained, and a high-quality liquid crystal display device with low power consumption and good chromaticity could be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a basic configuration of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing Example 1. FIG.
3 is a plan view showing an angular relationship between an absorption axis of a polarizing plate in Example 1 and alignment directions of a first liquid crystal cell and a second liquid crystal cell. FIG.
FIG. 4 shows the θ of the present invention.Three And θFour The correlation diagram which shows the area | region of.
FIG. 5 shows the θ of the present invention.Three And θFour Plot diagram of combinations.
FIG. 6 shows Δn of the present invention.1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The characteristic correlation figure which shows the area | region of (240 degrees / 160 degrees).
FIG. 7: Δn of the present invention1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The plot of the relationship of (240 degrees / 160 degrees).
FIG. 8: Δn of the present invention1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The characteristic correlation figure which shows the area | region of (240 degrees / 180 degrees).
FIG. 9: Δn of the present invention1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The plot of the relationship of (240 degrees / 180 degrees).
FIG. 10 shows Δn of the present invention.1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The characteristic correlation figure which shows the area | region of (240 degrees / 200 degrees).
FIG. 11: Δn of the present invention1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The plot of the relationship of (240 degrees / 200 degrees).
FIG. 12 shows Δn of the present invention.1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The characteristic correlation figure which shows the area | region of (240 degrees / 240 degrees).
FIG. 13 shows Δn of the present invention.1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The plot of the relationship of (240 degrees / 240 degrees).
FIG. 14 shows Δn of the present invention.1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The characteristic correlation figure which shows the area | region of (240 degrees / 260 degrees).
FIG. 15 shows Δn of the present invention.1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The plot of the relationship of (240 degrees / 260 degrees).
FIG. 16 shows Δn of the present invention.1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The characteristic correlation figure which shows the area | region of (180 degrees / 180 degrees).
FIG. 17: Δn of the present invention1 ・ D1 And Δn2 ・ D2 The plot figure of the relationship of (180 degrees / 180 degrees).
18 is a VT characteristic diagram in the case of 240 ° / 240 ° (specification example 1) according to the present invention. FIG.
FIG. 19 is a chromaticity characteristic diagram in the case of 240 ° / 240 ° (specification example 1) according to the present invention.
20 is a VT characteristic diagram of 240 ° / 200 ° (specification example 46) according to the present invention. FIG.
FIG. 21 is a chromaticity characteristic diagram of 240 ° / 200 ° (specification example 46) according to the present invention.
FIG. 22 is a cross-sectional view of a liquid crystal cell and a schematic diagram showing an optical path.
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the opening angle Φ and the thickness T of the substrate.
[Explanation of symbols]
1: Polarizing plate
3: Retardation plate
6: Liquid crystal layer
8: Reflective layer
10: Drive circuit
14: Liquid crystal molecule alignment direction on the upper side of the first liquid crystal cell (first alignment direction)
15: Liquid crystal molecule alignment direction below the first liquid crystal cell (second alignment direction)
16: First optical anisotropic axis of retardation plate (second liquid crystal cell)
17: Second optical anisotropic axis of retardation plate (second liquid crystal cell)
18: Absorption axis of polarizing plate
Claims (14)
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ１または式Ａ２を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式２ａ、式２ｂ、式２ｃまたは式２ｄを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A1 or Formula A2, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 2a, Formula 2b, Formula 2c, or Formula 2d. And
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ３または式Ａ４を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式３ａ、式３ｂ、式３ｃまたは式３ｄを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A3 or Formula A4, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 3a, Formula 3b, Formula 3c, or Formula 3d. And
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ５または式Ａ６を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式４ａ、式４ｂまたは式４ｃを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A5 or Formula A6, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 4a, Formula 4b, or Formula 4c,
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ７または式Ａ８を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式５ａ、式５ｂまたは式５ｃを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A7 or Formula A8, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 5a, Formula 5b, or Formula 5c,
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ９または式Ａ１０を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式６ａ、式６ｂまたは式６ｃを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A9 or Formula A10, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 6a, Formula 6b, or Formula 6c,
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ１１または式Ａ１２を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式７ａまたは式７ｂを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A11 or Formula A12, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 7a or Formula 7b,
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ１または式Ａ２を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式８を満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A1 or Formula A2, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 8.
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ３または式Ａ４を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式９を満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A3 or Formula A4, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 9;
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ５または式Ａ６を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１０ａ、式１０ｂまたは式１０ｃのいずれかを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A5 or Formula A6, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 10a, Formula 10b, or Formula 10c. And
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ７または式Ａ８を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１１ａ、式１１ｂまたは式１１ｃのいずれかを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A7 or Formula A8, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 11a, Formula 11b, or Formula 11c. And
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ９または式Ａ１０を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１２を満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A9 or Formula A10, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 12.
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ１１または式Ａ１２を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１３ａまたは式１３ｂを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A11 or Formula A12, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 13a or Formula 13b,
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ５または式Ａ６を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１４ａ、式１４ｂまたは式１４ｃのいずれかを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A5 or Formula A6, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 satisfy Formula 14a, Formula 14b, or Formula 14c. And
A reflection type monochrome liquid crystal display device, wherein a voltage value of two or more values is selected, a driving voltage is applied to the first liquid crystal layer, and gray scale display is performed.
｛角度θ1 ＝−１６０〜−３００°、かつ、角度θ2 ＝＋１６０〜＋３００°｝または、｛角度θ1 ＝＋１６０〜＋３００°、かつ、角度θ2 ＝−１６０〜−３００°｝とされ、 θ1 、θ2 、θ3 、θ4 が式Ａ７または式Ａ８を満足し、かつ、Δｎ1 ・ｄ1 とΔｎ2 ・ｄ2 とが式１５ａ、式１５ｂ、式１５ｃまたは式１５ｄのいずれかを満足し、
２値以上の電圧値が選択されて第１の液晶層に駆動電圧が印加され、グレースケールの表示が行われることを特徴とする反射型白黒液晶表示装置。
{Angle θ 1 = −160 to −300 ° and Angle θ 2 = + 160 to + 300 °} or {Angle θ 1 = + 160 to + 300 ° and Angle θ 2 = −160 to −300 °} , Θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 satisfy Formula A7 or Formula A8, and Δn 1 · d 1 and Δn 2 · d 2 are any of Formula 15a, Formula 15b, Formula 15c, or Formula 15d. Or satisfied
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