JPH0943596A - Reflection type liquid crystal display element and liquid crystal display device formed by using the same - Google Patents

Reflection type liquid crystal display element and liquid crystal display device formed by using the same

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JPH0943596A
JPH0943596A JP7191651A JP19165195A JPH0943596A JP H0943596 A JPH0943596 A JP H0943596A JP 7191651 A JP7191651 A JP 7191651A JP 19165195 A JP19165195 A JP 19165195A JP H0943596 A JPH0943596 A JP H0943596A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
range
δnd
birefringent film
polarizing plate
Prior art date
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Application number
JP7191651A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Komura
真一 小村
Osamu Ito
理 伊東
Ikuo Hiyama
郁夫 檜山
Katsumi Kondo
克己 近藤
Yoshiaki Nakamura
善明 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bright reflection type liquid crystal display element with which the polarization state on a reflection plate is circularly polarized light regardless of wavelengths. SOLUTION: This reflection type liquid crystal display element is constituted by laminating a polarizing plate 10, a liquid crystal cell 20, a first double refractive film 30, a second double refractive film 40 and the reflection plate 50. The twist angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell is in a range from 220 to 260 deg. and the double refractive anisotropy Δnd of the liquid crystals in range from 600 to 800nm. The angle formed by the transmission axis 11 of the polarizing plate 10 and the optical axis 31 of the first double refractive film 30 is in a range from -10 to 15 deg., the Δnd of the first double refractive film 30 in a range from 330 to 460nm, the angle formed by the transmission axis 11 of the polarizing plate 10 and the optical axis 41 of the second double refractive film 40 in a range from 55 to 95 deg. and the Δnd of the second double refractive film 40 in a range from 220 to 270nm.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶を用いた液晶表示
素子に係り、特に、バックライトを用いずに明るい表示
を実現する反射型液晶表示素子に関わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device using a liquid crystal, and more particularly to a reflection type liquid crystal display device which realizes a bright display without using a backlight.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の技術として、特開平2-1895
19号、特開平6-11711号公報に記載の技術があ
る。この従来技術によれば、偏光板/液晶セル/反射
板、あるいは、偏光板/複屈折性フィルム/液晶セル/
反射板の構成を用い、一般に用いられているSTN型液晶
セルを用いた反射型液晶表示素子等から、反射板側の偏
光板を削除することによって、高輝度を得るというもの
である。
2. Description of the Related Art As a conventional technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-1895
No. 19 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-11711. According to this prior art, polarizing plate / liquid crystal cell / reflector, or polarizing plate / birefringent film / liquid crystal cell /
By using the configuration of the reflector and removing the polarizing plate on the reflector side from a reflective liquid crystal display element or the like using a commonly used STN liquid crystal cell, high brightness can be obtained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の偏光板/複屈折性フィルム/液晶セル/反射板
の構成において、波長によらず反射板上で円偏光になる
ように複屈折性フィルムを最適化すれば、良好な黒表示
が得られることは判っているが、そのための複屈折性フ
ィルムの最適化条件が明らかでなく、これを明らかにし
て最適な白黒表示を得るという課題が残っている。した
がって、本発明の目的は、高反射率で良好な白黒表示が
得られる反射型液晶表示素子及びそれを用いた液晶表示
装置を提供することにある。
However, in the above-mentioned structure of polarizing plate / birefringent film / liquid crystal cell / reflector of the prior art, the birefringent film is circularly polarized on the reflector regardless of wavelength. It has been known that a good black display can be obtained by optimizing the above, but the optimization condition of the birefringent film for that is not clear, and there remains the problem of clarifying this and obtaining the optimum black and white display. ing. Therefore, an object of the present invention is to provide a reflection type liquid crystal display element which can obtain a good black and white display with high reflectance and a liquid crystal display device using the same.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的は、電極を有す
る一対の基板間に液晶を挿入した液晶セルと、前記液晶
セルの一方に配置された1枚の偏光板と、他方に配置さ
れた反射板と、前記液晶セル及び前記反射板の間に配置
された2枚の複屈折性フィルムとから成り、前記液晶セ
ル内において、液晶分子が一方の基板から他方の基板に
向かって220°から260°の範囲で捩れた構造であ
り、前記液晶の屈折率異方性Δnと前記基板間の距離 d
との積Δndが、600nmから800nmの範囲であって、前記偏
光板の透過軸と第1の複屈折性フィルムの光学軸のなす
角が、−10°から15°の範囲にあり、前記第1の複屈折
性フィルムのΔndが、330nmから460nmの範囲にあり、
前記偏光板の透過軸と第2の複屈折性フィルムの光学軸
のなす角が、55°から95°の範囲にあり、前記第2の複
屈折性フィルムのΔndが、220nmから270nmの範囲にある
反射型液晶表示素子によって達成される。
The above object is to provide a liquid crystal cell in which liquid crystal is inserted between a pair of substrates having electrodes, one polarizing plate arranged on one side of the liquid crystal cell, and one polarizing plate arranged on the other side. It is composed of a reflection plate and two birefringent films arranged between the liquid crystal cell and the reflection plate, and in the liquid crystal cell, liquid crystal molecules are 220 ° to 260 ° from one substrate to the other substrate. The structure is twisted in the range of, and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the distance d between the substrates are
And a product Δnd of the product is in the range of 600 nm to 800 nm, and an angle formed by the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the first birefringent film is in the range of −10 ° to 15 °. Δnd of the birefringent film of 1 is in the range of 330 nm to 460 nm,
The angle formed by the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the second birefringent film is in the range of 55 ° to 95 °, and Δnd of the second birefringent film is in the range of 220 nm to 270 nm. This is achieved by a reflective liquid crystal display device.

【0005】または、前記偏光板の透過軸と第1の複屈
折性フィルムの光学軸のなす角が、15°から40°の範囲
にあり、前記第1の複屈折性フィルムのΔndが、130nm
から270nmの範囲にあり、前記偏光板の透過軸と第2の
複屈折性フィルムの光学軸のなす角が130°から180°の
範囲にあり、前記第2の複屈折性フィルムのΔndが、10
nmから90nmの範囲にある反射型液晶表示素子であっても
達成される。
Alternatively, the angle between the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the first birefringent film is in the range of 15 ° to 40 °, and Δnd of the first birefringent film is 130 nm.
To 270 nm, the angle between the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the second birefringent film is in the range of 130 ° to 180 °, and Δnd of the second birefringent film is Ten
It can be achieved even with a reflective liquid crystal display device in the range of 90 nm to 90 nm.

【0006】さらに、前記偏光板の透過軸と第1の複屈
折性フィルムの光学軸のなす角が、50°から105°の範
囲にあり、前記第1の複屈折性フィルムのΔndが、30nm
から140nmの範囲にあり、前記偏光板の透過軸と第2の
複屈折性フィルムの光学軸のなす角が、 5°から30°の
範囲にあり、前記第2の複屈折性フィルムのΔndが、19
0nmから 270nmの範囲にあるもの、あるいは、前記偏光
板の透過軸と第1の複屈折性フィルムの光学軸のなす角
が、140°から180°の範囲にあり、前記第1の複屈折性
フィルムのΔndが、150nmから210nmの範囲にあり、前記
偏光板の透過軸と第2の複屈折性フィルムの光学軸のな
す角が、95°から120°の範囲にあり、前記第2の複屈
折性フィルムのΔndが、200nmから260nmの範囲にある反
射型液晶表示素子であっても良い。
Further, the angle formed by the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the first birefringent film is in the range of 50 ° to 105 °, and Δnd of the first birefringent film is 30 nm.
To 140 nm, the angle between the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the second birefringent film is in the range of 5 ° to 30 °, and Δnd of the second birefringent film is , 19
0 nm to 270 nm, or the angle between the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the first birefringent film is in the range of 140 ° to 180 °, the first birefringence The Δnd of the film is in the range of 150 nm to 210 nm, and the angle formed by the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the second birefringent film is in the range of 95 ° to 120 °. A reflective liquid crystal display device in which Δnd of the refractive film is in the range of 200 nm to 260 nm may be used.

【0007】一方、上記目的を達成する液晶表示装置
は、2枚の複屈折性フィルムを用いてかつ、該2枚の複
屈折性フィルムの特性を光の3原色の波長に対し円偏光
となるよう特定してなる請求項1ないし請求項4記載の
うちいずれか1つの反射型液晶表示素子を用いたもので
ある。
On the other hand, a liquid crystal display device which achieves the above object uses two birefringent films, and the characteristics of the two birefringent films are circularly polarized with respect to the wavelengths of the three primary colors of light. The reflective liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4 is specified.

【0008】[0008]

【作用】上記構成によれば、2枚の複屈折性フィルムを
用いて、かつ、該2枚の複屈折性フィルムの特性を少な
くとも光の3原色の波長に対し円偏光となるような解を
見出し特定することができるので、反射板上で良好な白
黒表示が得られる最適条件に合わせることができる。従
って、上記特定された2枚の複屈折性フィルムから構成
される液晶表示素子及びそれを用いた液晶表示装置にお
いて、バックライトを用いなくても明るい表示が実現す
る。
According to the above construction, a solution that uses two birefringent films and has a characteristic that the two birefringent films are circularly polarized at least for the wavelengths of the three primary colors of light is obtained. Since the heading can be specified, it is possible to meet the optimum conditions for obtaining good black and white display on the reflector. Therefore, in the liquid crystal display element composed of the above specified two birefringent films and the liquid crystal display device using the same, bright display is realized without using a backlight.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明による実施例について図面を用
いて説明する。図1は、 本発明による一実施例の液晶
表示素子の構成を示す模式断面図である。実施例の液晶
表示素子は、外光60の入射する側から、偏光板10、
例えばSTN型の液晶セル20、第1の複屈折性フィルム
30、第2の複屈折性フィルム40、反射板50を積層
した構造である。図示の角度φ0、φ1、φ2は、それぞ
れ、偏光板10の透過軸11と液晶セル20における偏
光板側のラビング軸21とのなす角(φ0)、偏光板の透
過軸11と第1の複屈折性フィルムの光学軸31とのな
す角(φ1)、偏光板の透過軸11と第2の複屈折性フィ
ルムの光学軸41とのなす角(φ2)である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal display element of one embodiment according to the present invention. In the liquid crystal display element of the example, the polarizing plate 10, the
For example, it has a structure in which an STN type liquid crystal cell 20, a first birefringent film 30, a second birefringent film 40, and a reflection plate 50 are laminated. The illustrated angles φ0, φ1, and φ2 are the angle (φ0) formed by the transmission axis 11 of the polarizing plate 10 and the rubbing axis 21 on the polarizing plate side of the liquid crystal cell 20, respectively, and the transmission axis 11 of the polarizing plate and the first compound axis. It is an angle (φ1) formed by the optical axis 31 of the refractive film and an angle (φ2) formed by the transmission axis 11 of the polarizing plate and the optical axis 41 of the second birefringent film.

【0010】以下に、本構成を用いて最適な白黒表示を
実現する方法について述べる。前述の円偏光とする課題
は、1枚の複屈折性フィルムを用いただけでは解決する
ことはできず、そこで、偏光板、液晶セル、第1の複屈
折性フィルム、第2の複屈折性フィルム、反射板の順に
積層した構成とし、以下のようにして第1、第2の複屈
折性フィルムの特性を最適化するための特定を実行する
ことによって解決するものである。
A method for realizing optimum black and white display using this configuration will be described below. The above-mentioned problem of circularly polarized light cannot be solved only by using one birefringent film, and therefore, there is used a polarizing plate, a liquid crystal cell, a first birefringent film, and a second birefringent film. , The reflective plate is laminated in this order, and the specification for optimizing the characteristics of the first and second birefringent films is performed as described below.

【0011】まず、第1、第2の複屈折性フィルムの特
性を特定する前に、偏光板、液晶セル透過後の偏光状態
を電圧を変えて測定する。 駆動条件より決まる電圧V
OFF、VON印加時の偏光状態を表す規格化したストーク
スのパラメーター(S1OFF,S2OFF,S3OFF)、(S1ON,S2ON,S3
ON)を用いて、次式で計算されるパラメータRを最大と
するように駆動電圧を決める。 R=1−(S1OFF・S1ON+S2OFF・S2ON+S3OFF・S3ON)2 (数1) 次に、VOFFあるいはVON印加時に黒表示が得られるよ
うに、以下のようにして第1、第2の複屈折性フィルム
の特性を決定する。
First, before specifying the characteristics of the first and second birefringent films, the polarization state after passing through the polarizing plate and the liquid crystal cell is measured by changing the voltage. Voltage V determined by driving conditions
Normalized Stokes parameters (S1 OFF , S2 OFF , S3 OFF ), which represent polarization state when OFF , V ON are applied, (S1 ON , S2 ON , S3
ON ) is used to determine the drive voltage so as to maximize the parameter R calculated by the following equation. R = 1- (S1 OFF , S1 ON + S2 OFF , S2 ON + S3 OFF , S3 ON ) 2 (Equation 1) Next, in order to obtain a black display when V OFF or V ON is applied, 1. Determine the properties of the second birefringent film.

【0012】(1)第1の複屈折性フィルムとして複屈
折異方性(Δnd)1が、赤、緑、青の波長λに対して、次
式を満たすような解を求める。
(1) As the first birefringent film, a solution in which the birefringence anisotropy (Δnd) 1 satisfies the following equation for wavelengths λ of red, green and blue is obtained.

【0013】 β1=(2π/λ)・(Δnd)1 (数2) ただし、 β1=±α−δ0(1)+2πn1、 n1=(0,1,2,・・・)、 そして、αは、次式で与えられる。Β1 = (2π / λ) · (Δnd) 1 (Equation 2) where β1 = ± α−δ0 (1) + 2πn1, n1 = (0, 1, 2, ...) And α is , Is given by the following equation.

【0014】 COSα=−(X・COS2φ21)/(Y・SIN2φ21) (数3) ただし、 X=(|E0x(1)|2−|E0y(1)|2),Y=2|E0x
(1)|・|E0y(1)| なお、E0x(1)、E0y(1)は、それぞれ偏光板/液晶セルを
透過した光に対応する電界複素ベクトルの第1の複屈折
性フィルムの光学軸に平行な成分、垂直な成分であり、
δ0(1)は、E0x(1)とE0y(1)との位相差である。φ21は、
第2の複屈折性フィルムの光学軸が第1の複屈折性フィ
ルムの光学軸に対してなす角である。
COSα = − (X · COS2φ 21 ) / (Y · SIN2φ 21 ) (Equation 3) where X = (| E0x (1) | 2 − | E0y (1) | 2 ), Y = 2 | E0x
(1) | ・ | E0y (1) | E0x (1) and E0y (1) are the optics of the first birefringent film of the electric field complex vector corresponding to the light transmitted through the polarizing plate / liquid crystal cell, respectively. Components parallel to the axis, components perpendicular to the axis,
[delta] 0 (1) is a phase difference E0x (1) and E0y (1). φ 21 is
It is an angle formed by the optical axis of the second birefringent film with respect to the optical axis of the first birefringent film.

【0015】(2)第2の複屈折性フィルムとして複屈
折異方性(Δnd)2が、赤、緑、青の波長λに対して、次
式を満たすような解を求める。 β2=(2π/λ)・(Δnd)2 (数4) ただし、 β2=π/2−δ1(2)+πn2 n2=(0,1,2,・・・) なお、δ1(2)は、偏光板/液晶セル/第1の複屈折性フ
ィルムを透過した光に対応する電界複素ベクトルの第2
の複屈折性フィルムの光学軸に平行な成分と垂直な成分
との位相差である。
(2) As the second birefringent film, a solution in which the birefringence anisotropy (Δnd) 2 satisfies the following equation for the wavelengths λ of red, green and blue is obtained. β2 = (2π / λ) · (Δnd) 2 (Equation 4) where β2 = π / 2−δ1 (2) + πn2 n2 = (0, 1, 2, ...) where δ1 (2) is Polarizer / Liquid crystal cell / Second of electric field complex vector corresponding to light transmitted through first birefringent film
It is the phase difference between the component parallel to the optical axis of the birefringent film and the component perpendicular thereto.

【0016】ここで、本発明の原理について、図1の基
本構成を用いて説明する。偏光板10、液晶セル20、
第1の複屈折性フィルム30、第2の複屈折性フィルム
40、反射板50からなる反射型LCDの場合、ノーマリ
ーホワイトモードが有効なので、VON印加時に黒表示を
行なうことを考える。 VON印加時に黒表示となっ
た場合、VOFF印加時の反射率は偏光板/液晶セル透過
後の光に対して(数1)式で与えられるパラメータRに対
応している。したがって、Rが最大になるように
OFF、VONを選んでおけば、後で、複屈折性フィルム
を最適化してVON印加時に黒表示が得られたとき、V
OFF印加時の反射率は最大となる。本発明においては、
このようにして、複屈折性フィルムを最適化する前に、
最適な駆動条件を決定できる。
Here, the principle of the present invention will be described using the basic configuration of FIG. Polarizing plate 10, liquid crystal cell 20,
In the case of a reflective LCD including the first birefringent film 30, the second birefringent film 40, and the reflector 50, the normally white mode is effective, and therefore, it is considered that black display is performed when V ON is applied. When black is displayed when V ON is applied, the reflectance when V OFF is applied corresponds to the parameter R given by the formula (1) for the light after passing through the polarizing plate / liquid crystal cell. Therefore, if V OFF and V ON are selected so that R becomes the maximum, when the black display is obtained when V ON is applied by optimizing the birefringent film, V
The reflectance is maximum when OFF is applied. In the present invention,
In this way, before optimizing the birefringent film,
Optimal drive conditions can be determined.

【0017】次に、VON印加時に赤、緑、青の波長の光
に対して、(数2)、(数3)式を満たすように第1の複屈
折性フィルムの特性を選び、(数4)式を満たすように第
2の複屈折性フィルムの特性を選べば、反射板上でこれ
らの波長の光に対応する光は同一の円偏光となる。換言
すれば、反射板上における偏光状態が波長にかかわらず
円偏光となり、良好な黒表示が実現する。理想的には、
全ての可視波長で同一の円偏光となることが望ましい
が、光の3原色である赤、緑、青の波長で、この条件を
満たしていれば、視覚上良好な黒表示が実現できると言
える。以上のように、図1の構成を採用し、かつ、(数
2,3,4)式を満たす解を得て、複屈折性フィルムの特
性を特定すれば、反射板上での円偏光が実現でき、従来
技術の問題点を解決できる。
Next, the characteristics of the first birefringent film are selected so as to satisfy the formulas (2) and (3) with respect to the light having the wavelengths of red, green and blue when V ON is applied, and If the characteristics of the second birefringent film are selected so as to satisfy the equation (4), the light corresponding to the light of these wavelengths on the reflection plate will be the same circularly polarized light. In other words, the polarization state on the reflection plate becomes circularly polarized light regardless of the wavelength, and good black display is realized. Ideally,
It is desirable that the circularly polarized light be the same for all visible wavelengths, but it can be said that visually good black display can be realized if the conditions are satisfied at the wavelengths of the three primary colors of light, red, green, and blue. . As described above, by adopting the configuration of FIG. 1 and obtaining the solution that satisfies the equations (2, 3, 4) and specifying the characteristics of the birefringent film, the circularly polarized light on the reflection plate is It can be realized and the problems of the prior art can be solved.

【0018】次に、具体的な数値で表した実施例につい
て説明する。前述のように各複屈折性フィルム30、4
0を最適化して黒表示が得られたときの白表示の反射率
は、(数1)式で定義されるパラメータRに対応してい
る。図2は、OFF状態の印加電圧VOFFとパラメータRの
関係を示す図である。液晶セル20の、ツイスト角は2
40°、Δndは、0.5, 0.6, 0.7, 0.8 である。Rの値
は、偏光板10の透過軸11と液晶セル20のラビング
軸21のなす角φ0に依存するが、通常φ0=45°の時
に最大となるので、ここではφ0=45°とした。そし
て、ON状態、OFF状態に印加される電圧VON、VOFFの間
に、(数5)式の関係があることが知られている。
Next, an embodiment represented by specific numerical values will be described. As described above, each birefringent film 30, 4
The reflectance of white display when black display is obtained by optimizing 0 corresponds to the parameter R defined by the equation (1). FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the applied voltage V OFF in the OFF state and the parameter R. The twist angle of the liquid crystal cell 20 is 2
40 ° and Δnd are 0.5, 0.6, 0.7 and 0.8. The value of R depends on the angle φ0 formed by the transmission axis 11 of the polarizing plate 10 and the rubbing axis 21 of the liquid crystal cell 20, but usually has the maximum value when φ0 = 45 °, so here, φ0 = 45 °. It is known that there is a relationship of the formula (5) between the voltages V ON and V OFF applied in the ON state and the OFF state.

【0019】 VON/VOFF=√((√N+1)/(√N−1)) (数5) この式は、1/Nデューティで駆動したときに実現できるV
ON/VOFFの最大値を与える式である。この図より、例え
ば、液晶のΔndが 0.6の時に、Rを最大とするには、V
OFF=2.14(V)とすればよいことが判る。
V ON / V OFF = √ ((√N + 1) / (√N−1)) (Equation 5) This formula can be realized by driving V at 1 / N duty.
This is an expression that gives the maximum value of ON / V OFF . From this figure, for example, when Δnd of the liquid crystal is 0.6, to maximize R, V
It turns out that OFF = 2.14 (V).

【0020】次に、各複屈折性フィルム30、40を最
適化する。液晶セル20のツイスト角が240°、Δnd
が 0.6の場合を例にとって説明する。 まず、反射型の
場合には、ノーマリーホワイトモードが有効であるた
め、VON印加時に黒表示が実現されるように最適化す
る。すなわち、VONは、(数5)式にVOFF=2.14(V)を代
入して求められる。次に、第1の複屈折性フィルム30
の(Δnd)1は、(数2)、(数3)式の条件から決まる。こ
こで、E0x(1)、E0y(1)、δ0(1)は、液晶セル20に、上
記VONを印加したときの平行な成分、垂直な成分及び位
相差として求められる。第2の複屈折性フィルム40の
(Δnd)2は、(数4)式の条件から決まる。ここでδ1(2)
は、液晶セル20に、上記VONを印加したときの位相差
として求められる。
Next, each birefringent film 30, 40 is optimized. The twist angle of the liquid crystal cell 20 is 240 °, Δnd
An example will be described where is 0.6. First, in the case of the reflective type, since the normally white mode is effective, it is optimized so that black display is realized when V ON is applied. That is, V ON is obtained by substituting V OFF = 2.14 (V) into the equation (5). Next, the first birefringent film 30
(Δnd) 1 of is determined from the conditions of the expressions (2) and (3). Here, E0x (1) , E0y (1) , and δ0 (1) are obtained as a parallel component, a vertical component, and a phase difference when V ON is applied to the liquid crystal cell 20. Of the second birefringent film 40
(Δnd) 2 is determined from the condition of Expression (4). Where δ 1 (2)
Is calculated as a phase difference when V ON is applied to the liquid crystal cell 20.

【0021】これらの条件を満たすΔndは、波長λに対
して求められ、任意の波長に対して最適なΔndの値を持
つ複屈折性フィルムが得られるならば、最適解は無数に
存在する。しかしながら、一般に無数の最適解を満たす
ような材料は存在せず、Δndの波長特性には制限があ
る。したがって、本発明の特徴は、波長λを、少なくと
も光の3原色の波長である赤、緑、青の波長としての61
0nm,555nm,450nmに限定して考え、また、通常、赤の
波長のΔndは、緑の波長のΔndよりも小さく、その比は
0.95程度であり、青の波長のΔndは、緑の波長のΔnd
よりも大きく、その比は 1.2程度であることも考慮し、
解を求めるものである。
Δnd satisfying these conditions is obtained with respect to the wavelength λ, and if a birefringent film having an optimum value of Δnd with respect to an arbitrary wavelength is obtained, there are innumerable optimal solutions. However, in general, there are no materials that satisfy an infinite number of optimal solutions, and the wavelength characteristics of Δnd are limited. Therefore, the feature of the present invention is that the wavelength λ is set to be at least the wavelengths of the three primary colors of light, that is, the wavelengths of red, green, and blue.
Considering only 0 nm, 555 nm, and 450 nm, and normally, Δnd of red wavelength is smaller than Δnd of green wavelength, and the ratio is
It is about 0.95, and Δnd of blue wavelength is Δnd of green wavelength.
Considering that the ratio is about 1.2,
It seeks a solution.

【0022】そして、この条件を満たす解を選び出す
と、φ1、φ2、(Δnd)1、(Δnd)2の間には、図3に示
す関係があることが判明した。図において、(Δnd)1、
(Δnd)2は、緑色の 555nmの波長に対する解である。図
3は、本発明による一実施例の液晶表示素子における黒
表示を実現するφ1φ2、(Δnd)1、(Δnd)2の解を示す図
である。図3(a)はφ1とφ2の関係を示し、図3(b)はφ
1と(Δnd)1及び(Δnd)2の関係を示している。図示のよ
うに、これらの得られた解の一つが、 φ1=12°、φ
2=92°、(Δnd)1=393nm、(Δnd)2=252nm であるこ
とが判る。
When a solution satisfying this condition is selected, it has been found that there is a relationship shown in FIG. 3 among φ1, φ2, (Δnd) 1 and (Δnd) 2. In the figure, (Δnd) 1,
(Δnd) 2 is the solution for the green wavelength of 555 nm. FIG. 3 is a diagram showing solutions of φ1φ2, (Δnd) 1, and (Δnd) 2 for realizing black display in the liquid crystal display element of one embodiment according to the present invention. Figure 3 (a) shows the relationship between φ1 and φ2, and Figure 3 (b) shows φ
The relationship between 1 and (Δnd) 1 and (Δnd) 2 is shown. As shown, one of these obtained solutions is φ1 = 12 °, φ
It can be seen that 2 = 92 °, (Δnd) 1 = 393 nm, and (Δnd) 2 = 252 nm.

【0023】図4は、図3の解で得られた液晶表示素子
の印加電圧-反射率特性を示す図である。液晶表示素子
の一実施例の印加電圧に対する反射率を示している。図
5は、図3の解で得られた液晶表示素子の反射率の波長
依存性を示す図である。図5(a)はφ1とφ2の関係を示
し、図5(b)はφ1と(Δnd)1及び(Δnd)2の関係を示して
いる。黒表示時と白表示時の反射率の波長依存性を示し
ている。良好な黒表示が実現されていることが判る。
FIG. 4 is a diagram showing applied voltage-reflectance characteristics of the liquid crystal display device obtained by the solution of FIG. The reflectance with respect to the applied voltage of one Example of a liquid crystal display element is shown. FIG. 5 is a diagram showing the wavelength dependence of the reflectance of the liquid crystal display element obtained by the solution of FIG. 5A shows the relationship between φ1 and φ2, and FIG. 5B shows the relationship between φ1 and (Δnd) 1 and (Δnd) 2. The wavelength dependence of the reflectance during black display and white display is shown. It can be seen that a good black display is realized.

【0024】同様に最適化できる解を、 ツイスト角が
220°から260°までの範囲、Δndが 0.6から 0.8
までの範囲の液晶セルについて求めた。 図6は、本発
明による実施例の液晶表示素子における黒表示を実現す
るφ1、φ2、(Δnd)1、(Δnd)2の一般解を示す図であ
る。 ツイスト角やΔndの値が、上記範囲に在る場合に
は、ツイスト角やΔndの値に拘らず、最適化の一般解
は、次の4パターンに分類されることが判明した。
Similarly, a solution that can be optimized is obtained by setting the twist angle in the range of 220 ° to 260 ° and Δnd in the range of 0.6 to 0.8.
Liquid crystal cells in the range up to were determined. FIG. 6 is a diagram showing general solutions of φ1, φ2, (Δnd) 1, and (Δnd) 2 for realizing black display in the liquid crystal display element of the embodiment according to the present invention. It has been found that when the twist angle and the value of Δnd are in the above ranges, the general optimization solution is classified into the following four patterns regardless of the value of the twist angle and the value of Δnd.

【0025】パターン I:φ1= -10°〜15°、 φ
2= 55°〜95°、(Δnd)1= 330〜460nm、(Δnd)2= 2
20〜270nm パターン II:φ1= 15°〜40°、 φ2=130°〜18
0°、(Δnd)1= 130〜270nm、(Δnd)2=10 〜90nm パターンIII:φ1= 50°〜105°、 φ2= 5°〜30
°、(Δnd)1= 30〜140nm、 (Δnd)2=190〜270nm パターン IV:φ1=140°〜180°、 φ2= 95°〜12
0°、(Δnd)1=150〜210nm、 (Δnd)2=200〜260nm
Pattern I: φ1 = -10 ° to 15 °, φ
2 = 55 ° to 95 °, (Δnd) 1 = 330 to 460 nm, (Δnd) 2 = 2
20-270nm Pattern II: φ1 = 15 ° -40 °, φ2 = 130 ° -18
0 °, (Δnd) 1 = 130 to 270 nm, (Δnd) 2 = 10 to 90 nm Pattern III: φ1 = 50 ° to 105 °, φ2 = 5 ° to 30 °
°, (Δnd) 1 = 30 to 140 nm, (Δnd) 2 = 190 to 270 nm Pattern IV: φ1 = 140 ° to 180 °, φ2 = 95 ° to 12
0 °, (Δnd) 1 = 150 to 210nm, (Δnd) 2 = 200 to 260nm

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、明るく、かつ、高コン
トラスト比の反射型液晶ディスプレイが提供できる。バ
ックライトを必要としないので、低消費電力であり携帯
用情報機器のディスプレイとして用いれば、電池の消費
時間を大幅に改善することができる。
According to the present invention, a reflective liquid crystal display which is bright and has a high contrast ratio can be provided. Since it does not require a backlight, it has low power consumption and can be used for a display of a portable information device to significantly improve battery consumption time.

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

【図1】本発明による一実施例の液晶表示素子の構成を
示す模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a liquid crystal display element of one embodiment according to the present invention.

【図2】OFF状態の印加電圧VOFFとパラメータRの関係
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an applied voltage V OFF in an OFF state and a parameter R.

【図3】本発明による一実施例の液晶表示素子における
黒表示を実現する φ1、φ2、(Δnd)1、(Δnd)2 の解を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing solutions of φ1, φ2, (Δnd) 1, and (Δnd) 2 for realizing black display in the liquid crystal display element of one embodiment according to the present invention.

【図4】図3の解で得られた液晶表示素子の印加電圧-
反射率特性を示す図である。
4 is a voltage applied to the liquid crystal display device obtained by the solution of FIG.
It is a figure which shows a reflectance characteristic.

【図5】図3の解で得られた液晶表示素子の反射率の波
長依存性を示す図である。
5 is a diagram showing the wavelength dependence of the reflectance of the liquid crystal display device obtained by the solution of FIG.

【図6】本発明による実施例の液晶表示素子における黒
表示を実現する φ1、φ2、(Δnd)1、(Δnd)2 の一般
解を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing general solutions of φ1, φ2, (Δnd) 1, and (Δnd) 2 for realizing black display in the liquid crystal display element of the example according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…偏光板、11…透過軸、20…液晶セル、21…
ラビング軸、30…第1の複屈折性フィルム、31,4
1…光学軸、40…第2の複屈折性フィルム、50…反
射板、60…外光
10 ... Polarizing plate, 11 ... Transmission axis, 20 ... Liquid crystal cell, 21 ...
Rubbing shaft, 30 ... First birefringent film, 31, 4
1 ... Optical axis, 40 ... 2nd birefringent film, 50 ... Reflector, 60 ... External light

フロントページの続き (72)発明者 檜山 郁夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 近藤 克己 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 中村 善明 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内Front page continuation (72) Inventor Ikuo Hiyama 7-1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Katsumi Kondo 7-1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Yoshiaki Nakamura 3681 Hayano, Mobara-shi, Chiba Hitachi Device Engineering Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電極を有する一対の基板間に液晶を挿入し
た液晶セルと、前記液晶セルの一方に配置された1枚の
偏光板と、他方に配置された反射板と、前記液晶セル及
び前記反射板の間に配置された2枚の複屈折性フィルム
とから成り、 前記液晶セル内において、液晶分子が一方の基板から他
方の基板に向かって220°から260°の範囲で捩れ
た構造であり、前記液晶の屈折率異方性Δnと前記基板
間の距離 dとの積Δndが、600nmから800nmの範囲であっ
て、 前記偏光板の透過軸と第1の複屈折性フィルムの光学軸
のなす角が、−10°から15°の範囲にあり、前記第1の
複屈折性フィルムのΔndが、330nmから460nmの範囲にあ
り、 前記偏光板の透過軸と第2の複屈折性フィルムの
光学軸のなす角が、55°から95°の範囲にあり、前記第
2の複屈折性フィルムのΔndが、220nmから270nmの範囲
にあることを特徴とする反射型液晶表示素子。
1. A liquid crystal cell in which a liquid crystal is inserted between a pair of substrates having electrodes, one polarizing plate disposed on one side of the liquid crystal cell, a reflector disposed on the other side, the liquid crystal cell, and It is composed of two birefringent films arranged between the reflection plates, and has a structure in which liquid crystal molecules are twisted in the range of 220 ° to 260 ° from one substrate to the other substrate in the liquid crystal cell. The product Δnd of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the distance d between the substrates is in the range of 600 nm to 800 nm, and the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the first birefringent film are The angle is −10 ° to 15 °, Δnd of the first birefringent film is in the range of 330 nm to 460 nm, and the transmission axis of the polarizing plate and the second birefringent film are The angle formed by the optical axes is in the range of 55 ° to 95 °, and the second birefringent film is used. Reflection type liquid crystal display device Δnd of, characterized in that in the range of 270nm from 220 nm.
【請求項2】電極を有する一対の基板間に液晶を挿入し
た液晶セルと、前記液晶セルの一方に配置された1枚の
偏光板と、他方に配置された反射板と、前記液晶セル及
び前記反射板の間に配置された2枚の複屈折性フィルム
とから成り、 前記液晶セル内において、液晶分子が一方の基板から他
方の基板に向かって220°から260°の範囲で捩れ
た構造であり、前記液晶の屈折率異方性Δnと前記基板
間の距離 dとの積Δndが、600nmから800nmの範囲であっ
て、 前記偏光板の透過軸と第1の複屈折性フィルムの光学軸
のなす角が、15°から40°の範囲にあり、前記第1の複
屈折性フィルムのΔndが、130nmから270nmの範囲にあ
り、前記偏光板の透過軸と第2の複屈折性フィルムの光
学軸のなす角が、130°から180°の範囲にあり、前記第
2の複屈折性フィルムのΔndが、10nmから90nmの範囲に
あることを特徴とする反射型液晶表示素子。
2. A liquid crystal cell in which a liquid crystal is inserted between a pair of substrates having electrodes, one polarizing plate arranged on one side of the liquid crystal cell, a reflecting plate arranged on the other side, the liquid crystal cell, and It is composed of two birefringent films arranged between the reflection plates, and has a structure in which liquid crystal molecules are twisted in the range of 220 ° to 260 ° from one substrate to the other substrate in the liquid crystal cell. The product Δnd of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the distance d between the substrates is in the range of 600 nm to 800 nm, and the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the first birefringent film are The angle formed is in the range of 15 ° to 40 °, the Δnd of the first birefringent film is in the range of 130 nm to 270 nm, the transmission axis of the polarizing plate and the optics of the second birefringent film. The angle formed by the axes is in the range of 130 ° to 180 °, and the second birefringent film Δnd is, reflection type liquid crystal display device, characterized in that in the range of 10nm to 90 nm.
【請求項3】電極を有する一対の基板間に液晶を挿入し
た液晶セルと、前記液晶セルの一方に配置された1枚の
偏光板と、他方に配置された反射板と、前記液晶セル及
び前記反射板の間に配置された2枚の複屈折性フィルム
とから成り、 前記液晶セル内において、液晶分子が一方の基板から他
方の基板に向かって220°から260°の範囲で捩れ
た構造であり、前記液晶の屈折率異方性Δnと前記基板
間の距離 dとの積Δndが、600nmから800nmの範囲であっ
て、 前記偏光板の透過軸と第1の複屈折性フィルムの光学軸
のなす角が、50°から105°の範囲にあり、前記第1の
複屈折性フィルムのΔndが、30nmから140nmの範囲にあ
り、前記偏光板の透過軸と第2の複屈折性フィルムの光
学軸のなす角が、5°から30°の範囲にあり、前記第2
の複屈折性フィルムのΔndが、190nmから270nmの範囲に
あることを特徴とする反射型液晶表示素子。
3. A liquid crystal cell in which a liquid crystal is inserted between a pair of substrates having electrodes, one polarizing plate arranged on one side of the liquid crystal cell, a reflecting plate arranged on the other side, the liquid crystal cell, and It is composed of two birefringent films arranged between the reflection plates, and has a structure in which liquid crystal molecules are twisted in the range of 220 ° to 260 ° from one substrate to the other substrate in the liquid crystal cell. The product Δnd of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the distance d between the substrates is in the range of 600 nm to 800 nm, and the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the first birefringent film are The angle formed is in the range of 50 ° to 105 °, the Δnd of the first birefringent film is in the range of 30 nm to 140 nm, the transmission axis of the polarizing plate and the optics of the second birefringent film. The angle formed by the axes is in the range of 5 ° to 30 °, and the second
The reflective liquid crystal display device, wherein Δnd of the birefringent film is in the range of 190 nm to 270 nm.
【請求項4】電極を有する一対の基板間に液晶を挿入し
た液晶セルと、前記液晶セルの一方に配置された1枚の
偏光板と、他方に配置された反射板と、前記液晶セル及
び前記反射板の間に配置された2枚の複屈折性フィルム
とから成り、 前記液晶セル内において、液晶分子が一方の基板から他
方の基板に向かって220°から260°の範囲で捩れ
た構造であり、前記液晶の屈折率異方性Δnと前記基板
間の距離 dとの積Δndが、600nmから800nmの範囲であっ
て、 前記偏光板の透過軸と第1の複屈折性フィルムの光学軸
のなす角が、140°から180°の範囲にあり、前記第1の
複屈折性フィルムのΔndが、150nmから210nmの範囲にあ
り、前記偏光板の透過軸と第2の複屈折性フィルムの光
学軸のなす角が、95°から120°の範囲にあり、前記第
2の複屈折性フィルムのΔndが、200nmから260nmの範囲
にあることを特徴とする反射型液晶表示素子。
4. A liquid crystal cell in which liquid crystal is inserted between a pair of substrates having electrodes, one polarizing plate disposed on one side of the liquid crystal cell, a reflector disposed on the other side, the liquid crystal cell, and It is composed of two birefringent films arranged between the reflection plates, and has a structure in which liquid crystal molecules are twisted in the range of 220 ° to 260 ° from one substrate to the other substrate in the liquid crystal cell. The product Δnd of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the distance d between the substrates is in the range of 600 nm to 800 nm, and the transmission axis of the polarizing plate and the optical axis of the first birefringent film are The angle formed is in the range of 140 ° to 180 °, the Δnd of the first birefringent film is in the range of 150 nm to 210 nm, the transmission axis of the polarizing plate and the optics of the second birefringent film. The angle formed by the axes is in the range of 95 ° to 120 °, and the second birefringent film Δnd is in the range of 200 nm to 260 nm, which is a reflective liquid crystal display device.
【請求項5】2枚の複屈折性フィルムを用いて、かつ、
該2枚の複屈折性フィルムの特性を光の3原色の波長に
対し円偏光となるよう特定してなる請求項1ないし請求
項4記載のうちいずれか1つの反射型液晶表示素子を用
いたことを特徴とする液晶表示装置。
5. Using two birefringent films, and
5. The reflective liquid crystal display device according to claim 1, wherein the characteristics of the two birefringent films are specified so as to be circularly polarized with respect to the wavelengths of the three primary colors of light. A liquid crystal display device characterized by the above.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6480251B1 (en) 1998-05-28 2002-11-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Reflection liquid crystal display element
US6661483B1 (en) 1999-07-21 2003-12-09 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device
US6831711B2 (en) 2002-07-26 2004-12-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal display device including a transflector and a backlight between two liquid crystal display panels
KR100654876B1 (en) * 1999-07-26 2006-12-08 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 Reflection type color liquid crystal display device

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