JPH0750269B2 - Liquid crystal device - Google Patents

Liquid crystal device

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JPH0750269B2
JPH0750269B2 JP1184591A JP18459189A JPH0750269B2 JP H0750269 B2 JPH0750269 B2 JP H0750269B2 JP 1184591 A JP1184591 A JP 1184591A JP 18459189 A JP18459189 A JP 18459189A JP H0750269 B2 JPH0750269 B2 JP H0750269B2
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JP
Japan
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liquid crystal
cell
crystal layer
state
nematic liquid
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信治 和田
千代明 飯島
光夫 永田
和雄 青木
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Seiko Epson Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶装置、特にスーパーツイステッドネマチッ
ク型の液晶装置に関する。
The present invention relates to a liquid crystal device, and more particularly to a super twisted nematic liquid crystal device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のスーパーツイステッドネマチック型(以下、STN
型という)の液晶装置は、特開昭60−50511号公報のよ
うに液晶分子のねじれ角が90度以上であり、液晶セルの
上下に一対の偏光板を設け、これらの偏光軸(吸収軸)
と、電極基板に隣接する液晶分子の分子軸方向とがなす
挟角が30度から60度の範囲であった。そのために、複屈
折による着色により液晶セルに対し電圧無印加状態での
外観の色相が白色ではなく、一般に緑色から黄赤色にか
けての色相になっている。また、選択電圧印加状態での
外観の色相も黒色ではなく一般に青色となっている。
Conventional super twisted nematic type (hereinafter STN
The liquid crystal device of the type) has a twist angle of liquid crystal molecules of 90 degrees or more as disclosed in JP-A-60-50511, and a pair of polarizing plates are provided above and below the liquid crystal cell. )
And the angle formed by the molecular axis direction of the liquid crystal molecules adjacent to the electrode substrate was in the range of 30 to 60 degrees. Therefore, due to the birefringence coloring, the hue of the appearance when no voltage is applied to the liquid crystal cell is not white, but is generally a hue from green to yellow-red. In addition, the hue of the appearance when the selection voltage is applied is generally blue instead of black.

第29図は従来のSTN型液晶装置の模式図である。図にお
いて、101は下側偏光板、102は上側偏光板、110は液晶
セルであり、下側基板111と上側基板112との間に液晶層
113を挟持した構成である。上記両基板111・112の対向
面側には、それぞれITO電極等の透明電極114が形成され
ており、さらに配向膜115が塗布されラビング処理され
ている。116はスペーサである。
FIG. 29 is a schematic view of a conventional STN type liquid crystal device. In the figure, 101 is a lower polarizing plate, 102 is an upper polarizing plate, 110 is a liquid crystal cell, and a liquid crystal layer is provided between a lower substrate 111 and an upper substrate 112.
It has a structure in which 113 is sandwiched. A transparent electrode 114 such as an ITO electrode is formed on each of the facing surfaces of the two substrates 111 and 112, and an alignment film 115 is further applied and subjected to a rubbing treatment. 116 is a spacer.

第30図は上記の液晶装置における液晶セルと偏光板の偏
光軸(吸収軸)との関係を示す説明図であり、図におい
て、R1は液晶セルの下側電極基板のラビング方向、R2は
液晶セルの上側電極基板のラビング方向、P1は下側偏光
板の偏光軸(吸収軸)の方向、P2は上側偏光板の偏光軸
(吸収軸)の方向、tは液晶セルの液晶分子のねじれ角
の大きさ、α1は下側電極基板のラビング方向R1と下側
偏光板の偏光軸(吸収軸)の方向P1とのなす角、α2は
上側電極基板のラビング方向R2と上側偏光板の偏光軸
(吸収軸)の方向P2とのなす角を表す。
FIG. 30 is an explanatory diagram showing the relationship between the liquid crystal cell and the polarization axis (absorption axis) of the polarizing plate in the above liquid crystal device, in which R1 is the rubbing direction of the lower electrode substrate of the liquid crystal cell, and R2 is the liquid crystal. The rubbing direction of the upper electrode substrate of the cell, P1 is the direction of the polarization axis (absorption axis) of the lower polarizing plate, P2 is the direction of the polarization axis (absorption axis) of the upper polarizing plate, and t is the twist angle of the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell. , Α1 is the angle between the rubbing direction R1 of the lower electrode substrate and the polarization axis (absorption axis) direction P1 of the lower polarizing plate, α2 is the rubbing direction R2 of the upper electrode substrate and the polarizing axis of the upper polarizing plate. It represents the angle formed by the (absorption axis) direction P2.

上記第30図において、角度tを200度、角度α1・α2
をそれぞれ約50度、さらに液晶の屈折率異方性Δnと液
晶層の厚さdとの積Δn・dを0.9μmとしたときの液
晶装置の光学的特性を第31図に示す。
In FIG. 30, the angle t is 200 degrees, and the angles α1 and α2 are
FIG. 31 shows the optical characteristics of the liquid crystal device when the product Δn · d of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the thickness d of the liquid crystal layer is 0.9 μm.

同図は、この種の液晶装置の駆動法として通常用いられ
ているマルチプレックス駆動法によって、上記液晶装置
が駆動されたときのポジモード(電圧無印加状態で明る
い)のオン状態の画素と、オフ状態の画素の光透過率の
スペクトルを示したものである。
The figure shows a positive mode (bright when no voltage is applied) on-state pixel and an off-state pixel when the liquid crystal device is driven by a multiplex drive method which is usually used as a drive method for this type of liquid crystal device. It is what shows the spectrum of the light transmittance of the pixel of the state.

なお本書において、オフ状態とは電界無印加状態ない
し、電界印加状態であってもほぼ無印加状態の分子配向
が維持されている状態のことをいい、またオン状態とは
液晶の分子配向の変化が光学的変化を引き起こすのに必
要かつ充分に生じている状態のことをいうものとする。
In this document, the off state refers to a state in which no electric field is applied, or the state in which almost no voltage is applied is maintained even when an electric field is applied, and the on state refers to a change in the liquid crystal molecular orientation. Is necessary and sufficient to cause an optical change.

上記第31図におけるカーブIはオフ状態、カーブIIはオ
ン状態の画素のスペクトルを示すもので、カーブI
は、”明るく”カーブIIは”暗い”即ち、カーブIとII
が視覚的に区別することが可能であることがわかる。
The curve I in FIG. 31 shows the spectrum of the pixel in the off state, and the curve II shows the spectrum of the pixel in the on state.
Is "bright" curve II is "dark", ie curves I and II
It can be seen that can be visually distinguished.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかしながら、上記第31図に示したスペクトルを色座標
上にプロットすると、第32図のようになり、従来の液晶
装置では、ポジモードでオフ状態は黄色に、オン状態で
は青色に着色していることがわかる。
However, when the spectrum shown in FIG. 31 is plotted on the color coordinates, it becomes as shown in FIG. 32. In the conventional liquid crystal device, the off state is colored yellow in the positive mode and blue in the on state. I understand.

このように、従来技術では、ポジモードのときには液晶
装置のオフ状態の外観色が緑色、黄緑色、黄色あるいは
黄赤色などに着色、さらにオン状態では青色あるいは紺
色となる。又ネガモード(電圧無印加状態で暗い)のと
きにはオフ状態では紺色となり、オン状態では黄色とな
る。
As described above, in the related art, the appearance color of the liquid crystal device in the off state is colored green, yellow-green, yellow, or yellow-red in the positive mode, and blue or navy blue in the on-state. In the negative mode (dark when no voltage is applied), it is dark blue in the off state and yellow in the on state.

これらの色は、液晶装置の表示色としては一般に好まれ
る色ではない。やはり、液晶装置の表示色は、白色と黒
色の組み合わせ、すなわち、スペクトルで示すならば、
フラットなスペクトルの組み合わせが心理的、物理的に
もっとも適しているのであり、白黒表示のできる液晶装
置が求められている。特に、カラーフィルターとの組み
合わせによりカラー表示を行う場合には、スペクトルが
フラットであるか否かは、色の鮮やかさに大きな影響を
及ぼし、前記第31図にスペクトルを示した従来の方式で
は、緑色はともかく、青色及び赤色を高輝度で表示する
ことが困難となる。
These colors are not the colors generally preferred as the display colors of liquid crystal devices. After all, the display color of the liquid crystal device is a combination of white and black, that is, if it is shown by a spectrum,
Since the combination of flat spectra is the most suitable psychologically and physically, a liquid crystal device capable of displaying black and white is required. In particular, when performing color display by combining with a color filter, whether or not the spectrum is flat greatly affects the vividness of the color, and in the conventional method shown in the spectrum in FIG. 31, Apart from green, it is difficult to display blue and red with high brightness.

ところで、上記のような着色を解消する手段としてツイ
ステッドネマチック型(以下、TN型という)の液晶装置
において、単層型ツイステッドネマチック電界効果型液
晶表示セルに給電手段を具設しないツイステッドネマチ
ック液晶層を重畳した二層型構造の液晶装置が知られて
いる(例えば特開昭57−96315号公報参照)。
By the way, as a means for eliminating the above-mentioned coloring, in a twisted nematic type (hereinafter referred to as TN type) liquid crystal device, a twisted nematic liquid crystal layer in which a power feeding means is not provided in a single layer type twisted nematic field effect liquid crystal display cell is used. A liquid crystal device having a two-layer structure in which the layers are superposed is known (see, for example, JP-A-57-96315).

しかしながら、上記公報に示されている液晶装置は、そ
のまま前述したSTN型の液晶装置に適用できるものでは
ない。
However, the liquid crystal device disclosed in the above publication is not directly applicable to the STN type liquid crystal device described above.

すなわち、上記公報に記載の液晶装置はいわゆるTN型で
ある。即ち、ねじれ角は90度、偏光板は隣接する液晶分
子方向と平行又は直交に配置されたものであり、その動
作原理は旋光性を利用したものである。従って、積極的
に複屈折を動作原理に利用したSTN型の構造とは大きく
異なるものであるので、単にそのままSTN型の液晶装置
に適用することはできない。
That is, the liquid crystal device described in the above publication is a so-called TN type. That is, the twist angle is 90 degrees, and the polarizing plates are arranged in parallel or orthogonal to the directions of the adjacent liquid crystal molecules, and the operating principle thereof utilizes the optical rotatory power. Therefore, the structure is significantly different from the STN type structure in which birefringence is positively used in the operation principle, and therefore cannot be simply applied to the STN type liquid crystal device as it is.

本発明は上記のような問題点を解決するもので、その目
的とするところは、白黒表示のできる液晶装置を提供す
ること、さらには、カラー表示に適した液晶装置を提供
することにある。
The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal device capable of monochrome display, and further to provide a liquid crystal device suitable for color display.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

上記の目的を達成するために本発明による液晶装置は以
下の構成としたものである。
In order to achieve the above object, the liquid crystal device according to the present invention has the following configuration.

即ち、対向する内面に電極が形成された一対の基板間
に、120゜以上にねじれ配向した第1のネマチック液晶
層を挟持してなる表示セルと、少なくとも一層の光学的
異方体である第2のネマチック液晶層とを、一対の偏光
板間に有してなり、各偏光板の偏光軸方向を、それに近
接する表示セルもしくは第2のネマチック液晶層の液晶
分子の長軸方向と略平行または略直交する方向を除く所
定の方向に設定し、かつ一方の偏光板を入射した光が、
前記表示セルと該表示セルと隣接する前記第2のネマチ
ック液晶層との間で各波長ごとに長軸方向の異なる楕円
偏光となり、その後他方の偏光板に入射する際には各波
長ごとに長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前
記第1のネマチック液晶層のねじれ角とΔn・dの値に
応じて前記第2のネマチック液晶層のねじれ角とΔn・
dの値とを所定の値に設定して表示セルのオン状態およ
びオフ状態における表示の着色を解消するように構成す
ると共に、上記第1のネマチック液晶層のNI点の温度を
T1(゜K)、第2のネマチック液晶層のNI点の温度をT2
(゜K)としたとき、 0.86≦T2/T1≦1.15 となる液晶を用いることを特徴とする。
That is, a display cell formed by sandwiching a first nematic liquid crystal layer twisted and oriented at 120 ° or more between a pair of substrates having electrodes formed on opposing inner surfaces, and at least one optical anisotropic body. The second nematic liquid crystal layer is provided between the pair of polarizing plates, and the polarization axis direction of each polarizing plate is substantially parallel to the long axis direction of the liquid crystal molecules of the display cell or the second nematic liquid crystal layer adjacent to the polarizing plate. Or, the light which is set in a predetermined direction excluding the substantially orthogonal direction and is incident on one polarizing plate is
Elliptically polarized light having a different major axis direction for each wavelength is formed between the display cell and the second nematic liquid crystal layer adjacent to the display cell, and when the light is incident on the other polarizing plate, a long wavelength is obtained for each wavelength. According to the twist angle of the first nematic liquid crystal layer and the value of Δn · d, the twist angle of the second nematic liquid crystal layer and Δn ·
The value of d is set to a predetermined value so as to eliminate display coloring in the ON state and the OFF state of the display cell, and the temperature of the NI point of the first nematic liquid crystal layer is set to
T 1 (° K), the temperature at the NI point of the second nematic liquid crystal layer is T 2
It is characterized by using a liquid crystal such that 0.86 ≦ T 2 / T 1 ≦ 1.15 when (° K).

〔作 用〕[Work]

上記のように対向する内面に電極が形成された一対の基
板間に、120゜以上にねじれ配向した第1のネマチック
液晶層を挟持してなる表示セルと、少なくとも一層の光
学的異方体である第2のネマチック液晶層とを、一対の
偏光板間に有してなり、一方の偏光板を入射した光が、
前記表示セルと該表示セルと隣接する前記第2のネマチ
ック液晶層との間で各波長ごとに長軸方向の異なる楕円
偏光となりその後他方の偏光板に入射する際には各波長
ごとに長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前記
第1のネマチック液晶層のねじれ角とΔn・dの値に応
じて前記第2のネマチック液晶層のねじれ角とΔn・d
の値とを所定の値に設定して表示セルのオン状態および
オフ状態における表示の着色を解消するように構成した
ことにより、STN型の液晶装置においても前述のような
着色を可及的に低減させることが可能となる。
As described above, a display cell in which a first nematic liquid crystal layer twisted and oriented at 120 ° or more is sandwiched between a pair of substrates having electrodes formed on the inner surfaces facing each other, and at least one optical anisotropic body A certain second nematic liquid crystal layer is provided between a pair of polarizing plates, and light incident on one polarizing plate is
When the display cell and the second nematic liquid crystal layer adjacent to the display cell become elliptically polarized light having a different major axis direction for each wavelength, and then enter the other polarizing plate, the major axis for each wavelength The twist angle and Δn · d of the second nematic liquid crystal layer are adjusted in accordance with the twist angle of the first nematic liquid crystal layer and the value of Δn · d so as to obtain elliptically polarized light whose directions are substantially aligned.
Is set to a predetermined value to eliminate the coloring of the display in the ON state and the OFF state of the display cell, so that the STN type liquid crystal device can be colored as described above as much as possible. It becomes possible to reduce.

また上記第2のネマチック液晶層の液晶NI点の温度をT2
(゜K)、表示セルの液晶のNI点の温度をT1(゜K)と
したとき、 0.86≦T2/T1≦1.15 となる液晶を用いることにより、温度変化によって表示
セルと第2のネマチック液晶層のΔn・dが多少変化し
ても液晶装置の外観色が変化するのを極力防止すること
が可能となる。
The temperature of the liquid crystal NI point of the second nematic liquid crystal layer is set to T 2
(° K), when the temperature at the NI point of the liquid crystal of the display cell is T 1 (° K), by using the liquid crystal such that 0.86 ≦ T 2 / T 1 ≦ 1.15, the display cell and the second It is possible to prevent the appearance color of the liquid crystal device from changing even if Δn · d of the nematic liquid crystal layer changes.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明による液晶装置の概略構成を示す断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal device according to the present invention.

図において1は下側偏光板、2は上側偏光板、10は電圧
印加により表示を行う第1のネマチック液晶を有する表
示セルであり、上下一対の基板12・11間に液晶層13を介
在させた構成である。20は光学的異方体である第2のネ
マチック液晶層を有する色補正用の液晶セル(以下、補
償セルという)であり、上下一対の基板22・21間に液晶
層23を介在した構成である。
In the figure, 1 is a lower polarizing plate, 2 is an upper polarizing plate, and 10 is a display cell having a first nematic liquid crystal for displaying by applying a voltage. A liquid crystal layer 13 is interposed between a pair of upper and lower substrates 12 and 11. It has a different structure. Reference numeral 20 denotes a liquid crystal cell for color correction (hereinafter referred to as a compensation cell) having a second nematic liquid crystal layer which is an optically anisotropic body, and has a structure in which a liquid crystal layer 23 is interposed between a pair of upper and lower substrates 22 and 21. is there.

本発明で用いる偏光板、液晶材料、液晶の配向方法、液
晶素子の駆動方法等は、従来のTN型、もしくはSTN型液
晶装置等において一般的に知られているものと同一のも
のが適用可能である。以下具体的に述べる。
The polarizing plate, liquid crystal material, liquid crystal alignment method, liquid crystal element driving method and the like used in the present invention can be the same as those generally known in conventional TN type or STN type liquid crystal devices and the like. Is. The details will be described below.

光学特性は、用いた偏光板の偏光特性に大きく影響を受
ける。本発明の具体的な実施例においてはすべて三立電
気社製LLC2−82−18が用いられているが、これに限定さ
れないことはいうまでもない。第3図に上記偏光板2枚
の光透過率の波長依存性を示した。同図において、Iは
一対の偏光板を互いに平行に配置した場合、IIは互いに
垂直に配置した場合のスペクトル曲線である。
The optical characteristics are greatly affected by the polarization characteristics of the polarizing plate used. In the specific examples of the present invention, LLC2-82-18 manufactured by Sanritsu Electric Co., Ltd. is used in all, but it goes without saying that the present invention is not limited to this. FIG. 3 shows the wavelength dependence of the light transmittance of the two polarizing plates. In the figure, I is a spectrum curve when a pair of polarizing plates are arranged parallel to each other, and II is a spectrum curve when they are arranged perpendicularly to each other.

本発明で用いられる液晶組成物は、誘電異方性が正のネ
マチック液晶である。好ましい液晶の一例として、チッ
ソ社製SS−4008が挙げられる。他の好ましい液晶組成物
の一例として、以下に示したようなものもある。
The liquid crystal composition used in the present invention is a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy. An example of a preferable liquid crystal is SS-4008 manufactured by Chisso Corporation. The following is also an example of another preferable liquid crystal composition.

液晶組成物中には、液晶のねじれ構造を安定に保つため
にカイラルドーパントを添加することが好ましい。
A chiral dopant is preferably added to the liquid crystal composition in order to keep the twisted structure of the liquid crystal stable.

カイラルドーパントとしては、例えば、右ねじれのラセ
ン構造をとらせるためにBDH社製CB−15、左ねじれのラ
セン構造をとらせるためにメルク社製S−811を用いる
ことができる。
As the chiral dopant, for example, CB-15 manufactured by BDH can be used to obtain a right-handed helical structure, and S-811 manufactured by Merck can be used to form a left-handed helical structure.

本発明で用いられる表示セル10の構成は前記第29図に示
した従来技術で用いられる液晶セル110と全く同一の構
成のものが使用可能である。
The structure of the display cell 10 used in the present invention may be the same as that of the liquid crystal cell 110 used in the prior art shown in FIG. 29.

表示セル10および補償セル20の基板11・12・21・22とし
ては例えばガラス、プラスチック等の透明な基板が用い
られる。表示セル10の基板上には例えばITOのような透
明電極およびその透明電極上には液晶の配向を定める配
向膜層が形成される。また補償セル20の基板上には必要
に応じて透明電極が設けられ、その電極上もしくは基板
上に配向膜層が形成される。
As the substrates 11, 12, 21 and 22 of the display cell 10 and the compensation cell 20, transparent substrates such as glass and plastic are used. On the substrate of the display cell 10, a transparent electrode such as ITO and an alignment film layer that determines the alignment of liquid crystal are formed on the transparent electrode. If necessary, a transparent electrode is provided on the substrate of the compensation cell 20, and an alignment film layer is formed on the electrode or the substrate.

配向膜層として用いられる好ましい例として、ポリイミ
ドやポリビニールアルコール等がある。これらの配向膜
層を一般的には、ラビングすることにより液晶に一定の
配向をあたえることができる。又他の液晶の配向方法と
して、SiO等の斜方蒸着法を用いることもできる。
Polyimide, polyvinyl alcohol and the like are preferable examples of the alignment film layer. Generally, by rubbing these alignment film layers, the liquid crystal can be given a certain alignment. Further, as another method of aligning the liquid crystal, an oblique vapor deposition method of SiO or the like can be used.

本発明の液晶装置の駆動方法の一例を、第4図に示し
た。同図に示したマルチプレックス駆動方法は現在一般
に用いられている方法であり、実用化されているもので
あるが、本発明においては、他の駆動方法を用いること
もできる。
An example of the driving method of the liquid crystal device of the present invention is shown in FIG. The multiplex driving method shown in the figure is a method that is generally used at present and has been put to practical use, but other driving methods can be used in the present invention.

本発明に用いられる補償セルの液晶としては、ネマチッ
ク液晶を用いる。さらには、表示セルと同じ、ネマチッ
ク液晶を用いることも望ましい方法である。
A nematic liquid crystal is used as the liquid crystal of the compensation cell used in the present invention. Further, it is also desirable to use the same nematic liquid crystal as the display cell.

次に、上記補償セル20が果たす基本的な役割を前記従来
のSTN型液晶装置と対比して説明する。
Next, the basic role of the compensation cell 20 will be described in comparison with the conventional STN type liquid crystal device.

第33図は前記第29図における従来のSTN型液晶装置のオ
フ状態の光学的特性の説明図であり、図においてLは入
射光である。その入射光Lは一般に自然光であり、可視
領域の全波長の光を含み偏光方向もランダムである。そ
の入射光Lが直線偏光板101を通過すると偏光方向が整
った直線偏光b51・g51・r51等の集合となる。ここでb5
1、g51、r51はそれぞれ波長450nm、550nm、650nmの偏光
を示す。当然これ以外の波長の直線偏光も含まれるが、
ここでは青、緑、赤の三色の代表的波長としてこれら三
つの波長のみを示した。これ等の直線偏光b51・g51・r5
1は次に液晶セル110を通過する。液晶セル中の液晶層
は、光学的には一軸性の屈折率異方性を示すネマチック
液晶がねじれた構造をとっている。このような構造を持
った液晶層中を前記直線偏光b51・g51・r51等が通過し
たときに偏光状態がどのように変化するかについては、
後述する方法により予測可能である。例えば前記第31図
にスペクトルが示されている前述従来の液晶装置の場合
の結果を示すと、第33図のように各々b52・g52・r52の
ような偏光状態となる。このように液晶層を通過するこ
とにより、偏光状態に波長分散が生じてくる。これらの
偏光b52・g52・r52は最後に直線偏光板102を通過する。
各々の波長の偏光は直線偏光板102の方向に対応した成
分のみが通過してくる。例えば前記第31図にスペクトル
が示されている前述従来の液晶装置では、各々b53・g53
・r53のようになる。これより波長550nmの光量が多く、
波長450nm、650nmの光量が少ないことがわかる。これら
の結果をスペクトル的に表したものが第31図のIであ
り、更にこれを色座標上にプロットしたものが第32図の
Iである。このように従来のSTN型液晶表示装置は複屈
折による波長分散により着色状態にならざるを得なかっ
た。
FIG. 33 is an explanatory diagram of the optical characteristics in the off state of the conventional STN type liquid crystal device in FIG. 29, in which L is the incident light. The incident light L is generally natural light, includes light of all wavelengths in the visible region, and has a random polarization direction. When the incident light L passes through the linear polarization plate 101, it becomes a set of linearly polarized lights b51, g51, r51, etc., in which the polarization directions are aligned. Where b5
1, g51 and r51 represent polarized light having wavelengths of 450 nm, 550 nm and 650 nm, respectively. Of course, linearly polarized light of other wavelengths is also included,
Here, only these three wavelengths are shown as the representative wavelengths of the three colors of blue, green and red. These linearly polarized light b51 ・ g51 ・ r5
The 1 then passes through the liquid crystal cell 110. The liquid crystal layer in the liquid crystal cell has a structure in which nematic liquid crystals exhibiting optically uniaxial refractive index anisotropy are twisted. Regarding how the polarization state changes when the linearly polarized light b51, g51, r51, etc. passes through the liquid crystal layer having such a structure,
It can be predicted by the method described later. For example, when the results of the above-mentioned conventional liquid crystal device whose spectrum is shown in FIG. 31 are shown, the polarization states are b52, g52, and r52, respectively, as shown in FIG. By passing through the liquid crystal layer in this way, wavelength dispersion occurs in the polarization state. These polarized lights b52, g52, and r52 finally pass through the linear polarization plate 102.
As for the polarized light of each wavelength, only the component corresponding to the direction of the linear polarizing plate 102 passes through. For example, in the above-mentioned conventional liquid crystal device whose spectrum is shown in FIG. 31, each of b53 and g53
・ It becomes like r53. The amount of light of wavelength 550nm is larger than this,
It can be seen that the amount of light at wavelengths of 450 nm and 650 nm is small. A spectral representation of these results is I in FIG. 31, and a plot of this on color coordinates is I in FIG. As described above, the conventional STN type liquid crystal display device had to be colored due to wavelength dispersion due to birefringence.

次に本発明による液晶装置のオフ状態の光学的特性の説
明図を第5図に示した。前記第33図と第5図を比較する
と第5図では表示セル10のほかに光学的異方体である第
2のネマチック液晶層を有する補償セル20が構成要素と
して追加されている点が第33図と異なっている。説明の
便のため、補償セル20と偏光板2を除く構成要素の条件
は上記第33図に示された従来の例、すなわち、第31図に
スペクトルが示されている液晶装置と同一であるとす
る。
Next, FIG. 5 shows an explanatory view of the optical characteristics of the liquid crystal device according to the present invention in the off state. Comparing FIGS. 33 and 5 with each other, FIG. 5 shows that in addition to the display cell 10, a compensation cell 20 having a second nematic liquid crystal layer which is an optically anisotropic body is added as a constituent element. 33 different from the figure. For convenience of explanation, the conditions of the components other than the compensation cell 20 and the polarizing plate 2 are the same as those of the conventional example shown in FIG. 33, that is, the liquid crystal device whose spectrum is shown in FIG. And

従って第5図において偏光板1を経て表示セル10を通過
した後の各波長の偏光の状態b2・g2・r2は、第33図のb5
2・g52・r52と全く同一である。異なっているのは、第
5図における上記各偏光b2・g2・r2が次に通過するのが
補償セル20であるという点である。本発明においては、
偏光板1による直線偏光b1・g1・r1が表示セル10を通過
することにより生じた波長分散を、補償セル20がキャン
セルする作用をしているのである。
Therefore, in FIG. 5, the polarization states b2, g2, r2 of the respective wavelengths after passing through the display cell 10 via the polarizing plate 1 are represented by b5 in FIG.
It is exactly the same as 2 ・ g52 ・ r52. The difference is that it is the compensation cell 20 through which each of the polarized lights b2, g2, r2 in FIG. In the present invention,
The compensation cell 20 has the function of canceling the chromatic dispersion generated by the linearly polarized light b1, g1, and r1 by the polarizing plate 1 passing through the display cell 10.

この作用をわかりやすく説明するために、表示セル10の
光学関数をMと定義する。さらにb1・g1・r1の偏光状態
をP、b2・g2・r2の偏光状態をP′とすると、P′はP
とMから次式で求められる。
The optical function of the display cell 10 is defined as M in order to explain this action in an easy-to-understand manner. Further, if the polarization state of b1 · g1 · r1 is P and the polarization state of b2 · g2 · r2 is P ′, then P ′ is P
And M are calculated by the following equation.

P′=M*P (1) ここで補償セル20の光学的関数をMの逆変換を行う関数
M-1であると仮定する。b3・g3・r3の偏光状態をP″と
すると、P″はP′とM-1から次式で求められる。
P ′ = M * P (1) Here, a function for performing an inverse transformation of M on the optical function of the compensation cell 20.
Assume that it is M -1 . Assuming that the polarization state of b3 · g3 · r3 is P ″, P ″ is obtained from P ′ and M −1 by the following equation.

P″=M-1*P′ (2) (1)式と(2)式から次式が求まる。P ″ = M −1 * P ′ (2) The following equation is obtained from the equations (1) and (2).

P″=M-1*M*P (3) 明らかに、 M-1*M=1 (4) 従って、 P″=P (5) (5)式はb3・g3・r3の偏光状態(P″)が、それぞれ
b1・g1・r1の偏光状態(P)と同一であることを示して
いる。b1・g1・r1は自然光Lが直線偏光板1を通過した
直後の偏光であるから、全ての波長が偏光板1の方位に
対応した振動方向を持つ直線偏光である。従ってb3・g3
・r3もb1・g1・r1と同じ方位に振動方向を持つ直線偏光
である。直線偏光板1の偏光軸方位が、偏光b3・g3・r3
の振動方向と一致している場合には、この直線偏光はそ
のまま直線偏光板2を通過し、b4・g4・r4となる。
P ″ = M −1 * M * P (3) Clearly M −1 * M = 1 (4) Therefore, P ″ = P (5) (5) is the polarization state (P ″)
It is shown that it is the same as the polarization state (P) of b1, g1, and r1. Since b1, g1, and r1 are polarized light immediately after the natural light L has passed through the linear polarizing plate 1, all wavelengths are linear polarized light having a vibration direction corresponding to the azimuth of the polarizing plate 1. Therefore b3 ・ g3
・ R3 is also a linearly polarized light whose vibration direction is in the same direction as b1, g1, and r1. Polarization axis direction of linear polarizing plate 1 is polarized light b3 ・ g3 ・ r3
When the vibration direction is coincident with the vibration direction of, the linearly polarized light passes through the linearly polarizing plate 2 as it is and becomes b4, g4, and r4.

このときの出射光のスペクトルは、前記第3図のIに示
した偏光板のスペクトルと一致する(ただし表示セル及
び補償セル等での光吸収を無視する)。偏光板のスペク
トルは、ほぼフラットであり無色である。この様に本発
明における液晶装置では、オフ状態の着色現象を解消す
ることができる。
The spectrum of the emitted light at this time matches the spectrum of the polarizing plate shown in I of FIG. 3 (however, the light absorption in the display cell and the compensation cell etc. is ignored). The spectrum of the polarizing plate is almost flat and colorless. As described above, the liquid crystal device according to the present invention can eliminate the coloring phenomenon in the off state.

本発明の要点は以上であるが問題は第5図において表示
セル10に入射した直線偏光b1・g1・r1等に対して表示セ
ル10が行った変換の逆変換をすべての波長にわたって行
いうる補償セルが実際に存在しうるかということであ
る。結論的に云うと本発明者等はその様な補償セル20の
条件が存在しうることをみいだした。しかもこの様な条
件は、表示セル10の条件の如何にかかわらず、存在しう
ることをみいだした。
Although the main points of the present invention are as described above, the problem is that the compensation which can perform the reverse conversion of the conversion performed by the display cell 10 on the linearly polarized light b1, g1, r1, etc. incident on the display cell 10 in FIG. It is whether the cell can actually exist. In conclusion, we have found that such a compensating cell 20 condition may exist. Moreover, it has been found that such a condition can exist regardless of the condition of the display cell 10.

この条件を説明するために前記第1図に示す本発明の液
晶装置における各セルと偏光板との関係を第2図に示し
た。
In order to explain this condition, the relationship between each cell and the polarizing plate in the liquid crystal device of the present invention shown in FIG. 1 is shown in FIG.

同図において、P1・P2はそれぞれ下側偏光板1と上側偏
光板2の偏光軸(吸収軸)の方向、R11・R12は表示セル
10の下側基板11と上側基板12のラビング方向、R21・R22
は補償セル20の下側基板21と上側基板22のラビング方
向、t1は表示セル10の液晶のねじれ角および方向、t2は
補償セル20の液晶のねじれ角および方向、α1は下側偏
光板の偏光軸の方向P1と表示セルの下側基板のラビング
方向R11とのなす角度、α2は上側偏光板の偏光軸の方
向P2と補償セルの上側基板のラビング方向R22とのなす
角度、βは補償セルの下側基板のラビング方向R21と表
示セルの上側基板のラビング方向R12とのなす角度であ
る。なお各セル内の液晶分子のねじれ方向はセルの上か
ら下に向かってのねじれ方向を示す。以下同様である。
In the figure, P1 and P2 are directions of polarization axes (absorption axes) of the lower polarizing plate 1 and the upper polarizing plate 2, respectively, and R11 and R12 are display cells.
Rubbing direction of lower substrate 11 and upper substrate 12 of R10 and R22
Is the rubbing direction of the lower substrate 21 and the upper substrate 22 of the compensation cell 20, t1 is the twist angle and direction of the liquid crystal of the display cell 10, t2 is the twist angle and direction of the liquid crystal of the compensation cell 20, and α1 is the lower polarizing plate. The angle between the direction P1 of the polarization axis and the rubbing direction R11 of the lower substrate of the display cell, α2 is the angle between the direction P2 of the polarization axis of the upper polarizing plate and the rubbing direction R22 of the upper substrate of the compensation cell, and β is the compensation It is an angle formed by the rubbing direction R21 of the lower substrate of the cell and the rubbing direction R12 of the upper substrate of the display cell. The twist direction of the liquid crystal molecules in each cell is the twist direction from the top to the bottom of the cell. The same applies hereinafter.

ここで例えば表示セルの条件を前記第31図にスペクトル
が示されている従来のポジモードの液晶装置と全く同一
条件、すなわち表示セル中の液晶層のねじれ角t1を200
度、Δn・dが0.9μmとした場合の白色化条件につい
て述べる。補償セルがない場合には当然ながら第31図に
示す様なスペクトルとなり着色状態となる。しかし補償
セルを用い、その液晶層のねじれ角t2がマイナス200度
(すなわち表示セルに対し逆ねじれでねじれ角の絶対値
が等しい)でΔn・dが0.9μmを用いた場合には第6
図に示すように、そのオフ状態におけるスペクトルは、
ほぼフラットとなる。ただし、このときの他の条件は第
2図におけるα1・α2がそれぞれ45度、βが90度であ
る。第6図に示したスペクトルを色座標上にプロットし
たので第7図である。前記第31図に示した従来の方式に
比べほぼ白色であることがわかる。上記実例に示した様
に、波長の如何にかかわらず第5図に示した如く表示セ
ル10の逆変換を行う補償セル20の条件が実在する。この
対応関数を示すと次の様になる。すなわち、 (1) 表示セルのΔn・dと、補償セルのΔn・dの
絶対値が等しい。
Here, for example, the conditions of the display cell are exactly the same as those of the conventional positive mode liquid crystal device whose spectrum is shown in FIG. 31, that is, the twist angle t1 of the liquid crystal layer in the display cell is 200.
The whitening condition when Δn · d is 0.9 μm will be described. When there is no compensation cell, the spectrum naturally becomes as shown in FIG. 31 and is in a colored state. However, if a compensating cell is used and the twist angle t2 of the liquid crystal layer is −200 degrees (that is, the absolute value of the twist angle is equal to that of the display cell due to reverse twist) and Δn · d is 0.9 μm,
As shown in the figure, the spectrum in the off state is
It becomes almost flat. However, other conditions at this time are that α1 and α2 in FIG. 2 are 45 degrees and β is 90 degrees, respectively. FIG. 7 is a graph obtained by plotting the spectrum shown in FIG. 6 on color coordinates. It can be seen that the color is almost white as compared with the conventional method shown in FIG. As shown in the above example, the condition of the compensation cell 20 for performing the inverse conversion of the display cell 10 as shown in FIG. 5 is present regardless of the wavelength. The correspondence function is as follows. That is, (1) The absolute value of Δn · d of the display cell is equal to the absolute value of Δn · d of the compensation cell.

(2) 表示セルのねじれ角t1をθとすると補償セルの
ねじれ角t2はマイナスθである(ねじれの向きが逆であ
る)。
(2) When the twist angle t1 of the display cell is θ, the twist angle t2 of the compensation cell is minus θ (the twist direction is opposite).

(3) 表示セルの上側基板のラビング方向R12と補償
セルの下側基板のラビング方向R21とのなす角度βは90
度である。
(3) The angle β between the rubbing direction R12 of the upper substrate of the display cell and the rubbing direction R21 of the lower substrate of the compensation cell is 90.
It is degree.

以上の3条件が成り立つとき、Δn・dの値やねじれ角
t1・t2の値の如何にかかわらず液晶装置のオフ状態にお
ける着色の完全な解消、すなわち白色化ができる。
When the above three conditions are satisfied, the value of Δn · d and the twist angle
Irrespective of the values of t1 and t2, the coloring in the off state of the liquid crystal device can be completely eliminated, that is, whitening can be achieved.

以上の説明は全てオフ状態における着色の解消のメカニ
ズムについてのものであった。本発明においてはオン状
態における着色も同時に解消されている。オン状態の着
色の解消の理由について厳密に説明することは不可能で
はないが、煩雑である。いずれにせよ発明者は後述する
具体例に多くの実例を示した様に実験的に様々な条件に
おいてもオン状態の着色が全く、あるいはほとんど無い
ことを確認した。
The above description is all about the mechanism for eliminating the coloring in the off state. In the present invention, coloring in the ON state is also eliminated. It is not impossible to explain exactly the reason for eliminating the coloring in the ON state, but it is complicated. In any case, the inventor has experimentally confirmed that there is no or almost no on-state coloring even under various conditions, as shown in many practical examples in the following.

上記した様にポジモードのオフ状態の着色の完全な解消
をするためには前記の3条件が成り立つことが必要であ
る。しかし現実的には必ずしも第5図に示した様に補償
セルが表示セルの変換の完全な逆変換にならなくても実
用的には十分であることが多い。このことを第8図に概
念的に示した。第8図は第5図と対応している。第5図
と異なるのは補償セル20′を通過した後の各偏光の状態
b3′・g3′・r3′が第5図のb3・g3・r3の如く完全な直
線偏光ではなくわずかに楕円偏光になっていることであ
る。この結果、偏光板2を通過した後の偏光b4′・g4′
・r4′はその強度にわずかではあるが波長依存性を生じ
ている。それにも拘らずポジモードの外観のスペクトル
がオフ状態でほぼ白色、オン状態でほぼ黒色となり、色
座標上ではほぼ完全に着色が解消されている場合があ
る。
As described above, in order to completely eliminate the coloring in the off state of the positive mode, it is necessary to satisfy the above three conditions. However, in reality, as shown in FIG. 5, it is often practically sufficient that the compensation cell does not completely reverse the conversion of the display cell. This is conceptually shown in FIG. FIG. 8 corresponds to FIG. The difference from FIG. 5 is the state of each polarization after passing through the compensation cell 20 '.
This means that b3 ', g3', r3 'is slightly elliptically polarized light, not perfect linearly polarized light like b3, g3, r3 in FIG. As a result, the polarized light b4 ′ · g4 ′ after passing through the polarizing plate 2
-R4 'has a slight wavelength dependence in its intensity. Nevertheless, the appearance spectrum of the positive mode is almost white in the off state and almost black in the on state, and coloring may be almost completely eliminated on the color coordinates.

この様に前記3条件が満足されない条件においても実用
的には、十分に着色の解消が可能な補償セルの条件が存
在する。
As described above, even if the above three conditions are not satisfied, there are practically conditions for the compensation cell that can sufficiently eliminate the coloring.

あるいは、他の理由により、積極的な意味で上記3条件
以外の補償セルを用いるほうがむしろ望ましいこともあ
る。その理由の一つは偏光板の特性が一般的に波長依存
性があるという点である。その実例が第3図に示されて
いる。このような波長特性を、補償セルの条件を適当に
選択することによって、液晶装置としての着色を改良す
ることができる。これはオフ状態はもちろん、オン状態
についてもそうである。他の理由としては、視野角の広
さを考慮して、補償セルの条件を変えることがある。
Alternatively, for other reasons, it may be preferable to use compensation cells other than the above three conditions in a positive sense. One of the reasons is that the characteristics of the polarizing plate generally have wavelength dependence. An example of this is shown in FIG. By appropriately selecting the conditions of the compensating cell for such wavelength characteristics, coloring as a liquid crystal device can be improved. This applies not only to the off state but also to the on state. Another reason is to change the condition of the compensation cell in consideration of the wide viewing angle.

以上の説明はオフ状態の透過率が高い状態、すなわちポ
ジモードの説明であった。オン状態の透過率の低い状
態、すなわちネガモードの説明を次にする。第5図の偏
光板2の偏光軸の方位が偏光板1の偏光軸と互いに直交
した状態に設定されていれば偏光b3・g3・r3等はいずれ
も偏光板2を通過することができない。したがってこの
時の透過光のスペクトルは第3図IIに示したクロスニコ
ル状態での偏光板のスペクトルと一致する(ただし液晶
セル及び補償セル等での光吸収などを無視する)。この
状態は第3図に示した偏光板を用いて得ることのできる
最も暗い状態である。この様に本発明においては補償セ
ルを用いることによりネガモードの状態においても、望
みうる最良のフラットな分光特性を得ることができる。
すなわち、いずれの場合でも着色の解消が可能である。
The above description is for the state in which the transmittance in the off state is high, that is, the positive mode. Next, a description will be given of the state where the transmittance is low in the ON state, that is, the negative mode. If the orientation of the polarization axis of the polarizing plate 2 in FIG. 5 is set to be orthogonal to the polarization axis of the polarizing plate 1, none of the polarized lights b3, g3, r3, etc. can pass through the polarizing plate 2. Therefore, the spectrum of the transmitted light at this time coincides with the spectrum of the polarizing plate in the crossed Nicols state shown in FIG. 3 II (however, the light absorption in the liquid crystal cell and the compensation cell etc. is neglected). This state is the darkest state that can be obtained using the polarizing plate shown in FIG. As described above, according to the present invention, the desired flat spectral characteristic can be obtained even in the negative mode by using the compensation cell.
That is, coloring can be eliminated in any case.

なお、以下の説明はポジモードについて行う。It should be noted that the following description will be given on the positive mode.

次に、補償セルを通過した光の偏光状態変化を算出する
具体的な方法について、以下にその概略を説明する。
Next, the outline of a specific method for calculating the change in the polarization state of light that has passed through the compensation cell will be described below.

補償セルに入射する光は、一般に楕円偏光である。いま
Z軸正方向へ進む楕円偏光の参照面跡は、xy成分を要素
とする列ベクトルで次のように表すことができる。
Light incident on the compensation cell is generally elliptically polarized. The reference plane trace of elliptically polarized light that advances in the positive direction of the Z axis can be expressed as follows by a column vector having xy components as elements.

ここでax・ayはそれぞれxy成分の振幅、ωは角振動数、
ψ・ψはxy成分の位相角を示す。しかしこの場合、
波動の絶対位相は問題にしないので、(6)式の光周波
数と絶対位相の項を省き、さらに各成分の振幅も基準化
した、次式の基準化ジョーンズベクトルで偏光状態を記
述した。
Where a x and a y are the amplitudes of the xy components, ω is the angular frequency,
ψ x · ψ y indicates the phase angle of the xy component. But in this case
Since the absolute phase of the wave is not a problem, the optical frequency and absolute phase terms of equation (6) were omitted, and the polarization state was described by the normalized Jones vector of the following equation, which also normalized the amplitude of each component.

さて、(7)式の偏光Eは、補償セルを通過して偏光状
態が変化し、偏光E′となる。補償セルは、この変換を
行う2×2のジョーンズ行列によって表される。
Now, the polarized light E of the formula (7) passes through the compensation cell and its polarization state is changed to be polarized light E ′. Compensation cells are represented by a 2x2 Jones matrix that performs this transformation.

例えばこの補償セル(光学的異方体)が、フィルム状高
分子のように一軸正の直線位相子であるとした場合のジ
ョーンズ行列RΔ・θは次式で表すことができる。
For example, when this compensation cell (optically anisotropic body) is a uniaxial positive linear retarder like a film polymer, the Jones matrix R Δ · θ can be expressed by the following equation.

ここで、θは直線位相子の進相軸がX軸となす角度を、
Δはリターディションを示す。なお、リターディション
Δは、直線位相子のΔn・dと光の波長λを用いて、Δ
≡2πΔn・d/λで定義される。
Where θ is an angle formed by the fast axis of the linear phaser and the X axis,
Δ indicates retardation. It should be noted that the retardation Δ is calculated by using Δn · d of the linear retarder and the wavelength λ of light, and
It is defined by ≡2πΔn · d / λ.

このフィルム状高分子を通過した光の偏光状態は、入射
光ベクトルEの左側から、(8)式のジョーンズ行列R
Δ・θを作用させて、次式のように求められる。
From the left side of the incident light vector E, the polarization state of the light that has passed through this film polymer is calculated from the Jones matrix R of equation (8).
The value is calculated by the following equation by applying Δ · θ .

E′=RΔ・θE また補償セルが、フィルム状高分子を複数枚重ねたもの
であるとした場合には、入射光ベクトルEの左側から、
光の通過する順序に従って、逐次に(8)式のジョーン
ズ行列を作用させて次式のように求められる。
E ′ = R Δ · θ E If the compensation cell is formed by stacking a plurality of film polymers, from the left side of the incident light vector E,
According to the order in which light passes, the Jones matrix of equation (8) is sequentially applied to obtain the following equation.

E′=RΔn・θnΔn−1・θn−1‥‥R
Δ2θ2Δ1・θ1E 補償セルは、液晶分子がねじれ配向しているために、位
相子としては複雑である。しかしながら、第9図(a)
のように液晶層を充分多くの層に分割すれば、第9図
(b)に示すような、ねじれ配向していない液晶層の積
み重ねで近似することができる。ねじれ配向していない
液晶層は、フィルム状高分子と同じ一軸性の直線位相子
であるから、前述のフィルム状高分子を複数枚重ねた場
合と同様にして、補償セルを通過した光の偏光状態を求
めることができる。
E ′ = R Δn · θn R Δn-1 · θn-1 ... R
The Δ2θ2 R Δ1 · θ1 E compensation cell is complicated as a retarder because the liquid crystal molecules are twisted and aligned. However, FIG. 9 (a)
If the liquid crystal layer is divided into a sufficiently large number of layers as described above, it can be approximated by stacking liquid crystal layers that are not twisted and oriented as shown in FIG. 9 (b). Since the liquid crystal layer not twist-aligned is a uniaxial linear retarder, which is the same as the film-like polymer, the polarization of the light passing through the compensation cell is performed in the same manner as in the case where a plurality of the film-like polymers are stacked. You can ask for status.

以上説明した方法を用いて、第2図の角度t1を200度、
角度t2をマイナス200度、角度α1を45度、角度α2を4
5度、角度βを90度、表示セルおよび補償セルのΔn・
dをいずれも0.9μmとした、前述の条件下で、液晶層
をそれぞれ20分割して計算した光の偏光状態の推移を、
第10図から第12図に示した。第10図・第11図、第12図は
それぞれ、波長450nm、550nm、650nmの光の偏光状態推
移を示している。例えば第10図の場合、同図(a)にお
いて表示セルに入射した直線偏光b11は、5層を経るご
とにb12・b13・b14と偏光状態が推移し、b15の楕円偏光
でセルを出射する。この楕円偏光b15は引き続き同図
(b)において補償セルに入射し、やはり5層を経るご
とにb16・b17・b18と偏光状態が推移して、b19の直線偏
光で補償セルを出射する。以上の各過程において、同図
(b)の補償セルによる偏光状態の変換は、同図(a)
の表示セルによる変換のちょうど逆変換に相当してお
り、従って表示セルに入射した光は、全く同じ偏光状態
で補償セルを出射する。この効果は第11図及び第12図か
らも明らかなように、光の波長に関係なく存在している
ので、本発明の構成の液晶装置ではオフ状態における着
色が完全に解消し、白色化が可能となる。
Using the method described above, the angle t1 in FIG. 2 is set to 200 degrees,
Angle t2 is minus 200 degrees, angle α1 is 45 degrees, angle α2 is 4
5 degree, 90 degree angle β, Δn
Under the above-mentioned conditions, where d is 0.9 μm, the transition of the polarization state of light calculated by dividing the liquid crystal layer into 20 parts,
It is shown in FIGS. 10 to 12. FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12 show polarization state transitions of light having wavelengths of 450 nm, 550 nm and 650 nm, respectively. For example, in the case of FIG. 10, linearly polarized light b11 incident on the display cell in FIG. 10 (a) changes its polarization state to b12, b13, and b14 after passing through five layers, and exits the cell with elliptical polarization of b15. . This elliptically polarized light b15 is subsequently incident on the compensation cell in the same figure (b), and the polarization state transits to b16, b17, b18 again after passing through five layers, and is emitted from the compensation cell as linearly polarized light of b19. In each of the above steps, the polarization state conversion by the compensation cell of FIG.
This is equivalent to the inverse conversion of the conversion by the display cell, and therefore, the light incident on the display cell exits the compensation cell in exactly the same polarization state. As is clear from FIGS. 11 and 12, this effect exists regardless of the wavelength of light, so in the liquid crystal device having the configuration of the present invention, coloring in the off state is completely eliminated and whitening occurs. It will be possible.

また前述のように前記3条件を満たさなくても十分に着
色の解消が可能な光学的異方体である補償セル等の第2
のネマチック液晶層の条件が存在する。その条件とは、
一方の偏光板を入射した光が、前記表示セルと該表示セ
ルと隣接する上記第2のネマチック液晶層との間で各波
長ごとに長軸方向の異なる楕円偏光となりその後他方の
偏光板に入射する際には各波長ごとに長軸方向のほぼ揃
った楕円偏光となるように上記第2のネマチック液晶層
が配置されればよい。以下、これをNTN条件という。具
体的には表示セルのねじれ角とΔn・dの値に応じて補
償セル等の液晶層のねじれ角とΔn・dを適宜設定する
もので、以下その条件を具体例に基づいて説明する。
Further, as described above, the second type of the compensating cell or the like which is an optically anisotropic body capable of sufficiently eliminating the coloring without satisfying the above three conditions.
The conditions for the nematic liquid crystal layer exist. The conditions are
Light incident on one of the polarizing plates becomes elliptically polarized light having a different major axis direction for each wavelength between the display cell and the second nematic liquid crystal layer adjacent to the display cell, and then enters the other polarizing plate. In this case, the second nematic liquid crystal layer may be arranged so as to be elliptically polarized light in which the major axis direction is substantially uniform for each wavelength. Hereinafter, this is called the NTN condition. Specifically, the twist angle and Δn · d of the liquid crystal layer of the compensation cell or the like are appropriately set according to the twist angle of the display cell and the value of Δn · d. The condition will be described below based on a specific example.

具体例1 前記第1図・第2図において、表示セルの液晶のねじれ
角t1を約200度の左ねじれ、Δn・dを約0.9μm、角度
βを約90度、角度α1・α2をそれぞれ30度から60度ま
での範囲とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔn
・dを第13図の斜線の部分としたときに、オフ状態でほ
ぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得
られる。
Concrete Example 1 In FIGS. 1 and 2, the twist angle t1 of the liquid crystal of the display cell is twisted to the left by about 200 degrees, Δn · d is about 0.9 μm, the angle β is about 90 degrees, and the angles α1 and α2 are respectively. When the range is from 30 to 60 degrees, the twist angle t2 and Δn of the liquid crystal in the compensation cell are
When d is the shaded portion in FIG. 13, a liquid crystal device is obtained which becomes almost white in the off state and almost black in the on state.

上記の条件は、前記(6)〜(8)式を用いて計算によ
って求めることができ、以下その計算方法の一例を説明
する。
The above conditions can be obtained by calculation using the equations (6) to (8), and an example of the calculation method will be described below.

即ち、左に200゜ねじれているΔn・d=0.9μmの表示
セルの液晶を、セルの厚さ方向に200分割し、1層につ
きΔn・d=0.0045μmの1軸性の位相子が左に1゜ず
つねじれた構造をしているものとして前記の計算式によ
り計算を行う。このときに用いる光の波長は400nmから7
00nmの範囲である。また、表示セルの液晶に入射する光
の偏光の状態は、用いる偏光板の種類と軸の方向で異な
るが、ここでは理想偏光板(平行ニコル時の透過率50
%、クロスニコル時の透過率0%)を用いるものとす
る。そして偏光板に隣接する基板のラビング方向(基板
表面の液晶分子の方向)と偏光板の偏光軸の方向とのな
す角度α1を45゜とする。すると、表示セルには偏光板
を通過した直線偏光が入射することになり、表示セルを
通過した各波長の楕円偏光の状態が求まる。
That is, the liquid crystal of the display cell of Δn · d = 0.9μm that is twisted 200 ° to the left is divided into 200 in the cell thickness direction, and a uniaxial retarder of Δn · d = 0.0045μm per layer is left. The calculation is performed according to the above formula assuming that the structure is twisted by 1 °. The wavelength of light used at this time is 400 nm to 7
It is in the range of 00 nm. The polarization state of the light incident on the liquid crystal of the display cell differs depending on the type of polarizing plate used and the axial direction, but here the ideal polarizing plate (transmissivity at parallel Nicols 50%
%, Transmittance at crossed Nicols 0%). The angle α1 formed by the rubbing direction of the substrate adjacent to the polarizing plate (direction of liquid crystal molecules on the substrate surface) and the direction of the polarizing axis of the polarizing plate is set to 45 °. Then, the linearly polarized light that has passed through the polarizing plate enters the display cell, and the state of elliptically polarized light of each wavelength that has passed through the display cell is obtained.

次に、この楕円偏光が補償セルに入って通過した後の楕
円偏光の状態を求める。補償セルに入射する楕円偏光は
上記と同様な計算で求まり、補償セルと表示セルの隣接
する基板のラビング方向のなす角度βは90度とする。ま
た、補償セルの液晶もセルの厚さ方向に200分割し、一
軸性の位相子が右に0.7度ずつねじれて全体としては右
に140度ねじれた構造をしているものとして液晶層のΔ
n・dを適当な値とすると、前記の計算式から補償セル
を通過した楕円偏光の状態が求まる。さらに、ここで偏
光板に隣接する基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の
方向とのなす角度α2を45度として偏光板を通過した後
のスペクトルを求め視感度補正をしたY値を求める。
Next, the state of the elliptically polarized light after the elliptically polarized light enters and passes through the compensation cell is obtained. The elliptically polarized light incident on the compensation cell is obtained by the same calculation as above, and the angle β formed by the rubbing directions of the adjacent substrates of the compensation cell and the display cell is 90 degrees. In addition, the liquid crystal of the compensation cell is divided into 200 in the thickness direction of the cell, and the uniaxial retarder is twisted by 0.7 degrees to the right and twisted by 140 degrees to the right as a whole.
When n · d is an appropriate value, the state of elliptically polarized light that has passed through the compensation cell can be obtained from the above calculation formula. Further, the angle α2 formed by the rubbing direction of the substrate adjacent to the polarizing plate and the direction of the polarizing axis of the polarizing plate is set to 45 degrees, the spectrum after passing through the polarizing plate is obtained, and the Y value after the luminosity correction is obtained.

上記の計算において、補償セルの液晶のΔn・dの値を
0μmから1.5μmまでとして、補償セルのΔn・dと
視感度補正したY値の関係を求める。このとき補償セル
のΔn・dを横軸にY値を縦軸にとると第14図のよう
に、Y値は極大、極小値を持ち周期的に変化する。偏光
軸とラビング方向のなす角度が45度となる方向は2方向
あるので、上記第14図には2本の曲線が描かれている。
In the above calculation, assuming that the value of Δn · d of the liquid crystal of the compensation cell is from 0 μm to 1.5 μm, the relationship between Δn · d of the compensation cell and the Y value after the visibility correction is obtained. At this time, when Δn · d of the compensation cell is plotted on the horizontal axis and the Y value is plotted on the vertical axis, the Y value has a maximum value and a minimum value and changes periodically as shown in FIG. Since there are two directions in which the angle formed by the polarization axis and the rubbing direction is 45 degrees, two curves are drawn in FIG. 14 described above.

表示のモードとしては、ネガモード(電圧無印加状態で
暗い)とポジモード(電圧無印加状態で明るい)があ
る。ネガモードのときは電圧無印加状態がより暗い方が
望ましく、ポジモードのときは電圧無印加状態がより明
るい方が望ましい。したがって第14図でY値が極大とな
る部分がポジモードに、Y値が極小となる部分がネガモ
ードに適している。
Display modes include a negative mode (dark when no voltage is applied) and a positive mode (bright when no voltage is applied). In the negative mode, it is desirable that the no-voltage application state is darker, and in the positive mode, the no-voltage application state is brighter. Therefore, in FIG. 14, the portion having the maximum Y value is suitable for the positive mode, and the portion having the minimum Y value is suitable for the negative mode.

従来のネガモードの電圧印加状態のY値は5%程度と高
く、また目視でも色座標上でもはっきりと青色に着色し
ていることが認められる。
The Y value in the voltage application state in the conventional negative mode is as high as about 5%, and it can be seen that it is clearly colored in blue both visually and on the color coordinates.

これに対し、第14図で極小となるY値は従来のSTN型液
晶装置のネガモードのY値の半分以下となっている。こ
のときの色は色座標上では少し着色しているがY値が小
さいために目視では充分黒に近い色として認められる。
また電圧を印加した状態では白色として認められる。従
ってネガモードのときはY値が極小となる部分で白黒表
示が得られるのでこのときΔn・dが求める値となる。
On the other hand, the minimum Y value in FIG. 14 is less than half the Y value in the negative mode of the conventional STN type liquid crystal device. The color at this time is slightly colored on the color coordinates, but the Y value is small, so it is visually recognized as a color sufficiently close to black.
It is recognized as white when a voltage is applied. Therefore, in the negative mode, black-and-white display can be obtained in the area where the Y value is the minimum, and at this time, Δn · d is the desired value.

Y値が極大となる部分は従来のポジモードのときの電圧
無印加状態の色と比較すると目視でも色座標上でも白色
に近くなる。しかし、Y値が極大となる部分の前後でも
白色に近くなっている。そのためポジモードでは白黒表
示が得られる部分はかなり広い範囲となり、その境界を
判断するのは非常に困難である。また、偏光軸とラビン
グ方向のなす角度が45度なので第14図の一方の曲線のと
きの偏光軸の方向を90度ずらすと、もう一方の曲線とな
る偏光軸と一致する。そのため第14図での極大、極小と
なるΔn・dの値は同じである。
The portion where the Y value is maximum becomes closer to white in visual observation and in color coordinates, as compared with the color in the state where no voltage is applied in the conventional positive mode. However, it is close to white even before and after the portion where the Y value is maximum. Therefore, in the positive mode, a black and white display can be obtained in a fairly wide range, and it is very difficult to judge the boundary. Further, since the angle formed by the polarization axis and the rubbing direction is 45 degrees, when the direction of the polarization axis in the case of the one curve in FIG. 14 is shifted by 90 degrees, it coincides with the polarization axis of the other curve. Therefore, the maximum and minimum values of Δn · d in FIG. 14 are the same.

以上のことから白黒となるのはY値が極小となるΔn・
dである。つまり、表示セルが左ねじれの200度でΔn
・d=0.9μmとして、偏光板に隣接する表示セルの基
板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向とのなす角度
α1を45度とし、表示セルと補償セルの隣接する基板の
各々のラビング方向のなす角度βを90度とし、補償セル
が右ねじれの140度とし、偏光板に隣接する補償セルの
基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向とのなす角
度α2を45度としたときに、補償セルのΔn・dが0.33
μm、0.7μm、1.0μm、1.3μm(補償セルのΔn・
dが1.5μm以下では)のときに白黒表示が得られる
(第14図参照)。
From the above, black and white means that the Y value is minimum Δn
d. In other words, if the display cell has a left twist of 200 degrees, Δn
・ When d = 0.9 μm, the angle α1 formed by the rubbing direction of the substrate of the display cell adjacent to the polarizing plate and the direction of the polarization axis of the polarizing plate is 45 degrees, and the rubbing of each of the substrates adjacent to the display cell and the compensation cell is performed. The angle β formed by the directions is 90 degrees, the compensation cell is twisted to the right by 140 degrees, and the angle α2 formed by the rubbing direction of the substrate of the compensation cell adjacent to the polarizing plate and the polarization axis direction of the polarizing plate is 45 degrees. Sometimes Δn · d of the compensation cell is 0.33
μm, 0.7 μm, 1.0 μm, 1.3 μm (Δn
A black and white display is obtained when d is 1.5 μm or less) (see FIG. 14).

次に、偏光板に隣接する各セルの基板のラビング方向と
偏光板の偏光軸の方向α1・α2が45度以外の場合や、
表示セルと補償セルの隣接する基板の各々のラビング方
向のなす角度が90度以外の場合についても同様の手順で
計算を行う。そうすると、Y値が極小となる補償セルの
Δn・dは、ある幅を持ち周期的に現れる範囲として求
まる(第13図においてねじれ角を右140度に固定した場
合Δn・dの分布)。ただし、このときの各軸の方向の
なす角度はY値の極小値が3%以下になるか、極端に着
色することがない範囲である。
Next, when the rubbing direction of the substrate of each cell adjacent to the polarizing plate and the polarization axis directions α1 and α2 of the polarizing plate are other than 45 degrees,
Calculations are performed in the same procedure when the angle formed by the rubbing directions of the adjacent substrates of the display cell and the compensation cell is other than 90 degrees. Then, Δn · d of the compensation cell having the minimum Y value is obtained as a range having a certain width and periodically appearing (in FIG. 13, the distribution of Δn · d when the twist angle is fixed at 140 degrees to the right). However, the angle formed by the directions of the respective axes at this time is within a range in which the minimum Y value is 3% or less, or there is no extreme coloring.

また、表示セルの条件はそのままとして、補償セルのね
じれ角の大きさのみを変えた場合についても上記と同様
にY値が極小となる補償セルのΔn・dの範囲が周期的
に現れてくる。このようにして求めた補償セルのねじれ
角の大きさとΔn・dの関係をまとめたものが第13図と
なる。つまり、第13図から、表示セルが200度の左ねじ
れでΔn・dが0.9μmのときには、白黒表示が得られ
る補償セルのねじれ角の大きさとΔn・dの条件はただ
ひとつだけ存在するのではなく、ある扇状の範囲が周期
的に存在していることがわかる。
Also, when the condition of the display cell is left as it is and only the magnitude of the twist angle of the compensation cell is changed, the range of Δn · d of the compensation cell where the Y value becomes the minimum appears periodically as in the above case. . FIG. 13 summarizes the relationship between the magnitude of the twist angle of the compensation cell and Δn · d obtained in this way. That is, from FIG. 13, when the display cell is twisted to the left by 200 degrees and Δn · d is 0.9 μm, there is only one condition of Δn · d and the size of the twist angle of the compensating cell that can obtain a monochrome display. Rather, it can be seen that certain fan-shaped ranges exist periodically.

さらに、表示セルのねじれ角の大きさとΔn・dを変え
た場合にも、上記と同様の手順により白黒表示が得られ
る補償セルのねじれ角の大きさとΔn・dが求められ
る。この場合にも補償セルのねじれ角の大きさとΔn・
dの関係は扇状となり、周期的に現れてくる。
Further, even when the twist angle magnitude and Δn · d of the display cell are changed, the twist angle magnitude and Δn · d of the compensating cell for obtaining a monochrome display can be obtained by the same procedure as above. Also in this case, the twist angle of the compensation cell and Δn ·
The relationship of d is fan-shaped and appears periodically.

このようにして任意の表示セルのねじれ角とΔn・dに
対して、白黒表示となるための補償セルのねじれ角とΔ
n・dを求めることができ、その補償セルのねじれ角と
Δn・dは唯ひとつではなく、数多く存在しているもの
である。
In this way, for the twist angle and Δn · d of an arbitrary display cell, the twist angle and Δ of the compensation cell for displaying in black and white
It is possible to obtain n · d, and the twist angle and Δn · d of the compensating cell are not unique, and there are many.

具体例2 具体例1において、第2図の角度α2を約40度、補償セ
ルの液晶のねじれ角t2を約140度の右ねじれ、角度βを
約90度、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200度の左ね
じれ、角度α1を約40度、補償セルの液晶層のΔn・d
を約0.7μm、表示セルの液晶層のΔn・dを約0.9μm
とする。このときの液晶装置の外観のスペクトルを第15
図に示す。同図において、カーブIはオフ状態を、カー
ブIIはオン状態を示す。第31図に示した従来技術による
液晶装置の外観のスペクトルは、オフ(カーブI)のと
きには黄色となり、オン(カーブII)のときには青色と
なっている。しかし、第15図に示したように、本発明の
液晶装置では、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態で
ほぼ黒色となっている。
Example 2 In Example 1, the angle α2 in FIG. 2 is about 40 degrees, the liquid crystal twist angle t2 of the compensation cell is about 140 degrees right twist, the angle β is about 90 degrees, and the liquid crystal twist angle t1 of the display cell is about 90 degrees. Is a left twist of about 200 degrees, the angle α1 is about 40 degrees, and Δn · d of the liquid crystal layer of the compensation cell is
Is about 0.7 μm, and Δn · d of the liquid crystal layer of the display cell is about 0.9 μm
And The appearance spectrum of the liquid crystal device at this time is
Shown in the figure. In the figure, curve I shows the off state, and curve II shows the on state. The spectrum of the appearance of the conventional liquid crystal device shown in FIG. 31 is yellow when off (curve I) and blue when on (curve II). However, as shown in FIG. 15, in the liquid crystal device of the present invention, it is almost white in the off state and almost black in the on state.

具体例3 具体例1において、第2図の角度α2を約40度、補償セ
ルの液晶のねじれ角t2を約200度の右ねじれ、角度βを
約90度、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200度の左ね
じれ、角度α1を約50度、補償セルの液晶層のΔn・d
を約0.9μm、表示セルの液晶層のΔn・dを約0.9μm
とする。このときの液晶装置の外観のスペクトルを第16
図に示す。同図において、カーブIはオフ状態を、カー
ブIIはオン状態を示す。この場合も具体例2と同様に、
オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となっ
ている。
Specific Example 3 In Specific Example 1, the angle α2 in FIG. 2 is about 40 degrees, the twist angle t2 of the liquid crystal in the compensation cell is right twist of about 200 degrees, the angle β is about 90 degrees, and the twist angle t1 of the liquid crystal of the display cell is t1. Is left twist of about 200 degrees, angle α1 is about 50 degrees, Δn · d of the liquid crystal layer of the compensation cell
Is about 0.9 μm, and Δn · d of the liquid crystal layer of the display cell is about 0.9 μm
And The appearance spectrum of the liquid crystal device at this time is
Shown in the figure. In the figure, curve I shows the off state, and curve II shows the on state. In this case also, as in Example 2,
It is almost white in the off state and almost black in the on state.

具体例4 具体例1において、第2図の角度α2を約40度、補償セ
ルの液晶のねじれ角t2を約260度の右ねじれ、角度βを
約90度、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200度の左ね
じれ、角度α1を約40度、補償セルの液晶層のΔn・d
を約0.8μm、表示セルの液晶層のΔn・dを約0.9μm
とする。このときの液晶装置の外観のスペクトルを第17
図に示す。同図において、カーブIはオフ状態を、カー
ブIIはオン状態を示す。この場合も、具体例2、具体例
3と同様に、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほ
ぼ黒色となっている。
Concrete Example 4 In Concrete Example 1, the angle α2 in FIG. 2 is about 40 degrees, the twist angle t2 of the liquid crystal in the compensation cell is right twist of about 260 degrees, the angle β is about 90 degrees, and the twist angle t1 of the liquid crystal in the display cell is t1. Is a left twist of about 200 degrees, the angle α1 is about 40 degrees, and Δn · d of the liquid crystal layer of the compensation cell is
Is about 0.8 μm, and Δn · d of the liquid crystal layer of the display cell is about 0.9 μm
And The appearance spectrum of the liquid crystal device at this time is
Shown in the figure. In the figure, curve I shows the off state, and curve II shows the on state. Also in this case, as in the second and third examples, the white state is almost white in the off state and the black state is almost in the on state.

具体例5 第2図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約250
度の左ねじれ、Δn・dを約0.9μm、角度βを約90
度、角度α1・α2をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔn・dを第
18図の斜線の部分としたときに、オフ状態でほぼ白色と
なり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。
Example 5 In FIG. 2, the twist angle t1 of the liquid crystal of the display cell is about 250.
Left twist, Δn · d is about 0.9 μm, angle β is about 90
If the degrees and angles α1 and α2 are in the range of 30 to 60 degrees, respectively, the twist angle t2 and Δn · d of the liquid crystal of the compensation cell are
A liquid crystal device having a white color in the off state and a substantially black color in the on state can be obtained when the shaded portion in FIG. 18 is used.

具体例6 具体例5において、第2図の角度α2を約40度、補償セ
ルの液晶のねじれ角t2を約160度の右ねじれ、角度βを
約90度、表示セルの液晶のねじれ角t1を約250度の左ね
じれ、角度α1を約40度、補償セルの液晶層のΔn・d
を約0.8μm、表示セルの液晶層のΔn・dを約0.9μm
とする。このときの液晶装置の外観のスペクトルを第19
図に示す。同図において、カーブIはオフ状態を、カー
ブIIはオン状態を示す。この場合も具体例2と同様に、
オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となっ
ている。
Example 6 In Example 5, the angle α2 in FIG. 2 is about 40 degrees, the twist angle t2 of the liquid crystal in the compensation cell is right twist of about 160 degrees, the angle β is about 90 degrees, and the twist angle t1 of the liquid crystal in the display cell is t1. Is a left twist of about 250 degrees, the angle α1 is about 40 degrees, and Δn · d of the liquid crystal layer of the compensation cell is
Is about 0.8 μm, and Δn · d of the liquid crystal layer of the display cell is about 0.9 μm
And The spectrum of the appearance of the liquid crystal device at this time is
Shown in the figure. In the figure, curve I shows the off state, and curve II shows the on state. In this case also, as in Example 2,
It is almost white in the off state and almost black in the on state.

具体例7 第2図において、角度α2を約40度、補償セルの液晶の
ねじれ角t2を約360度の右ねじれ、角度βを約90度、表
示セルの液晶のねじれ角t1を約250度の左ねじれ、角度
α1を約40度とし、さらに補償セルの液晶層のΔn・d
を約1.0μm、表示セルの液晶層のΔn・dを約0.9μm
とする。このときもオフ状態では白色となり、オン状態
ではより黒色となる液晶装置となる。
Example 7 In FIG. 2, the angle α2 is about 40 degrees, the liquid crystal twist angle t2 of the compensation cell is right twist of about 360 degrees, the angle β is about 90 degrees, and the liquid crystal twist angle t1 of the display cell is about 250 degrees. Left twist, the angle α1 is set to about 40 degrees, and Δn · d of the liquid crystal layer of the compensation cell
Is about 1.0 μm, and Δn · d of the liquid crystal layer of the display cell is about 0.9 μm
And At this time, the liquid crystal device becomes white in the off state and more black in the on state.

具体例8 第2図において、角度α2を約50度、補償セルの液晶の
ねじれ角t2を約170度の右ねじれ、角度βを約90度、表
示セルの液晶のねじれ角t1を約170度の左ねじれ、角度
α1を約40度とし、さらに補償セルの液晶層のΔn・d
を約0.7μm、表示セルの液晶層のΔn・dを約0.7μm
とする。このときもオフ状態では白色となり、オン状態
ではより黒色の液晶装置となる。
Example 8 In FIG. 2, the angle α2 is about 50 degrees, the liquid crystal twist angle t2 of the compensation cell is about 170 degrees right twist, the angle β is about 90 degree, and the liquid crystal twist angle t1 of the display cell is about 170 degree. Left twist, the angle α1 is set to about 40 degrees, and Δn · d of the liquid crystal layer of the compensation cell
Is about 0.7 μm, and Δn · d of the liquid crystal layer of the display cell is about 0.7 μm
And At this time, the liquid crystal device becomes white in the off state and becomes blacker in the on state.

具体例9 第2図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約120
度の左ねじれ、Δn・dを約0.9μm、角度βを約90
度、角度α1・α2をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔn・dを第
20図の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。
Concrete Example 9 In FIG. 2, the twist angle t1 of the liquid crystal of the display cell is about 120.
Left twist, Δn · d is about 0.9 μm, angle β is about 90
If the degrees and angles α1 and α2 are in the range of 30 to 60 degrees, respectively, the twist angle t2 and Δn · d of the liquid crystal of the compensation cell are
When the shaded area in FIG. 20 is used, a liquid crystal device is obtained in which the liquid crystal device becomes almost white in the off state and almost black in the on state.

具体例10 第2図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200
度の左ねじれ、Δn・dを約0.6μm、角度βを約90
度、角度α1・α2をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔn・dを第
21図の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。
Example 10 In FIG. 2, the twist angle t1 of the liquid crystal of the display cell is about 200.
Left twist, Δn · d is about 0.6 μm, angle β is about 90
If the degrees and angles α1 and α2 are in the range of 30 to 60 degrees, respectively, the twist angle t2 and Δn · d of the liquid crystal of the compensation cell are
When the shaded portion in FIG. 21 is used, a liquid crystal device is obtained in which the liquid crystal device becomes almost white in the off state and almost black in the on state.

具体例11 第2図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200
度の左ねじれ、Δn・dを約1.5μm、角度βを約90
度、角度α1・α2をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔn・dを第
22図の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。
Concrete Example 11 In FIG. 2, the twist angle t1 of the liquid crystal of the display cell is about 200.
Left twist of degree, Δn · d about 1.5 μm, angle β about 90
If the degrees and angles α1 and α2 are in the range of 30 to 60 degrees, respectively, the twist angle t2 and Δn · d of the liquid crystal of the compensation cell are
When the shaded portion in FIG. 22 is used, a liquid crystal device is obtained in which it is almost white in the off state and almost black in the on state.

具体例12 第2図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約350
度の左ねじれ、Δn・dを約0.9μm、角度βを約90
度、角度α1・α2をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔn・dを第
23図の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。
Example 12 In FIG. 2, the twist angle t1 of the liquid crystal of the display cell is about 350.
Left twist, Δn · d is about 0.9 μm, angle β is about 90
If the degrees and angles α1 and α2 are in the range of 30 to 60 degrees, respectively, the twist angle t2 and Δn · d of the liquid crystal of the compensation cell are
When the hatched portion in FIG. 23 is used, a liquid crystal device is obtained in which the liquid crystal device is almost white in the off state and almost black in the on state.

以上の具体例1から具体例12が前記NTN条件の一例であ
る。
The above specific examples 1 to 12 are examples of the NTN conditions.

そして本発明は表示セル10に対する補償セル20等の液晶
層を上記のようなNTN条件にすると共に、さらに前記第
1のネマチック液晶すなわち表示セルの液晶のNI点の温
度をT1(゜K)、前記第2のネマチック液晶すなわち補
償セルの液晶のNI点の温度をT2(゜K)としたときに、 0.86≦T2/T1≦1.15 となる液晶を用いるようにしたものである。そのように
することによって温度変化により表示セルと補償セルの
液晶層のΔn・dが変化しても液晶表示装置の外観色が
変化するのを極力少なくすることが可能となるものであ
る。
In the present invention, the liquid crystal layer such as the compensation cell 20 for the display cell 10 is set to the NTN condition as described above, and the temperature of the NI point of the first nematic liquid crystal, that is, the liquid crystal of the display cell is T 1 (° K). When the temperature of the NI point of the second nematic liquid crystal, that is, the liquid crystal of the compensation cell is T 2 (° K), a liquid crystal having 0.86 ≦ T 2 / T 1 ≦ 1.15 is used. By doing so, even if the Δn · d of the liquid crystal layer of the display cell and the compensation cell changes due to the temperature change, it is possible to minimize the change in the appearance color of the liquid crystal display device.

即ち、上記のようなNTN条件に設定したときに両セル10
・20のΔn・dの大きさがずれると、例えばネガモード
におけるオフ状態の黒のレベルが悪くなり、またコント
ラストも低くなる。その一例として表示セルを240゜の
左ねじれ、Δn・d=0.9μ、補償セルを240゜の右ねじ
れ、Δn・d=0.9μとした場合について説明する。第2
4図は補償セルと表示セルのΔn・dがずれた場合の透
過率とコントラストの変化を示すもので、同図の横軸は
補償セルと表示セルのΔn・dの比、左側の縦軸は電圧
無印加時の透過率(%)、右側の縦軸はコントラストで
ある。図から分かるようにΔn・dがずれると透過率も
高くなり、コントラストも低くなる。Δn・dが設定値
のとき透過率は0.2%以下でコントラスト24が得られ
る。Δn・dがずれて透過率が1.0%くらいになっても
コントラストは10が得られる。第25図にこのときの色度
図を示す。同図において、補償セルと表示セルのΔn・
dの比が1.00のときの色をIに、比が0.94と1.06(透過
率が約1.0%となるとき)の色をIIに示す。第25図では
IもIIも色純度的には着色しているが透過率が低い(II
でも透過率1%)ので充分黒いと判断することができ
る。つまり、透過率が1%以下であれば充分な白黒表示
が得られる。このことから補償セルと表示セルのΔn・
dの比が0.94から1.06の範囲(白黒で1:10以上のコント
ラストが得られる条件)となるようにすればよい。
That is, when the NTN conditions as described above are set, both cells 10
If the magnitude of Δn · d of 20 deviates, the black level in the off state in the negative mode deteriorates, and the contrast also decreases. As an example, a case will be described in which the display cell has a left twist of 240 ° and Δn · d = 0.9μ, and the compensation cell has a right twist of 240 ° and Δn · d = 0.9μ. No. 2
Figure 4 shows the changes in transmittance and contrast when the compensation cell and display cell deviate in Δn · d. The horizontal axis in the figure shows the ratio of compensation cell and display cell Δn · d, and the left vertical axis. Is the transmittance (%) when no voltage is applied, and the vertical axis on the right is the contrast. As can be seen from the figure, when Δn · d shifts, the transmittance becomes high and the contrast becomes low. When Δn · d is the set value, the transmittance is 0.2% or less and the contrast 24 is obtained. A contrast of 10 can be obtained even if Δn · d is shifted and the transmittance becomes about 1.0%. Fig. 25 shows the chromaticity diagram at this time. In the figure, Δn
The color when the ratio of d is 1.00 is shown in I, and the color when the ratio of 0.94 and 1.06 (when the transmittance is about 1.0%) is shown in II. In FIG. 25, both I and II are colored in terms of color purity, but the transmittance is low (II
However, since the transmittance is 1%), it can be judged to be sufficiently black. That is, if the transmittance is 1% or less, sufficient black and white display can be obtained. From this, the compensation cell and display cell Δn
The ratio of d may be set in the range of 0.94 to 1.06 (condition for obtaining a contrast of 1:10 or more in black and white).

液晶のNI点はネマチック状態から等方性へと相転移する
温度である。液晶の屈折率異方性Δnは第26図に示すよ
うに、温度の上昇に伴って低下する温度依存性をもって
いる。そのため、20℃のときのΔnを用いてΔn・dを
設定すると、温度が20℃以外の場合にはΔn・dは設定
値からずれる。補償セルと表示セルに同じ液晶(光学活
性剤以外の成分が同じ)を用いれば、温度が変わっても
補償セルと表示セルの液晶のΔnは同じ変化をするので
補償セルと表示セルのΔn・dの比は変わらない。しか
し、補償セルと表示セルに異なった液晶を用いた場合に
は、温度によるΔnの変化率が異なるので、20℃で補償
セルと表示セルのΔn・dの比(Δnの比としてもい
い)を1.0となるように設定しても、20℃以外のときに
は補償セルと表示セルのΔn・dの比は1.0以外の値と
なる。この補償セルと表示セルのΔn・dの比がセルの
使用温度範囲内で0.94から1.06の範囲であれば前記のよ
うに充分な表示が得られる。
The NI point of a liquid crystal is the temperature at which the phase transitions from the nematic state to the isotropic state. As shown in FIG. 26, the refractive index anisotropy Δn of liquid crystal has a temperature dependence that decreases with an increase in temperature. Therefore, if Δn · d is set using Δn at 20 ° C, Δn · d will deviate from the set value when the temperature is other than 20 ° C. If the same liquid crystal is used for the compensation cell and the display cell (the components other than the optical activator are the same), the Δn of the liquid crystal of the compensation cell and that of the display cell will change the same even if the temperature changes. The ratio of d does not change. However, when different liquid crystals are used for the compensation cell and the display cell, the rate of change of Δn with temperature is different, so the ratio of Δn · d between the compensation cell and the display cell at 20 ° C (also referred to as the ratio of Δn). Even if is set to 1.0, the ratio of Δn · d between the compensation cell and the display cell becomes a value other than 1.0 except at 20 ° C. When the ratio of Δn · d between the compensation cell and the display cell is in the range of 0.94 to 1.06 within the operating temperature range of the cell, sufficient display can be obtained as described above.

一般的に、Δnの温度依存性の大きさは液晶のNI点の高
さに関係している。使用温度範囲を0℃から40℃とする
と、NI点が高い程0℃と40℃とときの液晶のΔnの比
(変化量)は小さくなる。例えば、NI点が96℃の液晶は
20℃でΔnが0.171でも0℃になると0.178、40℃では0.
160と変化をする。またNI点が55℃の液晶は20℃でΔn
が0.171でも0℃になると0.186、40℃では0.137と変化
の量が異なっている。ということは、NI点が異なる液晶
のΔnの比は、20℃で1.0であっても、9℃では0.957、
40℃では、1.168となる。セル厚は温度により変化しな
いので、このΔnの比はそのままΔn・dの比となる。
この2つの液晶をそれぞれ補償セル・表示セルに用いた
とすると、20℃でNTN条件となるようにねじれ角、Δn
・dを設定しても、0℃や40℃になるとΔnの大きさが
変化するので前記のNTN条件からずれてしまう。
Generally, the magnitude of the temperature dependence of Δn is related to the height of the NI point of the liquid crystal. When the operating temperature range is from 0 ° C to 40 ° C, the higher the NI point, the smaller the Δn ratio (change amount) of the liquid crystal at 0 ° C and 40 ° C. For example, a liquid crystal with an NI point of 96 ° C
Even if Δn is 0.171 at 20 ℃, it becomes 0.178 at 0 ℃ and 0 at 40 ℃.
Change with 160. Also, the liquid crystal with an NI point of 55 ° C has Δn at 20 ° C.
Even at 0.171, the amount of change is 0.186 at 0 ° C and 0.137 at 40 ° C. This means that the ratio of Δn of liquid crystals with different NI points is 0.957 at 9 ° C even if it is 1.0 at 20 ° C.
It becomes 1.168 at 40 ℃. Since the cell thickness does not change depending on the temperature, the ratio of Δn directly becomes the ratio of Δn · d.
If these two liquid crystals are used for the compensation cell and the display cell, respectively, the twist angle, Δn
・ Even if d is set, the value of Δn changes at 0 ° C or 40 ° C, so it deviates from the NTN condition.

ここで、表示セルの液晶のNI点の温度T1を60℃、100
℃、130℃とし、0℃〜40℃温度範囲で補償セルと表示
セルの液晶のΔnの比が0.94〜1.06の範囲となるような
補償セルの液晶のNI点の温度T2の範囲を求め表1に示
す。なお、このときに補償セルと表示セルの液晶のΔn
の比は20℃で1.0となるように設定するものとする。ま
た、Δnの温度依存性は3種類の液晶の温度依存性を規
格化したものを使用した。
Here, the temperature T 1 at the NI point of the liquid crystal of the display cell is 60 ° C, 100
The temperature T 2 of the NI point of the liquid crystal of the compensation cell is calculated so that the ratio of Δn between the liquid crystal of the compensation cell and the display cell is 0.94 to 1.06 in the temperature range of 0 ° C to 40 ° C. It shows in Table 1. At this time, Δn of the liquid crystal of the compensation cell and the display cell
The ratio should be set to 1.0 at 20 ° C. The temperature dependence of Δn was obtained by standardizing the temperature dependence of three kinds of liquid crystals.

上記表1に示すように例えば、表示セルの液晶のNI点の
温度T1が60℃ならば、20℃のときのΔn1を1.0とすると
0℃では.1.10、40℃では0.90といった変化をする。使
用温度範囲が0℃から40℃の場合、補償セルの液晶のNI
点の温度T2を50℃以上にしないと40℃で充分な表示特性
が得られないので、補償セルの液晶のNI点の温度T2は50
℃以上が必要となる。T2が50℃の液晶は、20℃のときの
Δn2を1.0とすると、0℃では1.11、40℃では0.89とな
る。つまり、表示セルの液晶のΔn1と補償セルの液晶の
Δn2の比は、0℃で1.01、40℃で0.99となり、0.94から
1.06の範囲内に入っている。
As shown in Table 1 above, for example, if the temperature T 1 at the NI point of the liquid crystal of the display cell is 60 ° C., assuming Δn 1 at 20 ° C. to be 1.0, a change of 1.10 at 0 ° C. and 0.90 at 40 ° C. To do. When the operating temperature range is 0 ° C to 40 ° C, the liquid crystal NI of the compensation cell
Since sufficient display characteristics of temperature T 2 in non When 40 ° C. over 50 ° C. of the point can not be obtained, the temperature T 2 of the liquid crystal of the NI point of the compensation cell 50
℃ or more is required. For a liquid crystal having T 2 of 50 ° C., Δn 2 at 20 ° C. is 1.01 at 0 ° C. and 0.89 at 40 ° C. That is, the ratio of Δn 1 of the liquid crystal of the display cell to Δn 2 of the liquid crystal of the compensation cell is 1.01 at 0 ° C and 0.99 at 40 ° C, which is 0.94.
It is within the range of 1.06.

次に補償セルの液晶のNI点の温度T2が高い場合について
考える。0℃から40℃の範囲で表示セルと補償セルの液
晶のΔnの比が0.94から1.06の範囲に入るのは、補償セ
ルの液晶のNI点の温度T2が110℃以下のときである。表
示セルの液晶のNI点の温度T1を100℃としたときに、0
℃から40℃の範囲で表示セルと補償セルの液晶のΔnの
比が0.94から1.06の範囲となるのは、補償セルのNI点の
温度T2が50℃以上のときである。表示セルより補償セル
の液晶のNI点の温度を高くした場合はT2を190℃として
も、表示セルと補償セルの液晶のΔnの比は0.96から1.
04までと小さくなっている。同様にして、表示セルの液
晶のNI点の温度T1を130℃とした場合には、補償セルの
液晶のNI点を65℃から190℃の範囲にすればよい。以上
の範囲を第27図に示す。
Next, consider the case where the temperature T 2 at the NI point of the liquid crystal of the compensation cell is high. When the temperature T 2 at the NI point of the liquid crystal in the compensation cell is 110 ° C. or lower, the ratio of Δn between the liquid crystal in the display cell and the compensation cell in the range from 0 ° C. to 40 ° C. falls within the range from 0.94 to 1.06. When the temperature T 1 at the NI point of the liquid crystal of the display cell is 100 ° C, 0
When the temperature T 2 at the NI point of the compensation cell is 50 ° C. or higher, the ratio of Δn between the liquid crystal of the display cell and the compensation cell in the range of 40 ° C. is 0.94 to 1.06. Even 190 ° C. The T 2 are the case where a higher temperature of the liquid crystal of the NI point of the compensation cell from the display cell, the ratio of the liquid crystal of Δn of the display cell and the compensation cell from 0.96 1.
It is as small as 04. Similarly, when the temperature T 1 of the NI point of the liquid crystal of the display cell is 130 ° C., the NI point of the liquid crystal of the compensation cell may be set in the range of 65 ° C. to 190 ° C. The above range is shown in FIG.

第27図において、横軸は表示セルのNI点の温度T1、縦軸
は補償セルのNI点の温度T2を示す。同図で一点鎖線は補
償セルと表示セルの液晶のNI点の温度が等しい場合を示
す。また図中の実線の矢印は0℃から40℃の範囲で、補
償セルと表示セルの液晶のΔnの比が0.96から1.04とな
る範囲、破線の矢印は0℃から40℃の範囲で、補償セル
と表示セルの液晶のΔnの比が0.94から1.06となる範囲
を示す。補償セルと表示セルの液晶のNI点の温度は破線
矢印で示された範囲内であればよいが、一致しているの
が最良の状態であることは言うまでもない。またコスト
・作りやすさといった点からすると斜線で示した範囲と
するのが望ましい。この範囲を式で表すと、 すなわち となり、これを絶対温度で表すと、 即ち前述のように となるものである。
In FIG. 27, the horizontal axis represents the temperature T 1 at the NI point of the display cell, and the vertical axis represents the temperature T 2 at the NI point of the compensation cell. In the figure, the alternate long and short dash line shows the case where the temperatures of the NI points of the liquid crystal of the compensation cell and the display cell are equal. The solid line arrow in the figure is in the range of 0 ° C to 40 ° C, the ratio of the liquid crystal Δn of the compensating cell to the display cell is in the range of 0.96 to 1.04, and the broken line arrow is in the range of 0 ° C to 40 ° C. The range in which the ratio of Δn of the liquid crystal of the cell and the display cell is from 0.94 to 1.06 is shown. The temperature of the NI point of the liquid crystal of the compensation cell and the temperature of the liquid crystal of the display cell may be within the range indicated by the broken line arrow, but it is needless to say that the temperature is the same. In terms of cost and ease of making, it is desirable to set the range within the shaded area. If this range is expressed by an equation, Ie And when expressed in absolute temperature, That is, as mentioned above It will be.

以上のような条件にすることにより、温度変化によって
表示セルと補償セルの液晶層のΔn・dが変化しても液
晶表示装置の外観色が変化するのを可及的に低減できる
ものである。
By setting the conditions as described above, it is possible to reduce as much as possible the change in the appearance color of the liquid crystal display device even if the Δn · d of the liquid crystal layer of the display cell and the compensation cell changes due to the temperature change. .

なお前記実施例において、補償セルと表示セルを上下逆
に配置しても同様の効果が得られる。また第1図に示し
た補償セルの下側基板21と表示セルの上側電極基板12の
2枚の基板を1枚の基板に置き換えても同様の効果が得
られる。
In the above embodiment, the same effect can be obtained by arranging the compensation cell and the display cell upside down. Further, the same effect can be obtained by replacing the two substrates of the compensation cell lower substrate 21 and the display cell upper electrode substrate 12 shown in FIG. 1 with one substrate.

また第24図は上下の偏光板2・1間において表示セル10
の上下両側に補償セル20・30を設けた例を示す。例えば
上側の補償セル20と下側の補償セル30の液晶分子はとも
に右ねじれ、また表示セル10の液晶分子は左ねじれとす
る。このときの上側補償セル20の液晶分子のねじれ角と
下側補償セル30の液晶分子のねじれ角を加えたものを補
償セル全体のねじれ角とし、上側補償セル20の液晶層の
Δn・dと下側補償セル30の液晶層のΔn・dを加えた
ものを補償セル全体のΔn・dとする。この補償セル全
体のねじれ角と補償セル全体のΔn・dを前記具体例1
から12に記載の条件にした場合でも、具体例1から12ま
でと同様の効果がえられる。上記各セル10・20・30の配
置順序を任意に換えても同様の効果が得られる。また補
償セルは上記と同様の条件で3層以上設けることもでき
る。
FIG. 24 shows the display cell 10 between the upper and lower polarizing plates 2 and 1.
An example in which the compensation cells 20 and 30 are provided on the upper and lower sides of the above is shown. For example, the liquid crystal molecules of the upper compensation cell 20 and the lower compensation cell 30 are both twisted to the right, and the liquid crystal molecules of the display cell 10 are twisted to the left. The sum of the twist angle of the liquid crystal molecules of the upper compensation cell 20 and the twist angle of the liquid crystal molecules of the lower compensation cell 30 at this time is taken as the twist angle of the entire compensation cell, and Δn · d of the liquid crystal layer of the upper compensation cell 20 is The sum of Δn · d of the liquid crystal layer of the lower compensation cell 30 is taken as Δn · d of the entire compensation cell. The twist angle of the entire compensation cell and Δn · d of the entire compensation cell are shown in the first specific example.
Even under the conditions described in Nos. 1 to 12, the same effects as in Examples 1 to 12 can be obtained. The same effect can be obtained by arbitrarily changing the arrangement order of the cells 10, 20 and 30. Further, the compensation cell may be provided in three layers or more under the same conditions as above.

また上記の構造において、上側補償セル20の下側基板21
と表示セル10の上側電極基板12の2枚の基板を1枚の基
板に置き換える。さらに表示セル10の下側電極基板11と
下側補償セル30の上側基板32の2枚の基板を1枚の基板
に置き換える。このようにすると基板数が減り構造が簡
単になり、しかも上記の場合と同様の効果が得られる。
Further, in the above structure, the lower substrate 21 of the upper compensation cell 20 is
And two substrates of the upper electrode substrate 12 of the display cell 10 are replaced with one substrate. Furthermore, the two substrates of the lower electrode substrate 11 of the display cell 10 and the upper substrate 32 of the lower compensation cell 30 are replaced with one substrate. In this way, the number of substrates is reduced, the structure is simplified, and the same effect as the above case can be obtained.

さらに以上の実施例において、補償セルの液晶として誘
電率異方性Δεが正である液晶を用いると、外部からの
静電気の影響により補償セルの液晶の配向が乱れ、液晶
表示装置の外観に色ムラが現れてしまうことがある。そ
こで、補償セルの液晶として誘電率異方性Δεが負であ
る液晶を用いれば、たとえ外部から静電気の影響があっ
ても外観の色ムラが発生しない液晶装置となる。ただし
補償セルの上下基板の内側に電極を付け、補償セルの液
晶にΔεが正のものを用いる。そうすることにより、た
とえ温度変化により液晶表示装置の外観の色が変化をし
ても、補償セルの上下基板に付けた電極間に電圧を印加
することにより色の変化を打ち消すことが可能となる。
Furthermore, in the above examples, when a liquid crystal having a positive dielectric anisotropy Δε is used as the liquid crystal of the compensation cell, the alignment of the liquid crystal of the compensation cell is disturbed by the influence of external static electricity, and the appearance of the liquid crystal display device is colored. Unevenness may appear. Therefore, if a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy Δε is used as the liquid crystal of the compensation cell, a liquid crystal device in which appearance color unevenness does not occur even if there is an external static electricity effect is obtained. However, electrodes are attached inside the upper and lower substrates of the compensation cell, and the liquid crystal of the compensation cell having a positive Δε is used. By doing so, even if the appearance color of the liquid crystal display device changes due to temperature change, it is possible to cancel the color change by applying a voltage between the electrodes attached to the upper and lower substrates of the compensation cell. .

また補償セルと表示セルの接する基板面での光の反射を
防ぐために、補償セルと表示セルを光学的に接着しても
よい。その接着層としてエンボス加工したポリビニルブ
チラールフィルムを用いて加熱加圧により接着する。ま
たは接着剤として熱効果のエポキシ系およびウレタン系
接着剤を用いてもよい。さらにアクリル系の紫外線接着
剤を用いてもよい。以上のようにして補償セルと表示セ
ルを接着すると両セルの境界面での反射を減らすことが
できる。
Further, the compensation cell and the display cell may be optically adhered to each other in order to prevent reflection of light on the substrate surface where the compensation cell and the display cell are in contact with each other. The polyvinyl butyral film that has been embossed is used as the adhesive layer and is adhered by heating and pressing. Alternatively, a heat-effect epoxy-based or urethane-based adhesive may be used as the adhesive. Further, an acrylic ultraviolet adhesive may be used. By adhering the compensation cell and the display cell as described above, it is possible to reduce reflection at the boundary surface between the two cells.

さらに反射板を上下どちらかの偏光板の外側に置くこと
により、反射型の液晶装置とすることも可能である。
Further, by placing the reflection plate on the outer side of either the upper or lower polarizing plate, a reflection type liquid crystal device can be obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によって、従来のSTN型液晶
装置の大きな欠点であった着色現象が解決できた。つま
り本発明は完全な白黒表示を可能とした。それのみなら
ず、透過状態の光量が増加し、明るい表示となった。更
に、非透過状態でのもれ光量が非常に少なくなり、透過
状態の光量の増加と相まってコントラスト比が大きく向
上した。また温度変化により液晶層のΔn・dが変化し
て外観色が変化するのを可及的に低減することが可能と
なった。
As described above, the present invention can solve the coloring phenomenon, which is a major drawback of the conventional STN type liquid crystal device. In other words, the present invention enables perfect black and white display. Not only that, but the amount of light in the transmitted state increased, resulting in a bright display. Furthermore, the amount of leak light in the non-transmissive state was extremely small, and the contrast ratio was greatly improved in combination with the increase in the amount of light in the transmissive state. Further, it has become possible to reduce as much as possible the change in the appearance color due to the change in Δn · d of the liquid crystal layer due to the temperature change.

以上の効果によって、本発明は例えばカラー表示に応用
したときに良好なカラー表示特性を示すことができた。
特にねじれ角が180度以上の場合、明視方向が正面とな
り、正面を中心に、同心円に近い領域が明視領域となっ
た。このためフルカラー画像表示素子として、従来のTN
型液晶装置を用いたものに比較し、視野角の広さ、視野
角の方向(TN型のものは斜め方向が明視方向である)、
コントラスト比などが大きく改善された。当然階調表示
を行わないカラー表示(8色表示)の場合もTN型のもの
に比べ改善されている。
Due to the above effects, the present invention can exhibit good color display characteristics when applied to color display, for example.
In particular, when the twist angle was 180 degrees or more, the clear view direction was the front, and the region near the front and near the concentric circle was the clear view region. For this reason, conventional TN
Wide viewing angle, viewing angle direction (oblique direction is oblique direction for TN type),
The contrast ratio has been greatly improved. Of course, the color display (8-color display) without gradation display is also improved compared to the TN type display.

本発明は表示セルの液晶層の厚さに関係なく上記効果が
得られる為、表示セルの液晶層の厚さを薄くしてゆくこ
とにより高速応答の液晶装置を容易に実現することがで
きる。なぜなら応答速度は概ね液晶層の厚みの2乗に比
例するからである。
Since the present invention can obtain the above effect regardless of the thickness of the liquid crystal layer of the display cell, it is possible to easily realize a high-speed response liquid crystal device by decreasing the thickness of the liquid crystal layer of the display cell. This is because the response speed is approximately proportional to the square of the thickness of the liquid crystal layer.

更に本発明は前記したようにコントラスト比の向上にも
効果があるので、マルチプレックス駆動の駆動ライン数
の向上にも効果がある。
Further, since the present invention is effective in improving the contrast ratio as described above, it is also effective in improving the number of driving lines for multiplex driving.

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

第1図は本発明の一実施例における液晶装置の概略構成
を示す断面図。 第2図はその液晶装置の各軸の関係を示す説明図。 第3図は本発明の具体的な実施例で用いた偏光板2枚の
光透過率の波長依存性を示した図。 第4図は本発明の液晶装置の駆動方法の一例を示した
図。 第5図は本発明による液晶装置のオフ状態の光学的特性
を示した図。 第6図は本発明による液晶装置のオフ状態のスペクトル
を示した図。 第7図は上記第6図のスペクトルを色座標上にプロット
したxy色度図。 第8図は補償セルが表示セルの変換の完全な逆変換にな
らない場合を概念的に示した図。 第9図(a)は液晶層を10分割したときの断面を模式的
に描いた図。 第9図(b)は同図(a)の液晶層厚とねじれ角の関係
を概念的に示した図。 第10図は液晶層を20分割して計算した波長450nmの光の
偏光状態の推移を示した図。 第11図は液晶層を20分割して計算した波長550nmの光の
偏光状態の推移を示した図。 第12図は液晶層を20分割して計算した波長650nmの光の
偏光状態の推移を示した図。 第13図は本発明の実施例において、表示セルに対する補
償セルの望ましい範囲を示した図。 第14図は上記第13図の範囲を計算によって導く際のΔn
・dに対するY値の関係を示す図。 第15図・第16図・第17図は本発明の実施例による液晶装
置の外観の波長と透過率特性の関係を示した図。 第18図は本発明の実施例における表示セルに対する補償
セルの望ましい範囲を示した図。 第19図は本発明の実施例による液晶装置の外観の波長と
透過率特性の関係を示した図。 第20図・第21図・第22図・第23図は本発明の実施例にお
ける表示セルに対する補償セルの望ましい範囲を示した
図。 第24図は表示セルトと補償セルのΔn・dがずれた場合
の透過率とコントラストの変化を示す図。 第25図は表示セルと補償セルのΔn・dがずれたときの
色度図。 第26図は液晶の屈折率異方性と温度との関係を示す図。 第27図は表示セルと補償セルの液晶の好ましいNI点の温
度の範囲を示す図。 第28図は本発明の他の実施例の液晶装置の構造を示した
図。 第29図は従来のスーパーツイステッドネマチック型液晶
装置の模式図。 第30図はその液晶装置の液晶セルと偏光板の偏光軸(吸
収軸)の関係を示した図。 第31図は従来の液晶装置のマルチプレックス駆動時のオ
ン状態の画素とオフ状態の画素の光透過率のスペクトル
を示した図。 第32図はそのスペクトル曲線を色座標にプロットしたxy
色度図。 第33図は上記従来の液晶装置のオフ状態の光学的特性を
示した図。 1・2は偏光板、10は表示セル、20は補償セル、t1・t2
はねじれ角。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory view showing the relationship of each axis of the liquid crystal device. FIG. 3 is a diagram showing the wavelength dependence of the light transmittance of two polarizing plates used in a specific example of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of a driving method of the liquid crystal device of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the optical characteristics of the liquid crystal device according to the present invention in the off state. FIG. 6 is a diagram showing a spectrum of an off state of the liquid crystal device according to the present invention. FIG. 7 is an xy chromaticity diagram in which the spectrum of FIG. 6 is plotted on color coordinates. FIG. 8 is a diagram conceptually showing the case where the compensation cell is not the complete inverse conversion of the conversion of the display cell. FIG. 9A is a diagram schematically illustrating a cross section when the liquid crystal layer is divided into 10. FIG. 9 (b) is a view conceptually showing the relationship between the liquid crystal layer thickness and the twist angle in FIG. 9 (a). FIG. 10 is a diagram showing changes in the polarization state of light with a wavelength of 450 nm calculated by dividing the liquid crystal layer into 20 parts. FIG. 11 is a diagram showing changes in the polarization state of light with a wavelength of 550 nm calculated by dividing the liquid crystal layer into 20 parts. FIG. 12 is a diagram showing changes in the polarization state of light having a wavelength of 650 nm calculated by dividing the liquid crystal layer into 20 parts. FIG. 13 is a diagram showing a desirable range of compensation cells with respect to display cells in the embodiment of the present invention. FIG. 14 shows Δn when the range of FIG. 13 is derived by calculation.
The figure which shows the relationship of Y value with respect to d. FIG. 15, FIG. 16, and FIG. 17 are views showing the relationship between the wavelength and the transmittance characteristic of the appearance of the liquid crystal device according to the embodiment of the present invention. FIG. 18 is a diagram showing a desirable range of the compensation cell with respect to the display cell in the embodiment of the present invention. FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the wavelength and the transmittance characteristic of the appearance of a liquid crystal device according to an example of the present invention. FIG. 20, FIG. 21, FIG. 22, and FIG. 23 are diagrams showing a desirable range of the compensation cell with respect to the display cell in the embodiment of the present invention. FIG. 24 is a diagram showing changes in transmittance and contrast when Δn · d of the display cell and the compensation cell are deviated. FIG. 25 is a chromaticity diagram when Δn · d of the display cell and the compensation cell are deviated. FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the refractive index anisotropy of liquid crystal and temperature. FIG. 27 is a diagram showing the temperature range of the preferred NI point of the liquid crystal of the display cell and the compensation cell. FIG. 28 is a view showing the structure of a liquid crystal device of another embodiment of the present invention. FIG. 29 is a schematic view of a conventional super twisted nematic liquid crystal device. FIG. 30 is a diagram showing the relationship between the liquid crystal cell of the liquid crystal device and the polarization axis (absorption axis) of the polarizing plate. FIG. 31 is a diagram showing spectra of light transmittance of a pixel in an on state and a pixel in an off state during multiplex driving of a conventional liquid crystal device. Figure 32 shows the xy plotting the spectral curve in color coordinates.
Chromaticity diagram. FIG. 33 is a diagram showing optical characteristics of the above conventional liquid crystal device in an off state. 1 and 2 are polarizing plates, 10 is a display cell, 20 is a compensation cell, t1 and t2
Is the twist angle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 光夫 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 青木 和雄 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−519(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Mitsuo Nagata 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Co., Ltd. (72) Inventor Kazuo Aoki 3-3-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Incorporated (56) References JP-A 64-519 (JP, A)

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対向する内面に電極が形成された一対の基
板間に、120゜以上にねじれ配向した第1のネマチック
液晶層を挟持してなる表示セルと、少なくとも一層の光
学的異方体である第2のネマチック液晶層とを、一対の
偏光板間に有してなり、各偏光板の偏光軸方向を、それ
に近接する表示セルもしくは第2のネマチック液晶層の
液晶分子の長軸方向と略平行または略直交する方向を除
く所定の方向に設定し、かつ一方の偏光板を入射した光
が、前記表示セルと該表示セルと隣接する前記第2のネ
マチック液晶層との間で各波長ごとに長軸方向の異なる
楕円偏光となり、その後他方の偏光板に入射する際には
各波長ごとに長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるよう
に前記第1のネマチック液晶層のねじれ角とΔn・dの
値に応じて前記第2のネマチック液晶層のねじれ角とΔ
n・dの値とを所定の値に設定して表示セルのオン状態
およびオフ状態における表示の着色を解消するように構
成すると共に、上記第1のネマチック液晶層のNI点の温
度をT1(゜K)、第2のネマチック液晶層のNI点の温度
をT2(゜K)としたとき、 0.86≦T2/T1≦1.15 となる液晶を用いることを特徴とする液晶装置。
1. A display cell in which a first nematic liquid crystal layer twisted and oriented at 120 ° or more is sandwiched between a pair of substrates having electrodes formed on opposing inner surfaces, and at least one optically anisotropic body. And a second nematic liquid crystal layer between the pair of polarizing plates, and the polarization axis direction of each polarizing plate is defined by the major axis direction of the liquid crystal molecules of the display cell or the second nematic liquid crystal layer adjacent to the polarizing plate. The light which is set in a predetermined direction except the direction substantially parallel or substantially orthogonal to and is incident on one of the polarizing plates is generated between the display cell and the second nematic liquid crystal layer adjacent to the display cell. The twist angle of the first nematic liquid crystal layer is such that elliptically polarized light having a different major axis direction for each wavelength becomes elliptically polarized light having a substantially uniform major axis direction for each wavelength when entering the other polarizing plate. And the second value depending on the value of Δn · d. Twist angle of the nematic liquid crystal layer and the Δ
The value of n · d is set to a predetermined value so as to eliminate the coloring of the display in the ON state and the OFF state of the display cell, and the temperature at the NI point of the first nematic liquid crystal layer is set to T 1 (° K) and a temperature of the NI point of the second nematic liquid crystal layer is T 2 (° K), a liquid crystal device using 0.86 ≦ T 2 / T 1 ≦ 1.15.
【請求項2】少なくとも一方の偏光板の偏光軸と、該一
方の偏光板と対向する液晶分子の配向方向とのなす角度
が30〜60゜であることを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項記載の液晶装置。
2. The angle between the polarization axis of at least one of the polarizing plates and the alignment direction of the liquid crystal molecules facing the one polarizing plate is 30 to 60 °. The liquid crystal device according to item 1).
【請求項3】前記第2のネマチック液晶層が複数配置さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
液晶装置。
3. A liquid crystal device according to claim 1, wherein a plurality of the second nematic liquid crystal layers are arranged.
【請求項4】前記第1のネマチック液晶層と前記第2の
ネマチック液晶層のねじれ方向が逆であることを特徴と
する特許請求の範囲第(1)項記載の液晶装置。
4. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the twisting directions of the first nematic liquid crystal layer and the second nematic liquid crystal layer are opposite to each other.
【請求項5】前記第1のネマチック液晶層と、前記第2
のネマチック液晶層とが対向する面の液晶分子の配向方
向がほぼ90゜であることを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項または第(2)項記載の液晶装置。
5. The first nematic liquid crystal layer and the second nematic liquid crystal layer.
3. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the orientation direction of the liquid crystal molecules on the surface facing the nematic liquid crystal layer is approximately 90 °.
【請求項6】前記第1のネマチック液晶層と前記第2の
ネマチック液晶層のねじれ角およびΔn・dがほぼ同一
であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項また
は第(2)項記載の液晶装置。
6. The twist angle and Δn · d of the first nematic liquid crystal layer and the second nematic liquid crystal layer are substantially the same, and the first (1) or (2). ) The liquid crystal device according to the item.
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