JPH04215619A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH04215619A
JPH04215619A JP2402378A JP40237890A JPH04215619A JP H04215619 A JPH04215619 A JP H04215619A JP 2402378 A JP2402378 A JP 2402378A JP 40237890 A JP40237890 A JP 40237890A JP H04215619 A JPH04215619 A JP H04215619A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
light
phase plate
crystal cell
phase
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Pending
Application number
JP2402378A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Sato
誠 佐藤
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Casio Computer Co Ltd filed Critical Casio Computer Co Ltd
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Publication of JPH04215619A publication Critical patent/JPH04215619A/en
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Abstract

PURPOSE:To display high-quality images on a liquid crystal display device using a CTN-type liquid crystal cell by eliminating leakage of light at the OFF portion perfectly, and making the OFF portion blacker to increase the contrast. CONSTITUTION:Two phase plates 31, 32 arranged between a STN-type liquid crystal cell 10 and an outgoing side polarizing plate 22 are bonded to each other by a transparent adhesive 41, and thus the index of refraction of the portion (a layer of adhesive 41) for light between the respective phase plates 31, 32 is brought near the index of refraction of the phase plates 31, 32 to eliminate the reflection of light on the faces of the phase plates for transmitted light to pass through the respective phase plates 31, 32 only once respectively. Thus, most of the transmitted light of the OFF portion comes into the outgoing side polarizing plate 22 as straight polarizing light to eliminate leakage of light at the OFF portion.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、STN型の液晶セルを
用いる液晶表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device using an STN type liquid crystal cell.

【0002】0002

【従来の技術】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。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device includes 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. The liquid crystal cell consists of a pair of polarizing plates placed before and after the liquid crystal cell.
Generally, a TN type is used in which liquid crystal molecules are arranged in a twisted manner at a twist angle of approximately 90°.

【0003】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ュ
ーティで時分割駆動されるようになってきている。
[0003] Recently, liquid crystal display devices for displaying television images, etc., have been increasing the number of pixels in order to have larger screens and higher resolutions. It is becoming.

【0004】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100m秒と早いが、高デュー
ティ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、高デューティ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(180°〜 270°)でツイスト配列させたST
N型の液晶セルが使用されている。
However, in a liquid crystal display device using the TN type liquid crystal cell, the response time (response) of the liquid crystal to the application of a display drive voltage is as fast as about 100 msec, but when time-divisionally driven at high duty, the ON (light) The problem is that the light transmittance at the time of transmission (transmission) is extremely reduced and the display becomes dark, so liquid crystal display devices that are driven in a time-division manner at high duty have to twist the liquid crystal molecules at a larger twist angle ( ST twisted arrangement at 180°~270°)
An N-type liquid crystal cell is used.

【0005】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が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300m秒と遅いが、液晶セルのリタデーショ
ンが大きく、また液晶分子のツイスト角が大きいために
透過光の旋光性も大きいから、高デューティで時分割駆
動しても、ON時の光透過率を高くして明るい表示を得
ることができる。
[0005] A liquid crystal display device using this STN type liquid crystal cell has a liquid crystal layer thickness larger than that of a TN type liquid crystal cell, so the display driving speed is lower than that of a liquid crystal display device using a TN type liquid crystal cell. Although the response time of the liquid crystal to the application of voltage is slow at about 300 msec, the retardation of the liquid crystal cell is large, and the optical rotation of the transmitted light is large due to the large twist angle of the liquid crystal molecules, so it is driven in a time-division manner at high duty. Also, it is possible to obtain a bright display by increasing the light transmittance when turned on.

【0006】しかし、STN型液晶セルを用いる液晶表
示装置は、明るい表示が得られる反面、OFF(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る。
However, although a liquid crystal display device using an STN type liquid crystal cell can provide a bright display, it also transmits a certain amount of light even when it is OFF (light blocked), so the contrast (brightness and darkness between ON and OFF areas is Furthermore, 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.

【0007】これは、OFF部分において、入射側の偏
光板を通って直線偏光となった光が、液晶セルを透過す
る過程でこの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、黒色になるべき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。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。
[0007] This is because in the OFF part, the light that passes through the polarizing plate on the incident side becomes linearly polarized light, and in the process of transmitting through the liquid crystal cell, a phase difference is generated in each wavelength light due to the wavelength dependence of this liquid crystal cell. This is because the elliptically polarized light exits the liquid crystal cell and enters the polarizing plate on the output side. When the elliptically polarized light enters the polarizing plate on the output side 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 leaked light reduces the degree of darkness of the OFF portion that should be black, resulting in a decrease in contrast. 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.

【0008】このため、上記STN型液晶セルを用いる
液晶表示装置では、液晶セルと一方の偏光板との間に位
相板を配置して、この位相板の偏光作用により、OFF
部分の透過光をほぼ直線偏光になるように補償している
。なお、この液晶表示装置では、1枚の位相板だけで透
過光を直線偏光に補償することは難しいため、一般には
複数枚(通常は2枚)を用いて透過光の偏光状態を段階
的に補償している。
For this reason, in a liquid crystal display device using the STN type liquid crystal cell, a phase plate is disposed between the liquid crystal cell and one of the polarizing plates, and the polarizing effect of this phase plate allows the OFF
The transmitted light in that part is compensated so that it becomes almost linearly polarized light. In addition, in this liquid crystal display device, it is difficult to compensate the transmitted light to linearly polarized light using only one phase plate, so generally, multiple phase plates (usually two) are used to change the polarization state of the transmitted light in stages. Compensated.

【0009】図11は、上記位相板を備えた従来の液晶
表示装置の断面図である。この液晶表示装置は、STN
型液晶セル10の両側に一対の偏光板21,22を配置
するとともに、前記液晶セル10と一対の偏光板21,
22の一方との間に2枚の位相板31,32を配置した
もので、この液晶表示装置では、図示のように、上記位
相板31,32を液晶セル10と出射側偏光板(図にお
いて右側の偏光板)22との間に配置している。
FIG. 11 is a sectional view of a conventional liquid crystal display device equipped with the above phase plate. This liquid crystal display device is STN
A pair of polarizing plates 21 and 22 are arranged on both sides of the liquid crystal cell 10, and the liquid crystal cell 10 and the pair of polarizing plates 21,
In this liquid crystal display device, as shown in the figure, the phase plates 31 and 32 are arranged between the liquid crystal cell 10 and the output side polarizing plate (in the figure). It is arranged between the right polarizing plate) 22.

【0010】前記液晶セル10は、ガラスからなる一対
の透明基板11,12を枠状のシール材13を介して接
着するとともに、この両基板11,12間のシール材1
3で囲まれた空隙に液晶18を封入したもので、入射側
基板(図において左側の基板)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が多数本互いに平行
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14と直交させて、ストライプ状の透明な
信号電極15が多数本互いに平行に配列形成されている
。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°〜 2
70°のツイスト角でツイスト配列されている。
The liquid crystal cell 10 has a pair of transparent substrates 11 and 12 made of glass bonded together via a frame-shaped sealing material 13, and a sealing material 1 between the two substrates 11 and 12.
A liquid crystal 18 is sealed in a gap surrounded by 3, and a large number of striped transparent scanning electrodes 14 are arranged parallel to each other on the surface of the input side substrate (the left substrate in the figure) 11 facing the liquid crystal layer. , on the surface of the output side substrate 12 facing the liquid crystal layer,
A large number of striped transparent signal electrodes 15 are arranged in parallel to each other and perpendicular to the scanning electrodes 14 . Further, alignment films 16 and 17 whose surfaces are subjected to alignment treatment by rubbing are formed on the electrode formation surfaces of both substrates 11 and 12, respectively, and molecules of liquid crystal 18 sealed between both substrates 11 and 12 are formed. is 180° to 2 between the substrates 11 and 12 due to the alignment regulating force of the alignment films 16 and 17.
Twisted array with a twist angle of 70°.

【0011】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、液晶セル10を出射し
た楕円偏光の各波長光の位相差を小さくする偏光作用を
もつものとされており、その出射側に配置された第2位
相板32は、上記第1位相板31を出射した光の各波長
光の位相差をさらに小さくする偏光作用をもつものとさ
れている。
On the other hand, among the two phase plates 31 and 32 disposed 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 The second phase plate 32 arranged on the output side has a polarization effect that reduces the phase difference between each wavelength of the elliptically polarized light. It is said to have a polarizing effect that further reduces the phase difference between the two.

【0012】すなわち、この液晶表示装置は、液晶セル
10を出射した楕円偏光を、第1位相板31および第2
位相板32の偏光作用により段階的に直線偏光に近づけ
てやるようにしたもので、この液晶表示装置によれば、
STN型の液晶セルを用いるものでありながら、液晶セ
ル10を出射した楕円偏光をほぼ直線偏光にして出射側
偏光板に入射させることができるから、OFF部分での
漏れ光の発生を少なくしてこのOFF部分を黒色に近づ
けるとともに、表示の着色も抑制することができる。
That is, this liquid crystal display device transmits the elliptically polarized light emitted from the liquid crystal cell 10 to the first phase plate 31 and the second phase plate 31.
According to this liquid crystal display device, the polarization effect of the phase plate 32 causes the light to approach linear polarization in stages.
Although it uses an STN type liquid crystal cell, the elliptically polarized light emitted from the liquid crystal cell 10 can be made into almost linearly polarized light and input to the output side polarizing plate, reducing the occurrence of light leakage at the OFF part. This OFF portion can be made close to black, and coloring of the display can also be suppressed.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示装置では、液晶セル10と出射側偏光板22との
間に配置する2枚の位相板31,32を単に重ね合わせ
て設けているため、液晶セル10を出射し位相板31,
32を透過した光のうちの一部の光が出射側偏光板22
を透過して漏れ光となり、そのために、OFF部分の黒
色の度合が低いし、また表示にもある程度の着色を発生
するという問題をもっていた。これは、第1位相板31
を透過した光の一部が第2位相板32で反射されて第1
位相板31側に戻り、さらにその一部の光が再び第1位
相板31による余計な偏光作用を受けて第2位相板32
に入射するためである。
However, in the conventional liquid crystal display device described above, the two phase plates 31 and 32 disposed between the liquid crystal cell 10 and the output side polarizing plate 22 are simply superposed. Therefore, the liquid crystal cell 10 emits light and the phase plate 31,
A part of the light transmitted through the output side polarizing plate 22
This causes a problem in that the degree of blackness in the OFF portion is low and the display is also colored to some extent. This is the first phase plate 31
A part of the light transmitted through the second phase plate 32 is reflected by the first
After returning to the phase plate 31 side, some of the light is further polarized again by the first phase plate 31 and transmitted to the second phase plate 32.
This is because it is incident on .

【0014】すなわち、図12は上記液晶表示装置にお
ける透過光の経路を示しており、入射側偏光板21を通
って液晶セル10に入射し、この液晶セル10を出射し
た光は、第1位相板31を透過して第2位相板22に入
射するが、この場合、第1位相板31を出射した光のう
ちの一部の光が、第2位相板22の入射面で反射される
。これは、第1位相板31と第2位相板22との間に僅
かではあるが空気層があり、この空気層の屈折率(約1
)と第2位相板22との光の屈折率が異なるためである
。このため、第1位相板31を出射した光には、図12
に示すように、第2位相板22で反射されずにこの第2
位相板22を透過する光イと、第2位相板22の入射面
で反射されて第1位相板31側に戻る光とがあり、さら
に、第1位相板31側に戻る光には、第1位相板31の
出射面で反射される光ロと、第1位相板31に入射した
後その入射面で反射される光ハとがある。
That is, FIG. 12 shows the path of transmitted light in the above liquid crystal display device. The light passes through the plate 31 and enters the second phase plate 22 , but in this case, some of the light emitted from the first phase plate 31 is reflected by the incident surface of the second phase plate 22 . This is because there is a small air layer between the first phase plate 31 and the second phase plate 22, and the refractive index of this air layer (approximately 1
) and the second phase plate 22 have different refractive indexes of light. Therefore, the light emitted from the first phase plate 31 has
As shown in FIG.
There is light that passes through the phase plate 22, and light that is reflected by the incident surface of the second phase plate 22 and returns to the first phase plate 31 side.Furthermore, the light that returns to the first phase plate 31 side includes There are two types of light: the light beam reflected by the output surface of the first phase plate 31, and the light beam B, which is reflected by the incident surface after entering the first phase plate 31.

【0015】そして、これら光イ,ロ,ハのうち、イと
ロの光は、第1位相板31と第2位相板22とをそれぞ
れ1回ずつ通るだけであるため、この光イ,ロは、ほぼ
直線偏光となって出射側偏光板22に入射するが、ハの
光は、第1位相板31による偏光作用を繰り返し受けて
しまう。図13は上記ハの光の経路を展開して示してお
り、この光ハは、液晶セル10を出射した後、第1位相
板31を通り、さらにこの第1位相板31を2回通った
後に第2位相板22に入射する。このため、この光ハは
、第1位相板31による偏光作用を3回、第2位相板2
2による偏光作用を1回受けることになる。
Of these lights A, B, and C, lights A and B only pass through the first phase plate 31 and the second phase plate 22 once each, The light B becomes almost linearly polarized light and enters the output side polarizing plate 22, but the light C is repeatedly subjected to the polarization effect by the first phase plate 31. FIG. 13 shows an expanded view of the path of the light C, in which the light C passes through the first phase plate 31 after exiting the liquid crystal cell 10, and then passes through the first phase plate 31 twice. The light then enters the second phase plate 22. Therefore, this light H is polarized by the first phase plate 31 three times and by the second phase plate 2.
2 will be subjected to the polarization effect once.

【0016】図14はOFF状態における上記各光イ,
ロ,ハの偏光状態の変化を示しており、(a)〜(d)
は、図12および図13に示したa〜dの各位置での偏
光状態を示している。液晶セル10を出射した位置aで
の偏光状態は、各光イ,ロ,ハとも図14(a)のよう
な楕円偏光となっており、また第1位相板31を透過し
た位置bでの偏光状態も、各光イ,ロ,ハともに、図1
4(b)のような楕円偏光となっている。そして、この
光イ,ロ,ハのうち、イとロの光は、第1位相板31を
1回だけ通って第2位相板22に入射するため、この光
イ,ロの第2位相板22を出射した位置cでの偏光状態
は図14(c)に示すような直線偏光となる。なお、図
14(c)において、22aは出射側偏光板22の透過
軸を示しており、上記のように直線偏光となって出射側
偏光板22に入射する光イ,ロは、この出射側偏光板2
2で吸収される。一方、第2位相板22で反射されたハ
の光は、図14(b)のような偏光状態のまま再び第1
位相板31に入射し、この第1位相板31中を往復する
過程で2度の偏光作用を受けるため、この後再び第1位
相板31から出射した位置dでの偏光状態は、図14(
d)のように、図14(b)の偏光状態から楕円の軸方
向がずれた楕円偏光となる。そして、この光ハは、この
後に第2位相板22に入射するため、この光ハの第2位
相板22を出射した位置eでの偏光状態は図14(e)
に示すように、図14(d)の状態よりさらに楕円の単
軸長さが大きくなった楕円偏光となる。したがってこの
光ハは直線偏光にはならずに出射側偏光板22に入射す
るため、この光ハのうち、出射側偏光板22の透過軸2
2aの方向に沿う振動成分の波長光が出射側偏光板22
を透過して漏れ光となる。
FIG. 14 shows each of the above-mentioned light sources in the OFF state.
(a) to (d) show the changes in the polarization state of B and C.
shows the polarization state at each position a to d shown in FIGS. 12 and 13. The polarization state at position a where the light is emitted from the liquid crystal cell 10 is elliptically polarized as shown in FIG. The polarization states of each light A, B, and C are shown in Figure 1.
The light is elliptically polarized as shown in 4(b). Of the lights A, B, and C, the lights A and B pass through the first phase plate 31 only once and enter the second phase plate 22, so the second phase plate for the lights A and B passes through the first phase plate 31 only once and enters the second phase plate 22. The polarization state at position c where the light emitted from 22 becomes linearly polarized light as shown in FIG. 14(c). In addition, in FIG. 14(c), 22a indicates the transmission axis of the output side polarizing plate 22, and as mentioned above, the light A and B that become linearly polarized light and enter the output side polarizing plate 22 are transmitted from this output side. Polarizing plate 2
Absorbed in 2. On the other hand, the light C reflected by the second phase plate 22 remains in the polarized state as shown in FIG.
Since the light enters the phase plate 31 and undergoes two degrees of polarization during the process of reciprocating through the first phase plate 31, the polarization state at position d when the light exits from the first phase plate 31 again is as shown in FIG.
As shown in d), elliptically polarized light is obtained in which the axial direction of the ellipse is shifted from the polarization state shown in FIG. 14(b). Then, since this light B enters the second phase plate 22 after this, the polarization state of this light B at the position e where it exits the second phase plate 22 is as shown in FIG. 14(e).
As shown in FIG. 14(d), the elliptically polarized light has a longer single axis length than the state shown in FIG. 14(d). Therefore, since this light B does not become linearly polarized light and enters the output side polarizing plate 22, the transmission axis 2 of the output side polarizing plate 22
The wavelength light of the vibration component along the direction 2a is emitted from the output side polarizing plate 22.
It passes through and becomes leaked light.

【0017】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、STN型
の液晶セルと一方の偏光板との間に複数枚の位相板を配
置して透過光の偏光状態を補償するものでありながら、
OFF状態における透過光のほとんどをほぼ直線偏光に
して出射側の偏光板に入射させ、OFF部分での光の漏
れをほぼ完全に防ぐことができるようにした、OFF部
分をより黒色に近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。
[0017] The present invention was made in view of the above circumstances, and its object is to arrange a plurality of phase plates between an STN type liquid crystal cell and one polarizing plate. Although it compensates for the polarization state of transmitted light,
Most of the transmitted light in the OFF state is made into almost linearly polarized light and is incident on the polarizing plate on the output side, making it possible to almost completely prevent light leakage in the OFF part.The OFF part is made closer to black. To provide a liquid crystal display device capable of displaying high-quality images with high contrast and without display coloring.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】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STN型の液晶セルと、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、かつ前記液
晶セルと一方の偏光板との間に、複数枚の位相板を配置
するとともに、これら各位相板同士を透明接着剤により
互いに接着したことを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] The liquid crystal display device of the present invention comprises an STN type liquid crystal cell in which liquid crystal molecules are arranged in a twisted manner at a twist angle of 180° to 270°, and a pair of liquid crystal cells arranged before and after this liquid crystal cell. a polarizing plate, and a plurality of phase plates are arranged between the liquid crystal cell and one of the polarizing plates, and each of these phase plates is bonded to each other with a transparent adhesive. It is.

【0019】[0019]

【作用】すなわち、本発明は、液晶セルと一方の偏光板
との間に配置する複数枚の位相同士を透明接着剤により
互いに接着することにより、各位相板の間の部分(接着
剤層)の光の屈折率を位相板の屈折率に近くしたもので
あり、このようにすれば、各位相板を順次透過する光は
、位相板面で反射されることなく各位相板をそれぞれ1
回ずつ通るだけであるため、透過光が同じ偏光板を2度
通って余計な偏光作用を受けることはないから、OFF
部分の透過光のほとんどをほぼ直線偏光にして出射側の
偏光板に入射させることができる。
[Operation] That is, in the present invention, by bonding a plurality of phase plates arranged between a liquid crystal cell and one polarizing plate to each other with a transparent adhesive, the light of the part (adhesive layer) between each phase plate is The refractive index of the phase plate is made close to the refractive index of the phase plate.In this way, the light that passes through each phase plate sequentially passes through each phase plate one by one without being reflected by the phase plate surface.
Since the transmitted light only passes through the same polarizing plate twice, it does not receive any unnecessary polarization effect.
Most of the transmitted light of the portion can be converted into substantially linearly polarized light and made incident on the polarizing plate on the output side.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図10を参
照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 10.

【0021】図1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、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10の両側に一対の偏光板21,22を配置す
るとともに、前記液晶セル10と一対の偏光板21,2
2の一方との間に2枚の位相板31,32を配置したも
ので、この実施例では、図示のように、上記位相板31
,32を液晶セル10と出射側偏光板(図において右側
の偏光板)22との間に配置している。なお、上記液晶
セル10は、図11に示したものと同じ構造のものであ
るから、その説明は図に同符号を付して省略する。ただ
し、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、両基板11,12のうち一方の基板面
の配向膜の下(電極の下または上)に各走査電極14ま
たは各信号電極15にそれぞれ対応させて赤,緑,青の
カラーフィルタ(図示せず)を交互に配列形成したカラ
ー画像表示セルでもよい。
FIG. 1 is a sectional view of the liquid crystal display device of this embodiment. This liquid crystal display device rotates liquid crystal molecules from 180° to
A pair of polarizing plates 21 and 22 are arranged on both sides of an STN type liquid crystal cell 10 arranged in a twisted manner at a twist angle of 270°, and the liquid crystal cell 10 and the pair of polarizing plates 21 and 2
In this embodiment, as shown in the figure, two phase plates 31 and 32 are arranged between one of the phase plates 31 and 2.
, 32 are arranged between the liquid crystal cell 10 and the output side polarizing plate (the right polarizing plate in the figure) 22. Note that the liquid crystal cell 10 has the same structure as that shown in FIG. 11, so the description thereof will be omitted by attaching the same reference numerals to the figure. However, even if this liquid crystal cell 10 displays a black and white monochrome image, each scanning electrode 14 or each signal electrode is placed under the alignment film (below or above the electrode) on one of the substrates 11 and 12. It may also be a color image display cell in which red, green, and blue color filters (not shown) are alternately arranged to correspond to the color filters 15 and 15, respectively.

【0022】そして、この液晶表示装置では、上記位相
板31,32の対向面同士を、その光透過領域の全面に
わたって透明接着剤41で接着している。また、この実
施例では、上記各位相板31,32のうち、液晶セル1
0側の第1位相板31の入射面を、液晶セル10の出射
側基板12の外面に透明接着剤42で接着し、偏光板2
2側の第2位相板32の出射面を出射側偏光板22の入
射面に透明接着剤43で接着し、さらに入射側偏光板2
1の出射面を液晶セル10の入射側基板12の外面に透
明接着剤44で接着している。
In this liquid crystal display device, the opposing surfaces of the phase plates 31 and 32 are bonded to each other with a transparent adhesive 41 over the entire light transmitting area. Furthermore, in this embodiment, among the phase plates 31 and 32, the liquid crystal cell 1
The incident surface of the first phase plate 31 on the 0 side is adhered to the outer surface of the output side substrate 12 of the liquid crystal cell 10 with a transparent adhesive 42, and the polarizing plate 2
The output surface of the second phase plate 32 on the second side is adhered to the input surface of the output side polarizing plate 22 with a transparent adhesive 43, and then the output side of the second phase plate 32 on the input side
The output surface of the liquid crystal cell 10 is bonded to the outer surface of the input side substrate 12 of the liquid crystal cell 10 with a transparent adhesive 44.

【0023】また、上記液晶セル10のリタデーション
Δn10・d10(液晶の屈折率異方性Δn10と液晶
層厚d10との積)の値は、 700nm〜1000n
m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Δn10の値が160nm以
上の液晶を用い、この液晶18の屈折率異方性Δn10
に応じて液晶層の層厚(セルギャップ)d10を設定し
て、液晶セル10のリタデーションΔn10・d10を
上記の値にしている。
Further, the value of retardation Δn10·d10 (product of refractive index anisotropy Δn10 of liquid crystal and liquid crystal layer thickness d10) of the liquid crystal cell 10 is 700 nm to 1000 nm.
m, and in this embodiment, a liquid crystal having a refractive index anisotropy Δn10 of 160 nm or more is used as the liquid crystal 18 sealed in the liquid crystal cell 10, and the refractive index anisotropy Δn10 of this liquid crystal 18 is
The layer thickness (cell gap) d10 of the liquid crystal layer is set according to the above, and the retardation Δn10·d10 of the liquid crystal cell 10 is set to the above value.

【0024】一方、上記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 1/4波長位相
板とされ、偏光板22側の第2位相板32は 1/1波
長位相板とされている。そして、第1位相板31のリタ
デーションΔn31・d31(位相板の屈折率異方性Δ
n31と板厚d31との積)の値は、液晶セル10のリ
タデーションΔn10・d10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・d31は 
125nm〜 150nmである。
On the other hand, among the two phase plates 31 and 32, the first phase plate 31 on the liquid crystal cell 10 side is a 1/4 wavelength phase plate, and the second phase plate 32 on the polarizing plate 22 side is a 1/4 wavelength phase plate. It is considered to be a one-wavelength phase plate. Then, the retardation Δn31·d31 of the first phase plate 31 (refractive index anisotropy Δ
The value of the product of n31 and plate thickness d31 depends on the retardation Δn10・d10 of the liquid crystal cell 10.
When the light that has been emitted and transmitted through the first phase plate 31 is placed on the Poincare sphere and viewed, the wavelength light in the visible light band follows the peripheral line of the cut surface when the Poincare sphere is cut by a plane. It is said that the value is distributed around that area. In this example,
The retardation Δn31・d31 of the first phase plate 31 is
It is 125 nm to 150 nm.

【0025】また、第2位相板32のリタデーションΔ
n32・d32の値は、液晶セル10のリタデーション
Δn10・d10と上記第1位相板31のリタデーショ
ンΔn31・d31とに応じて、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 40
0nm〜 700nmである。
Furthermore, the retardation Δ of the second phase plate 32
The values of n32 and d32 are determined depending on the retardation Δn10 and d10 of the liquid crystal cell 10 and the retardation Δn31 and d31 of the first phase plate 31. When the light transmitted through the phase plate 32 is placed on the Poincare sphere and viewed, the wavelength light in the visible light band is concentrated and distributed near one point on the equator of the Poincare sphere. In this example, the second
The retardation Δn32・d32 of the phase plate 32 is 40
It is 0 nm to 700 nm.

【0026】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。 図2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21
,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、図2(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θ(θ= 180°〜 270°)
だけずれており、両基板11,12面の液晶分子配向方
向11a,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、図2(b)に示すように、液晶セル10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12a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、
図2(c),(d)に示すように、入射側偏光板21の
偏光軸21a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で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。
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. FIG. 2 shows the liquid crystal molecule alignment direction (rubbing direction of the alignment films 16 and 17) on both substrates 11 and 12 of the liquid crystal cell 10, the direction of the fast axes of the phase plates 31 and 32, and the direction of the polarizing plate 21.
, 22, and as shown in FIG. Twist angle θ of liquid crystal molecules clockwise with respect to the liquid crystal molecule orientation direction 11a on the substrate 11 surface (θ=180° to 270°)
The orientation directions 11a and 12a of liquid crystal molecules on both substrates 11 and 12 respectively intersect at the same angle with respect to the horizontal line Z in the viewing angle direction of the liquid crystal display device. Further, as shown in FIG. 2(b), the fast axis 31a of the first phase plate 31 on the liquid crystal cell 10 side rotates counterclockwise with respect to the liquid crystal molecule orientation direction 12a on the output side substrate 12 surface of the liquid crystal cell 10. 90
The fast axis 31a of the second phase plate 32 on the polarizing plate 22 side is at an angle α1 of 100° to 100° counterclockwise with respect to the liquid crystal molecule alignment direction 12a.
The directions intersect at an angle α2 of 150°. moreover,
As shown in FIGS. 2(c) and 2(d), the polarization axis 21a of the incident side polarizing plate 21 is rotated counterclockwise by 110 degrees with respect to the liquid crystal molecule alignment direction 11a on the incident side substrate 11 surface of the liquid crystal cell 10.
The polarization axis 22a of the output side polarizing plate 22 is in a direction that intersects with the output side substrate 12 of the liquid crystal cell 10 at an angle β of 160°.
70° counterclockwise with respect to the liquid crystal molecule orientation direction 12a on the surface
The directions intersect at an angle γ of 190°. Here, clockwise rotation and counterclockwise rotation both refer to directions when viewed from the light output side.

【0027】なお、この実施例の液晶表示装置は、OF
F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21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がネガ・モードとなる角度に設定さ
れている。
Note that the liquid crystal display device of this example has an OF
A so-called negative mode in which light is blocked when the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell 10 enter the initial alignment state by application of the F voltage, and light is transmitted when the liquid crystal molecules rise and enter the alignment state by application of the ON voltage. It is a display type, and the polarization axis direction 21a of the input side polarizing plate 21 and the output side polarizing plate 22 are
The polarization axis direction 22a is within the range of the above angles β and γ,
The angle is set so that the display on the liquid crystal display device is in negative mode.

【0028】この液晶表示装置においては、STN型液
晶セル10と出射側偏光板22との間に2枚の位相板3
1,32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・d31の値を、液晶セル10のリタ
デーションΔn10・d10(Δn10・d10= 7
00nm〜1000nm)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・d31= 125nm〜
 150nm)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(Δn32・d32= 40
0nm〜 700nm)としているため、液晶セル10
を出射した楕円偏光を、第1位相板31および第2位相
板32の偏光作用によって直線偏光にすることができる
。したがって、この液晶表示装置によれば、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。
In this liquid crystal display device, two phase plates 3 are disposed between the STN type liquid crystal cell 10 and the output side polarizing plate 22.
1 and 32, and these two phase plates 31,
32, the value of the retardation Δn31・d31 of the first phase plate 31 on the liquid crystal cell 10 side is calculated as the retardation Δn10・d10 of the liquid crystal cell 10 (Δn10・d10=7
00 nm to 1000 nm), 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 crosses the Poincaré sphere in a plane. Values distributed around the peripheral line of the cut surface when cutting (Δn31・d31=125 nm ~
150 nm), and the value of retardation Δn32·d32 of the second phase plate 32 on the polarizing plate 22 side is set to
When the light that has been emitted, transmitted through the first phase plate 31, and then transmitted through the second phase plate 32 is placed on the Poincare sphere, the wavelength light in the visible light band is reflected at a point on the equator of the Poincare sphere. Values concentrated in the vicinity (Δn32・d32=40
(0 nm to 700 nm), the liquid crystal cell 10
The emitted elliptically polarized light can be converted into linearly polarized light by the polarization action of the first phase plate 31 and the second phase plate 32. Therefore, according to this liquid crystal display device, light leakage is reduced when OFF (light is blocked), and light transmittance is also increased when ON (light is transmitted), thereby increasing contrast.
Furthermore, high-quality images can be displayed without coloring the display.

【0029】図3は上記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時の透過率が高く、またOF
F時の透過率はほとんど0となっており、したがって高
コントラストの表示が得られる。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、図3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Δn10・d10
を、θ=220°,Δn10・d10= 750nmと
し、第1位相板31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Δn
32・d32を575nm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、
図2に示した軸方向角度α1 ,α2 ,β,γをそれ
ぞれα1 =75°,α2 = 100°,β= 16
5°,γ= 135°にしたときの測定値である。
FIG. 3 shows the spectrum of transmitted light of the liquid crystal display device, and as shown in 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, so 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. Note that the spectrum in FIG. 3 is based on the liquid crystal molecule twist angle θ and retardation Δn10・d10 of the liquid crystal cell 10.
θ=220°, Δn10・d10=750 nm, and the retardation Δn31・d31 of the first phase plate 31
130 nm, retardation Δn of the second phase plate 32
32·d32 is set to 575 nm, and the first phase plate 31 and second phase plate 32 and polarizing plates 21 and 22 are
The axial angles α1, α2, β, and γ shown in Fig. 2 are α1 = 75°, α2 = 100°, and β = 16, respectively.
5°, γ=135°.

【0030】上記液晶表示装置における透過光の偏光状
態の変化をポアンカレ球を用いて説明すると、図4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。図4において、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。
To explain the change in the polarization state of transmitted light in the liquid crystal display device using the Poincare sphere, FIG. 4 shows the Poincare sphere which is generally used as a method of expressing the polarization state. In FIG. 4, C is the spherical axis of the Poincaré sphere (an axis 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. A point on the equator E with a longitude of 0° is linearly polarized light along the equator E, a point with a longitude of 90° is linearly polarized light along the spherical axis C, and a point with a longitude of 45° is the equator E passing through this point. Linearly polarized light in a direction 45° to a parallel tangent, a point at longitude 135° is 135° to a tangent parallel to the equator E passing through this point
It is linearly polarized light in the direction (direction perpendicular to the linearly polarized light at a point at 45° longitude). Also, the upper hemisphere represents right-handed polarized light,
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 this Poincaré sphere are:
The relationship between the ellipticity ε of polarized light and the angle ξ in the major axis direction of the ellipse (the angle with respect to the horizontal line Z shown in FIG. 2) is expressed by the following equation.

【0031】   図5は液晶セル10を出射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、液晶分子ツイスト角θ
が 240°、リタデーションΔn10・d10が78
0nm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
、各波長光が、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。
FIG. 5 is a diagram showing the distribution state of each wavelength of light when the light emitted from the liquid crystal cell 10 is arranged on the Poincare sphere as seen from the upper pole side of the Poincare sphere. Here, the liquid crystal molecule twist angle θ
is 240°, retardation Δn10・d10 is 78
It shows the distribution of light emitted from a 0 nm liquid crystal cell. As shown in FIG. 5, the light A1 emitted from the liquid crystal cell 10 is elliptically polarized light in which each wavelength of light is distributed as if diagonally crossed over a Poincaré sphere.

【0032】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)を中心として球上を回転
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を透過した光は次のような偏光
状態になる。
On the other hand, the phase plate changes the distribution state of each wavelength of light on the Poincaré sphere with a straight line (fast axis of the phase plate) passing through the center of the sphere and a certain point on the equator E as the center. It has the function of rotating, and therefore, the light that is emitted from the liquid crystal cell 10 and transmitted through the first phase plate 31 has the following polarization state.

【0033】図6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Δ
n31・d31が 137nm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によって図
5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球上を 137nm/λ周回転され
、可視光帯域の各波長光が、図6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L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 Δ is used as the first phase plate 31.
A phase plate with n31 and d31 of 137 nm is used, and the first phase plate 31 is connected to a straight line (liquid crystal cell 10 shows the distribution of light of each wavelength when arranged in a direction of 92.5° with respect to the liquid crystal molecule alignment direction 12a on the emission side substrate 12 surface of No. 10. When the phase plate 31 of the first phase plate 31 is arranged in this way and the light emitted from the liquid crystal cell 10 is passed through the first phase plate 31, the distribution state of each wavelength light emitted from the liquid crystal cell 10 is changed to the first phase plate 31. The phase plate 31 rotates around the sphere at 137 nm/λ from the state shown in FIG. As a result of the rotation, each wavelength light in the visible light band is distributed in the vicinity along the peripheral line L of the cut plane when the Poincaré sphere is cut along a certain plane, as shown in FIG.

【0034】また、図7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Δn32・d32
が 610nmの位相板を用い、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12aに対して 1
20°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によって図
6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球上を 610nm/λ周回転さ
れ、可視光帯域の各波長光が、図7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°〜5
2.5°の領域)に集中して分布する状態になる。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、図7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、ほぼ直線偏光
となる。
FIG. 7 shows the distribution state of each wavelength light by distributing the light emitted from the liquid crystal cell 10, passing through the first phase plate 31, and then passing through the second phase plate 32 on the Poincaré sphere. This is a diagram seen from the upper pole side of the Poincaré sphere, and here,
Retardation Δn32・d32 as the second phase plate 32
A phase plate with a wavelength of 610 nm 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 a longitude of 90° on the equator E (the output side substrate of the liquid crystal cell 10). 1 for the orientation direction 12a of liquid crystal molecules on the 12th plane
It shows the distribution of each wavelength light when arranged in accordance with the 20° direction). 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 second phase plate 32 further changes the distribution state of each wavelength light transmitted from the state shown in FIG. The light of each wavelength in the visible light band is rotated around the sphere at 610 nm/λ around a straight line passing through the sphere, and as shown in Fig.
2.5°). Since the area on the equator E of the Poincare sphere represents linearly polarized light as described above, each wavelength of light that is concentrated and distributed near one point on the equator E of the Poincare sphere as shown in Figure 7 becomes almost linearly polarized light. .

【0035】図8〜図10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、その各波長光が図8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
が図9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、図10に示す
ように、可視光帯域(ここでは 450nm〜650n
m)の波長光が緯度τ=0°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
(図10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、図1
0に示すように、各波長光の分布点の緯度τと経度ψが
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、ほぼ直線
偏光である。
FIGS. 8 to 10 show light emitted from the liquid crystal cell 10, light transmitted through the first phase plate 31, and light transmitted through the second phase plate 32 when an OFF voltage is applied to the liquid crystal cell 10. The latitude τ and longitude ψ of the distribution point of each wavelength light on the Poincaré sphere are shown, and the light emitted from the liquid crystal cell 10 has the latitude τ and longitude ψ of each wavelength light as shown in FIG. It is elliptically polarized light with a distribution of ψ. 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 distributed at latitude τ and longitude ψ as shown in FIG. be in a state of doing so. Then, when this light is further passed through the second phase plate 32, the light transmitted through the second phase plate 32 falls within the visible light band (here, 450nm to 650nm), as shown in FIG.
The wavelength light of m) is distributed almost on the line of latitude τ = 0°, that is, on the equator E, and the longitude ψ where the wavelength light of this visible light band is located.
(in FIG. 10, ψ=approximately 90°), that is, the distribution is concentrated near a point on the equator E. And Figure 1
As shown in Figure 0, 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 approximately linearly polarized light.

【0036】なお、図8〜図10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Δn10・d10が 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Δ
n31・d31が 140nmの位相板、第2位相板3
2としてリタデーションΔn32・d32が 610n
mの位相板を用いて、液晶セル10の電極14,15間
に20.6VのOFF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 as follows:
As the liquid crystal cell 10, the twist angle of the liquid crystal molecules is 240°.
, a liquid crystal cell with a retardation Δn10·d10 of 780 nm is used, and the retardation Δn10 is used as the first phase plate 31.
Phase plate with n31 and d31 of 140 nm, second phase plate 3
2, the retardation Δn32・d32 is 610n
These are the measured values when an OFF voltage of 20.6 V was applied between the electrodes 14 and 15 of the liquid crystal cell 10 using a phase plate of m.

【0037】しかも、上記液晶表示装置においては、液
晶セル10と出射側偏光板22との間に配置する2枚の
位相板31,32同士を透明接着剤41により互いに接
着しており、この透明接着剤41の層の光の屈折率は、
空気層に比べてはるかに位相板31,32の屈折率に近
いから、各位相板31,32を順次透過する光は、いず
れの位相板面でも反射されることなく各位相板31,3
2をそれぞれ1回ずつ通るだけである。
Furthermore, in the above liquid crystal display device, the two phase plates 31 and 32 disposed between the liquid crystal cell 10 and the output-side polarizing plate 22 are bonded to each other with a transparent adhesive 41. The optical refractive index of the layer of adhesive 41 is
Since the refractive index of the phase plates 31 and 32 is much closer to that of the air layer, the light that passes through each of the phase plates 31 and 32 sequentially passes through each phase plate 31 and 3 without being reflected by any of the phase plate surfaces.
You only have to go through each of 2 once.

【0038】すなわち、図11に示した従来の液晶表示
装置では、第1位相板31と第2位相板22との間には
僅かではあるが空気層があるため、第1位相板31を出
射した光のうち、図12に示したロとハの光が、第2位
相板22の入射面で反射されて第1位相板31側に戻り
、この光ロ,ハうち、第1位相板31に入射した後その
入射面で反射されるハの光が、第1位相板31による余
計な偏光作用を受けるが、上記実施例の液晶表示装置で
は、位相板31,22間の透明接着剤41の層の屈折率
が位相板31,32の屈折率に近いため、第1位相板3
1を出射した光は、第2位相板22で反射されることな
くこの第2位相板22に入射する。なお、光の表面反射
は、その界面での屈折率の比が1に近いほど少なくなる
から、上記透明接着剤41として、その屈折率nが、位
相板31,22の屈折率n1 ,n2 に対して、
That is, in the conventional liquid crystal display device shown in FIG. 11, since there is a small air layer between the first phase plate 31 and the second phase plate 22, Of the light beams B and C shown in FIG. 12, the lights B and C shown in FIG. The light C that is reflected by the incident surface after being incident on the first phase plate 31 is subjected to an extra polarization effect by the first phase plate 31. However, in the liquid crystal display device of the above embodiment, the transparent adhesive 41 between the phase plates 31 and 22 Since the refractive index of the layer is close to the refractive index of the phase plates 31 and 32, the first phase plate 3
The light emitted from the second phase plate 22 enters the second phase plate 22 without being reflected by the second phase plate 22. Note that surface reflection of light decreases as the ratio of refractive indexes at the interface approaches 1. Therefore, as for the transparent adhesive 41, the refractive index n thereof is equal to the refractive index n1, n2 of the phase plates 31, 22. for,

【0
039】
0
039]

【数1】[Math 1]

【0040】の関係になるようなものを用いれば、第2
位相板22の入射面での光の反射をほぼ完全になくすこ
とができる。このため、透過光は各位相板31,32を
それぞれ1回ずつ通るだけであり、したがって透過光が
同じ偏光板を2度通って余計な偏光作用を受けることは
ないから、OFF部分の透過光のほとんどが、各位相板
31,32により直線偏光とされ、この後出射側偏光板
22に入射する。
If we use something that has the following relationship, we can obtain the second
Reflection of light on the incident surface of the phase plate 22 can be almost completely eliminated. Therefore, the transmitted light only passes through each of the phase plates 31 and 32 once, and therefore, the transmitted light does not pass through the same polarizing plate twice and undergo unnecessary polarization, so the transmitted light in the OFF portion Most of the light is converted into linearly polarized light by each of the phase plates 31 and 32, and then enters the output side polarizing plate 22.

【0041】このため、上記液晶表示装置によれば、O
FF状態において、液晶セル10を透過した光のほとん
どを、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状態での光の漏れをほぼ完全に防ぐこと
ができるから、OFF部分をより黒色に近くしてコント
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。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,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。
Therefore, according to the liquid crystal display device, O
In the FF state, most of the light transmitted through the liquid crystal cell 10 can be input to the output side polarizing plate 22 as linearly polarized light, and if the light incident on the output side polarizing plate 22 is linearly polarized, the Since light leakage can be almost completely prevented, it is possible to make the OFF part closer to black, increasing the contrast, and displaying 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 red or green, and is colored with a color filter. The blue display will not be tinged with other colors and color shift will not occur.

【0042】また、この実施例では、2枚の位相板31
,32同士を透明接着剤41により接着するだけでなく
、第1位相板31と液晶セル10、第2位相板32と出
射側偏光板22、および入射側偏光板21と液晶セル1
0も、それぞれ透明接着剤42,43,44で接着して
いるため、これらの間での光の反射もなくすことができ
る。したがって、液晶セル10を出射した光が第1位相
板31で反射されて液晶セル10に戻り、さらに液晶セ
ル10の入射側基板11または入射側偏光板21で反射
されて再び液晶セル10から出射したり、位相板31,
32を通った光が出射側偏光板22で反射されて位相板
31,32に戻り、さらに第1位相板31または液晶セ
ル10で反射されて再び位相板31,32を通って出射
することもないから、OFF部分をさらに黒色に近くし
、また表示の着色もさらに確実に防ぐことができる。
Furthermore, in this embodiment, two phase plates 31
, 32 to each other with a transparent adhesive 41, the first phase plate 31 and the liquid crystal cell 10, the second phase plate 32 and the output side polarizing plate 22, and the input side polarizing plate 21 and the liquid crystal cell 1.
0 are also adhered with transparent adhesives 42, 43, and 44, respectively, so that reflection of light between them can also be eliminated. Therefore, the light emitted from the liquid crystal cell 10 is reflected by the first phase plate 31 and returns to the liquid crystal cell 10, further reflected by the incident side substrate 11 or the incident side polarizing plate 21 of the liquid crystal cell 10, and then emitted from the liquid crystal cell 10 again. or phase plate 31,
The light that has passed through 32 is reflected by the output side polarizing plate 22 and returns to the phase plates 31 and 32, and is further reflected by the first phase plate 31 or the liquid crystal cell 10 and may be emitted through the phase plates 31 and 32 again. Therefore, the OFF portion can be made closer to black, and coloring of the display can be further prevented.

【0043】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による偏光作用を補償する状態に
偏光され、この後液晶セル10を透過して直線偏光とな
る。
Note that in the above embodiment, the phase plates 31 and 32
Although the side on which the phase plates 31 and 32 are arranged is defined as the light output side, the above liquid crystal display device can also use the side on which the phase plates 31 and 32 are not arranged as the light output side. The incident light passes through the second phase plate 32 and the first phase plate 31 and is polarized to compensate for the polarization effect of the liquid crystal cell 10, and then passes through the liquid crystal cell 10 to become linearly polarized light.

【0044】また、上記実施例では、2枚の位相板31
、32を用いて偏光状態を補償しているが、この偏光状
態の補償は、3枚以上の位相板を用いて行なってもよく
、その場合も、これら各位相板同士をそれぞれ透明接着
剤により互いに接着しておけば、上記実施例と同様な効
果を得ることができる。
Furthermore, in the above embodiment, two phase plates 31
. By adhering them to each other, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

【0045】さらに、上記実施例では、第1位相板31
と液晶セル10、第2位相板32と出射側偏光板22、
および入射側偏光板21と液晶セル10も、透明接着剤
42,43,44で接着しているが、これらは必ずしも
接着しておく必要はない。
Furthermore, in the above embodiment, the first phase plate 31
and the liquid crystal cell 10, the second phase plate 32, and the output side polarizing plate 22,
The incident-side polarizing plate 21 and the liquid crystal cell 10 are also bonded together using transparent adhesives 42, 43, and 44, but these do not necessarily need to be bonded together.

【0046】[0046]

【発明の効果】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配置する複数枚の位相板同士を透明
接着剤により互いに接着することにより、各位相板の間
の部分(接着剤層)の光の屈折率を位相板の屈折率に近
くして、各位相板を順次透過する光が位相板面で反射さ
れるのを防ぐようにしたものであり、このようにすれば
、透過光は各位相板をそれぞれ1回ずつ通るだけである
ため、透過光が同じ偏光板を2度通って余計な偏光作用
を受けることはないから、この液晶表示装置によれば、
STN型の液晶セルと一方の偏光板との間に複数枚の位
相板を配置して透過光の偏光状態を補償するものであり
ながら、OFF状態における透過光のほとんどをほぼ直
線偏光にして出射側の偏光板に入射させ、OFF部分で
の光の漏れをほぼ完全に防ぐことができ、したがって、
OFF部分をより黒色に近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。
Effects of the Invention The liquid crystal display device of the present invention has a plurality of phase plates disposed between a liquid crystal cell and one polarizing plate, which are bonded to each other with a transparent adhesive. The refractive index of the light in the phase plate (layer) is made close to the refractive index of the phase plate to prevent the light that passes through each phase plate in sequence from being reflected on the phase plate surface. Since the transmitted light only passes through each phase plate once, the transmitted light does not pass through the same polarizing plate twice and undergoes an unnecessary polarization effect. According to this liquid crystal display device,
Although multiple phase plates are arranged between the STN type liquid crystal cell and one of the polarizing plates to compensate for the polarization state of transmitted light, most of the transmitted light in the OFF state is converted into almost linearly polarized light and output. It is possible to almost completely prevent light leakage at the OFF part by letting it enter the polarizing plate on the side, and therefore,
It is possible to make the OFF part closer to black to increase the contrast, and to display a high-quality image without coloring the display.

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

【図1】本発明の一実施例の液晶表示装置の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.

【図2】液晶セルの両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。
FIG. 2 is a diagram showing the alignment direction of liquid crystal molecules on both substrate surfaces of a liquid crystal cell and the direction of optical axes of a phase plate and a polarizing plate.

【図3】液晶表示装置の透過光の分光スペクトルを示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a spectrum of transmitted light of a liquid crystal display device.

【図4】ポアンカレ球の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of the Poincaré sphere.

【図5】液晶セルの出射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。
FIG. 5 is a distribution state diagram of light of each wavelength when the light emitted from a liquid crystal cell is arranged on a Poincaré sphere.

【図6】液晶セルを出射し第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。
FIG. 6 is a diagram showing the distribution of light of each wavelength when the light emitted from the liquid crystal cell and transmitted through the first phase plate is arranged on a Poincaré sphere.

【図7】液晶セルを出射し第1と第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。
FIG. 7 is a diagram showing the distribution of light of each wavelength when the light emitted from the liquid crystal cell and transmitted through the first and second phase plates is arranged on a Poincaré sphere.

【図8】液晶セルを出射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。
FIG. 8 is a diagram showing the latitude and longitude of distribution points of light of each wavelength on the Poincaré sphere of light emitted from a liquid crystal cell.

【図9】液晶セルを出射し第1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。
FIG. 9 is a diagram showing the latitude and longitude of distribution points of light of each wavelength on the Poincaré sphere of light that has been emitted from a liquid crystal cell and transmitted through a first phase plate.

【図10】液晶セルを出射し第1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。
FIG. 10 is a diagram showing the latitude and longitude of distribution points of light of each wavelength on the Poincaré sphere of light that has been emitted from a liquid crystal cell and transmitted through first and second phase plates.

【図11】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。
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.

【図12】従来の液晶表示装置における透過光の経路を
示す図。
FIG. 12 is a diagram showing the path of transmitted light in a conventional liquid crystal display device.

【図13】図12のハの光の経路の展開図。FIG. 13 is a developed view of the optical path of C in FIG. 12;

【図14】従来の液晶表示装置における透過光の偏光状
態の変化を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing changes in the polarization state of transmitted light in a conventional liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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、31…第1位相板、32…第2
位相板、14,42,43,44…透明接着剤。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 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, 31... First phase plate, 32... Third 2
Phase plate, 14, 42, 43, 44...transparent adhesive.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  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、かつ前記液晶セルと一方の偏光板との間に、複数枚
の位相板を配置するとともに、これら各位相板同士を透
明接着剤により互いに接着したことを特徴とする液晶表
示装置。
1. A liquid crystal cell comprising: an STN type liquid crystal cell in which liquid crystal molecules are arranged in a twisted manner at a twist angle of 180° to 270°; and a pair of polarizing plates disposed before and after the liquid crystal cell; A liquid crystal display device characterized in that a plurality of phase plates are disposed between one polarizing plate and the phase plates are bonded to each other with a transparent adhesive.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1998052093A1 (en) * 1997-05-09 1998-11-19 Sharp Kabushiki Kaisha Laminated phase plate and liquid crystal display comprising the plate

Cited By (2)

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WO1998052093A1 (en) * 1997-05-09 1998-11-19 Sharp Kabushiki Kaisha Laminated phase plate and liquid crystal display comprising the plate
US6580484B2 (en) 1997-05-09 2003-06-17 Sharp Kabushiki Kaisha Laminated phase plate and liquid crystal display comprising the laminated phase plate

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