JPS58136018A - カラ−液晶表示装置 - Google Patents

カラ−液晶表示装置

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JPS58136018A
JPS58136018A JP57019163A JP1916382A JPS58136018A JP S58136018 A JPS58136018 A JP S58136018A JP 57019163 A JP57019163 A JP 57019163A JP 1916382 A JP1916382 A JP 1916382A JP S58136018 A JPS58136018 A JP S58136018A
Authority
JP
Japan
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phase plate
polarization
liquid crystal
plane
optical axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP57019163A
Other languages
English (en)
Inventor
Eiichiro Tanaka
田中 永一郎
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.)
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
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Publication date
Application filed by Citizen Holdings Co Ltd, Citizen Watch Co Ltd filed Critical Citizen Holdings Co Ltd
Priority to JP57019163A priority Critical patent/JPS58136018A/ja
Publication of JPS58136018A publication Critical patent/JPS58136018A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/1396Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位相板を用いたカラー液晶表示装置に関し、表
示パターンのみをカラー表示することを目的とするもの
である。
位相板と一対の偏光板とを組合せた場合の着色原理につ
いて第1図および第2図を用いて説明する。
互いに偏光面が直交又は平行する一対の偏光板からなる
偏光子1と検光子20間に位相板を41人した構成にお
いて、その透過光の強さは第1図に示すように偏光而が
直交の場合は 工i=工osin22@sin” @R/λ)第2図に
示すように偏光而が平行の場合はI2=工o[1−si
n22餉sin’ (7rRyλ)〕で示される。ここ
で 工0:入射光の強さ II及び工2:透過光の強さ ρ:入射光の偏光面と位相板の光軸とのなす角度R:Δ
n、d(Δn:分子の長軸と短軸方向の屈折率の差。d
:位相板の厚さ) λ;波長 を示す。
ここで式の内容について検討すると、工1と工2の関係
はI2ニより−11になっている。このことがら、工1
と工2は互いに補色関係にあることが理解できる。工1
と■2の構成的相違は偏光子1の偏光向に対して検光子
2の偏光而が直交が平行であるかという点にあるので、
偏光子1又は検光子2のどちらか一方を90°回転さぜ
ることにより補色関係にある色を選択できることになる
次に式中のりは入射光の偏光面と位相板の光軸とのなす
角度である。位相板は分る軸又は結晶軸の方向とそれに
直交する方向の2つの屈折率n1とn2ともつ。位相板
の光軸は前記n1又はn2のどちらか一方の方向に一致
する方向である。位相板によるカラー表示と17で最も
適するpの値を考えてみると式中で色に関係する項目は
5in2(TR/λ)であり、その係数として5inJ
があるので、色を最大限に表現する為にはsin”2@
の最大値を選択すればよい。5in22ρ−1であるの
で125−45゜になる。
次に式中で色に関係する項目であるs i n 2Q′
rR−Aについて検討する。R−Δn−dで示され、Δ
nは分子の長軸と短軸方向の屈折率の差で前記n1−n
2に相当する。dは位相板の厚さであり、λは波長を示
す。金白色光が入射しだとすると、透過光は各λに対応
してs i n 2 (77:R/λ)に従い0〜1の
範囲で変化する。透過光の透過率を0J視光範囲で示し
た例が第3図である。実線と点線は互いに補色関係にあ
り、[)IJ記説明の様に偏光面を90°回転させるこ
とにより選択できる。Rは位相板の位相差量を示し一定
値を持つが、表示として適する範囲は800mμ〜12
00mμ程度である。Rが小さいと11視光範囲で最大
値と最小値の両方を持たず変化が少ない為に色付きが少
なく又Rが犬きずぎると可視光範囲内に多数の最大値と
最小値が存在する為に平均化されて色の鮮明さがなくな
る。
以−ヒが位相板による着色原理であるが、表示装置への
応用例として第4図に示す構成が知られている。偏光子
1と検光子2の間に位相板6と90°ツイステツドネマ
チツク液晶セルを挿入したものである。位相板6と液晶
セルの前後関係はどちらでも同じ結果を得る。偏光子1
と検光子2の偏光面の関係は直交か平行かの一方を選択
する。位相板の光軸の方向は前記偏光面に対して45°
に設定する。
以上の構成において偏光子1を透過した直線偏光は基板
4に到達する。基板4の内向に接する液3− 晶6分子は基板4面に平行で且長軸方向が一定方向に配
向され、その方向は前記入射偏光面に対して平行か直交
かのどちらか一方に一致させ、液晶分子の複屈折による
位相差の発生を防止している。
基板4と基板すの間隙には液晶が充填されており、この
間で液晶分子は90°ねじられる。その手法としては基
板5面の配向方向をAiJ記基板基板4而向方向に対し
て直交するように設定すれば、その中間の液晶分子は連
続して自然にねじられる。
この液晶層を光が透過すると偏光面は90’回転される
。よって偏光子1に対して偏光面は90°回転したこと
になる。次に基板4及び5の配向面に形成した透明電極
間に電圧を印加すると、電界により液晶分子は基板面に
対して垂直になり90°ツイストは解除されるので偏光
面の回転はなくなり、偏光子1の偏光面はそのままの方
向で伝達される。
以−ヒの様に90°ツイステツドネマチツク液晶セルは
偏光面を90°回転させるンヤツターの役目をなすので
、偏光子又は検光子を回転させることなく、電圧の印加
のみで偏光面の回転ができ表示装置へ4 − の応用かり能となった。
しかし上記原理による表示装置は前にも説明した様に表
示部と非表示部が補色関係になる。例えば黄緑 紫、橙
 青、緑 赤という組合せとなる。
これは特長でもあり欠点でもある。表示色が非常に鮮か
であるので腕時計用の表示としては、やや派手すぎると
いう意見もあり、表示部のみに着色できないかという要
求も強かった。
本兄明は以上の点に鑑み、表示部のみを着色できるよう
にしたもので、その原理について第5図を用いて説明す
る。
偏光子1と検光子2及びその間に挿入する位相板6の構
成は従来の構成と同じである。本発明の構成の相違は位
相板3の前後に45°ツイスラツドネマチツク液晶セル
を配置したことにある。位相板6の前面側に基板4を配
置し、その間にネマチック液晶を充填し45°ツイスト
液晶層を形成し、一方位相板乙の後n1111411に
も基板5を配置し、前■側と同様な45°ツイスト液晶
層を形成する。ここで液晶分子の配向方向は、基板4面
上では基板面に平行で、入射偏光面に対しては平行か又
は直交する方向に配列させ、一方位組板面上では位相板
面に平行で且位相板の光軸方向に対して平行か又は直交
する方向に配列させ、液晶分子の複屈折による位相差の
発生を防屯する。同様に位相板乙の後面1ftllの液
晶分子の配向は、位相板面上では位相板の光軸と平行か
直交かのどちらか一方を選択し、位相板の前面側の液晶
分子の配向方向と一致させることが望ましい。一方基板
5面上の配向は基板4面上と同様に位相板の光軸に対し
て45°の角度になるように設定する。
この時、位相板の前面側での偏光面の45°ツイストに
対して、後面側での45°ツイストの方向がプラスされ
る方向とマイナスされる方向の2つの場合が考えられる
。即ちプラスされる方向では90゜ツイストされること
になり、マイナスされる方向では全体として0°ツイス
トということになる。
両者の相違は検光子2に入射する偏光面が90°相違し
ているということであり、検光子2を90°回転させる
ことによりどちらも同じ結果を得ることができる。即ち
偏光子1の偏光面に対して検光子2の偏光面が一致する
方向であれば明かるく見え直交する方向であれば暗くな
る。以上の構成において偏光子1を透過した直線偏光は
位相板乙の前向側の液晶層で偏光面が45°回転されて
位相板乙に到達する。この時位相板6の光軸と入射偏光
I自]は方向が一致する様に構成しであるので、入射光
は複屈折を起さずそのままの状態で位相板を透過し、位
相板6の抜1fn側の液晶層に入射して更に偏光面が4
5°回転されて出て来る。今その透過偏光面に対して検
光子2の偏光面を一致させておくと光は吸収されずにそ
のまま透過して目に到達する。
以上の光路を検討してみると、 前記式■2−工owl−sin22@5in2@R/λ
)」(第2図参照)においてρ−0の状態に相当してい
る。即ち工2−工0となって無着色状態にある。
次に基板4と基板すの対向面側に形成した透明電換間に
電圧を印加すると液晶分子は基板面に対して垂直に立ち
一部がり、位相板6の前後の45°ツイストは解除され
偏光面の回転はなくなる。よって7− 偏光子及び検光子の偏光面に対して位相板の光軸が55
°にセットされたことになる。この時の状態はρ−45
°に相当し、5in22ρ−1となる為、工2−工o 
(1−sin” (7J:R/λ)〕となり、工2は入
に依存することになり着色する。
以上が本発明の原理である。
従来の90°ツイステツドネマチツク液晶を使用した表
示は、偏光子又は検光子を90°回転させることと等価
であるが、本発明の場合は位相板を45゜回転させるこ
とと等価である。ここに本発明の原理的な相違がある。
次に本発明の実施例について説明する。
第6図において間隙の中間位置に位相板6を挾持する形
で透明電極を有する二枚の基板4及び5を対向配置させ
、外周を接着層7で封着しセル化すると共に内部にネマ
チック液晶6を封入する。
位相板6は側基板4及び5に接触せぬようにスペーサー
8で保持されている。位相板6と側基板4及び5間の間
隙はそれぞれ8〜10μm程度が適当であるので、それ
相当の径を有するガラスファイ8− バー等を散在させておけばよい。次に側基板4及び5而
の液晶分子の配向方向は互いに平行か又は直交のどちら
かを選択する。説明では平行を選択する。液晶分子の配
向の方法は基板向を綿又は化学繊維で一方向に擦るとラ
ビング材の一部が基板面に付着し液晶分子を一方向に配
列させる性質ができる。位相板の材質は石英や方解石等
の結晶を加工して製作してもよいが、加工性の点でプラ
スチックフィルムを一軸延伸して製作した方が有利であ
る。位相板を結晶で製作した場合は基板4及び5面と同
様の配向処理が必要であるが、プラスチックフィルムを
一軸延伸して製作した場合は、必ずしも配向処理は必要
でない。それは延伸フィルムの高分子は一定方向にある
程度配向しているので、その形体に倣って液晶分子が配
向する為である。
プラスチックフィルムの材質としてはポリビニルアルコ
ール、セルロース、ポリエステル、ポリ力・−ボネイト
、ポリエーテルサルフォン・・・・等である。ポリビニ
ルアルコールフィルム(PVA) を例にして説明する
と1,5倍程度−軸延伸するとΔnは通常001〜0.
02になる。表示に必要な位相差量Δn−d=800m
/z 〜1200mμを得る為にはd二40μ〜120
 ttの厚さのフィルムが必要となる。上記構成におい
て、2枚の偏光板1及び2の偏光面を同方向に配置し、
該偏光面に対して光軸が45°となるように位相板6を
挿入し、位相板乙の前後の45°ツィステッドネマチッ
ク液晶層61.62でそれぞれ45°偏光面をツイスト
させる。
以上の構成においては偏光面と位相板6の光軸が一致し
ているので透過光は変化を受けない。次に両基板4及び
5間の電極に電圧を印加すると液晶分子は基板に対して
垂直に立ち上り45°ツイストは解除され、偏光面と位
相板乙の光軸との角度は45°となり、ある特定波長の
み吸収されることになるので着色する。以上が本発明の
一実施例であるがこの構造は駆動電圧が高くなってしま
う欠点がある。その理由は位相板の厚さ分だけ電極間隙
が大きくなってしまうこと及び液晶より誘電率が小さい
(約1/3)位相板が入ることによる。
尉の欠点を改善した実施例を第7図に示す。
基本的な構成は第6図の場合と1h]じであるが、相違
点は位相板5の両面に電惨10を設げ、位壮14反6を
税にして−1−下に独立した液晶セルを設けた。ことに
ある。このことによって位相板6の駆動電圧に与える影
響をなくすことができる、 液晶によるカラー表示としては、カラー偏光似によるも
の、液晶の中に染料を混入したゲストホストタイプが代
表的であるが、いづれも同系色の濃淡の変化である。本
発明の様に表示部のみに鮮かに着色する表示は液晶表示
の中では特異な存在であるので今後一つの新分野を開拓
できるものと確1Mする。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は位相板による着色原理を示す説明図
、第3図は位相板による着色を示す分光グラフ、第4図
は位相板と液晶セルを組合せ表示に応用した従来の構成
図、第5図は位相板と液晶セルを組合せ表示に応用した
本発明による構成図、第6図及び第7図は本発明の実施
例における表示11− 装置の断面図である。 1・・・・偏光子   2・・・・検光子6・・・位相
板   4及び5・・・・基板6及び6I・・・・液晶
  10・・・・電極61.62・・・・45°ツィス
テッドネマチック液晶層 12− 第1図 第2図 第3図 尿玉(mP) 第4図 第5図 第6図 第7図 91−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 偏光面が平行か又は直交するように配置された一対の偏
    光板間に光軸が前記偏光面に対して45゜の角度となる
    ように位相板を配置し、更に該位相板の前後に45°ツ
    ィステッドネマチック液晶層を配設し、該液晶層に嵯圧
    を印加することにより前記45°ツイストを解除して前
    記一対の偏光板を透過する光をに調させパターンを表示
    するように構成したことを特徴とするカラー液晶表示装
    置。
JP57019163A 1982-02-09 1982-02-09 カラ−液晶表示装置 Pending JPS58136018A (ja)

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JP57019163A JPS58136018A (ja) 1982-02-09 1982-02-09 カラ−液晶表示装置

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JPS58136018A true JPS58136018A (ja) 1983-08-12

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JP (1) JPS58136018A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61112130A (ja) * 1984-04-02 1986-05-30 テクトロニツクス・インコ−ポレイテツド 電気光学表示装置
JPS61210331A (ja) * 1985-03-08 1986-09-18 テクトロニツクス・インコーポレイテツド カラーフイルタ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61112130A (ja) * 1984-04-02 1986-05-30 テクトロニツクス・インコ−ポレイテツド 電気光学表示装置
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