JPH03116014A - Stn型液晶表示素子 - Google Patents

Stn型液晶表示素子

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JPH03116014A
JPH03116014A JP25245189A JP25245189A JPH03116014A JP H03116014 A JPH03116014 A JP H03116014A JP 25245189 A JP25245189 A JP 25245189A JP 25245189 A JP25245189 A JP 25245189A JP H03116014 A JPH03116014 A JP H03116014A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
plate
crystal cell
display element
phase plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP25245189A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiomi Ono
俊臣 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
Priority to JP25245189A priority Critical patent/JPH03116014A/ja
Publication of JPH03116014A publication Critical patent/JPH03116014A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はSTN型液晶表示素子に関するものである。
〔従来の技術〕
最近、テレビジョン画像等を表示するドツトマトリック
ス液晶表示素子は、大画面化および高解像度化のために
表示画素数が極めて多くなってきており、これにともな
って、高デユーテイでマルチプレックス駆動できること
が要求されているが、従来から広く使用されているTN
型液晶表示素子は、高デユーテイでマルチプレックス駆
動すると動作マージンが低下し、そのために表示コント
ラストが低下するとともに視野角特性も悪くなるという
問題をもっている。
このため、最近では、マルチプレックス駆動特性をよく
するために、液晶分子を通常のTN型液晶表示素子より
も大きなツイスト角(1,80”〜270’ )でツイ
スト配列させたSTN型液晶表示素子が開発されている
しかし、このSTN型液晶表示素子は、一方の偏光板を
通って入射した直線偏光が液晶層の複屈折効果により楕
円偏光となり、この楕円偏光の長袖の方向が液晶層の屈
折率異方性Δnの波長依存性により一致しないため、可
視光帯域の全波長域の光の透過率が等しくならず、その
ために表示に着色を生ずるという問題をもっている。
そこで従来から、上記STN型液晶表示素子の表示の着
色をなくすことが研究されており、その手段としては、
画像を表示する表示用液晶セルの光入射側または出射側
に、この表示用液晶セルの液晶分子のツイスト方向と逆
方向にかつ同じツイスト角で液晶分子をツイスト配列さ
せた色補償用液晶セルを配置し、この色補償用液晶セル
により表示の色づきをなくすことが考えられている。
この二層型の液晶表示素子は、表示用液晶セルと色補償
用液晶セルとの一方の液晶セルにおいて楕円偏光となっ
た光を、この一方の液晶セルとは逆方向に液晶分子をツ
イスト配列させた他方の液晶セルによって直線偏光に戻
してやるようにしたもので、この液晶表示素子によれば
、STN型液晶表示素子特有の表示の着色はなくなるか
ら、良好な白黒表示を得ることができる。
しかしながら、上記二層型の液晶表示素子は、液晶セル
として表示用と色補償用の2枚のセルが必要であるため
、価格が高くなってしまうという問題をもっている。
このため最近では、上記色補償用液晶セルに変えて位相
板を使用し、この位相板によって色補償を行なうことが
が考えられている。
第5図は位相板によって色補償を行なう従来のSTN型
液晶表示素子の断面図であり、ここでは、表示用液晶セ
ルの光出射側に位相板を配置したものを示している。
この液晶表示素子の構成を説明すると、第5図において
、1は画像を表示するSTN型の液晶セルである。この
液晶セル1は、枠状のシール材2を介して重合接着した
一対の透明基板3,4間にネマティック液晶5を封入し
たもので、側基板3゜4の対向面には、図示しないが、
表示用の透明電極が形成され、その上には配向処理が施
されている。また、6は上記液晶セル1の光出射側(上
基板3側)に配置された位相板であり、一対の偏光板7
,8は上記液晶セル1と位相板6とをはさんでその両側
に配置されている〇 第6図は上記液晶セル1の液晶分子配向方向と位相板6
の屈折率最大方向および偏光板7,8の偏光軸の方向を
示したもので、ここでは、液晶セル1の液晶分子配列の
ツイスト角を240’とした例を示している。第6図に
おいて3a、4aは液晶セル1の上基板3面および下基
板4面の配向処理方向であり、上基板3面の配向処理方
向3aと下基板4面の配向処理方向4aとは、セル面の
横軸Xに対して30”ずつ互いに逆方向にずれている。
Tは液晶分子配列のツイスト方向を示しており、液晶5
は、例えば左旋性の光学活性物質(カイラル液晶等)を
混入して左回りの旋光性をもたせたネマティック液晶と
され、この液晶5の分子は側基板3,4間において、光
入射側つまり下基板4側から見て(図を紙面の裏側から
見て)左回りに、240’のツイスト角でツイスト配列
されている。
また、第6図において、6aは位相板6の屈折率最大方
向、7a、gaは一対の偏光板7.8の偏光軸方向を示
している。下偏光板8の偏光軸方向8aはセル面の横軸
Xとほぼ平行であり、上偏光板7の偏光軸方向7aは下
偏光板8の偏光軸方向8aとほぼ直交している。また、
位相板6の屈折率最大方向6aは、上偏光板7の偏光軸
方向7aに対し、光入射側つまり液晶セル1側から見て
(図を紙面の裏側から見て)左回りに、80″〜90@
ずれた方向にある。なお、この位相板6の屈折率最大方
向6aは、液晶セル1のΔn−d(液晶5の屈折率異方
性Δnと液晶層厚dとの積)および液晶分子配列のツイ
スト角と、位相板6の位相差によって異なる。
このSTN型液晶表示素子は、高デユーテイでマルチプ
レックス駆動されるもので、その表示はいわゆるネガ表
示であり、液晶セル1の電極間に電圧を印加しないOF
F状態では光が遮断され、電圧を印加したON状態では
光が透過する。
そして、この液晶表示素子においては、STN型液晶表
示素子特有の表示の着色が上記位相板6によって補償さ
れるから、ON状態での透過光の着色はほとんどなくな
るし、また、上記位相板6は液晶セルに比べればはるか
に安価であるから、この液晶表示素子は、表示用液晶セ
ルと色補償用液晶セルとを備えた二層型の液晶表示素子
に比べて低コストに寿ることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来の液晶表示素子は、白色の表示
にはほとんど着色はないが、黒色の表示が、青または紫
色になってしまうという問題をもっている。これは、1
枚の位相板6だけでは、液晶セル1を透過した楕円偏光
を完全な直線偏光にすることができないためであり、そ
のために、黒色の表示が青または紫色になってしまう。
なお、上記従来の液晶表示素子においても、位1n板を
2枚にすれば、楕円偏光をほぼ完全な直線偏光にして黒
色の表示も良好にすることができ、また、反射板を備え
た反射型素子とすれば、表示全体を暗くして黒色表示の
色づきを目立たなくすることができるが、位相板を2枚
とするのでは液晶表示素子の価格が高くなってしまうし
、また、反射型素子としたのでは、表示輝度が極端に低
くなって画面が見づらくなってしまう。
本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、1枚の位相板だけで
ほぼ完全な色補償を行なうことができるようにした、低
コストに良好な白黒表示が得られ、しかも輝度の高い明
るい表示が得られるSTN型液晶表示素子を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のSTN型液晶表示素子は、液晶分子を一対の基
板間においてツイスト配列させた液晶セルと、この液晶
セルの一例に配置された3枚の位相板と、前記液晶セル
と位相板をはさんでその両側に配置された一対の偏光板
と、前記一対の偏光板のいずれか一方の外側に配置され
た反射板とからなり、かつ、前記液晶セルの液晶分子配
列のツイスト角を220°〜260’とし、液晶の屈折
率異方性Δnと液晶層の層厚dとの積Δn−dの値を0
.70n〜(1,90avとするとともに、前記位相板
の位相差を0.27g〜0.33mの範囲にしたことを
特徴とするものである。
〔作用〕
すなわち、本発明のSTN型液晶表示素子は、反射板を
備えた反射型のものとすることによって、1枚の位相板
だけでほぼ完全な色補償を行なえるようにしたものであ
り、上記反射板は安価に得られるから、このSTN型液
晶表示素子によれば、低コストに良好な白黒表示を得る
ことができるし、また、液晶セルの一対の基板間におけ
る液晶分子配列のツイスト角を220’〜260’とし
、Δn・dの値を0.70trm〜D、9DI#とする
とともに、前記位相板の位を目玉を0.27.n−1,
33nの範囲にしておけば、反射型のものであっても、
輝度の高い明るい表示を得ることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図を参照して説
明する。
第1図は本実施例のSTN型液晶表示素子の断面を示し
ており、このSTN型液晶表示素子は、画像を表示する
STN型の液晶セル11と、この液晶セル11の上側に
配置された1枚の位相板16と、前記液晶セル11と位
相板16をはさんでその両側に配置された一対の偏光板
17.18と、下偏光板18の外側(下側)に配置され
た反射板19とからなっている。上記の液晶セル11は
、枠状のシール材12を介して重合接着した基板13.
14間にネマティック液晶15を封入したもので、両基
板13.14の対向面には、図示しないが、表示用の透
明電極(例えば単純マトックス型の液晶セルの場合は走
査電極と信号電極、TPTアクティブマトリックス型の
液晶セルの場合は画素電極と対向電極)が形成されると
ともに、その上には配向処理が施されており、両基板1
3゜14間に封入された液晶15の分子は、両基板13
.14間においてツイスト配列されている。
そして、上記液晶セル11の液晶分子配列のツイスト角
は220’〜260aとされ、液晶の屈折率異方性Δn
と液晶層の層厚dとの積Δn−dの値を0.70ts〜
0.90ρとされており、また前記位相^て16の位相
差は0゜27μm〜0.33μmの範囲に設定されてい
る。
第2図は上記液晶セル11の液晶分子配向方向と位相板
16の屈折率最大方向および偏光板17゜18の偏光軸
の方向を示したもので、ここでは、液晶セル11の液晶
分子配列のツイスト角を240a とした例を示してい
る。第2図において13a、14aは液晶セル1の上基
板13面および下基板14面の配向処理方向であり、上
基板13面の配向処理方向13aと下基板14面の配向
処理方向14aとは、セル面の横軸Xに対して30″ず
つ互いに逆方向にずれている。Tは液晶分子配列のツイ
スト方向を示しており、液晶15は、例えば左旋性の光
学活性物質(カイラル液晶等)を混入して左回りの旋光
性をもたせたネマテイ・ツク液晶とされ、この液晶15
の分子は側基板13゜14間において、下基板14側か
ら見て(図を紙面の裏側から見て)左回りに、240°
のツイスト角でツイスト配列されている。また、第2図
において、16aは位相板16の屈折率最大方向、17
a、18aは一対の偏光板17.18の偏光軸方向を示
しており、両偏光板17.18の偏光軸方向17a、1
8aは互いにほぼ平行で、かつセル面の横軸Xに対して
、900±θ°〜20°の角度で交差(図ではほぼ直交
)している。また、位相板16の屈折率最大方向16a
は、上偏光板17の偏光軸方向17a−に対し、液晶セ
ル1側から見て(図を紙面の裏側から見て)左回りに、
はぼ75@ずれた方向にある。
このSTN型液晶表示素子は、高デユーテイ(例えば1
/ 200デユーテイ)でマルチプレ・ノクス駆動され
るもので、その表示はいわゆるポジ表示であり、液晶セ
ル11の電極間に電圧を印加しないOFF状態では光が
透過し、電圧を印加したON状態では光が遮断される。
また、このSTN型液晶表示素子は反射板19を01え
た反射型のものであるため、入射光は、上偏光板17、
位相板16、液晶セル11.下偏光板18を通って反射
板19で反射され、さらに上記と逆の経路を経て上偏光
板17から出射する。
そして、このSTN型液晶表示素子は、反射型のもので
あるから、1枚の位相板16を備えるだけで、液晶セル
11における透過光の着色をほぼ完全に補償し、良好な
白黒表示を得ることができる。
すなわち、第3図は、上記実施例のSTN型液晶表示素
子について、液晶セル11の液晶分子配列リのツイスト
角を240° Δn−dの値を0.78n〜0.115
g、位相板16の位相差を0.29−としたものの表示
色の色度を示したもので、OFF状態での表示色は、Δ
n−dの値を0.76n 〜0.85xのいずれにした
ものも全て白色点(無彩色点)に近く、はとんど着色の
ない良好な白色表示となる。また、ON状態を見ると、
上記実施例から反射板19をなくして透過型素子とした
場合は、透過光が若干黄色を帯びるが、反射型とした上
記実施例では、Δn−dの値を0.76a〜0.85.
のいずれにしたものもの、透過光の黄色味はほとんど目
立たなくなり、目視上は、表示色はほぼ完全な黒色とな
る。
したがって、上記実施例のSTN型液晶表示素子によれ
ば、1枚の位相板16だけでほぼ完全な色補償を行なっ
て良好な白黒表示を得ることができる。また、このST
N型液晶表示素子は、位相板16が1枚だけでよく、ま
た反射板19は位相板に比べて極めて安価に得られるた
め、色補償用液晶セルによって色補償を行なう二層型の
液晶表示素子に比べれば勿論、2枚の位相板を備えて色
補償を行なう液晶表示素子に比べても、はるかに低コス
トに得ることかできる。
しかも、上記実施例のSTN型液晶表示素子では、液晶
セル11の液晶分子配列のツイスト角を220″〜26
0°とし、Δn−dの値を0.70μ+s〜0.90m
とするとともに、位相板16の位相差を0.271〜0
.33−の範囲にしているから、反射型のものであって
も、輝度の高い明るい表示を得ることができる。
第4図は、上記実施例のSTN型液晶表示素子について
、液晶セル11の液晶分子配列のツイスト角を240°
 Δn−dの値を0.7tlia 〜0.85.cm、
位相板16の位相差を0.29mとしたもののON。
OFF状態のY値とコントラストを、使用する(Q先板
17.18の種類を変えて測定した結果を示したもので
、Aは透過率の低い高偏光度タイプの偏光板、Bは透過
率の高い高偏光度タイプの偏光板、Cは透過率の高い低
偏光度タイプの偏光板である。この第4図に示すように
、上記実施例のSTN型液晶表示素子は、いずれのタイ
プの偏光板を使用するものも、表示素子として十分なY
値とコントラストをもっている。すなわち、Y値をみる
と、BおよびCタイプの偏光板を使用したものは、OF
F時のY値がそれぞれ約23%、約24%と非常に高く
、十分明るい画面を得ることができる。なお、Aタイプ
の偏光板を使用したものは、OFF時のY値が約17%
と若干低いが、これでも画面の明るさは第5図に示した
従来の素子を反射型としたものに比べればはるかに高く
、十分な白黒表示を得ることができる。また、コントラ
ストをみると、AおよびBタイプの偏光板を使用するも
のは、ON時のY値がそれぞれ約2%以下であり、コン
トラストは11〜13と十分高い。また、Cタイプの偏
光板を使用したものは、この偏光板が低偏光度であるた
め、コントラストは約7であり、AおよびBタイプの偏
光板を使用するものに比べてコントラストが若干低いが
、これでも十分な白黒表示を実現することができる。た
だし、表示画面はできるだけ明るくするのが好ましく、
したがって、偏光板としては、高透過率のBまたはCタ
イプが望ましく、特にBタイプの偏光板を使用すれば、
高輝度でかつコントラストも高い表示を得ることができ
る。
なお、第3図および第4図には、液晶セル11の液晶分
子配列のツイスト角を240° Δn−dの値を0.7
6μm〜0.85p、位相板16の位相差を0.29a
とした素子の色度およびY値とコントラストを示したが
、液晶セル11の液晶分子配列のツイスト角を220”
〜280’の範囲とし、このツイスト角に応じて、Δn
−dの値を0.70ρ〜0.90.mの範囲で、また位
相板16の位相差を0.271〜0.33pの範囲で調
整すれば、同様な効果を得ることができる。
また、上記実施例では、位相板16を液晶セル11の上
側に配置しているが、この位相板16は液晶セル11の
上側すなわち反射板19側の偏光板18と液晶セル11
との間に配置してもよい。
〔発明の効果〕
本発明のSTN型液晶表示素子は、反射板を備えた反射
型のものとすることによって、1枚の位相板だけでほぼ
完全な色補償を行なえるようにしたものであり、上記反
射板は安価に得られるから、このSTN型液晶表示素子
によれば、低コストに良好な白黒表示を得ることができ
るし、また、液晶セルの一対の基板間における液晶分子
配列のツイスト角を2206〜26o0とし、Δn−d
の値を0.70.〜0,90ρとするとともに、前記位
相板の位相差を0.27m〜0.33gの範囲にしてお
けば、反射型のものであっても、輝度の高い明るい表示
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例を示したもので、第
1図はSTN型液晶表示素子の断面図、第2図は液晶セ
ルの液晶分子配向方向と位相板の屈折率最大方向および
偏光板の偏光軸の方向を示す平面図、第3図は表示色の
色度図、第4図はON、OFF状態のY値とコントラス
トを示す図である。第5図は位相板により色補償を行な
う従来のSTN型液晶表示素子の断面図、第6図は同じ
くその液晶セルの液晶分子配向方向と位相板の屈折率最
大方向および偏光板の偏光軸の方向を示す平面図である
。 11・・・液晶セル、13・・・上基板、14・・・下
基板、15・・・液晶、16・・・位相板、17川上偏
光板、18・・・下偏光板、19・・・反射板。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 液晶分子を一対の基板間においてツイスト配列させた液
    晶セルと、この液晶セルの一側に配置された1枚の位相
    板と、前記液晶セルと位相板をはさんでその両側に配置
    された一対の偏光板と、前記一対の偏光板のいずれか一
    方の外側に配置された反射板とからなり、かつ、前記液
    晶セルの液晶分子配列のツイスト角を220°〜260
    °とし、液晶の屈折率異方性Δnと液晶層の層厚dとの
    積Δn・dの値を0.70μm〜0.90μmとすると
    ともに、前記位相板の位相差を0.27μm〜0.33
    μmの範囲にしたことを特徴とするSTN型液晶表示素
    子。
JP25245189A 1989-09-29 1989-09-29 Stn型液晶表示素子 Pending JPH03116014A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25245189A JPH03116014A (ja) 1989-09-29 1989-09-29 Stn型液晶表示素子

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JP25245189A JPH03116014A (ja) 1989-09-29 1989-09-29 Stn型液晶表示素子

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5619356A (en) * 1993-09-16 1997-04-08 Sharp Kabushiki Kaisha Reflective liquid crystal display device having a compensator with a retardation value between 0.15 μm and 0.38 μm and a single polarizer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5619356A (en) * 1993-09-16 1997-04-08 Sharp Kabushiki Kaisha Reflective liquid crystal display device having a compensator with a retardation value between 0.15 μm and 0.38 μm and a single polarizer

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