JPH04190325A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH04190325A
JPH04190325A JP2322023A JP32202390A JPH04190325A JP H04190325 A JPH04190325 A JP H04190325A JP 2322023 A JP2322023 A JP 2322023A JP 32202390 A JP32202390 A JP 32202390A JP H04190325 A JPH04190325 A JP H04190325A
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JP
Japan
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liquid crystal
light
crystal cell
phase plate
phase
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JP2322023A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomomi Kamio
知巳 神尾
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To display a high quality image with high contrast and without coloring of a display by disposing two phase plates between a liquid crystal cell and one polarizing plate. CONSTITUTION:A value of retardation of a phase plate 31 on the liquid cell side is such a value that when light which goes out from a liquid crystal cell 10 and transmits the phase plate 31 is disposed on a Poincare sphere to be seen, the wavelength light of a visible light band is distributed in the vicinity along the peripheral edge of a section taken by cutting a Poincare sphere in a plane, and a value of retardation of a phase plate 32 on the polarizing plate side is such a value that when light which transmits the phase plate 31 and then transmits the phase plate 32 is disposed on a Poincare sphere to be seen, the wavelength light of a visible light band is distributed in such a manner as to be concentrated on the vicinity of one point on the equator on the Poincare sphere. Accordingly, light which transmits the liquid cell can be forced to enter the outgoing side polarizing plate as linearly polarized light. Thus, in the off-state, leak of light can be decreased and in the on-state, the light transmissivity can be heightened to heighten the contrast, and further a high quality image can be displayed without coloring of a display.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶分子を180°〜270°のツイスト角
でツイスト配列させた液晶セルを用いる液晶表示装置に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal display device using a liquid crystal cell in which liquid crystal molecules are arranged in a twisted manner at a twist angle of 180° to 270°.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

液晶表示装置は、透明電極と配向膜をそれぞれ形成した
一対の透明基板間に液晶を封入するとともにこの液晶の
分子を両基板間においてツイスト配列させた液晶セルと
、この液晶セルその前後に配置された一対の偏光板とか
らなっており、前記液晶セルとしては、一般に、液晶分
子をほぼ90″のツイスト角でツイスト配列させたTN
型のものが用いられている。
A liquid crystal display device consists of a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates each having a transparent electrode and an alignment film formed thereon, and the molecules of this liquid crystal are arranged in a twisted manner between the two substrates, and a liquid crystal cell placed before and after the liquid crystal cell. The liquid crystal cell is generally a TN cell in which liquid crystal molecules are arranged in a twisted manner at a twist angle of approximately 90''.
type is used.

ところで、最近、テレビジョン画像等を表示する液晶表
示装置は、大画面化および高解像度化のために画素数を
多くされており、これにともなって高デユーテイで時分
割駆動されるようになってきている。
Incidentally, in recent years, liquid crystal display devices that display television images, etc. have been increasing the number of pixels in order to achieve larger screens and higher resolutions, and as a result, they have become time-divisionally driven with high duty. ing.

しかし、前記TN型の液晶セルを用いる液晶表示装置は
、表示駆動電圧の印加に対する液晶の応答時間(レスポ
ンス)は約100a+secと早いが、高デユーテイで
時分割駆動すると、ON(光透過)時の光透過率が極端
に低下して表示が暗くなるという問題をもっているため
、高デユーテイで時分割駆動される液晶表示装置には、
液晶分子をTN型液晶セルよりも大きなツイスト角でツ
イスト配列させたSTN型の液晶セルか使用されている
However, in a liquid crystal display device using the TN type liquid crystal cell, the response time of the liquid crystal to the application of a display drive voltage is as fast as about 100a+sec, but when time-divisionally driven at high duty, Due to the problem of extremely low light transmittance and dark display, high-duty, time-divisionally driven liquid crystal display devices are
An STN type liquid crystal cell is used, in which liquid crystal molecules are arranged in a twisted manner at a twist angle larger than that of a TN type liquid crystal cell.

このSTN型液晶セルとしては、一般に、液晶分子を1
80°〜270°のツイスト角でツイスト配列させたも
のが利用されており、その液晶としては、屈折率異方性
Δnの値が130ns+程度のものが用いられている。
This STN type liquid crystal cell generally has one liquid crystal molecule.
A liquid crystal arranged in a twisted arrangement with a twist angle of 80° to 270° is used, and the liquid crystal used has a refractive index anisotropy Δn of about 130 ns+.

また、このSTN型液晶セルの液晶層の層厚(セルギャ
ップ)dは、約7μmとTN型液晶セルの液晶層厚より
大きくなっており、このSTN型液晶セルのリタデーシ
ョンΔn−d(液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dと
の積)の値は、約700nm〜11000nと、TN型
液晶セルのリタデーションより大きくなっている。
In addition, the layer thickness (cell gap) d of the liquid crystal layer of this STN type liquid crystal cell is approximately 7 μm, which is larger than the liquid crystal layer thickness of the TN type liquid crystal cell, and the retardation Δn-d (liquid crystal The value of the product of refractive index anisotropy Δn and liquid crystal layer thickness d is about 700 nm to 11000 nm, which is larger than the retardation of a TN type liquid crystal cell.

このSTN型液晶セルを用いた液晶表示装置は、その液
晶セルの液晶層厚かTN型液晶セルの液晶層厚より大き
いため、TN型液晶セルを用いる液晶表示装置に比べる
と表示駆動電圧の印加に対する液晶の応答時間は約30
0a+secと遅いか、液晶セルのりタデニションか大
きく、また液晶分子のツイスト角が大きいために透過光
の旋光性も太き(1から、高デユーテイで時分割駆動し
ても、ON時の光透過率を高くして明るい表示を得るこ
とかできる。
In a liquid crystal display device using this STN type liquid crystal cell, the liquid crystal layer thickness of the liquid crystal cell is larger than the liquid crystal layer thickness of a TN type liquid crystal cell, so compared to a liquid crystal display device using a TN type liquid crystal cell, the applied display drive voltage is The response time of the liquid crystal to
It is slow at 0a+sec, the liquid crystal cell polarity is large, and the twist angle of the liquid crystal molecules is large, so the optical rotation of the transmitted light is large (from 1, even if time-division driving is performed at high duty, the light transmittance when ON is You can increase the height to get a brighter display.

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

しかし、従来のSTN型液晶セルを用いた液晶表示装置
は、明るい表示が得られる反面、0FF(光遮断)時に
もある程度の光が透過してしまうため、コントラスト(
ON部分とOFF部分との明暗比)が悪いし、また液晶
セルのリタデーションと旋光性が大きいため、このリタ
デーションと旋光性による波長依存性が大きくて、表示
に着色を生ずるという問題をもっていた。
However, although liquid crystal display devices using conventional STN type liquid crystal cells can provide bright displays, a certain amount of light still passes through even at 0FF (light cutoff), so the contrast
The brightness ratio between the ON part and the OFF part is poor, and since the retardation and optical rotation of the liquid crystal cell are large, the wavelength dependence of the retardation and optical rotation is large, resulting in coloring of the display.

これは、入射側の偏光板により直線偏光されて液晶セル
に入射した光が、液晶セルの波長依存性により各波長光
に位相差を生じて楕円偏光となり、この楕円偏光が液晶
セルを出射して出射側の偏光板に入射するためであり、
このように楕円偏光が出射側偏光板に入射すると、この
偏光板の吸収軸方向の偏光成分は偏光板を透過しないが
、吸収軸方向と直交する偏光成分は偏光板を透過するか
ら、この漏れ光により、黒になるべきOFF部分の暗さ
の度合が低下して、コントラストが低下する。
This is because the light that is linearly polarized by the polarizing plate on the incident side and enters the liquid crystal cell becomes elliptically polarized light due to a phase difference between each wavelength light due to the wavelength dependence of the liquid crystal cell, and this elliptically polarized light exits the liquid crystal cell. This is because the light enters the polarizing plate on the output side.
When elliptically polarized light enters the output-side polarizing plate in this way, the polarized light component in the absorption axis direction of this polarizing plate does not pass through the polarizing plate, but the polarized light component perpendicular to the absorption axis direction passes through the polarizing plate, so this leakage occurs. Due to light, the degree of darkness of the OFF portion that should be black decreases, and the contrast decreases.

また、上記従来の液晶表示装置では、楕円偏光が出射側
偏光板に入射するため、ON時もOFF時も、特定の波
長光が出射側偏光板により吸収されるか、または出射側
偏光板を透過することになり、そのために出射側偏光板
を透過した光が色を帯びてしまう。
In addition, in the conventional liquid crystal display device described above, since elliptically polarized light enters the output side polarizing plate, both when ON and OFF, light of a specific wavelength is absorbed by the output side polarizing plate, or when the output side polarizing plate is Therefore, the light transmitted through the output side polarizing plate becomes colored.

第11図は従来の液晶表示装置の透過光の分光スペクト
ルを示しており、この分光スペクトルのように、従来の
液晶表示装置は、ON時とOFF時との透過率の差が小
さく、したがって十分なコントラストが得られないし、
またON時、OFF時共に各波長光の透過率が均等でな
いため、透過率の高い波長光の色に表示が着色してしま
う。なお、この表示の着色は、黄色系または青色系であ
り、そのため従来の表示装置は、イエロー・モードまた
はブルー・モードと呼ばれている。
FIG. 11 shows the spectrum of transmitted light of a conventional liquid crystal display device.As shown in this spectrum, the difference in transmittance between the ON and OFF states of the conventional liquid crystal display device is small, and therefore the transmittance is sufficient. I can't get a good contrast,
Further, since the transmittance of each wavelength light is not equal both when ON and OFF, the display is colored by the color of the wavelength light with high transmittance. Note that the coloring of this display is yellowish or blueish, and therefore conventional display devices are called yellow mode or blue mode.

本発明はこ゛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、液晶分子を180’
〜270°のツイスト角でツイスト配列させたSTN型
の液晶セルを用いるものでありながら、OFF (光遮
断)時の光の漏れを少なくするとともに、ON(光透過
)時の光透過率も高くして、コントラストを高くし、し
かも表示の着色もなくして、高品質の画像を表示するこ
とができる液晶表示装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to reduce liquid crystal molecules to 180'.
Although it uses an STN type liquid crystal cell arranged in a twisted arrangement with a twist angle of ~270°, it reduces light leakage when OFF (light blocking) and has high light transmittance when ON (light transmission). An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of displaying high-quality images with high contrast and without display coloring.

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

本発明は、透明電極と配向膜をそれぞれ形成した一対の
透明基板間に液晶を封入するとともにこの液晶の分子を
両基板間において18o°〜27o。
In the present invention, a liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates each having a transparent electrode and an alignment film formed thereon, and molecules of this liquid crystal are placed between the two substrates at an angle of 18° to 27°.

のツイスト角でツイスト配列させた液晶セルと、この液
晶セルの前後に配置された一対の偏光板とを備えた液晶
表示装置において、 前記液晶セルと一方の偏光板との間に2枚の位相板を配
置し、 かつ、この2枚の位相板のうち、 液晶セル側に位置する第1の位相板のリタデーションの
値を、前記液晶セルを出射してこの第1の位相板を透過
した光をポアンカレ球上に配して見たとき、可視光帯域
の波長光が、ポアンカレ球を平面て切ったときの切断面
の周縁線に沿ってその付近に分布する値とするとともに
、 偏光板側に位置する第2の位相板のリタデーションの値
を、前記液晶セルを出射し前記第1の位相板を透過した
後にこの第2の位相板を透過した光をポアンカレ球上に
配して見たとき、可視光帯域の波長光がポアンカレ球の
赤道上の一点の付近に集中して分布する値としたことを
特徴とするものである。
In a liquid crystal display device comprising a liquid crystal cell arranged in a twisted manner with a twist angle of and among these two phase plates, the retardation value of the first phase plate located on the liquid crystal cell side is determined by the value of the retardation of the light emitted from the liquid crystal cell and transmitted through this first phase plate. When viewed on the Poincaré sphere, the wavelength light in the visible light band is distributed along the peripheral line of the cut plane when the Poincaré sphere is cut in a plane, and the polarizing plate side The retardation value of the second phase plate located at It is characterized in that wavelength light in the visible light band is distributed in a concentrated manner around a point on the equator of the Poincaré sphere.

〔作 用〕[For production]

すなわち、本発明の液晶表示装置は、液晶分子を180
°〜270°のツイスト角でツイスト配列させた液晶セ
ルにおいて楕円偏光となる光を、液晶セルと一方の偏光
板との間に配置した2枚の位相板によって直線偏光に補
正してやるようにしたもので、上記のように、液晶セル
側の位相板のリタデーションの値を、液晶セルを出射し
てこの第1の位相板を透過した光をポアンカレ球上に配
して見たとき、可視光帯域の波長光が、ポアンカレ球を
平面で切ったときの切断面の周縁線に沿ってその付近に
分布する値とするとともに、偏光板側の第2の位相板の
リタデーションの値を、液晶セルを出射し前記第1の位
相板を透過した後にこの第2の位相板を透過した光をポ
アンカレ球上に配して見たとき、可視光帯域の波長光が
ポアンカレ球の赤道上の一点の付近に集中して分布する
値としておけば、液晶セルを出射した後に第1の位相板
および第2の位相板を透過した光は、その可視光帯域の
ほぼ全域において各波長光の位相差がほとんどない直線
偏光となる。
That is, the liquid crystal display device of the present invention has liquid crystal molecules of 180
Light that becomes elliptically polarized light in a liquid crystal cell arranged in a twisted manner with a twist angle of 270° to 270° is corrected to linearly polarized light by two phase plates placed between the liquid crystal cell and one polarizing plate. As mentioned above, the retardation value of the phase plate on the liquid crystal cell side is determined by the visible light band when the light emitted from the liquid crystal cell and transmitted through this first phase plate is placed on the Poincaré sphere. When the Poincaré sphere is cut by a plane, the wavelength light is distributed along the peripheral line of the cut surface in the vicinity thereof, and the value of the retardation of the second phase plate on the polarizing plate side is set to the value of the retardation of the liquid crystal cell. When the light that is emitted, passes through the first phase plate, and then passes through the second phase plate is placed on the Poincare sphere and viewed, the wavelength light in the visible light band is near a point on the equator of the Poincare sphere. If we assume that the value is concentrated and distributed, then the light that passes through the first phase plate and the second phase plate after exiting the liquid crystal cell will have almost no phase difference between each wavelength light in almost the entire visible light band. It becomes linearly polarized light.

なお、この作用は、いずれの方向から光を入射させた場
合も同じであり、液晶セル側から光を入射させた場合は
、液晶セルを出射した楕円偏光が第1の位相板および第
2の位相板を透過して直線偏光となり、反対側から光を
入射させた場合は、入射光が第2の位相板および第1の
位相板を透過して液晶セルの波長依存性を補償する状態
に偏光され、この後液晶セルを透過してその波長依存性
により直線偏光となる。
Note that this effect is the same when light is incident from any direction; when light is incident from the liquid crystal cell side, the elliptically polarized light emitted from the liquid crystal cell passes through the first phase plate and the second phase plate. When the light passes through the phase plate and becomes linearly polarized light, and the light enters from the opposite side, the incident light passes through the second phase plate and the first phase plate, compensating for the wavelength dependence of the liquid crystal cell. The light is polarized and then transmitted through a liquid crystal cell, becoming linearly polarized light due to its wavelength dependence.

したがって、本発明によれば、液晶セルを透過した光を
、直線偏光として出射側偏光板に入射させることができ
、出射側偏光板に入射する光が直線偏光であれば、OF
F (光遮断)時の光の漏れはほとんどなくなり、また
ON(光透過)時に特。
Therefore, according to the present invention, the light that has passed through the liquid crystal cell can be made to enter the output side polarizing plate as linearly polarized light, and if the light that is incident on the output side polarizing plate is linearly polarized, the OF
There is almost no light leakage when F (light cutoff), and especially when it is ON (light transmission).

定の波長の光が出射側偏光板で吸収されることもないた
め、OFF時の光の漏れを少なくするとともにON時の
光透過率も高くしてコントラストを高くすることができ
るし、また、特定の波長光が出射側偏光板により吸収さ
れたりまたは出射側偏光板を透過することはないから、
表示の着色もなくして高品質の画像を表示することがで
きる。
Since light of a certain wavelength is not absorbed by the output side polarizing plate, it is possible to reduce light leakage when OFF and also increase light transmittance when ON, increasing contrast. Since light of a specific wavelength is neither absorbed by the output polarizing plate nor transmitted through the output polarizing plate,
High quality images can be displayed without coloring the display.

照して説明する。I will refer to and explain.

第1図は本実施例の液晶表示装置の断面図である。この
液晶表示装置は、STN型の液晶セル10の両側1三一
対の偏光板21.22を配置するとともに、前記液晶セ
ル1oと一方の偏光板との間に2枚の位相板31.32
を配置したもので、この実施例では、前記位相板31.
32を液晶セル10と出射側偏光板(図において上側の
偏光板)22との間に配置している。
FIG. 1 is a sectional view of the liquid crystal display device of this embodiment. This liquid crystal display device has 13 pairs of polarizing plates 21 and 22 arranged on both sides of an STN liquid crystal cell 10, and two phase plates 31 and 32 between the liquid crystal cell 1o and one polarizing plate.
In this embodiment, the phase plates 31.
32 is disposed between the liquid crystal cell 10 and the output side polarizing plate (the upper polarizing plate in the figure) 22.

前記液晶セル10は、ガラスからなる一対の透明基板1
1.12を枠状のシール材13を介して接着するととも
に、この側基板11. 12間ノシール材13で囲まれ
た空隙に液晶18を封入したもので、入射側基板(図に
おいて下基板)11の液晶層対向面にはストライプ状の
透明な走査電極14か多数本互いに平行に配列形成され
、出射側基板12の液晶層対向面には、前記走査電極1
4と直交させて、ストライプ状の透明な信号電極14が
多数本互いに平行に配列形成されている。
The liquid crystal cell 10 includes a pair of transparent substrates 1 made of glass.
1.12 is bonded via a frame-shaped sealing material 13, and this side substrate 11. A liquid crystal 18 is sealed in a gap surrounded by a sealing material 13, and a large number of striped transparent scanning electrodes 14 are arranged parallel to each other on the surface of the incident side substrate (lower substrate in the figure) 11 facing the liquid crystal layer. The scanning electrodes 1 are formed in an array on the surface of the output side substrate 12 facing the liquid crystal layer.
4, a large number of striped transparent signal electrodes 14 are arranged in parallel to each other.

また、両基板11.12の電極形成面上には、表面にラ
ビングによる配向処理を施した配向膜16゜17がそれ
ぞれ形成されており、両基板11゜12間に封入された
液晶18の分子は、前記配向膜16,17の配向規制力
により両基板11゜12間において180’〜270”
のツイスト角でツイスト配列されている。また、この液
晶セル10のリタデーションΔnlo’dlO(液晶の
屈折率異方性Δn、。と液晶層厚d1oとの積)の値は
、700n■〜1000n−であり、この実施例では、
液晶セル10に封入する液晶18として屈折率異方性Δ
n、。の値が16on1以上の液晶を用い、この液晶1
8の屈折率異方性Δn、。に応じて液晶層の層厚(セル
ギャップ)d+。を設定して、液晶セル10のリタデー
ションΔn1゜・dl。を上記の値にしている。なお、
この液晶セル10は、白黒のモノクローム画像を表示す
るものでも、フルカラー画像を表示するものでもよく、
液晶セル10にフルカラー画像を表示させる場合は、各
走査電極14または各信号電極15にそれぞれ対応させ
て、赤。
In addition, on the electrode formation surfaces of both substrates 11 and 12, alignment films 16 and 17, whose surfaces are subjected to alignment treatment by rubbing, are formed, respectively, and the molecules of liquid crystal 18 sealed between both substrates 11 and 12 are formed. is 180' to 270'' between the two substrates 11° and 12 due to the alignment regulating force of the alignment films 16 and 17.
Twisted array with a twist angle of . Further, the value of the retardation Δnlo'dlO (the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness d1o) of this liquid crystal cell 10 is 700n■ to 1000n-, and in this example,
The liquid crystal 18 sealed in the liquid crystal cell 10 has a refractive index anisotropy Δ
n. Use a liquid crystal with a value of 16 on 1 or more, and use this liquid crystal 1
Refractive index anisotropy Δn, of 8. The layer thickness (cell gap) of the liquid crystal layer (cell gap) d+. and set the retardation Δn1°·dl of the liquid crystal cell 10. is set to the above value. In addition,
This liquid crystal cell 10 may display a black and white monochrome image or a full color image.
When displaying a full-color image on the liquid crystal cell 10, red is applied to each scanning electrode 14 or each signal electrode 15, respectively.

緑、青のカラーフィルタを設けておけばよい。It is sufficient to provide green and blue color filters.

一方、液晶セル10と出射側偏光板22との間に配置さ
れた2枚の位相板31.32のうち、液晶セル10側の
第1位相板31は174波長位相板とされ、偏光板22
側の第2位相板32は1ハ波長位相板とされている。
On the other hand, among the two phase plates 31 and 32 arranged between the liquid crystal cell 10 and the output side polarizing plate 22, the first phase plate 31 on the liquid crystal cell 10 side is a 174-wavelength phase plate, and the polarizing plate 22
The second phase plate 32 on the side is a 1-wavelength phase plate.

そして、第1位相板31のリタデーションΔn31・d
、1(位相板の屈折率異方性Δn31と板厚d31との
積)の値は、液晶セル10のリタデーションΔrl+o
−d+o(Δn1o−d1゜m−700nffl〜10
1000nに応じて、液晶セル10を出射してこの第1
位相板31を透過した光をポアンカレ球上に配して見た
とき、可視光帯域の波長光が、ポアンカレ球を平面で切
ったときの切断面の周縁線に沿ってその付近に分布する
値とされている。この実施例では、第1位相板31のリ
タデーションΔn31”dl1は 125r+m 〜1
50nmである。
Then, the retardation Δn31·d of the first phase plate 31
, 1 (product of refractive index anisotropy Δn31 and plate thickness d31 of the phase plate) is the retardation Δrl+o of the liquid crystal cell 10
-d+o(Δn1o-d1゜m-700nffl~10
1000n, the liquid crystal cell 10 emits this first light.
When the light transmitted through the phase plate 31 is placed on the Poincare sphere and viewed, the wavelength light in the visible light band is distributed along the peripheral line of the cut plane when the Poincare sphere is cut by a plane. It is said that In this embodiment, the retardation Δn31''dl1 of the first phase plate 31 is 125r+m ~1
It is 50 nm.

また、第2位相板32のリタデーションΔn3□・d3
2の値は、液晶セル10のリタデーションΔn+o−d
l。と上記第1位相板31のリタデーションΔn31・
d3、とに応じて、液晶セル10を出射し第1位相板3
1を透過した後にこの第2の位相板32を透過した光を
ポアンカレ球上に配して見たとき、可視光帯域の波長光
がポアンカレ球の赤道上の一点の付近に集中して分布す
る値とされている。この実施例では、第2位相板32の
リタデーションΔn32’d32は 400nw 〜7
00nsである。
Moreover, the retardation Δn3□・d3 of the second phase plate 32
The value of 2 is the retardation Δn+od of the liquid crystal cell 10
l. and the retardation Δn31 of the first phase plate 31.
d3, the liquid crystal cell 10 emits light and the first phase plate 3
When the light that has passed through the second phase plate 32 after passing through the second phase plate 32 is viewed on the Poincare sphere, the wavelength light in the visible light band is concentrated and distributed near one point on the equator of the Poincare sphere. It is considered a value. In this embodiment, the retardation Δn32'd32 of the second phase plate 32 is 400nw ~ 7
00ns.

この第1位相板31および第2位相板32と、入射側偏
光板21および出射側偏光板22とは、その光学軸を次
のような方向に合わせて配置されている。
The first phase plate 31 and the second phase plate 32, the incident-side polarizing plate 21, and the exit-side polarizing plate 22 are arranged with their optical axes aligned in the following directions.

第2図は、液晶セル10の両基板11.12面における
液晶分子配向方向(配向膜16.17のラビング方向)
と、前記位相板31.32の進相軸の方向と、偏光板2
1.22の偏光軸(透過軸または吸収軸)の方向とを示
したもので、第2図(a)に示すように、液晶セル10
の出射側基板12面の液晶分子配向方向12aは、入射
側基板11面の液晶分子配向方向11aに対して右回り
に液晶分子のツイスト角(180°〜270°)θたけ
ずれており、両基板11.12面の液晶分子配向方向1
1a、12aはそれぞれ、液晶表示装置の視角方向に対
する水平線Zに対して同じ角度で交差している。また、
第2図(b)に示すように、液晶セル1〇−側の第1位
相板31の進相軸31aは、液晶セル10の出射側基板
12面の液晶分子配向方向12Hに対して左回りに90
°〜100’の角度α1で交差する方向にあり、偏光板
22側の第2位相板32の進相軸31aは、上記液晶分
子配向方向12aに対して左回りに100°〜150゜
の角度α2で交差する方向にある。さらに、第2図(C
)、(d)に示すように、入射側偏光板21の偏光軸2
1aは、液晶セル10の入射側基板11面の液晶分子配
向方向11aに対して左回りに 110°〜160°の
角度βて交差する方向にあり、出射側偏光板22の偏光
軸22aは、液晶セル10の出射側基板12面の液晶分
子配向方向12aに対して左回りに70°〜190°の
角度γで交差する方向にある。ここで右回りおよび左回
りとは、いずれも光の出射側から見たときの向きである
FIG. 2 shows the alignment direction of liquid crystal molecules on both substrates 11 and 12 surfaces of the liquid crystal cell 10 (rubbing direction of alignment films 16 and 17).
, the direction of the fast axes of the phase plates 31 and 32, and the polarizing plate 2
As shown in FIG. 2(a), the direction of the polarization axis (transmission axis or absorption axis) of 22 is shown.
The liquid crystal molecule orientation direction 12a on the output side substrate 12 surface is shifted clockwise by a twist angle (180° to 270°) θ of the liquid crystal molecules with respect to the liquid crystal molecule orientation direction 11a on the input side substrate 11 surface. Liquid crystal molecule orientation direction 1 on substrate 11.12 plane
1a and 12a each intersect at the same angle with respect to the horizontal line Z in the viewing angle direction of the liquid crystal display device. Also,
As shown in FIG. 2(b), the fast axis 31a of the first phase plate 31 on the - side of the liquid crystal cell 10 rotates counterclockwise with respect to the liquid crystal molecule orientation direction 12H on the output side substrate 12 surface of the liquid crystal cell 10. 90 to
The fast axis 31a of the second phase plate 32 on the polarizing plate 22 side is at an angle of 100° to 150° counterclockwise with respect to the liquid crystal molecule alignment direction 12a. It is in the direction that intersects at α2. Furthermore, Figure 2 (C
), (d), the polarization axis 2 of the incident side polarizing plate 21
1a is in a direction that intersects the liquid crystal molecule alignment direction 11a on the incident side substrate 11 surface of the liquid crystal cell 10 at an angle β of 110° to 160° counterclockwise, and the polarizing axis 22a of the output side polarizing plate 22 is The direction intersects the liquid crystal molecule alignment direction 12a on the output side substrate 12 surface of the liquid crystal cell 10 at an angle γ of 70° to 190° counterclockwise. Here, clockwise rotation and counterclockwise rotation both refer to directions when viewed from the light output side.

なお、この実施例の液晶表示装置は、OFF電圧の印加
により液晶セル10の液晶分子が初期配向状態になった
ときに光が遮断され、ON電圧の印加により液晶分子が
立上り配向状態になったときに光が透過する、いわゆる
ネガ・モード表示タイプのもので、前記入射側偏光板2
1の偏光軸方向21aと出射側偏光板22の偏光軸方向
22aとは、上記角度β、γの範囲内で、液晶表示装置
の表示かネガ・モードとなる角度に設定されている。
In the liquid crystal display device of this example, light is blocked when the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell 10 enter the initial alignment state by application of an OFF voltage, and the liquid crystal molecules rise and enter the alignment state by application of an ON voltage. It is a so-called negative mode display type in which light sometimes passes through, and the polarizing plate 2 on the incident side
1 and the polarization axis direction 22a of the output-side polarizing plate 22 are set within the range of the angles β and γ as described above, so that the display of the liquid crystal display device is in a negative mode.

すなわち、この実施例の液晶表示装置は、液晶分子を1
80°〜270°のツイスト角でツイスト配列させたS
TN液晶セル10と出射側偏光板22との間に2枚の位
相板31.32を配置するとともに、この2枚の位相板
31.32のうち、液晶セル10側の第1位相板31の
リタデーションΔn31・d3+の値を、液晶セル10
のリタデーションΔn1o−d1o(Δn to−d 
+o−700nm〜1000rv)に応じて、液晶セル
10を出射してこの第1位相板31を透過した光をポア
ンカレ球上に配して見たとき、可視光帯域の波長光が、
ポアンカレ球を平面で切ったときの切断面の周縁線に沿
ってその付近に分布する値(Δn31・d3+=  1
25nm〜150na+)とし°、偏光板22側の第2
位相板32のリタデーションΔn32・d32の値を、
液晶セル10を出射し第1位相板31を透過した後にこ
の第2の位相板32を透過した光をポアンカレ球上に配
して見たとき、可視光帯域の波長光がポアンカレ球の赤
道上の一点の付近に集中して分布する値(Δn 、2・
d 32−40On+g 〜700nm)としたもので
あり、この液晶表示装置によれば、液晶分子を180°
〜270°のツイスト角でツイスト配列させたSTN型
の液晶セルを用いるものでありながら、OFF (光遮
断)時の光の漏れを少なくするとともに、ON(光透過
)時の光透過率も高くして、コントラストを高くし、し
かも表示の着色もなくして、高品質の画像を表示するこ
とかできる。
That is, the liquid crystal display device of this example has a liquid crystal molecule of 1
S twisted array with twist angle of 80° to 270°
Two phase plates 31 and 32 are arranged between the TN liquid crystal cell 10 and the output side polarizing plate 22, and among these two phase plates 31 and 32, the first phase plate 31 on the liquid crystal cell 10 side The value of retardation Δn31・d3+ is determined from the liquid crystal cell 10.
retardation Δn1o−d1o(Δn to−d
+o-700nm to 1000rv), when the light emitted from the liquid crystal cell 10 and transmitted through the first phase plate 31 is arranged on the Poincaré sphere, the wavelength light in the visible light band is
When the Poincaré sphere is cut by a plane, the values distributed along and around the peripheral line of the cut plane (Δn31・d3+=1
25 nm to 150 na+) and the second polarizer on the polarizing plate 22 side.
The value of retardation Δn32・d32 of the phase plate 32 is
When the light that is emitted from the liquid crystal cell 10, passes through the first phase plate 31, and then passes through the second phase plate 32 is placed on the Poincare sphere and viewed, the wavelength light in the visible light band is located on the equator of the Poincare sphere. Values concentrated around one point (Δn, 2・
d 32-40On+g ~700nm), and according to this liquid crystal display device, the liquid crystal molecules are aligned at 180°.
Although it uses an STN type liquid crystal cell arranged in a twisted arrangement with a twist angle of ~270°, it reduces light leakage when OFF (light blocking) and has high light transmittance when ON (light transmission). By doing so, it is possible to display high-quality images with high contrast and without display coloration.

第3図は上記実施例の液晶表示装置の透過光の分光スペ
クトルを示しており、この゛分光スペクトルのように、
この液晶表示装置は、ON時の透過率か高く、またOF
F時の透過率はほとんど0となっており、したかって高
コントラストの表示を得ることかできる。また、この液
晶表示装置では、OFF時の透過率が可視光帯域のほぼ
全波長においてほぼ一定であり、またON時の透過率も
可視光帯域のほぼ全波長において高いレベルにあるから
、表示に液晶セル10の波長依存性による着色を生ずる
ことはない。なお、第3図の分光スペクトルは、液晶セ
ル10の液晶分子ツイスト角θとリタデーションΔn 
to’ d 10を、θ−220’ 。
FIG. 3 shows the spectrum of the transmitted light of the liquid crystal display device of the above example, and like this spectrum,
This liquid crystal display device has high transmittance when ON, and also has high transmittance when ON.
The transmittance at F is almost 0, and therefore a high contrast display can be obtained. In addition, in this liquid crystal display device, the transmittance when turned off is almost constant over almost all wavelengths in the visible light band, and the transmittance when turned on is also at a high level over almost all wavelengths in the visible light band. Coloration due to wavelength dependence of the liquid crystal cell 10 does not occur. The spectrum shown in FIG. 3 is based on the liquid crystal molecule twist angle θ and retardation Δn of the liquid crystal cell 10.
to' d 10, θ-220'.

Δn +o−d ro−750nmとし、第1位相板3
1のリタデーションΔn31”d31を130nm、第
2位相板32のリタデーションΔn32’d32を57
5nmとするとともに、この第1位相板31および第2
位相板32と偏光板21.22を、第2図に示した軸方
向角度α1.2.β、γをそれぞれα1−α 75°、α2−100°、β−165°、γ−135’
にしたときの測定値である。
Δn + o - d r o - 750 nm, and the first phase plate 3
The retardation Δn31''d31 of the second phase plate 32 is 130 nm, and the retardation Δn32'd32 of the second phase plate 32 is 57 nm.
5 nm, and this first phase plate 31 and second phase plate 31
The phase plate 32 and the polarizing plate 21.22 are arranged at an axial angle α1.2.2 as shown in FIG. β and γ are respectively α1-α 75°, α2-100°, β-165°, γ-135'
This is the measured value when

このように高コントラストでかつ着色のない表示を得る
ことができるのは、液晶セル10を出射した楕円偏光が
、液晶セル10と出射側偏光板22との間に配置した2
枚の位相板31.32の偏光作用によって直線偏光に戻
されるためであり、この位相板3”1,32のリタデー
ションΔn31・d3□、Δn32・d32をそれぞれ
上記のような値にしておけば、液晶セル10を出射しさ
らに第1位相板31と第2位相板32とを透過した光が
可視光帯域のほぼ全波長において位相差のほとんどない
直線偏光となるから、コントラストを高くするとともに
、表示の着色もなくすことができる。
The reason why a display with high contrast and no coloration can be obtained is that the elliptically polarized light emitted from the liquid crystal cell 10 is transmitted to
This is because the light is returned to linear polarization by the polarization action of the phase plates 31 and 32.If the retardations Δn31・d3□ and Δn32・d32 of the phase plates 3''1 and 32 are respectively set to the above values, Since the light emitted from the liquid crystal cell 10 and further transmitted through the first phase plate 31 and the second phase plate 32 becomes linearly polarized light with almost no phase difference in almost all wavelengths in the visible light band, the contrast can be increased and the display can be improved. Coloring can also be removed.

次に、上記液晶表示装置における光の偏光状態をポアン
カレ球を用いて説明する。
Next, the polarization state of light in the liquid crystal display device will be explained using a Poincaré sphere.

第4図は偏光状態を表現する方法として一般に用いられ
ているポアンカレ球を示している。Cはポアンカレ球の
球軸(地球の地軸に相当する軸)、Eは赤道である。こ
のポアンカレ球の両極は円偏光Rを表し、赤道E上は直
線偏光Sを表しており、他の領域は楕円偏光を表す。な
お、赤道E上の経度0″の点は赤道Eに沿う方向の直線
偏光、経度90@の点は球軸Cに沿う方向の直線偏光、
経度45°の点はこの点を通る赤道Eと平行な接線に対
して45°の方向の直線偏光、経度135°の点はこの
点を通る赤道Eと平行な接線に対して135°の方向(
経度45°の点の直線偏光と直交する方向)の直線偏光
である。また、上半球は右回転の偏光を表し、下半球は
左回転の偏光を表す。このポアンカレ球上における楕円
偏光の各波長光の分布点の緯度τと経度ψは、偏光の楕
円率εと、楕円の長軸方向の角度(第2図に示した水平
線Zに対する角度)ξに対して次式の関係にある。
FIG. 4 shows the Poincaré sphere, which is generally used as a method of expressing the polarization state. C is the spherical axis of the Poincaré sphere (corresponding to the earth's axis), and E is the equator. Both poles of this Poincaré sphere represent circularly polarized light R, the area on the equator E represents linearly polarized light S, and the other regions represent elliptically polarized light. Note that a point on the equator E with longitude 0'' is linearly polarized light in the direction along the equator E, a point with longitude 90@ is linearly polarized light in the direction along the spherical axis C,
A point at longitude 45° is linearly polarized light in a direction of 45° to a tangent parallel to the equator E passing through this point, and a point at longitude 135° is in a direction 135° to a tangent parallel to the equator E passing through this point. (
This is linearly polarized light in a direction perpendicular to the linearly polarized light at a point at a longitude of 45 degrees. Further, the upper hemisphere represents right-handed polarized light, and the lower hemisphere represents left-handed polarized light. The latitude τ and longitude ψ of the distribution point of each wavelength of elliptically polarized light on the Poincaré sphere are determined by the ellipticity ε of the polarized light and the angle in the long axis direction of the ellipse (angle with respect to the horizontal line Z shown in Figure 2) ξ. There is a relationship as shown below.

τ−2arc tanε し珠玉に配して各波長光の分布状態をポアンカレ球の上
極側から見た図であり、ここでは、液晶分子ツイスト角
θが240°、リタデーションΔn1゜・dloが78
0niの液晶セルを出射した光の分布を示している。こ
の第5図のように、液晶セル10を出射した光A1は、
各波長光か、ポアンカレ球上に斜めにたすき掛けしたよ
うに分布する楕円偏光となっている。
This is a diagram of the distribution state of light of each wavelength arranged in a ball with τ-2arc tanε as seen from the upper pole side of the Poincaré sphere. Here, the liquid crystal molecule twist angle θ is 240°, and the retardation Δn1°・dlo is 78°.
It shows the distribution of light emitted from a 0ni liquid crystal cell. As shown in FIG. 5, the light A1 emitted from the liquid crystal cell 10 is
The light of each wavelength is elliptically polarized light that is distributed diagonally across the Poincaré sphere.

一方、位相板は、上記ポアンカレ球上の各波長光の分布
状態を、球の中心と赤道E上のある一点とを通る直線(
位相板の進相軸)を中心として珠玉を回転させる働きを
もっており、したがって、液晶セル10を出射して第1
位相板31を透過した光−次のような偏光状態になる。
On the other hand, the phase plate changes the distribution state of each wavelength light on the Poincare sphere by a straight line passing through the center of the sphere and a certain point on the equator E (
It has the function of rotating the beads around the phase plate (fast axis of the phase plate), and therefore the liquid crystal cell 10 emits light and
The light transmitted through the phase plate 31 has the following polarization state.

第6図は、液晶セル10を出射して第1位相板31を透
過した光を上記ポアンカレ球上に配して各波長光の分布
状態をポアンカレ球の上極側から見た図であり、ここで
は、第1位相板31としてリタデーションΔn31・d
3□が137r++gの位相板を用い、この第1位相板
31を、その進相軸31aが、上記ポアンカレ球の中心
と赤道E上の経度62.5°の点とを通る直線(液晶セ
ル10の出射側基板12面の液晶分子配向方向12aに
対して92.5°の方向)に合わせて配置したときの各
波長光の分布を示している。このように第1位相板31
の位相板31を配置して、液晶セル10を出射した光を
第1位相板31に通すと、液晶セル10を出射した各波
長光の分布状態が、第1位相板31によって第5図の状
態から第1位相板31の進相軸31aつまりポアンカレ
球の中心と赤道E上の経度62.5’の点とを通る直線
を中心として珠玉を137n■/λ周回転され、可視光
帯域の各波長光が、第6図に示すように、ポアンカレ球
をある平面で切ったときの切断面の周縁線りに沿ってそ
の付近に分布する状態になる。
FIG. 6 is a diagram showing the distribution state of each wavelength light when the light emitted from the liquid crystal cell 10 and transmitted through the first phase plate 31 is arranged on the Poincare sphere, as seen from the upper pole side of the Poincare sphere. Here, the retardation Δn31·d is used as the first phase plate 31.
A phase plate with 3□ of 137r++g is used, and the first phase plate 31 is connected to a straight line (liquid crystal cell 10 The distribution of each wavelength of light is shown when the light is arranged in a direction of 92.5° with respect to the liquid crystal molecule orientation direction 12a on the emission side substrate 12 surface. In this way, the first phase plate 31
When the phase plate 31 of FIG. From this state, the ball is rotated 137n/λ around the fast axis 31a of the first phase plate 31, that is, the straight line passing through the center of the Poincaré sphere and the point at longitude 62.5' on the equator E, and the visible light band is As shown in FIG. 6, the light of each wavelength is distributed in the vicinity along the peripheral line of the cut plane when the Poincaré sphere is cut along a certain plane.

また、第7図は、液晶セル10を出射し前記第1位相板
31を透過した後に第2位相板32を透過した光を上記
ポアンカレ球上に配して各波長光の分布状態をポアンカ
レ球の上極側から見た図であり、ここでは、第2位相板
32としてリタデーションΔn3□・d3□がflil
Onwの位相板を用0、この第2位相板32を、その進
相軸32aが、上記ポアンカレ球の中心と赤道E上の経
度90°の点とを通る直線(液晶セル10の出射側基板
12面の液晶分子配向方向12Hに対して120°の方
向)に合わせて配置したときの各波長光の分布を示して
いる。このように第2位相板32を配置して、液晶セル
10を出射し第1位相板31を透過した光を第2位相板
32に通すと、液晶セル10を出射して第1位相板31
を透過した各波長光の分布状態が、第2°位相板32に
よって第6図の状態からさらに第2位相板32の進相軸
32aつまりポアンカレ球の中心と赤道E上の経度90
°の点とを通る直線を中心として珠玉を610ni/λ
周回転され、可視光帯域の各波長光が、第7図に示すよ
うに、ポアンカレ球の赤道E上の一点の付近(経度37
.5°〜52.5°の領域)に集中して分布する状態に
なる。
In addition, FIG. 7 shows that the light that has been emitted from the liquid crystal cell 10, transmitted through the first phase plate 31, and then transmitted through the second phase plate 32 is arranged on the Poincare sphere, and the distribution state of each wavelength light is determined on the Poincare sphere. This is a diagram seen from the upper pole side of the retardation Δn3□・d3□ as the second phase plate 32.
Onw phase plate is used, and the second phase plate 32 is connected so that its fast axis 32a is a straight line passing through the center of the Poincaré sphere and a point at 90° longitude on the equator E (the output side substrate of the liquid crystal cell 10). It shows the distribution of light of each wavelength when arranged in a direction of 120° with respect to the orientation direction 12H of liquid crystal molecules on the 12th plane. When the second phase plate 32 is arranged in this way and the light that has been emitted from the liquid crystal cell 10 and transmitted through the first phase plate 31 is passed through the second phase plate 32, the light is emitted from the liquid crystal cell 10 and passes through the first phase plate 31.
The distribution state of each wavelength light transmitted through the 2° phase plate 32 is further changed from the state shown in FIG.
The gem is 610ni/λ centered on the straight line passing through the point of °.
As shown in FIG.
.. 5° to 52.5°).

そして、ポアンカレ球の赤道E上は前述したように直線
偏光を表すから、第7図のようにポアンカレ球の赤道E
上の一点の付近に集中して分布する各波長光は、はぼ直
線偏光となる。
Since the area on the equator E of the Poincaré sphere represents linearly polarized light as mentioned above, the equator E of the Poincaré sphere is shown in Figure 7.
Each wavelength of light concentrated and distributed near one point above becomes approximately linearly polarized light.

第8図〜第10図は、液晶セル10にOFF電圧を印加
したときにおける、液晶セル10を出射した光と、第1
位相板31を透過した光と、第2位相板32を透過した
光の、上記ポアンカレ球上での各波長光の分布点の緯度
τと経度ψを示しており、液晶セル10を出射した光は
、その各波長光が第8図に示すような緯度τおよび経度
ψで分布する楕円偏光となっている。しかし、この液晶
セル10を出射した光を第1位相板31に通すと、この
光が第1位相板31により偏光されて、各波長光が第9
図に示すような緯度τおよび経度ψで分布する状態にな
る。そして、この光をさらに第2位相板32に通すと、
この第2位相板32を透過した光は、第10図に示すよ
うに、可視光帯域(こξでは450nm〜650rv)
の波長光が緯度τ−〇°の線上、つまり赤道E上にほぼ
分布し、またこの可視光帯域の波長光がある経度ψ(第
10図ではψ−約90°)の上、つまり赤道E上の一点
の付近に集中して分布する状態となる。そして、第10
図に示すように、各波長光の分布点の緯度τと経度ψか
それぞれほぼ同じになるといることは、この各波長光の
位相差がほとんどなくなったことを意味しており、した
がって、上記第2位相板32を透過した光は、はぼ直線
偏光である。
8 to 10 show the light emitted from the liquid crystal cell 10 and the first light when an OFF voltage is applied to the liquid crystal cell 10.
The latitude τ and longitude ψ of the distribution points of each wavelength light on the Poincaré sphere of the light transmitted through the phase plate 31 and the light transmitted through the second phase plate 32 are shown, and the light emitted from the liquid crystal cell 10 is elliptically polarized light whose wavelengths are distributed along latitudes τ and longitudes ψ as shown in FIG. However, when the light emitted from this liquid crystal cell 10 is passed through the first phase plate 31, this light is polarized by the first phase plate 31, and each wavelength light is
As shown in the figure, the distribution is at latitude τ and longitude ψ. Then, when this light is further passed through the second phase plate 32,
As shown in FIG. 10, the light transmitted through this second phase plate 32 is in the visible light band (450 nm to 650 rv in this case).
The wavelength light is distributed almost on the line of latitude τ-〇°, that is, on the equator E, and the wavelength light of this visible light band is distributed on the longitude ψ (ψ-about 90° in Fig. 10), that is, on the equator E. The distribution will be concentrated near one point above. And the 10th
As shown in the figure, the fact that the latitude τ and longitude ψ of the distribution points of each wavelength light are almost the same means that the phase difference between each wavelength light has almost disappeared. The light transmitted through the two-phase plate 32 is almost linearly polarized light.

なお、第8図〜第10図に示した偏光状態は、液晶セル
10として液晶分子のツイスト角が240°、リタデー
ションΔnlo’dloか780nmの液晶セルを用い
、第1位相板31としてリタデーションΔn3)・d3
1が 140tvの位相板、第2位相板32としてリタ
デーションΔn32・d3□が610Iの位相板を用い
て、液晶セル10の電極14゜15間に20.6VのO
FF電圧を印加した場合の測定値である。
Note that the polarization states shown in FIGS. 8 to 10 are obtained by using a liquid crystal cell in which the twist angle of liquid crystal molecules is 240° and the retardation Δnlo'dlo or 780 nm as the liquid crystal cell 10, and the retardation Δn3) as the first phase plate 31.・d3
1 is a phase plate of 140 tv, and the second phase plate 32 is a phase plate with a retardation Δn32·d3□ of 610I.
This is a measured value when an FF voltage is applied.

このように、上記実施例の液晶表示装置によれば、液晶
セル10を透過した光を、直線偏光として出射側偏光板
22に入射させることができ、出射側偏光板22に入射
する光が直線偏光であれば、OFF時の光の漏れはほと
んどなくなり、またON時に特定の波長の光が出射側偏
光板で吸収されることもないため、第3図に示した分光
スペクトルのように、OFF時の光の漏れを少なくする
とともにON時の光透過率も高くしてコントラストを高
くすることかできるし、また、特定の波長光が出射側偏
光板22により吸収されたりまたは出射側偏光板22を
透過することはないがら、表示の着色もなくして高品質
の画像を表示することかできる。これは、白黒のモノク
ローム画像を表示する液晶表示装置に限らず、フルカラ
ー画像を表示する液晶表示装置においてもいえることで
あり、フルカラー画像を表示する液晶表示装置において
も、白および黒の表示が他の色を帯びることはないし、
またカラーフィルタで着色された赤。
As described above, according to the liquid crystal display device of the above embodiment, the light transmitted through the liquid crystal cell 10 can be made to enter the output side polarizing plate 22 as linearly polarized light, and the light incident on the output side polarizing plate 22 can be linearly polarized. If it is polarized light, there will be almost no light leakage when it is OFF, and light of a specific wavelength will not be absorbed by the polarizing plate on the output side when it is ON. It is possible to reduce the leakage of light when the light is turned on, and also to increase the light transmittance when the light is turned on, thereby increasing the contrast. Although the image does not pass through the image, it is possible to display a high-quality image without coloring the display. This is true not only for liquid crystal display devices that display black and white monochrome images, but also for liquid crystal display devices that display full-color images. It does not take on the color of
Also colored red with a color filter.

緑、青の表示が他の色を帯びて色ずれを生ずることもな
い。
There is no possibility that the green or blue display will take on other colors and cause color shift.

しかも、上記実施例では、液晶セル22に封入する液晶
を、屈折率異方性が160rv以上の液晶としているた
め、液晶セル1oのリタデーションΔn−dを所定の値
(実施例テl;! 700nm 〜101000nにす
るのに必要な液晶層厚dを小さくすることができ、この
ように液晶セル10の液晶層厚dを小さくできれば、表
示駆動電圧の印加に対する液晶の応答時間(レスポンス
)か短くなるから、応答性も向上させることができる。
Moreover, in the above embodiment, since the liquid crystal sealed in the liquid crystal cell 22 is a liquid crystal having a refractive index anisotropy of 160 rv or more, the retardation Δn-d of the liquid crystal cell 1o is set to a predetermined value (Example Tel;! 700 nm). The liquid crystal layer thickness d required to achieve ~101000n can be reduced, and if the liquid crystal layer thickness d of the liquid crystal cell 10 can be reduced in this way, the response time of the liquid crystal to the application of the display drive voltage will be shortened. Therefore, responsiveness can also be improved.

すなわち、下記の表は、TN型の液晶セルを用いた液晶
表示装置と、従来のSTNTN型液晶セルいた液晶表示
装置と、上記実施例の液晶表示装置の液晶の応答時間を
比較して示している。
That is, the table below compares the response times of the liquid crystal of a liquid crystal display device using a TN type liquid crystal cell, a liquid crystal display device using a conventional STNTN type liquid crystal cell, and the liquid crystal display device of the above example. There is.

この表のように、上記実施例の液晶表示装置は、液晶の
応答時間が、従来のSTNTN型液晶セルいた液晶表示
装置の数倍で、TN型液晶セルにおける液晶の応答時間
にほぼ匹敵しており、したかって高デユーテイでの時分
割駆動性に優れたSTN型の液晶セルを使用するもので
ありなから、高速で液晶を動作させることができる。
As shown in this table, the liquid crystal response time of the liquid crystal display device of the above example is several times that of a liquid crystal display device with a conventional STNTN type liquid crystal cell, and is almost comparable to the liquid crystal response time of a TN type liquid crystal cell. Therefore, since it uses an STN type liquid crystal cell which has excellent time-division drive performance at high duty, it is possible to operate the liquid crystal at high speed.

なお、上記実施例では、位相板31.32を配置した側
を光出射側としたが、上記液晶表示装置は、位相板31
.32を配置しない側を光出射側として使用することも
可能であり、その場合は、偏光板22を透過した入射光
が第2位相板32および第1位相板31を透過して液晶
セル10の波長依存性を補償する状態に偏光され、この
後液晶セル10を透過してその波長依存性により直線偏
光となる。
Note that in the above embodiment, the side on which the phase plates 31 and 32 are arranged is the light output side, but in the above liquid crystal display device, the side on which the phase plates 31 and 32 are arranged is
.. It is also possible to use the side where 32 is not disposed as the light emitting side, in which case the incident light that has passed through the polarizing plate 22 passes through the second phase plate 32 and the first phase plate 31 and is reflected in the liquid crystal cell 10. The light is polarized in a state that compensates for the wavelength dependence, and then passes through the liquid crystal cell 10 and becomes linearly polarized light due to the wavelength dependence.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の液晶表示装置は、液晶セルと一方の偏光板との
間に2枚の位相板を配置し、かつ、この2枚の位相板の
うち、液晶セル側に位置する第1の位相板のリタデーシ
ョンの値を、前記液晶セルを出射してこの第1の位相板
を透過した光をポアンカレ球上に配して見たとき、可視
光帯域の波長光が、ポアンカレ球を平面で切ったときの
切断面の周縁線に沿ってその付近に分布する値とすると
ともに、偏光板側に位置する第2の位相板のリタデーシ
ョンの値を、前記液晶セルを出射し前記第1の位相板を
透過した後にこの第2の位相板を透過した光をポアンカ
レ球上に配して見たとき、可視光帯域の波長光かポアン
カレ球の赤道上の一点の付近に集中して分布する値とし
たものであるから、液晶セルを透過した光を、前記第1
の位相板と第2の位相板とによって直線偏光として出射
側の偏光板に入射させることかでき、したがって、液晶
分子を180°〜270°のツイスト角でツイスト配列
させ?E S T N型の液晶セルを用いるものであり
ながら、OFF (光遮断)時の光の漏れを少なくする
とともに、ON(光透過)時の光透過率も高くして、コ
ントラストを高くし、しかも表示の着色もなくして、高
品質の画像を表示することができる。
The liquid crystal display device of the present invention includes two phase plates arranged between a liquid crystal cell and one polarizing plate, and of the two phase plates, a first phase plate located on the liquid crystal cell side. When looking at the retardation value of the light emitted from the liquid crystal cell and transmitted through this first phase plate by placing it on the Poincare sphere, the wavelength light in the visible light band cuts the Poincare sphere with a plane. At the same time, the retardation value of the second phase plate located on the polarizing plate side is set to the value distributed in the vicinity of the edge line of the cut surface. When the light that has passed through this second phase plate is placed on the Poincare sphere and viewed, it is assumed that the wavelength light is in the visible light band or the value is concentrated near one point on the equator of the Poincare sphere. Therefore, the light transmitted through the liquid crystal cell is
By using the phase plate and the second phase plate, linearly polarized light can be input to the polarizing plate on the output side. Therefore, the liquid crystal molecules can be arranged in a twisted manner at a twist angle of 180° to 270°. Although it uses an E S T N-type liquid crystal cell, it reduces light leakage when OFF (light blocking), and increases light transmittance when ON (light transmission), increasing contrast. Furthermore, high-quality images can be displayed without coloring the display.

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

第1図〜第10図は本発明の一実施例を示したもので、
第1図は液晶表示装置の断面図、第2図は液晶セルの側
基板面における液晶分子配向方向と位相板および偏光板
の光学軸の方向を示す図、第3図は液晶表示装置の透過
光の分光スペクトルを示す図、第4図はポアンカレ球の
斜視図、第5図は液晶セルを出射した光をポアンカレ球
上に配して見た各波長光の分布状態図、第6図は液晶セ
ルを出射して第1の位相板を透過した光をポアンカレ球
上に配して見た各波長光の分布状態図、第7図は液晶セ
ルを出射し第1の位相板を透過した後に第2の位相板を
透過した光をポアンカレ球上に配して見た各波長光の分
布状態図、第8図〜第10図は液晶セルにOFF電圧を
印加したときにおける液晶セルを出射した光と第1の位
相板を透過した光と第2の位相板を透過した光のポアン
カレ球上での各波長光の分布点の緯度と経度を示す図で
ある。第11図は従来のSTN型液晶セルを使用する液
晶表示装置の透過光の分光スペクトルを示す図である。 10・・・液晶セル、11.12・・・透明基板、14
・・・走査電極、15・・・信号電極、16゜17・・
・配向膜、18・・・液晶、21.22・・・偏光板、
3】・・・第1位相板、32・・第2位相板。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1図 第2図 第3図 R′ 第4図 第11図 手続補正書 平成 3年 6.却9 日 特許庁長官 深 沢  亘  殿 1、事件の表示 特願平2−322023号 2、発明の名称 液晶表示装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 f144)カシオ計算機株式会社 4、代理人 東京都千代田区霞が関3丁目7番2号 鈴榮内外國特許事務所内 7、補正の内容 (1)明細書第3頁第18行目にr 130nm程度」
とあるをrO,13程度」と訂正する。 (2)同第11頁第5行目〜第6行目に「信号電極14
」とあるを「信号電極15Jと訂正する。 (3)同第11頁第18行目にr 160nm以上」と
あるを「016以上」と訂正する。 (4)同第21頁第6行目に「31の位相板31を」と
あるを「31を」と訂正する。 (5)同第25頁第18行目にr 160nm以上」と
あるをro、16以上」と訂正する。 (5)同第26頁の表を下記の通り訂正する。 記 (4)  図面中筒9図及び第10図を別紙の通り訂正
する。
Figures 1 to 10 show an embodiment of the present invention.
Figure 1 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device, Figure 2 is a diagram showing the alignment direction of liquid crystal molecules on the side substrate surface of the liquid crystal cell and the direction of the optical axes of the phase plate and polarizing plate, and Figure 3 is a diagram showing the transmission of the liquid crystal display device. A diagram showing the spectrum of light. Figure 4 is a perspective view of the Poincare sphere. Figure 5 is a diagram of the distribution of each wavelength of light when the light emitted from the liquid crystal cell is arranged on the Poincare sphere. Figure 6 is a diagram showing the distribution state of light of each wavelength. Figure 7 shows the distribution state of each wavelength of light when the light emitted from the liquid crystal cell and transmitted through the first phase plate is placed on the Poincaré sphere. Figures 8 to 10 show the distribution state of each wavelength of light when the light that has passed through the second phase plate is placed on the Poincaré sphere, and the output from the liquid crystal cell when an OFF voltage is applied to the liquid crystal cell. FIG. 3 is a diagram showing the latitude and longitude of distribution points of each wavelength light on the Poincaré sphere of the light transmitted through the first phase plate, the light transmitted through the first phase plate, and the light transmitted through the second phase plate. FIG. 11 is a diagram showing the spectrum of transmitted light of a liquid crystal display device using a conventional STN type liquid crystal cell. 10...Liquid crystal cell, 11.12...Transparent substrate, 14
...Scanning electrode, 15...Signal electrode, 16°17...
・Alignment film, 18...Liquid crystal, 21.22...Polarizing plate,
3]...first phase plate, 32...second phase plate. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue Figure 1 Figure 2 Figure 3 R' Figure 4 Figure 11 Procedural Amendment 1991 6. On the 9th day of the Act, Mr. Wataru Fukasawa, Commissioner of the Japan Patent Office1, Indication of the case, Patent Application No. 2-322023,2, Name of the invention, Liquid crystal display device3, Person making the amendment, Relationship to the case, Patent applicant f144) Casio Computer Co., Ltd.4 , Agent 7, Suzuei Naikoku Patent Office, 3-7-2 Kasumigaseki, Chiyoda-ku, Tokyo Contents of amendment (1) Approximately r 130 nm on page 3, line 18 of the specification.''
I corrected it to `` rO, about 13''. (2) On page 11, lines 5 and 6, “Signal electrode 14
'' is corrected to ``Signal electrode 15J.'' (3) On page 11, line 18 of the same page, the sentence ``R 160 nm or more'' is corrected to ``016 or more.'' (4) In the 6th line of page 21, the phrase ``31 phase plate 31'' is corrected to ``31''. (5) In the 18th line of page 25, the phrase "r 160 nm or more" is corrected to "ro, 16 or more." (5) The table on page 26 of the same is corrected as follows. (4) Figures 9 and 10 of the cylinder in the drawing are corrected as shown in the attached sheet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】  透明電極と配向膜をそれぞれ形成した一対の透明基板
間に液晶を封入するとともにこの液晶の分子を両基板間
において180°〜270°のツイスト角でツイスト配
列させた液晶セルと、この液晶セルの前後に配置された
一対の偏光板とを備えた液晶表示装置において、 前記液晶セルと一方の偏光板との間に2枚の位相板を配
置し、 かつ、この2枚の位相板のうち、 液晶セル側に位置する第1の位相板のリタデーションの
値を、前記液晶セルを出射してこの第1の位相板を透過
した光をポアンカレ球上に配して見たとき、可視光帯域
の波長光が、ポアンカレ球を平面で切ったときの切断面
の周縁線に沿ってその付近に分布する値とするとともに
、 偏光板側に位置する第2の位相板のリタデーションの値
を、前記液晶セルを出射し前記第1の位相板を透過した
後にこの第2の位相板を透過した光をポアンカレ球上に
配して見たとき、可視光帯域の波長光がポアンカレ球の
赤道上の一点の付近に集中して分布する値としたことを
特徴とする液晶表示装置。
[Scope of Claims] A liquid crystal cell in which a liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates each having a transparent electrode and an alignment film formed thereon, and molecules of this liquid crystal are arranged in a twisted manner between the two substrates at a twist angle of 180° to 270°. and a pair of polarizing plates disposed before and after the liquid crystal cell, wherein two phase plates are disposed between the liquid crystal cell and one of the polarizing plates, and the two phase plates Among the phase plates, the retardation value of the first phase plate located on the liquid crystal cell side was observed by placing the light that was emitted from the liquid crystal cell and transmitted through this first phase plate on a Poincaré sphere. When the wavelength light in the visible light band is distributed along the peripheral line of the cut plane when the Poincaré sphere is cut by a plane, the retardation of the second phase plate located on the polarizing plate side is When looking at the value of light emitted from the liquid crystal cell, transmitted through the first phase plate, and then transmitted through the second phase plate on a Poincaré sphere, the wavelength light in the visible light band is the Poincaré sphere. A liquid crystal display device characterized in that the values are concentrated and distributed near a point on the equator of a sphere.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998052093A1 (en) * 1997-05-09 1998-11-19 Sharp Kabushiki Kaisha Laminated phase plate and liquid crystal display comprising the plate

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