JPH04348322A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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Publication number
JPH04348322A
JPH04348322A JP3019202A JP1920291A JPH04348322A JP H04348322 A JPH04348322 A JP H04348322A JP 3019202 A JP3019202 A JP 3019202A JP 1920291 A JP1920291 A JP 1920291A JP H04348322 A JPH04348322 A JP H04348322A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
angle
optical phase
crystal cell
axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP3019202A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Kikuchi
直樹 菊地
Shinji Hasegawa
真二 長谷川
Yoshio Hanada
花田 良雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3019202A priority Critical patent/JPH04348322A/en
Publication of JPH04348322A publication Critical patent/JPH04348322A/en
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Abstract

PURPOSE:To offer a practical configuration means to realize a STN mode liquid crystal display element of optical phase plate system which can give pure white-black display and high contrast. CONSTITUTION:A liquid crystal display element 10 is obtd. by laminating a pair of uniaxial optical phase plates 6, 7 on one side of a liquid crystal cell 5 and laminating polarizers 8, 9 on both sides of this laminated body. This liquid crystal display element is disposed between substrates facing to each other. The liquid crystal cell 5 consists of nematic liquid having 200-270 deg. torsional angle theta along the perpendicular direction to the substrate. These members are laminated in a manner that the angle between the center angle of the angle made by the optical axes of these phase plates and the axis of the liquid crystal molecule adjacent to the phase plate 6 ranges from 85 to 95 degree, that the angle between the center angle above defined and the absorption axis (polarization axis) of the polarizer 8 adjacent to the optical phase plate 7 ranges from 40 to 50 degree, and that the angle between the absorption axis (polarization axis) of the polarizer 9 adjacent to the liquid crystal cell 5 and the axis of the liquid crystal molecule adjacent to the polarizer 8 ranges from 40 to 50 degree.

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、色補償用光学位相板を
用いることにより良好な白黒表示特性を得るようにした
光学位相板方式STN(ス−パ−ツイストネマチック)
モ−ド液晶表示素子(LCD)に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an optical phase plate system STN (super twisted nematic) which uses an optical phase plate for color compensation to obtain good black and white display characteristics.
The present invention relates to a mode liquid crystal display (LCD).

【0002】0002

【従来の技術】一般に、STNモ−ドLCDは、透過率
対電圧特性において電圧を変化させたときに透過率が急
峻に変化する区間、所謂、急峻なしきい値を有している
ため、この区間を利用することによって優れたコントラ
ストを有する時分割駆動表示ができるものであるが、当
該液晶表示素子の透過率が透過する光の波長によって異
なっているため、透過光が着色してしまうという問題点
があった。
2. Description of the Related Art In general, STN mode LCDs have a so-called steep threshold, which is a section where the transmittance changes sharply when the voltage is changed in the transmittance versus voltage characteristic. Time-division drive display with excellent contrast can be achieved by using sections, but the problem is that the transmitted light is colored because the transmittance of the liquid crystal display element differs depending on the wavelength of the transmitted light. There was a point.

【0003】この問題点を解決するために、従来、液晶
セルに光学的異方体である高分子フイルム等を同時に積
層し、前記透過光の着色を防止して純粋な白黒表示が行
えるように構成した光学位相板方式STNモ−ド液晶表
示素子(LCD)が特開昭64−519号により提案さ
れている。
[0003] In order to solve this problem, conventionally, an optically anisotropic polymer film or the like is simultaneously laminated on the liquid crystal cell to prevent the transmitted light from being colored and to provide a pure black and white display. An optical phase plate type STN mode liquid crystal display (LCD) constructed as described above has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-519.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭64−519号において提案されている手段は、S
TNモ−ドLCDにおける着色防止の原理を開示してい
るだけであって、純粋な白黒表示ができ、かつ、高コン
トラストを有するSTNモ−ドLCDを実現するための
具体的な構成手段については明らかにされていないもの
である。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the means proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-519 is
This article merely discloses the principles of preventing coloration in TN mode LCDs, but does not provide specific configuration means for realizing STN mode LCDs that can display pure black and white and have high contrast. It has not been made clear.

【0005】本発明は、この点に着目して考案されたも
ので、純粋な白黒表示ができるとともに、高コントラス
トを有する光学位相板方式STNモ−ド液晶表示素子(
LCD)を実現するための具体的構成手段を提供するこ
とを目的としている。
The present invention has been devised with attention paid to this point, and is an optical phase plate type STN mode liquid crystal display element (optical phase plate type STN mode liquid crystal display element) which is capable of pure black and white display and has high contrast.
The purpose of this study is to provide concrete configuration means for realizing an LCD (LCD).

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明は、液晶セルと、液晶セルの片側に積層された
一対の光学位相板と、これらの積層体を挟むようにさら
に積層された一対の偏光板とによって光学位相板方式S
TNモ−ド液晶表示素子(LCD)を構成し、かつ、液
晶セル、光学位相板、偏光板の各光学的特性やそれらの
積層状態、並びに、液晶セルと光学位相板の屈折率異方
性とその厚さとの積の値をそれぞれ請求項1乃至3記載
のように特定したものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a liquid crystal cell, a pair of optical phase plates laminated on one side of the liquid crystal cell, and a pair of optical phase plates laminated on one side of the liquid crystal cell. Optical phase plate system S
The optical characteristics of the liquid crystal cell, optical phase plate, and polarizing plate, their stacking state, and the refractive index anisotropy of the liquid crystal cell and optical phase plate that constitute the TN mode liquid crystal display element (LCD) The value of the product of and its thickness is specified as claimed in claims 1 to 3, respectively.

【0007】[0007]

【作用】前述のように構成した光学位相板方式STNモ
−ド液晶表示素子(LCD)を用い、かつ、液晶セル、
光学位相板、偏光板の各光学的特性及びそれらの積層状
態、並びに、液晶セルと光学位相板の屈折率異方性とそ
の厚さとの積の値をそれぞれ請求項1乃至3記載のよう
に特定すると、LCDを透過する透過光はその波長に関
係なくほぼ一様な割合で透過するようになるため、純粋
な白黒表示が可能になり、かつ、高コントラストを有す
るLCDを現実に得ることができる。
[Operation] Using the optical phase plate type STN mode liquid crystal display element (LCD) configured as described above, and using a liquid crystal cell,
Each optical characteristic of the optical phase plate and the polarizing plate and their lamination state, as well as the value of the product of the refractive index anisotropy and the thickness of the liquid crystal cell and the optical phase plate, are determined as described in claims 1 to 3, respectively. If specified, the transmitted light that passes through the LCD will be transmitted at a nearly uniform rate regardless of its wavelength, making it possible to achieve pure black and white display and to actually obtain an LCD with high contrast. can.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明によって構成された光学位相
板方式STNモ−ド液晶表示素子(LCD)の側面図を
示す。
FIG. 1 shows a side view of an optical phase plate type STN mode liquid crystal display (LCD) constructed according to the present invention.

【0010】図において、1はネマチック液晶、2はネ
マチック液晶1の両側に積層された一対の配向膜、3は
各配向膜2の外側に積層された一対の透明電極、4は各
透明電極3の外側に積層された一対のガラス基板であり
、これらの積層体によって液晶セル5が構成されている
。また、6、7は液晶セル5の片面に順次積層された2
枚の一軸性フイルム状光学位相板、8、9はこれらの積
層体の両面にさらに積層された一軸性偏光板であって、
これらの積層体全体で光学位相板方式STNモ−ド液晶
表示素子(LCD)10が構成されている。
In the figure, 1 is a nematic liquid crystal, 2 is a pair of alignment films laminated on both sides of the nematic liquid crystal 1, 3 is a pair of transparent electrodes laminated on the outside of each alignment film 2, and 4 is each transparent electrode 3. The liquid crystal cell 5 is a pair of glass substrates laminated on the outside of the laminate. 6 and 7 are 2 stacked sequentially on one side of the liquid crystal cell 5.
uniaxial film-like optical phase plates 8 and 9 are uniaxial polarizing plates further laminated on both sides of these laminates,
The entire laminate constitutes an optical phase plate type STN mode liquid crystal display (LCD) 10.

【0011】図2は、このようにして構成されたLCD
10における各構成要素の光軸方向及びその光学的特性
を示すものである。
FIG. 2 shows an LCD constructed in this manner.
10 shows the optical axis direction of each component and its optical characteristics.

【0012】図において、11は液晶セル5の上板ラビ
ング軸、12は液晶セル5の下板ラビング軸、13は上
側偏光板8の吸収軸(または偏光軸)、14は下側偏光
板9の吸収軸(または偏光軸)、15は下側位相板6の
光軸、16は上側位相板7の光軸であり、それらの角度
は水平軸xを0度とし、水平軸xから左回りの角度を正
方向としている。
In the figure, 11 is the upper plate rubbing axis of the liquid crystal cell 5, 12 is the lower plate rubbing axis of the liquid crystal cell 5, 13 is the absorption axis (or polarizing axis) of the upper polarizing plate 8, and 14 is the lower polarizing plate 9. , the absorption axis (or polarization axis) of The angle is taken as the positive direction.

【0013】また、水平軸xと上側偏光板8の吸収軸(
偏光軸)13とのなす角度をθP、水平軸xと下側偏光
板9の吸収軸(偏光軸)14とのなす角度をθP’、水
平軸xと下側位相板6の光軸とのなす角度をθR1、水
平軸xと上側位相板7とのなす角度をθR2、液晶セル
5における上側ラビング軸11と下側ラビング軸12と
のなす角、即ち、液晶セル5のねじれ角をθとそれぞれ
定めている。
Furthermore, the horizontal axis x and the absorption axis (
θP' is the angle between the horizontal axis x and the absorption axis (polarization axis) 14 of the lower polarizing plate 9, and θP' is the angle between the horizontal axis x and the optical axis of the lower phase plate 6. θR1 is the angle between the horizontal axis Each is determined.

【0014】このような構成のLCD10において、液
晶セル5の屈折率異方性Δnを0.147、液晶セル5
のねじれ角θを260度、一対の光学位相板6、7の屈
折率異方性Δn1 、Δn2 とその厚さd1 、d2
 との積をそれぞれ380nm、水平軸xと下側偏光板
9の吸収軸(偏光軸)14とのなす角度θP’を85度
、水平軸xと下側位相板6の光軸とのなす角度をθR1
を70度、水平軸xと上側位相板7とのなす角度をθR
2を30度とした場合、水平軸xと上側偏光板8の吸収
軸(偏光軸)13とのなす角度θPをパラメ−タにして
、液晶セル5のギャップdを変化させたときの電圧無印
加状態における透過率は図3に示すようになる。この図
において、前記角度θPを−15乃至+5度の範囲で変
化させた場合、液晶セル5の屈折率異方性Δnとそのギ
ャップdとの積Δn・dの値0.75乃至0.85の範
囲に、液晶セル5の透過率の最低値が存在することが判
る。
In the LCD 10 having such a configuration, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal cell 5 is 0.147, and the liquid crystal cell 5
The torsion angle θ is 260 degrees, the refractive index anisotropy Δn1, Δn2 of the pair of optical phase plates 6, 7 and their thicknesses d1, d2
The product of these is 380 nm, the angle θP' between the horizontal axis x and the absorption axis (polarization axis) 14 of the lower polarizing plate 9 is 85 degrees, and the angle between the horizontal axis x and the optical axis of the lower phase plate 6 is 85 degrees. θR1
is 70 degrees, and the angle between the horizontal axis x and the upper phase plate 7 is θR
2 is 30 degrees, no voltage is applied when the gap d of the liquid crystal cell 5 is changed using the angle θP between the horizontal axis x and the absorption axis (polarization axis) 13 of the upper polarizing plate 8 as a parameter. The transmittance in the applied state is as shown in FIG. In this figure, when the angle θP is changed in the range of −15 to +5 degrees, the product Δn·d of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal cell 5 and its gap d is 0.75 to 0.85. It can be seen that the lowest value of the transmittance of the liquid crystal cell 5 exists in the range of .

【0015】また、図4は、前記角度θP’と前記角度
θR1を図3の場合と同様に85度と70度に選び、前
記角度θR2を25乃至40度の範囲で変化させた場合
の、電圧無印加状態における図3に示した前記角度θP
に対する液晶セル5の透過率を示すものである。この図
から判るように、前記角度θR2が25乃至40度の範
囲のときは、いずれも、前記角度θPの−10乃至+1
0度の範囲に液晶セル5の透過率の最小値が存在する。
FIG. 4 also shows the case where the angle θP' and the angle θR1 are selected to be 85 degrees and 70 degrees as in the case of FIG. 3, and the angle θR2 is varied in the range of 25 to 40 degrees. The angle θP shown in FIG. 3 when no voltage is applied
It shows the transmittance of the liquid crystal cell 5 with respect to . As can be seen from this figure, when the angle θR2 is in the range of 25 to 40 degrees, the angle θP is -10 to +1
The minimum value of the transmittance of the liquid crystal cell 5 exists in the range of 0 degrees.

【0016】さらに、図5及び図6は、図4における前
記角度θR1を70度に選ぶ代わりに、前記角度θR1
を65度または75度に選び、その他の角度θP’と角
度θR2の範囲を図4の場合と同様に選んだ場合の、電
圧無印加状態における図3に示した前記角度θPに対す
る液晶セル5の透過率をそれぞれ示すものである。これ
らの図においても、前記角度θPの所定の範囲において
液晶セル5に透過率の最小値が存在することが判る。
Furthermore, in FIGS. 5 and 6, instead of selecting the angle θR1 as 70 degrees in FIG.
is selected to be 65 degrees or 75 degrees, and the ranges of the other angles θP' and angle θR2 are selected in the same manner as in the case of FIG. 4. Each shows the transmittance. It can be seen from these figures that the liquid crystal cell 5 has a minimum value of transmittance within a predetermined range of the angle θP.

【0017】第4図、第5図、第6図に示される測定結
果に基づけば、前記角度θR2の所定範囲について、電
圧無印加状態における液晶セル5の透過率が最小になる
ときに、それぞれの角度θP、θP’,θR1,θR2
間の関係は以下の式(1)で近似できる。
Based on the measurement results shown in FIGS. 4, 5, and 6, for the predetermined range of the angle θR2, when the transmittance of the liquid crystal cell 5 in the state where no voltage is applied is the minimum, angles θP, θP', θR1, θR2
The relationship between can be approximated by the following equation (1).

【0018】{1/2(θR1+θR2)−θP}−{
θP’−1/2(θR1+θR2)+10}+1/2{
(θR1−θR2)−40}≒0…(1)次に、液晶セ
ル5のねじれ角θを240度に選んで前述と同様の測定
を行い、前記角度θR2の所定範囲について、電圧無印
加状態における液晶セル5の透過率が最小になるときの
、それぞれの角度θP、θP’,θR1,θR2間の関
係は次の式(2)で近似できる。
{1/2(θR1+θR2)−θP}−{
θP'-1/2(θR1+θR2)+10}+1/2{
(θR1-θR2)-40}≒0...(1) Next, the twist angle θ of the liquid crystal cell 5 is selected to be 240 degrees, and the same measurement as described above is performed, and the predetermined range of the angle θR2 is measured in a state where no voltage is applied. The relationship between the angles θP, θP', θR1, and θR2 when the transmittance of the liquid crystal cell 5 becomes the minimum can be approximated by the following equation (2).

【0019】{1/2(θR1+θR2)−θP}−{
θP’−1/2(θR1+θR2)+30}+1/2{
(θR1−θR2)−30}≒0…(2)一般に、液晶
セル5のねじれ角をθとして表した場合、式(1)、式
(2)から電圧無印加状態における液晶セル5の透過率
が最小になるときのそれぞれの角度θP、θP’,θR
1,θR2、θ間の関係は次の式(3)で近似される。
{1/2(θR1+θR2)−θP}−{
θP'-1/2(θR1+θR2)+30}+1/2{
(θR1-θR2)-30}≒0...(2) Generally, when the twist angle of the liquid crystal cell 5 is expressed as θ, the transmittance of the liquid crystal cell 5 in a state where no voltage is applied is calculated from equations (1) and (2). The respective angles θP, θP', θR when are the minimum
The relationship between 1, θR2, and θ is approximated by the following equation (3).

【0020】{1/2(θR1+θR2)−θP}−{
θP’−1/2(θR1+θR2)+(270−θ)}
+1/2{(θR1−θR2)−1/2(θ−180)
}≒0…(3) 式(3)は多少煩雑であるので、本発明では、これを簡
単にするため図7に示すように角度の定義を行っている
。即ち、一対の光学位相板6、7の光軸15、16のな
す角の中心角17(光軸15、16のなす角の平均値を
示す角)と上側偏光板8の吸収軸(または偏光軸)13
とのなす角をθPR、前記中心角17と下側偏光板9の
吸収軸(または偏光軸)14とのなす角をθRP、下板
ラビング軸12と下側偏光板9の吸収軸(または偏光軸
)14のなす角をθLP、一対の光学位相板6、7の光
軸15、16のなす角をθRR、前記中心角17と上板
ラビング軸11とのなす角をθRL、液晶セル5のねじ
れ角をθとすれば、式(3)は次のように書き換えられ
る。
{1/2(θR1+θR2)−θP}−{
θP'-1/2(θR1+θR2)+(270-θ)}
+1/2 {(θR1-θR2)-1/2(θ-180)
}≈0 (3) Since equation (3) is somewhat complicated, in the present invention, angles are defined as shown in FIG. 7 in order to simplify it. That is, the central angle 17 of the angle formed by the optical axes 15 and 16 of the pair of optical phase plates 6 and 7 (the angle indicating the average value of the angles formed by the optical axes 15 and 16) and the absorption axis (or polarization axis) 13
θPR is the angle between the center angle 17 and the absorption axis (or polarization axis) 14 of the lower polarizing plate 9, θLP is the angle between the optical axes 15 and 16 of the pair of optical phase plates 6 and 7; θRL is the angle between the center angle 17 and the upper plate rubbing axis 11; If the twist angle is θ, equation (3) can be rewritten as follows.

【0021】{θPR−θRP−(270°−θ)}+
1/2{θRR−1/2(θ−180°)}≒0…(4
) また、図4、図5、図6に示す特性の中で、電圧無印加
状態における液晶セル5の透過率が最も小さくなるのは
、図4に示すところの、θP’≒85度、θP≒5度、
θR1≒70度、θR2≒30度のときであるが、これ
を図7で定義した角度で書き換えると、次のようになる
{θPR−θRP−(270°−θ)}+
1/2 {θRR-1/2 (θ-180°)}≒0...(4
) Also, among the characteristics shown in FIGS. 4, 5, and 6, the transmittance of the liquid crystal cell 5 in the state where no voltage is applied is the lowest when θP'≒85 degrees and θP as shown in FIG. ≒5 degrees,
When θR1≈70 degrees and θR2≈30 degrees, if these are rewritten using the angles defined in FIG. 7, the following results.

【0022】θRL≒90°…(5) θLP≒θPR≒45°…(6) θRR−1/2(θ−180°)≒0…(7)式(7)
は、式(4)において、θLP=θPR=45度のとき
の特殊解であるから、式(4)、式(6)が成り立てば
、式(7)も成り立つものである。
θRL≒90°...(5) θLP≒θPR≒45°...(6) θRR-1/2(θ-180°)≒0...(7) Equation (7)
is a special solution when θLP=θPR=45 degrees in equation (4), so if equations (4) and (6) hold, equation (7) also holds.

【0023】従って、電圧無印加状態における透過率を
最小にする条件は、式(4)、式(5)、式(6)が成
り立つときである。実用的な観点から見た場合に、電圧
無印加状態における液晶セル5の透過率は、ある程度以
上小さければ充分使用に耐えるものであるから、式(4
)、式(5)、式(6)において、そこに示されている
値にプラス、マイナス5度の幅を持たせて、以下のよう
に書き直すことができる。
Therefore, the condition for minimizing the transmittance in the state where no voltage is applied is when equations (4), (5), and (6) hold true. From a practical point of view, if the transmittance of the liquid crystal cell 5 in a state where no voltage is applied is small enough to withstand use, the formula (4
), Equations (5), and Equations (6) can be rewritten as follows by giving the values shown there a width of plus or minus 5 degrees.

【0024】85°≦θRL≦95°…(8)40°≦
θLP≦50°(9) 40°≦θPR≦50°…(10) −5°≦{θPR−θRP−(270°−θ)}+1/
2{θRR−1/2(θ−180°)}≦5°…(11
) 次に、図3の状態において、角度θPの−20乃至+3
0の範囲で、電圧無印加状態における液晶セル5の透過
率が最小になる液晶セル5のΔn・dは、前記角度θR
2をパラメ−タにした場合に、図8に示すような特性に
なる。同様のことを前記角度θR1が65度、75度の
場合についても行うと、図9、図10に示すような特性
になる。
85°≦θRL≦95°…(8) 40°≦
θLP≦50° (9) 40°≦θPR≦50°…(10) −5°≦{θPR−θRP−(270°−θ)}+1/
2 {θRR-1/2 (θ-180°)}≦5°…(11
) Next, in the state of FIG. 3, the angle θP is -20 to +3
The angle θR
2 as a parameter, the characteristics are as shown in FIG. If the same thing is done for the cases where the angle θR1 is 65 degrees and 75 degrees, the characteristics will be as shown in FIGS. 9 and 10.

【0025】いま、液晶セル5のΔn・dを(Δn・d
)LC、光学位相板6のΔn・dをΔn1 ・d1 、
光学位相板7のΔn・dをΔn2 ・d2 とすると、
図8、図9、図10に示された各角度θR2について、
電圧無印加状態における液晶セル5の透過率を最小にす
る(図の丸印で示す)ための(Δn・d)LC、Δn1
 ・d1 、Δn2 ・d2 、θPR、θLP、θR
R、θ間の関係は、次の式(12)で近似できる。
Now, Δn·d of the liquid crystal cell 5 is (Δn·d
) LC, Δn・d of the optical phase plate 6 as Δn1・d1,
If Δn・d of the optical phase plate 7 is Δn2 ・d2, then
For each angle θR2 shown in FIGS. 8, 9, and 10,
(Δn・d)LC, Δn1 to minimize the transmittance of the liquid crystal cell 5 in a state where no voltage is applied (indicated by a circle in the figure)
・d1, Δn2 ・d2, θPR, θLP, θR
The relationship between R and θ can be approximated by the following equation (12).

【0026】(Δn・d)LC−(Δn1 ・d1 +
Δn2 ・d2 )+345nm+270nm・sin
θ+57nm・sin{θRR−1/2(θ−180°
)}−2000nm・sin2 (45°−θPR)=
0…(12)但し、(Δn・d)LC、Δn1 ・d1
 、Δn2 ・d2 の単位はnm、θPR、θLP、
θRRの単位は度である。
(Δn・d)LC−(Δn1・d1+
Δn2・d2)+345nm+270nm・sin
θ+57nm・sin{θRR-1/2(θ-180°
)}-2000nm・sin2 (45°-θPR)=
0...(12) However, (Δn・d)LC, Δn1・d1
, Δn2 ・d2 units are nm, θPR, θLP,
The unit of θRR is degrees.

【0027】式(12)において、左辺が0より大きい
ときに、液晶セル5における印加電圧−透過率特性は、
図11に示すように、電圧無印加状態における液晶セル
5の透過率は多少高くなっているが、印加電圧を高くし
て行くと、一旦透過率が低くなり、さらに印加電圧を高
くしてゆくと急激に透過率が増大するような特性を呈す
る。実用上の観点から見た場合、液晶を時分割駆動する
ときに、電圧無印加状態における液晶セル5の透過率を
低くするよりも、図11に示すように、OFF電圧を印
加して前記透過率を低くするようにした方がコントラス
トを高くすることができる。
In equation (12), when the left side is greater than 0, the applied voltage-transmittance characteristic in the liquid crystal cell 5 is as follows:
As shown in FIG. 11, the transmittance of the liquid crystal cell 5 is somewhat high when no voltage is applied, but as the applied voltage is increased, the transmittance temporarily decreases, and then increases as the applied voltage is further increased. It exhibits a characteristic in which the transmittance increases rapidly. From a practical point of view, when driving the liquid crystal in a time-division manner, it is better to reduce the transmittance of the liquid crystal cell 5 by applying an OFF voltage, as shown in FIG. The contrast can be increased by lowering the ratio.

【0028】ここで、電圧無印加状態における液晶セル
5の透過率をTo、電圧印加状態における前記透過率の
最小値をTminとすると、θP’=85度、θP=5
度、θR1=70度、θR2=30度、θ=260度の
場合に、液晶セル5のギャップdを変化させたときのT
o、Tminは図12に示すような特性になる。
Here, if the transmittance of the liquid crystal cell 5 in a state where no voltage is applied is To, and the minimum value of the transmittance in a state where a voltage is applied is Tmin, θP'=85 degrees, θP=5
T when changing the gap d of the liquid crystal cell 5 when θR1=70 degrees, θR2=30 degrees, and θ=260 degrees
o, Tmin have characteristics as shown in FIG.

【0029】図12によれば、電圧印加状態における液
晶セル5の透過率が最小になる点、つまり、式(12)
を満たす点より(Δn・d)LCが30nm位大きな値
のところまで、Tminはほぼ一定になり、この値を越
えて(Δn・d)LCが大きくなってゆくと、Tmin
は徐々に増大してゆく。従って、実用的な観点から見た
場合には、式(12)は以下の範囲を満たすことにより
、OFF電圧印加時の液晶セル5の透過率を充分低くす
ることができるものである。
According to FIG. 12, the point at which the transmittance of the liquid crystal cell 5 becomes the minimum in the voltage applied state, that is, the point at which the transmittance of the liquid crystal cell 5 becomes the minimum, that is, according to the formula (12)
Tmin remains almost constant until the value of (Δn・d)LC is about 30 nm larger than the point where it satisfies the condition, and as (Δn・d)LC increases beyond this value, Tmin
gradually increases. Therefore, from a practical point of view, when formula (12) satisfies the following range, the transmittance of the liquid crystal cell 5 when the OFF voltage is applied can be made sufficiently low.

【0030】−10nm≦(Δn・d)LC−(Δn1
 ・d1 +Δn2 ・d2 )+345nm+270
nm・sinθ+57nm・sin{θRR−1/2(
θ−180°)}−2000nm・sin2(45°−
θPR)≦50nm…(13) 以上の説明は、OFF電圧印加時における液晶セル5の
透過率を低くする条件について行ったものであるが、上
述した条件を満たせばON電圧印加時における液晶セル
5の透過率も充分高くできるので、明るくしかも高コン
トラストを有する液晶表示素子10を実現することがで
きる。また、前記液晶表示素子10を用いることにより
、ON電圧印加時及びOFF電圧印加時の双方において
無彩色に近い表示を実現することができる。
-10nm≦(Δn・d)LC-(Δn1
・d1 +Δn2 ・d2 )+345nm+270
nm・sin θ+57nm・sin {θRR−1/2(
θ-180°)}-2000nm・sin2(45°-
θPR)≦50nm...(13) The above explanation is about the conditions for lowering the transmittance of the liquid crystal cell 5 when an OFF voltage is applied, but if the above conditions are met, the liquid crystal cell 5 when an ON voltage is applied is Since the transmittance can be made sufficiently high, it is possible to realize a liquid crystal display element 10 that is bright and has high contrast. Further, by using the liquid crystal display element 10, it is possible to realize a nearly achromatic display both when an ON voltage is applied and when an OFF voltage is applied.

【0031】以上総合すると、以下の5つの式(8)乃
至(12)を満たすような液晶表示素子10を用いれば
、明るくしかも高コントラストを有する白黒表示を実現
することができる。
In summary, if a liquid crystal display element 10 that satisfies the following five equations (8) to (12) is used, a bright black and white display with high contrast can be realized.

【0032】85°≦θRL≦95°…(8)40°≦
θLP≦50°…(9) 40°≦θPR≦50°…(10) −5°≦{θPR−θRP−(270°−θ)}+1/
2{θPR−1/2(θ−180°)}≦5°…(11
) −10nm≦(Δn・d)LC−(Δn1 ・d1 +
Δn2 ・d2 )+345nm+270nm・sin
θ+57nm・sin{θRR−1/2(θ−180°
)}−2000nm・sin2(45°−θPR)≦5
0nm…(12) 但し、(Δn・d)LC、Δn1 ・d1 、Δn2 
・d2 の単位はnm、θPR、θLP、θRRの単位
は度である。
85°≦θRL≦95°…(8) 40°≦
θLP≦50°…(9) 40°≦θPR≦50°…(10) −5°≦{θPR−θRP−(270°−θ)}+1/
2 {θPR-1/2 (θ-180°)}≦5°…(11
) −10nm≦(Δn・d)LC−(Δn1・d1+
Δn2・d2)+345nm+270nm・sin
θ+57nm・sin{θRR-1/2(θ-180°
)}-2000nm・sin2(45°-θPR)≦5
0nm...(12) However, (Δn・d)LC, Δn1・d1, Δn2
- The unit of d2 is nm, and the unit of θPR, θLP, and θRR is degrees.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学位相板6、7及び偏光板8、9の光軸配置、それに
、液晶セル5と光学位相板6、7のΔn・d値を最適化
することにより、STNモ−ドLCDの着色を補償する
ことができ、高コントラストを有する光学位相板方式白
黒表示LCDを実現することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
Coloring of the STN mode LCD is compensated by optimizing the optical axis arrangement of the optical phase plates 6, 7 and polarizing plates 8, 9, as well as the Δn・d values of the liquid crystal cell 5 and the optical phase plates 6, 7. Therefore, it is possible to realize an optical phase plate type monochrome display LCD having high contrast.

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

【図1】本発明に係わる光学位相板方式STNモ−ド液
晶表示素子の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical phase plate type STN mode liquid crystal display element according to the present invention.

【図2】同液晶表示素子の各構成要素における光軸方向
及びその光学特性を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing optical axis directions and optical characteristics of each component of the liquid crystal display element.

【図3】液晶セルのΔn・dを変化させたときの当該セ
ルの透過率の変化を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing changes in transmittance of a liquid crystal cell when Δn·d of the cell is changed.

【図4】光学位相板を可変配置にしたときの液晶セルの
透過率の変化を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing changes in transmittance of a liquid crystal cell when the optical phase plate is arranged in a variable manner.

【図5】光学位相板を別の可変配置にしたときの液晶セ
ルの透過率の変化を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing changes in transmittance of a liquid crystal cell when the optical phase plate is arranged in another variable arrangement.

【図6】光学位相板をさらに別の可変配置にしたときの
液晶セルの透過率の変化を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in transmittance of a liquid crystal cell when the optical phase plate is arranged in another variable arrangement.

【図7】液晶表示素子の各構成要素における光軸等を別
の定義によって表した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing optical axes and the like in each component of a liquid crystal display element using different definitions.

【図8】光学位相板を可変配置にしたときの液晶セルの
透過率が最小になる当該セルのΔn・dの変化を示す特
性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing changes in Δn·d of a liquid crystal cell at which the transmittance of the liquid crystal cell is minimized when the optical phase plate is arranged in a variable manner.

【図9】光学位相板を別の可変配置にしたときの液晶セ
ルの透過率が最小になる当該セルのΔn・dの変化を示
す特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing changes in Δn·d of a liquid crystal cell at which the transmittance of the liquid crystal cell is minimized when the optical phase plate is arranged in another variable arrangement.

【図10】光学位相板をさらに別の可変配置にしたとき
の液晶セルの透過率が最小になる当該セルのΔn・dの
変化を示す特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a change in Δn·d of a liquid crystal cell at which the transmittance of the liquid crystal cell is minimized when the optical phase plate is arranged in another variable arrangement.

【図11】液晶セルのΔn・dが光学位相板のΔn・d
より所定値大きい場合における当該セルの電圧−透過率
特性図である。
[Figure 11] Δn・d of the liquid crystal cell is Δn・d of the optical phase plate.
FIG. 4 is a voltage-transmittance characteristic diagram of the cell when the voltage is larger than a predetermined value.

【図12】液晶セルのΔn・dを変化させた際にその透
過率To及びTminの変化を示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing changes in transmittance To and Tmin when Δn·d of the liquid crystal cell is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  ネマチック液晶 2  配向膜 3  透明電極 4  ガラス基板 5  液晶セル 6、7  光学位相板 8、9  偏光板 10  液晶表示素子 11  上板ラビング軸 12  下板ラビング軸 13  上側偏光板8の吸収軸または偏光軸14  下
側偏光板9の吸収軸または偏光軸15  下側光学位相
板6の光軸 16  上側光学位相板7の光軸 17  中心角
1 Nematic liquid crystal 2 Alignment film 3 Transparent electrode 4 Glass substrate 5 Liquid crystal cells 6, 7 Optical phase plates 8, 9 Polarizing plate 10 Liquid crystal display element 11 Upper plate rubbing axis 12 Lower plate rubbing axis 13 Absorption axis or polarization of upper polarizing plate 8 Axis 14 Absorption axis or polarization axis 15 of lower polarizing plate 9 Optical axis 16 of lower optical phase plate 6 Optical axis 17 of upper optical phase plate 7 Central angle

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  対向する基板間に、基板の垂直方向に
200乃至270度ねじれた構造を有するネマチック液
晶により構成した液晶セルと、該液晶セルの片側に積層
された一対の一軸性光学位相板と、これらの積層体の両
面にさらに偏光板を積層して構成した液晶表示装置にお
いて、一対の光学位相板の光軸のなす角の中心角と光学
位相板に隣接する液晶分子軸とのなす角が85乃至95
度の範囲にあり、また、一対の光学位相板の光軸のなす
角の中心角と光学位相板に隣接する偏光板の吸収軸(ま
たは偏光軸)とのなす角が40至50度の範囲にあって
、かつ、液晶セルに隣接積層された偏光板の吸収軸(ま
たは偏光軸)と前記偏光板に隣接する液晶分子軸とのな
す角が40乃至50度の範囲にあることを特徴とする液
晶表示素子。
1. A liquid crystal cell comprised of a nematic liquid crystal having a structure twisted by 200 to 270 degrees in the vertical direction of the substrates between opposing substrates, and a pair of uniaxial optical phase plates laminated on one side of the liquid crystal cell. In a liquid crystal display device constructed by further laminating polarizing plates on both sides of these laminates, the angle between the central angle of the optical axes of a pair of optical phase plates and the liquid crystal molecule axis adjacent to the optical phase plates is The angle is 85 to 95
The central angle of the angle between the optical axes of a pair of optical phase plates and the absorption axis (or polarization axis) of the polarizing plate adjacent to the optical phase plate is in the range of 40 to 50 degrees. and characterized in that the angle between the absorption axis (or polarization axis) of the polarizing plate stacked adjacent to the liquid crystal cell and the liquid crystal molecule axis adjacent to the polarizing plate is in the range of 40 to 50 degrees. LCD display element.
【請求項2】  請求項1記載の液晶表示素子において
、液晶セルのねじれ角をθ度、一対の光学位相板の光軸
のなす角の中心角と光学位相板に隣接積層された偏光板
の吸収軸(または偏光軸)とのなす角をθPR度、一対
の光学位相板の光軸のなす角の中心角と液晶セルに隣接
する偏光板の吸収軸(または偏光軸)とのなす角をθR
P度、一対の光学位相板の光軸がなす角をθRR度とす
ると、 −5°≦{θPR−θRP−(270°−θ)}+1/
2{θRR−1/2(θ−180°)}≦+5の関係を
満たすことを特徴とする液晶表示素子。
2. In the liquid crystal display element according to claim 1, the twist angle of the liquid crystal cell is θ degrees, and the center angle of the angle between the optical axes of the pair of optical phase plates and the polarizing plate laminated adjacent to the optical phase plates. The angle between the absorption axis (or polarization axis) is θPR degrees, and the angle between the center angle of the angle between the optical axes of a pair of optical phase plates and the absorption axis (or polarization axis) of the polarizing plate adjacent to the liquid crystal cell is θR
If the angle formed by the optical axes of the pair of optical phase plates is θRR degrees, -5°≦{θPR−θRP−(270°−θ)}+1/
A liquid crystal display element characterized by satisfying the relationship: 2{θRR-1/2 (θ-180°)}≦+5.
【請求項3】  請求項2記載の液晶表示素子において
、液晶セルの屈折率異方性Δnと液晶層の厚さdとの積
を(Δn・d)LCとし、一対の光学位相板の屈折率異
方性Δn1 、Δn2 とそれらの厚さd1 、d2 
との積をそれぞれΔn1 ・d1、Δn2 ・d2 と
すると、−10nm≦(Δn・d)LC−(Δn1 ・
d1 +Δn2 ・d2 )+345nm+270nm
・Sinθ+57nm・Sinθ{θRR−1/2(θ
−180°)}−2000nm・Sin2(45°−θ
PR)≦50nmの関係を満たすことを特徴とする液晶
表示素子。
3. In the liquid crystal display element according to claim 2, the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal cell and the thickness d of the liquid crystal layer is (Δn·d)LC, and the refraction of the pair of optical phase plates is Rate anisotropy Δn1, Δn2 and their thicknesses d1, d2
Let the products of the
d1 +Δn2 ・d2 )+345nm+270nm
・Sinθ+57nm・Sinθ{θRR-1/2(θ
-180°)}-2000nm・Sin2(45°-θ
A liquid crystal display element characterized by satisfying the relationship: PR)≦50 nm.
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