JP3289386B2 - Color liquid crystal display - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/34—Colour display without the use of colour mosaic filters
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はカラー液晶表示装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color liquid crystal display.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示装置として、着色した表示が得
られるカラー液晶表示装置がある。図3は従来のカラー
液晶表示装置の断面図であり、この液晶表示装置は、カ
ラーフィルタを備えた液晶セル10と、この液晶セル1
0をはさんで配置された一対の偏光板21,22とから
なっている。2. Description of the Related Art As a liquid crystal display device, there is a color liquid crystal display device capable of obtaining a colored display. FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional color liquid crystal display device. The liquid crystal display device includes a liquid crystal cell 10 having a color filter and a liquid crystal cell 1 having a color filter.
It comprises a pair of polarizing plates 21 and 22 sandwiched between 0.
【0003】上記液晶セル10は、透明電極13,14
を形成しその上に配向膜15,16を形成した上下一対
の透明基板11,12を枠状のシール材18を介して接
合し、この両基板11,12間の前記シール材18で囲
まれた領域に液晶19を封入したもので、この液晶セル
10の一方の基板、例えば図において下基板12には、
透過光を着色するためのカラーフィルタ17が設けられ
ている。The liquid crystal cell 10 has transparent electrodes 13 and 14.
And a pair of upper and lower transparent substrates 11 and 12 having alignment films 15 and 16 formed thereon are joined via a frame-shaped sealing material 18, and are surrounded by the sealing material 18 between the two substrates 11 and 12. A liquid crystal 19 is sealed in the region indicated by the arrow. One substrate of the liquid crystal cell 10, for example, the lower substrate 12 in the figure,
A color filter 17 for coloring transmitted light is provided.
【0004】なお、上記カラーフィルタ17は基板12
上に形成されており、この基板12側の透明電極14は
前記カラーフィルタ17を覆う保護膜(図示せず)の上
に形成されている。また、上記液晶セル10としては、
一般に、液晶19の分子19aを両基板11,12間に
おいてほぼ90°のツイスト角でツイスト配向させたT
N(ツイステッド・ネマティック)型のものが用いられ
ている。The color filter 17 is provided on the substrate 12.
The transparent electrode 14 on the substrate 12 side is formed on a protective film (not shown) covering the color filter 17. Further, as the liquid crystal cell 10,
In general, T is obtained by twisting molecules 19a of the liquid crystal 19 between the substrates 11 and 12 at a twist angle of about 90 °.
An N (twisted nematic) type is used.
【0005】また、上記一対の偏光板21,22は、そ
の透過軸を互いにほぼ平行にして配置されており、これ
ら偏光板21,22の透過軸は、液晶セル10の一方の
基板側の液晶分子配向方向とほぼ平行な方向にある。The transmission axes of the pair of polarizing plates 21 and 22 are substantially parallel to each other, and the transmission axes of the polarizing plates 21 and 22 are aligned with the liquid crystal on one substrate side of the liquid crystal cell 10. It is in a direction substantially parallel to the molecular orientation direction.
【0006】なお、液晶表示装置には、透過型のもの
と、裏面に反射板を配置した反射型のものとがあるが、
カラーフィルタを備えたカラー液晶表示装置は一般に、
図3に示したような透過型のものとされている。There are two types of liquid crystal display devices: a transmission type and a reflection type in which a reflection plate is disposed on the back surface.
In general, a color liquid crystal display device having a color filter is
It is of a transmission type as shown in FIG.
【0007】上記カラー液晶表示装置は、その裏面側に
光源(図示せず)を配置し、液晶セル10の両基板1
1,12の電極13,14間に電圧を印加して表示駆動
されるもので、光源からの光は、入射側(図3では下
側)の偏光板22により直線偏光されて液晶セル10に
入射する。In the above-mentioned color liquid crystal display device, a light source (not shown) is arranged on the back side, and both substrates 1 of the liquid crystal cell 10 are arranged.
The display is driven by applying a voltage between the electrodes 13 and 14, and the light from the light source is linearly polarized by the polarizing plate 22 on the incident side (the lower side in FIG. 3) and is applied to the liquid crystal cell 10. Incident.
【0008】そして、液晶セル10に入射した直線偏光
は、カラーフィルタ17と液晶層とを通って液晶セル1
0を出射するが、その場合、カラーフィルタ17の色に
対応する波長帯域以外の波長光がカラーフィルタ17で
吸収されるため、液晶セル10を出射する光がカラーフ
ィルタ17の色に着色された光となる。Then, the linearly polarized light incident on the liquid crystal cell 10 passes through the color filter 17 and the liquid crystal layer, and
0 is emitted. In this case, since light having a wavelength other than the wavelength band corresponding to the color of the color filter 17 is absorbed by the color filter 17, the light emitted from the liquid crystal cell 10 is colored in the color of the color filter 17. It becomes light.
【0009】また、液晶セル10の電極13,14間に
電圧を印加していない状態、つまり液晶分子19aがツ
イスト配向している状態では、液晶セル10を通る光が
液晶19による偏光作用を受け、液晶層を通過し終った
ときに液晶セル10に入射した直線偏光とほぼ直交する
方向の直線偏光になるため、このときは液晶セル10を
出射した直線偏光が出射側(図3では上側)の偏光板2
1で吸収され、表示が暗(黒)状態になる。When no voltage is applied between the electrodes 13 and 14 of the liquid crystal cell 10, that is, when the liquid crystal molecules 19a are twisted, light passing through the liquid crystal cell 10 is polarized by the liquid crystal 19. When the light passes through the liquid crystal layer, it becomes linearly polarized light in a direction substantially orthogonal to the linearly polarized light that has entered the liquid crystal cell 10. In this case, the linearly polarized light that has exited the liquid crystal cell 10 is on the emission side (upper side in FIG. 3). Polarizer 2
1 and the display becomes dark (black).
【0010】一方、液晶セル10の電極13,14間に
電圧を印加すると、液晶分子19aが基板11,12面
に対してほぼ垂直に立上り配向し、液晶19による偏光
作用はほとんどなくなるため、液晶セル10に入射した
直線偏光がそのまま液晶セル10を出射する。そして、
このときは、液晶セル10を出射した直線偏光が出射側
偏光板21を透過し、表示が、カラーフィルタ17によ
り着色された色の明表示になる。On the other hand, when a voltage is applied between the electrodes 13 and 14 of the liquid crystal cell 10, the liquid crystal molecules 19a rise and align almost perpendicular to the surfaces of the substrates 11 and 12, and the polarization effect of the liquid crystal 19 is almost eliminated. The linearly polarized light incident on the cell 10 exits the liquid crystal cell 10 as it is. And
At this time, the linearly polarized light emitted from the liquid crystal cell 10 passes through the emission-side polarizing plate 21, and the display becomes a bright display colored by the color filter 17.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のカラー液晶表示装置は、カラーフィルタ17を用い
て透過光を着色するものであるため、光の透過率が低
く、したがって表示が暗いという問題をもっている。However, since the above-mentioned conventional color liquid crystal display uses the color filter 17 to color transmitted light, it has a problem that light transmittance is low and display is dark. I have.
【0012】これは、カラーフィルタ17での光の吸収
によるものであり、カラーフィルタ17は、その色に対
応する波長帯域の光もかなり高い吸収率で吸収するた
め、カラーフィルタ17を通った着色光が、カラーフィ
ルタ17に入射する前の前記波長帯域の光に比べて大幅
に光量を減じた光になり、表示が暗くなってしまう。This is due to the absorption of light by the color filter 17. The color filter 17 also absorbs the light in the wavelength band corresponding to the color at a considerably high absorption rate. The light becomes light in which the light amount is significantly reduced as compared with the light in the wavelength band before the light enters the color filter 17, and the display becomes dark.
【0013】なお、図3に示したカラー液晶表示装置は
透過型のものであるが、このカラー液晶表示装置の裏面
に反射板を配置して反射型装置とすると、装置の表面側
から入射し、裏面の反射板で反射されて表面側に出射す
る光がカラーフィルタ17を2度通って二重に光量を減
じるため、表示がかなり暗くなって、表示装置としては
ほとんど使用できなくなる。Although the color liquid crystal display device shown in FIG. 3 is of a transmission type, if a reflection plate is arranged on the back surface of the color liquid crystal display device to form a reflection type device, light is incident from the front side of the device. Since the light reflected by the backside reflection plate and emitted to the front side passes through the color filter 17 twice and reduces the amount of light, the display becomes considerably dark, making it almost unusable as a display device.
【0014】本発明は、カラーフィルタを用いずに透過
光を着色して光の透過率を高くし、表示の明るさを十分
高くすることができるカラー液晶表示装置を提供するこ
とを目的としたものである。An object of the present invention is to provide a color liquid crystal display device capable of coloring transmitted light without using a color filter to increase light transmittance and sufficiently increasing display brightness. Things.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明のカラー液晶表示
装置は、透明電極を形成した一対の透明基板間に液晶を
封入しその分子を両基板間において180〜270°の
ツイスト角でツイスト配向させた液晶セルと、前記液晶
セルをはさんで配置された一対の偏光板と、前記液晶セ
ルと一方の偏光板との間に配置され、前記液晶セルのリ
タデーションよりも大きいリタデーションを有する位相
板とを有し、前記一対の偏光板は、前記偏光板を出射し
た直線偏光を前記位相板と前記液晶セルとにより楕円偏
光にし、この楕円偏光のうち前記液晶セルの偏光作用に
応じた波長帯域の着色光を透過させるために、前記一対
の偏光板の透過軸を前記位相板の遅相軸に対し所定角度
斜めにずらして配置されていることを特徴とするもので
ある。In the color liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates on which transparent electrodes are formed, and molecules of the liquid crystal are twist-aligned between the two substrates at a twist angle of 180 to 270 °. a liquid crystal cell is, a pair of polarizing plates disposed across the liquid crystal cell, the liquid crystal cell
Between the liquid crystal cell and one of the polarizers.
Phase with retardation greater than retardation
A pair of polarizing plates, and the pair of polarizing plates emit the polarizing plates.
Elliptically polarized light by the phase plate and the liquid crystal cell.
And the polarization action of the liquid crystal cell in the elliptically polarized light.
In order to transmit colored light in the corresponding wavelength band, the pair
At a predetermined angle with respect to the slow axis of the phase plate.
It is characterized by being arranged obliquely shifted .
【0016】[0016]
【作用】このカラー液晶表示装置は、位相板の偏光作用
によって透過光を着色するとともに、この位相板の偏光
作用と、液晶分子を180〜270°のツイスト角でツ
イスト配向させている液晶セルの偏光作用とによって透
過光を他の色に着色するものであり、一方の偏光板を通
って位相板に入射した直線偏光は、この位相板を通る過
程で位相板の偏光作用により楕円偏光となるため、この
楕円偏光のうち、他方の偏光板を透過する偏光成分の波
長光だけがこの偏光板を透過して着色光になる。In the color liquid crystal display device, the transmitted light is colored by the polarization action of the phase plate, and the polarization action of the phase plate and the liquid crystal cell in which the liquid crystal molecules are twisted at a twist angle of 180 to 270 °. The polarized light causes the transmitted light to be colored in another color, and the linearly polarized light that has entered the phase plate through one of the polarizers becomes elliptically polarized light by the polarization effect of the phase plate in the process of passing through the phase plate. Therefore, of the elliptically polarized light, only the light having the wavelength of the polarized light component transmitted through the other polarizing plate is transmitted through the polarizing plate and becomes colored light.
【0017】そして、上記液晶表示装置においては、一
方の偏光板を通って入射した光が、位相板と液晶セルと
を通るため、液晶セルの電極間に電圧を印加していない
状態、つまり液晶セルの液晶の分子がツイスト配向して
いる状態では、透過光が液晶セルによる偏光作用も受
け、他方の偏光板を透過した光が、位相板の偏光作用に
よる着色光とは異なった色の光になる。In the above-mentioned liquid crystal display device, since the light incident through one of the polarizing plates passes through the phase plate and the liquid crystal cell, no voltage is applied between the electrodes of the liquid crystal cell. When the liquid crystal molecules of the cell are in a twisted orientation, the transmitted light is also subjected to a polarization action by the liquid crystal cell, and the light transmitted through the other polarizer is a different color light from the colored light due to the polarization action of the phase plate. become.
【0018】また、上記液晶セルの電極間に電圧を印加
すると、液晶分子の配向状態の変化に対応して液晶セル
での偏光作用が変化するため、位相板と液晶セルとの両
方の偏光作用による着色光の色が変化し、さらに液晶分
子が基板面に対してほぼ垂直に立上がると、液晶セルに
よる偏光作用がほとんど無くなって、他方の偏光板を透
過した光が、上述した位相板の偏光作用のみによる着色
光になる。When a voltage is applied between the electrodes of the liquid crystal cell, the polarization action in the liquid crystal cell changes in response to the change in the alignment state of the liquid crystal molecules. When the color of the colored light is changed, and the liquid crystal molecules rise almost perpendicularly to the substrate surface, the polarization action by the liquid crystal cell is almost eliminated, and the light transmitted through the other polarizing plate is reflected by the above-described phase plate. It becomes colored light only by the polarization action.
【0019】したがって、本発明のカラー液晶表示装置
によれば、従来の液晶表示装置のようにカラーフィルタ
を用いずに透過光を着色することができ、したがって着
色光の光量は、表示装置に入射する光のうちの前記着色
光となる波長帯域の光の量とほとんど変わらないから、
光の透過率を高くして、表示の明るさを十分高くするこ
とができる。Therefore, according to the color liquid crystal display device of the present invention, the transmitted light can be colored without using a color filter as in the conventional liquid crystal display device. Since it is almost the same as the amount of light in the wavelength band that becomes the colored light of the light to be emitted,
By increasing the light transmittance, the brightness of the display can be sufficiently increased.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1および図
2を参照して説明する。図1はカラー液晶表示装置の断
面図である。このカラー液晶表示装置は、液晶セル30
をはさんで一対の偏光板41、42を配置するととも
に、前記液晶セル30と一方の偏光板(この実施例では
上偏光板)41との間に、位相板40を配置して構成さ
れている。なお、この実施例の液晶表示装置は反射型の
ものであり、その裏面(下偏光板42の下面)には反射
板43が配置されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a color liquid crystal display device. This color liquid crystal display device has a liquid crystal cell 30.
A pair of polarizers 41 and 42 are disposed with the phase plate 40 therebetween, and a phase plate 40 is disposed between the liquid crystal cell 30 and one of the polarizers (the upper polarizer in this embodiment) 41. I have. The liquid crystal display device of this embodiment is of a reflection type, and a reflection plate 43 is disposed on the back surface (the lower surface of the lower polarizing plate 42).
【0021】上記液晶セル30はSTN(スーパー・ツ
イステッド・ネマティック)型のものである。すなわ
ち、この液晶セル30は、透明電極33,34を形成し
その上に配向膜35,36を形成した上下一対の透明基
板31,32を枠状のシール材37を介して接合し、こ
の両基板31,32間の前記シール材37で囲まれた領
域に液晶38を封入したもので、この液晶38の分子3
8aは、両基板31,32間において、180〜270
°のツイスト角でツイスト配向されている。The liquid crystal cell 30 is of the STN (super twisted nematic) type. That is, in the liquid crystal cell 30, a pair of upper and lower transparent substrates 31, 32, on which transparent electrodes 33, 34 are formed and alignment films 35, 36 are formed, are joined via a frame-shaped sealing material 37. A liquid crystal 38 is sealed in a region surrounded by the sealing material 37 between the substrates 31 and 32.
8a is between 180 and 270 between the two substrates 31 and 32.
It is twist-oriented at a twist angle of °.
【0022】そして、上記位相板40は、その光学軸
(進相軸または遅相軸)を、上記液晶セル30の位相板
隣接基板(上基板)31側の液晶分子配向方向に対し所
定角度斜めにずらした状態で配置されており、上記一対
の偏光板41,42はそれぞれ、その透過軸を上記位相
板40の光学軸に対して所定角度斜めにずらした状態で
配置されている。The phase plate 40 has its optic axis (fast axis or slow axis) inclined at a predetermined angle with respect to the liquid crystal molecule alignment direction on the phase plate adjacent substrate (upper substrate) 31 side of the liquid crystal cell 30. The pair of polarizing plates 41 and 42 are arranged with their transmission axes shifted at a predetermined angle to the optical axis of the phase plate 40.
【0023】図2は、上記液晶表示装置における液晶セ
ル30の液晶分子配向方向と、位相板40の光学軸と、
一対の偏光板41,42の透過軸とを示す平面図であ
り、図において、31aは液晶セル30の上基板31側
の液晶分子配向方向、32aは下基板32側の液晶分子
配向方向を示している。FIG. 2 shows the orientation of liquid crystal molecules of the liquid crystal cell 30 in the liquid crystal display device, the optical axis of the phase plate 40,
It is a top view which shows the transmission axis of a pair of polarizing plates 41 and 42. In the figure, 31a shows the liquid crystal molecule orientation direction of the upper substrate 31 side of the liquid crystal cell 30, and 32a shows the liquid crystal molecule orientation direction of the lower substrate 32 side. ing.
【0024】この図2のように、上記液晶セル30の両
基板31,32側の液晶分子配向方向31a,32a
は、基準線(図では水平線)Oに対し互いに逆方向に所
定角度θずつ傾いた方向にあり、液晶38の分子38a
は、そのツイスト方向を図に矢印Tで示したように、下
基板32側から上基板31側に向かってツイスト配向し
ている。As shown in FIG. 2, the liquid crystal molecule alignment directions 31a, 32a on both substrates 31, 32 of the liquid crystal cell 30 are shown.
Are inclined in a direction opposite to each other by a predetermined angle θ with respect to a reference line (horizontal line in the figure).
Are twist-oriented from the lower substrate 32 side toward the upper substrate 31 side, as indicated by the arrow T in the drawing.
【0025】なお、この実施例では、液晶セル30とし
て、両基板31,32側の液晶分子配向方向31a,3
2aと基準線Oとの角度θをそれぞれ30°とし、液晶
分子38aを240°のツイスト角でツイスト配向させ
たまた、図2において、40aは位相板40の光学軸で
あり、ここでは遅相軸を示している。41aは上偏光板
41の透過軸、42aは下偏光板22の透過軸である。In this embodiment, as the liquid crystal cell 30, the liquid crystal molecule orientation directions 31a, 3a on both substrates 31, 32 are used.
The angle θ between 2a and the reference line O was 30 °, respectively, and the liquid crystal molecules 38a were twisted at a twist angle of 240 °. In FIG. 2, reference numeral 40a denotes an optical axis of the phase plate 40, The axis is shown. 41a is a transmission axis of the upper polarizing plate 41, and 42a is a transmission axis of the lower polarizing plate 22.
【0026】そして、この実施例では、上記位相板40
の遅相軸40aを、上記基準線Oに対し所定の傾き角ψ
で斜めに交差させており、したがって、この位相板40
の遅相軸40aと液晶セル30の位相板隣接基板31側
の液晶分子配向方向31aとはψ−θ°ずれている。In this embodiment, the phase plate 40
At a predetermined inclination angle with respect to the reference line O.
And obliquely intersect with each other.
Is shifted by ψ-θ ° from the liquid crystal molecule alignment direction 31 a of the liquid crystal cell 30 on the side of the phase plate adjacent substrate 31.
【0027】また、この実施例では、両偏光板41,4
2の透過軸41a,42aを互いにほぼ平行にするとと
もに、これら偏光板41,42の透過軸41a,42a
を、上記位相板40の遅相軸40aに対して45°斜め
方向にずらしている。In this embodiment, both polarizing plates 41 and 4 are used.
The transmission axes 41a and 42a of the polarizing plates 41 and 42 are made substantially parallel to each other.
Are shifted obliquely by 45 ° with respect to the slow axis 40 a of the phase plate 40.
【0028】上記カラー液晶表示装置は、位相板40の
偏光作用によって透過光を着色するとともに、この位相
板40の偏光作用と、液晶分子38aを240°のツイ
スト角でツイスト配向させているSTN型液晶セル30
の偏光作用とによって透過光を他の色に着色するもので
ある。In the color liquid crystal display device described above, the transmission light is colored by the polarization action of the phase plate 40, and the STN type in which the polarization action of the phase plate 40 and the liquid crystal molecules 38a are twisted at a twist angle of 240 °. Liquid crystal cell 30
The transmitted light is colored in another color by the polarization action of the light.
【0029】まず、上記位相板40の偏光作用による透
過光の着色について説明すると、外部からの光(自然光
または照明光源からの光)は、上偏光板41により直線
偏光されて、この上偏光板41の透過軸41aに対し遅
相軸40aがほぼ45°ずれている位相板40に入射
し、この位相板40を通る過程で、位相板40のリタデ
ーションRe の値に応じた偏光作用を受けて楕円偏光と
なる。First, the coloring of the transmitted light by the polarization action of the phase plate 40 will be described. External light (natural light or light from an illumination light source) is linearly polarized by the upper polarizing plate 41, and The light is incident on the phase plate 40 in which the slow axis 40a is shifted from the transmission axis 41a of the phase plate 41 by approximately 45 °, and undergoes a polarization action according to the value of the retardation Re of the phase plate 40 in the process of passing through the phase plate 40. It becomes elliptically polarized light.
【0030】そして、位相板40を出射した楕円偏光が
そのまま液晶セル30を透過して下偏光板42に入射す
ると、この楕円偏光のうち、下偏光板42を透過する偏
光成分の波長光だけが下偏光板42を透過するため、下
偏光板42を通った光(直線偏光)が着色光になる。Then, when the elliptically polarized light emitted from the phase plate 40 passes through the liquid crystal cell 30 as it is and enters the lower polarizing plate 42, only the wavelength light of the polarization component transmitted through the lower polarizing plate 42 out of the elliptically polarized light. Since the light passes through the lower polarizing plate 42, light (linearly polarized light) passing through the lower polarizing plate 42 becomes colored light.
【0031】次に、上記液晶セル30の偏光作用による
透過光の着色について説明すると、この液晶表示装置に
おいては、上偏光板41を通って入射した光が、上記位
相板40と、液晶分子を240°のツイスト角でツイス
ト配向させている液晶セル30とを通るため、液晶セル
30の両基板31,32の電極33,34間に電圧を印
加していない状態、つまり液晶分子38aがツイスト配
向している状態では、透過光が、液晶セル30のリタデ
ーションの値に応じた偏光作用を受ける。Next, the coloring of transmitted light by the polarization action of the liquid crystal cell 30 will be described. In this liquid crystal display device, light incident through the upper polarizing plate 41 causes the phase plate 40 and liquid crystal molecules to pass through. A state in which no voltage is applied between the electrodes 33 and 34 of the substrates 31 and 32 of the liquid crystal cell 30 because the liquid crystal molecules 38a are twisted in alignment with the liquid crystal cell 30 that has been twisted at a twist angle of 240 °. In this state, the transmitted light is subjected to a polarization action according to the value of the retardation of the liquid crystal cell 30.
【0032】すなわち、上記位相板40の遅相軸40a
と液晶セル30の位相板隣接基板(上基板)31側の液
晶分子配向方向31aとは所定角度(ψ−θ°)斜めに
ずれているため、上記位相板40を通る過程でこの位相
板40の偏光作用により楕円偏光となった光は、液晶セ
ル30の液晶層を通る過程でさらに偏光状態を変えられ
る。That is, the slow axis 40a of the phase plate 40
And the liquid crystal molecule orientation direction 31 a of the liquid crystal cell 30 on the side of the phase plate adjacent substrate (upper substrate) 31 is obliquely shifted by a predetermined angle (ψ−θ °). The light that has become elliptically polarized due to the polarization action can further change the polarization state while passing through the liquid crystal layer of the liquid crystal cell 30.
【0033】このため、液晶セル30に電圧を印加して
いない状態では、下偏光板42を透過した光が、位相板
40の偏光作用による着色光とは異なった色の着色光に
なる。このときの着色光の色は、位相板40のリタデー
ションRe と、液晶セル30のリタデーションとによっ
て決まる。Therefore, when no voltage is applied to the liquid crystal cell 30, the light transmitted through the lower polarizing plate 42 becomes colored light having a different color from the colored light due to the polarization action of the phase plate 40. The color of the colored light at this time is determined by the retardation Re of the phase plate 40 and the retardation of the liquid crystal cell 30.
【0034】なお、位相板40のリタデーションRe
は、位相板40のΔn・d(位相板の屈折率異方性Δn
と板厚dとの積)によって決まり、液晶セル30のリタ
デーションは、液晶セル30のΔn・d(液晶38の屈
折率異方性Δnと液晶層厚dとの積)と液晶分子30a
のツイスト角とによって決まる。The retardation Re of the phase plate 40
Is Δn · d of the phase plate 40 (refractive index anisotropy Δn of the phase plate).
And the thickness d of the liquid crystal cell 30, and the retardation of the liquid crystal cell 30 is Δn · d (the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal 38 and the thickness d of the liquid crystal layer) of the liquid crystal cell 30 and the liquid crystal molecules 30 a.
And the twist angle.
【0035】また、上記液晶セル30の電極33,34
間に電圧を印加すると、印加電圧を上げてゆくのにとも
なって液晶分子38aがツイスト配向状態から立上り配
向してゆき、この液晶分子38aの配向状態の変化に対
応して液晶セル30での偏光作用が変化するため、位相
板40と液晶セル30との両方の偏光作用による着色光
の色が変化する。The electrodes 33 and 34 of the liquid crystal cell 30 are used.
When a voltage is applied between the liquid crystal molecules 38a, the liquid crystal molecules 38a rise and align from the twist alignment state as the applied voltage increases, and the polarization in the liquid crystal cell 30 corresponds to the change in the alignment state of the liquid crystal molecules 38a. Since the action changes, the color of the colored light due to the polarization action of both the phase plate 40 and the liquid crystal cell 30 changes.
【0036】さらに、液晶分子38aが基板31,32
面に対してほぼ垂直に立上がった状態になると、液晶セ
ル30による偏光作用がほとんど無くなり、下偏光板4
2を透過した光が、上述した位相板40の偏光作用のみ
による着色光になる。Further, the liquid crystal molecules 38a are formed on the substrates 31, 32.
When the liquid crystal cell 30 rises almost perpendicularly to the surface, the polarizing action by the liquid crystal cell 30 is almost eliminated, and the lower polarizing plate 4
The light transmitted through 2 becomes colored light only due to the polarization action of the phase plate 40 described above.
【0037】すなわち、液晶セル30のリタデーション
は、上述したように液晶セル30のΔn・dと液晶分子
30aのツイスト角とによって決まるが、液晶38の複
屈折位相差Δnは、電圧の印加により液晶分子38aが
立上り配向するのにともなって小さくなり、液晶分子3
8aが垂直に立上り配向したときに“0”となってΔn
・d=0となるし、また液晶分子30aのツイスト角も
最終的に0°(垂直状態)なるため、液晶セル30のリ
タデーションは最終的に“0”となる。That is, the retardation of the liquid crystal cell 30 is determined by the Δn · d of the liquid crystal cell 30 and the twist angle of the liquid crystal molecules 30a, as described above. The liquid crystal molecules 3a become smaller as the molecules 38a are aligned in the rising direction.
8a is “0” when the liquid crystal molecules are vertically oriented and Δn
D = 0, and the twist angle of the liquid crystal molecules 30a finally becomes 0 ° (vertical state), so that the retardation of the liquid crystal cell 30 finally becomes “0”.
【0038】そして、液晶セル30に液晶分子38aが
垂直に立上り配向する電圧を印加したときは、液晶セル
30のリタデーションが“0”となって液晶セル30に
よる偏光作用が無くなるため、位相板40を出射した楕
円偏光がそのまま液晶セル30を透過して下偏光板42
に入射し、この下偏光板42を透過した光が、位相板4
0の偏光作用のみによる着色光になる。When a voltage is applied to the liquid crystal cell 30 so that the liquid crystal molecules 38a vertically rise and align, the retardation of the liquid crystal cell 30 becomes "0" and the polarization effect of the liquid crystal cell 30 is eliminated. Is transmitted through the liquid crystal cell 30 as it is and the lower polarizing plate 42
Is incident on the phase plate 4 and transmitted through the lower polarizing plate 42.
It becomes colored light only by the polarization action of 0.
【0039】また、下偏光板42を通った光は、反射板
43で反射されて、上述した光経路と逆の経路で表示装
置の上面側に出射するため、この出射光の色による表示
が得られる。The light passing through the lower polarizing plate 42 is reflected by the reflection plate 43 and exits to the upper surface of the display device through a path opposite to the above-mentioned optical path. can get.
【0040】したがって、上記カラー液晶表示装置によ
れば、従来のカラー液晶表示装置のようにカラーフィル
タを用いずに透過光を着色することができ、したがって
着色光の光量は、表示装置に入射する光のうちの前着色
光となる波長帯域の光の量とほとんど変わらないから、
光の透過率を高くして、表示の明るさを十分高くするこ
とができる。Therefore, according to the above-described color liquid crystal display device, the transmitted light can be colored without using a color filter as in the conventional color liquid crystal display device, and therefore, the amount of the colored light is incident on the display device. Because it is almost the same as the amount of light in the wavelength band that becomes the pre-colored light of the light,
By increasing the light transmittance, the brightness of the display can be sufficiently increased.
【0041】すなわち、従来のカラー液晶表示装置で
は、表示装置に入射する光のうちの着色光となる波長帯
域の光量に比べて、カラーフィルタを通った着色光の光
量がかなり減少するが、上記カラー液晶表示装置では、
このような光量の減少はほとんど生じない。このため、
上記実施例のカラー液晶表示装置は、反射型のものであ
っても、その表示の明るさは十分である。That is, in the conventional color liquid crystal display device, the light amount of the colored light passing through the color filter is considerably reduced as compared with the light amount in the wavelength band which becomes the colored light of the light incident on the display device. In a color liquid crystal display,
Such a decrease in the amount of light hardly occurs. For this reason,
Even if the color liquid crystal display device of the above embodiment is of a reflective type, the display brightness is sufficient.
【0042】また、従来のカラー液晶表示装置では、そ
の表示色がカラーフィルタの色によって決まってしまう
が、上記実施例のカラー液晶表示装置では、位相板40
の偏光作用による着色光と、位相板40と液晶セル30
との両方の偏光作用による着色光とが得られるととも
に、この両方の偏光作用による着色光の色が液晶セル3
0への印加電圧に応じて変化するため、表示色を任意に
変えることもできる。In the conventional color liquid crystal display device, the display color is determined by the color of the color filter, but in the color liquid crystal display device of the above embodiment, the phase plate 40
The colored light due to the polarization action of the phase plate 40 and the liquid crystal cell 30
And the colored light due to both polarization actions is obtained, and the color of the colored light due to both polarization actions is
Since it changes according to the applied voltage to 0, the display color can be arbitrarily changed.
【0043】次の[表1]〜[表4]は、上記カラー液
晶表示装置の表示例を示している。なお、各表に示した
数値はいずれも概略値であり、印加電圧値は実効値であ
る。また、表示色は、液晶表示装置の表示を垂直方向か
ら見たときの色である。The following Tables 1 to 4 show display examples of the above-mentioned color liquid crystal display device. The numerical values shown in each table are approximate values, and the applied voltage values are effective values. The display color is a color when the display of the liquid crystal display device is viewed from the vertical direction.
【0044】[0044]
【表1】 [Table 1]
【0045】[0045]
【表2】 [Table 2]
【0046】[0046]
【表3】 [Table 3]
【0047】[0047]
【表4】 [Table 4]
【0048】これら[表1]〜[表4]に示したよう
に、上記カラー液晶表示装置は、液晶セル30に印加す
る電圧を制御することにより、少なくとも3色以上の色
による表示が可能であり、特に[表4]の例では、4色
の着色表示を行なうことができる。As shown in Tables 1 to 4, the color liquid crystal display device can display at least three or more colors by controlling the voltage applied to the liquid crystal cell 30. In particular, in the example of [Table 4], four-color display can be performed.
【0049】なお、上記実施例では、液晶表示素子30
として、液晶分子38aを240°のツイスト角でツイ
スト配向させたものを用いたが、この液晶表示素子30
の液晶分子ツイスト角は180〜270°の範囲に任意
に選べばよい。In the above embodiment, the liquid crystal display element 30
The liquid crystal molecules 38a are twisted at a twist angle of 240 ° as a liquid crystal display element 30.
May be arbitrarily selected in the range of 180 to 270 °.
【0050】また、上記実施例では、偏光板41,42
の透過軸41a,42aを、位相板40の遅相軸40a
に対してほぼ45°ずらしているが、偏光板41,42
の透過軸41a,42aは、位相板40の進相軸に対し
てずらしてもよく、その場合も上記実施例と同様な効果
が得られる。In the above embodiment, the polarizing plates 41 and 42 are used.
The transmission axes 41a and 42a of the phase plate 40
Of the polarizing plates 41 and 42,
May be shifted with respect to the fast axis of the phase plate 40, in which case the same effect as in the above embodiment can be obtained.
【0051】さらに、上記実施例では、偏光板41,4
2の透過軸41a,42aを互いにほぼ平行にしたが、
この偏光板41,42の透過軸41a,42aは、互い
にほぼ直交させてもよい。Further, in the above embodiment, the polarizing plates 41, 4
Although the two transmission axes 41a and 42a are substantially parallel to each other,
The transmission axes 41a and 42a of the polarizing plates 41 and 42 may be substantially orthogonal to each other.
【0052】また、上記実施例では、位相板40を液晶
セル30と上偏光板41との間に配置したが、前記位相
板40は液晶セル30と下偏光板42との間に配置して
もよい。また、位相板は1枚に限らず、複数枚用いても
よく、その場合は、複数枚の位相板のトータルのリタデ
ーションに応じた表示色が得られる。なお、複数枚の位
相板を用いる場合は、これら位相板を液晶セル30の上
下に分配して配置してもよい。なお、本発明は、反射型
に限らず、透過型の液晶表示装置にも適用することがで
きる。In the above embodiment, the phase plate 40 is disposed between the liquid crystal cell 30 and the upper polarizing plate 41. However, the phase plate 40 is disposed between the liquid crystal cell 30 and the lower polarizing plate 42. Is also good. The number of phase plates is not limited to one, and a plurality of phase plates may be used. In this case, a display color corresponding to the total retardation of the plurality of phase plates can be obtained. When a plurality of phase plates are used, these phase plates may be distributed above and below the liquid crystal cell 30. The present invention is not limited to the reflection type, but can be applied to a transmission type liquid crystal display device.
【0053】[0053]
【発明の効果】本発明のカラー液晶表示装置は、透明電
極を形成した一対の透明基板間に液晶を封入しその分子
を両基板間において180〜270°のツイスト角でツ
イスト配向させた液晶セルと、前記液晶セルをはさんで
配置された一対の偏光板と、前記液晶セルと一方の偏光
板との間に配置され、前記液晶セルのリタデーションよ
りも大きいリタデーションを有する位相板とを有し、前
記一対の偏光板は、前記偏光板を出射した直線偏光を前
記位相板と前記液晶セルとにより楕円偏光にし、この楕
円偏光のうち前記液晶セルの偏光作用に応じた波長帯域
の着色光を透過させるために、前記一対の偏光板の透過
軸を前記位相板の遅相軸に対し所定角度斜めにずらして
配置されているものであるから、カラーフィルタを用い
ずに透過光を着色して光の透過率を高くし、表示の明る
さを十分高くすることができる。The color liquid crystal display device according to the present invention comprises a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates on which transparent electrodes are formed and molecules of which are twist-aligned between the two substrates at a twist angle of 180 to 270 °. And a pair of polarizing plates sandwiching the liquid crystal cell, and the liquid crystal cell and one polarized light.
And a retardation of the liquid crystal cell.
And a phase plate having a larger retardation,
The pair of polarizing plates are arranged such that the linearly polarized light emitted from the polarizing plate is
The phase plate and the liquid crystal cell are used to make elliptically polarized light.
Wavelength band of circularly polarized light according to the polarization action of the liquid crystal cell
In order to transmit the colored light, the transmission of the pair of polarizing plates
Shift the axis at a predetermined angle to the slow axis of the phase plate
Since they are arranged , the transmitted light can be colored without using a color filter to increase the light transmittance, and the display brightness can be sufficiently increased.
【図1】本発明の一実施例を示すカラー液晶表示装置の
断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例による液晶セルの液晶分子配
向方向と位相板の遅相軸と一対の偏光板の透過軸とを示
す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a liquid crystal molecule alignment direction of a liquid crystal cell, a slow axis of a phase plate, and a transmission axis of a pair of polarizing plates according to one embodiment of the present invention.
【図3】従来のカラー液晶表示装置の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional color liquid crystal display device.
30…液晶セル 31,32…透明基板 31a,32a…液晶分子配向方向 33,34…透明電極 35,36…配向膜 38…液晶 38a…液晶分子 40…位相板 40a…遅相軸 41,42…偏光板 41a,42a…透過軸 43…反射板 Reference Signs List 30 liquid crystal cell 31, 32 transparent substrate 31a, 32a liquid crystal molecule alignment direction 33, 34 transparent electrode 35, 36 alignment film 38 liquid crystal 38a liquid crystal molecule 40 phase plate 40a slow axis 41, 42 Polarizing plates 41a, 42a: transmission axis 43: reflection plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/133 500 G02F 1/1335 G02F 1/13363 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/133 500 G02F 1/1335 G02F 1/13363
Claims (1)
晶を封入しその分子を両基板間において180〜270
°のツイスト角でツイスト配向させた液晶セルと、 前記液晶セルをはさんで配置された一対の偏光板と、前記液晶セルと一方の偏光板との間に配置され、前記液
晶セルのリタデーションよりも大きいリタデーションを
有する位相板とを有し、 前記一対の偏光板は、前記偏光板を出射した直線偏光を
前記位相板と前記液晶セルとにより楕円偏光にし、この
楕円偏光のうち前記液晶セルの偏光作用に応じた波長帯
域の着色光を透過させるために、前記一対の偏光板の透
過軸を前記位相板の遅相軸に対し所定角度斜めにずらし
て配置されている ことを特徴とするカラー液晶表示装
置。A liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates on which a transparent electrode is formed, and molecules of the liquid crystal are interposed between the two substrates.
Liquid crystal cell twist-aligned at a twist angle of °, a pair of polarizing plates sandwiched between the liquid crystal cells, and a liquid crystal cell disposed between the liquid crystal cell and one of the polarizing plates.
Greater than the retardation of the crystal cell
And a pair of polarizing plates , wherein the pair of polarizing plates converts linearly polarized light emitted from the polarizing plate.
The phase plate and the liquid crystal cell are used to make elliptically polarized light.
Wavelength band of elliptically polarized light according to the polarization action of the liquid crystal cell
In order to transmit the colored light in the region, the transmission of the pair of polarizing plates is performed.
Shift the excess axis at a predetermined angle to the slow axis of the phase plate.
A color liquid crystal display device characterized by being arranged in a position .
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