JPH06308481A - Color liquid crystal display device - Google Patents
Color liquid crystal display deviceInfo
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- JPH06308481A JPH06308481A JP5091158A JP9115893A JPH06308481A JP H06308481 A JPH06308481 A JP H06308481A JP 5091158 A JP5091158 A JP 5091158A JP 9115893 A JP9115893 A JP 9115893A JP H06308481 A JPH06308481 A JP H06308481A
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- liquid crystal
- crystal cell
- polarizing plate
- light
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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)
Abstract
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 device.
【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4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 which can obtain a colored display. FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional color liquid crystal display device. This liquid crystal display device includes a liquid crystal cell 10 having a color filter and a liquid crystal cell 1.
It is composed of a pair of polarizing plates 21 and 22 which are arranged with 0 interposed therebetween.
【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 on which the alignment films 15 and 16 are formed are bonded to each other 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 a closed region. One substrate of the liquid crystal cell 10, for example, the lower substrate 12 in the figure,
A color filter 17 for coloring the 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) that covers the color filter 17. Further, as the liquid crystal cell 10,
Generally, the molecules 19a of the liquid crystal 19 are twist-aligned between the substrates 11 and 12 at a twist angle of about 90 °.
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 pair of polarizing plates 21 and 22 are arranged such that their transmission axes are substantially parallel to each other, and the transmission axes of these polarizing plates 21 and 22 are liquid crystal on one substrate side of the liquid crystal cell 10. It is almost 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4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 transmissive type and a reflective type in which a reflecting plate is arranged on the back surface.
A color liquid crystal display device equipped with a color filter is generally
It is of a transmissive 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4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 color liquid crystal display device, a light source (not shown) is arranged on the back surface side thereof, 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 of the electrodes 1 and 12, and the light from the light source is linearly polarized by the polarizing plate 22 on the incident side (the lower side in FIG. 4) and is incident on 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。The linearly polarized light that has entered the liquid crystal cell 10 passes through the color filter 17 and the liquid crystal layer, and the liquid crystal cell 1
0 is emitted, but in that case, 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, so that the light emitted from the liquid crystal cell 10 is colored in the color of the color filter 17. Become 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4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 twist-aligned, the light passing through the liquid crystal cell 10 is polarized by the liquid crystal 19. , The linearly polarized light in a direction substantially orthogonal to the linearly polarized light that has entered the liquid crystal cell 10 when it has finished passing through the liquid crystal layer, the linearly polarized light that has exited the liquid crystal cell 10 at this time is the exit side (upper side in FIG. 4). Polarizing plate 2
1 is absorbed, and the display is in a dark (black) state.
【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 orient substantially vertically 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 that has entered 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 is transmitted through the emission side polarizing plate 21, and the display becomes a bright display of the color 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 device colors the transmitted light by using the color filter 17, it has a problem that the light transmittance is low and therefore the display is dark. There is.
【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. Since the color filter 17 also absorbs light in the wavelength band corresponding to the color with a considerably high absorption rate, coloring through the color filter 17 is performed. The light becomes light in which the amount of light is significantly reduced compared to the light in the wavelength band before entering the color filter 17, and the display becomes dark.
【0013】なお、図4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. 4 is of a transmissive type, if a reflection plate is arranged on the back surface of this 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 reflecting plate on the back surface and emitted to the front surface side passes through the color filter 17 twice and the light amount is doubly reduced, the display is considerably darkened and becomes 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。It is an object of the present invention to provide a color liquid crystal display device capable of coloring transmitted light without using a color filter to increase the light transmittance and sufficiently increase the display brightness. It is a thing.
【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ツイスト配向させた
液晶セルと、1枚の偏光板と、反射板とを備え、前記偏
光板を前記液晶セルの表面側に配置し、前記反射板を前
記液晶セルの裏面側に配置するとともに、前記偏光板の
透過軸を前記液晶セルの偏光板隣接基板側における液晶
分子配向方向に対して所定角度斜めにずらしたことを特
徴とするものである。本発明において、上記偏光板の透
過軸と液晶セルの偏光板隣接基板側における液晶分子配
向方向とのずれ角は45±5°であるのが望ましい。A color liquid crystal display device of the present invention comprises a liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates having transparent electrodes and the molecules of which are twist-aligned between the substrates. Polarizing plate and a reflecting plate, the polarizing plate is arranged on the front surface side of the liquid crystal cell, the reflecting plate is arranged on the rear surface side of the liquid crystal cell, and the transmission axis of the polarizing plate is the liquid crystal cell. Of the polarizing plate adjacent to the polarizing plate, the liquid crystal molecules are obliquely displaced by a predetermined angle with respect to the alignment direction. In the present invention, it is desirable that the deviation angle between the transmission axis of the polarizing plate and the liquid crystal molecule alignment direction on the polarizing plate adjacent substrate side of the liquid crystal cell is 45 ± 5 °.
【0016】[0016]
【作用】このカラー液晶表示装置は、その表面側から入
射する光を裏面側の反射板で反射させて表示する反射型
のものであり、表面側からの入射光は、偏光板と液晶セ
ルを通って反射板で反射され、再び前記液晶セルと偏光
板を通って出射する。This color liquid crystal display device is of a reflection type in which light incident from the front surface side is reflected by the reflection plate on the rear surface side and displayed. The incident light from the front surface side is reflected by the polarizing plate and the liquid crystal cell. The light passes through the liquid crystal cell and the polarizing plate and is emitted again.
【0017】このカラー液晶表示装置においては、偏光
板の透過軸と液晶セルの偏光板隣接基板側における液晶
分子配向方向とを所定角度斜めにずらしているため、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、
偏光板を通って液晶セルに入射した直線偏光が、液晶セ
ルを通る過程でこの液晶セルの偏光作用により楕円偏光
となるとともに、反射板で反射されて再び液晶セルを通
る過程でその偏光状態がさらに変化し、液晶セルによる
2度の偏光作用を受けた光が偏光板に入射する。In this color liquid crystal display device, since the transmission axis of the polarizing plate and the liquid crystal molecule alignment direction on the side of the liquid crystal cell adjacent to the polarizing plate are obliquely displaced by a predetermined angle, the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell are twisted. In the state of
The linearly polarized light that has entered the liquid crystal cell through the polarizing plate becomes elliptically polarized light due to the polarization action of this liquid crystal cell in the process of passing through the liquid crystal cell, and its polarization state is reflected in the process of passing through the liquid crystal cell again after being reflected by the reflector. The light that has been further changed and has been subjected to the polarization effect twice by the liquid crystal cell is incident on the polarizing plate.
【0018】また、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より液晶セルでの偏光
作用が変化するため、液晶セルによる2度の偏光作用を
受けた光が、電圧無印加状態とは異なる偏光状態の光と
なって偏光板に入射し、さらに液晶分子がほぼ垂直に立
上がると、液晶セルによる偏光作用がほとんど無くな
り、偏光板を通って入射した直線偏光がその偏光状態の
まま液晶セルを2度通って前記偏光板に入射する。Further, when a voltage is applied between the electrodes of the liquid crystal cell, the polarization effect of the liquid crystal cell changes due to the change of the alignment state of the liquid crystal molecules. When light with a polarization state different from that in the non-applied state enters the polarizing plate, and when the liquid crystal molecules rise almost vertically, the polarization effect of the liquid crystal cell is almost eliminated, and the linearly polarized light entering through the polarizing plate is The liquid crystal cell passes through the liquid crystal cell twice in the polarization state and enters the polarizing plate.
【0019】そして、偏光板に入射する光が入射時と同
じ直線偏光であれば、全ての波長光が偏光板を透過する
ため、このときは出射光が無着色光となり、また偏光板
に入射する光が非直線偏光であるときは、その光のうち
偏光板を透過する偏光成分の波長光だけが偏光板を透過
して、出射光が着色光になる。If the light incident on the polarizing plate is the same linearly polarized light as at the time of incidence, all wavelength light is transmitted through the polarizing plate, and at this time, the emitted light becomes uncolored light and is incident on the polarizing plate. When the light to be emitted is non-linearly polarized light, only the light having the wavelength of the polarization component that passes through the polarizing plate passes through the polarizing plate, and the emitted light becomes colored light.
【0020】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, it is possible to color transmitted light without using a color filter as in the conventional liquid crystal display device, and therefore the amount of colored light is incident on the display device. The amount of light in the wavelength band that becomes the colored light out of the
By increasing the light transmittance, the brightness of the display can be sufficiently increased.
【0021】[0021]
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図1〜図3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、液晶分子をツイス
ト配向させた1つの液晶セル30と、1枚の偏光板40
と、1枚の反射板41とからなっており、前記偏光板4
0は液晶セル30の表面側に配置され、前記反射板41
は液晶セル30の裏面側に配置されている。なお、この
実施例では、液晶セル30としてTN型のものを用いて
いる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of a color liquid crystal display device. This color liquid crystal display device includes one liquid crystal cell 30 in which liquid crystal molecules are twisted and one polarizing plate 40.
And one reflecting plate 41, and the polarizing plate 4
0 is arranged on the front surface side of the liquid crystal cell 30, and
Is arranged on the back surface side of the liquid crystal cell 30. In this example, a TN type liquid crystal cell 30 is used.
【0022】上記TN型の液晶セル30は、透明電極3
3,34を形成しその上に水平配向膜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3
7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、
両基板31,32上の水平配向膜35,36は互いにほ
ぼ直交する方向に配向処理されており、液晶38の分子
38aは、両基板31,32間においてほぼ90°のツ
イスト角でツイスト配向されている。The TN type liquid crystal cell 30 has a transparent electrode 3
3, 34, and a pair of upper and lower transparent substrates 31, 32 on which horizontal alignment films 35, 36 are formed.
7 and the liquid crystal 38 is sealed in a region surrounded by the sealing material 37 between the substrates 31 and 32.
The horizontal alignment films 35 and 36 on the substrates 31 and 32 are aligned in a direction substantially orthogonal to each other, and the molecules 38a of the liquid crystal 38 are twist-aligned between the substrates 31 and 32 at a twist angle of about 90 °. ing.
【0023】また、上記偏光板40は液晶セル30の表
面側基板(以下、上基板という)31の外面に接着さ
れ、反射板41は液晶セル30の裏面側基板(以下、下
基板という)32の外面に接着されており、さらに偏光
板40は、その透過軸を液晶セル30の偏光板隣接基板
(上基板)31側における液晶分子配向方向に対して所
定角度斜めにずらして配置されている。The polarizing plate 40 is adhered to the outer surface of a front surface side substrate (hereinafter referred to as an upper substrate) 31 of the liquid crystal cell 30, and the reflection plate 41 is a rear surface side substrate (hereinafter referred to as a lower substrate) 32 of the liquid crystal cell 30. The polarizing plate 40 is arranged so that its transmission axis is slanted at a predetermined angle with respect to the liquid crystal molecule alignment direction on the polarizing plate adjacent substrate (upper substrate) 31 side of the liquid crystal cell 30. .
【0024】図2は、上記液晶セル30の液晶分子配向
方向と偏光板40の透過軸とを示す平面図であり、31
aは液晶セル30の上基板31側における液晶分子配向
方向、32aは液晶セル30の下基板32側における液
晶分子配向方向である。FIG. 2 is a plan view showing the alignment direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell 30 and the transmission axis of the polarizing plate 40.
Reference symbol a is a liquid crystal molecule alignment direction on the upper substrate 31 side of the liquid crystal cell 30, and reference symbol 32a is a liquid crystal molecule alignment direction on the lower substrate 32 side of the liquid crystal cell 30.
【0025】この図2のように、液晶セル30の両基板
31,32側における液晶分子配向方向31a,32a
は互いにほぼ90°ずれており、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側に向かって図上左回りにほ
ぼ90°のツイスト角でツイスト配向している。As shown in FIG. 2, the liquid crystal molecule alignment directions 31a and 32a on both substrates 31 and 32 side of the liquid crystal cell 30.
Are deviated from each other by approximately 90 °, and the molecules 38a of the liquid crystal 38 are
As shown by an arrow T in the figure, the twist direction is twisted counterclockwise in the figure from the lower substrate 32 side to the upper substrate 31 side at a twist angle of approximately 90 °.
【0026】また、図2において、40aは偏光板40
の透過軸であり、この実施例では、偏光板40の透過軸
40aと液晶セル30の偏光板隣接基板31側における
液晶分子配向方向31aとのずれ角ψを45°としてい
る。Further, in FIG. 2, reference numeral 40a denotes a polarizing plate 40.
In this embodiment, the deviation angle ψ between the transmission axis 40a of the polarizing plate 40 and the liquid crystal molecule alignment direction 31a on the polarizing plate adjacent substrate 31 side of the liquid crystal cell 30 is 45 °.
【0027】このカラー液晶表示装置は、その表面側か
ら入射する光(自然光または照明光源からの光)を裏面
側の反射板41で反射させて表示する反射型のものであ
り、表面側からの入射光は、偏光板40と液晶セル30
を通って反射板41で反射され、再び前記液晶セル30
と偏光板41を通って出射する。また、このカラー液晶
表示装置は、液晶セル30の両基板31,32の電極3
3,34間に電圧を印加して表示駆動される。This color liquid crystal display device is of a reflection type in which light incident from the front surface side (natural light or light from an illumination light source) is reflected by the reflection plate 41 on the rear surface side and displayed. Incident light is generated by the polarizing plate 40 and the liquid crystal cell 30.
The liquid crystal cell 30 is again reflected by the reflection plate 41 and passes through the liquid crystal cell 30.
And goes out through the polarizing plate 41. In addition, this color liquid crystal display device includes electrodes 3 of both substrates 31 and 32 of the liquid crystal cell 30.
A display is driven by applying a voltage between 3 and 34.
【0028】このカラー液晶表示装置においては、偏光
板40の透過軸40aと液晶セル30の偏光板隣接基板
31a側における液晶分子配向方向30aとを所定角度
斜めにずらしているため、液晶セル30の液晶38の分
子38aがツイスト配向している状態では、偏光板40
を通って液晶セル30に入射した直線偏光が、液晶セル
30を通る過程でこの液晶セル30の偏光作用により楕
円偏光となるとともに、反射板41で反射されて再び液
晶セル30を通る過程でその偏光状態がさらに変化し、
液晶セル30による2度の偏光作用を受けた光が偏光板
40に入射する。In this color liquid crystal display device, the transmission axis 40a of the polarizing plate 40 and the liquid crystal molecule alignment direction 30a of the liquid crystal cell 30 on the polarizing plate adjacent substrate 31a side are obliquely displaced by a predetermined angle. When the molecules 38a of the liquid crystal 38 are twist-aligned, the polarizing plate 40
The linearly polarized light that has entered the liquid crystal cell 30 through the liquid crystal cell 30 becomes elliptically polarized light due to the polarization effect of the liquid crystal cell 30 in the process of passing through the liquid crystal cell 30, and is reflected by the reflection plate 41 and again in the process of passing through the liquid crystal cell 30. The polarization state changes further,
Light that has been polarized by the liquid crystal cell 30 twice enters the polarizing plate 40.
【0029】また、液晶セル30の電極33,34間に
電圧を印加すると、液晶分子38aの配向状態がツイス
ト配向状態から基板31,32面に対して立上り配向す
るように変化し、それにともなって液晶分子38aの偏
光作用が変化するため、液晶セル30による2度の偏光
作用を受けた光が、電圧無印加状態とは異なる偏光状態
の光となって偏光板40に入射する。Further, when a voltage is applied between the electrodes 33 and 34 of the liquid crystal cell 30, the alignment state of the liquid crystal molecules 38a changes from the twist alignment state to rise alignment with respect to the surfaces of the substrates 31 and 32, and accordingly. Since the polarization effect of the liquid crystal molecules 38a changes, the light that has been subjected to the polarization effect twice by the liquid crystal cell 30 enters the polarizing plate 40 as light having a polarization state different from the state in which no voltage is applied.
【0030】さらに液晶分子38aがほぼ垂直に立上が
ると、液晶セル30による偏光作用がほとんど無くな
り、偏光板40を通って入射した直線偏光がその偏光状
態のまま液晶セル30を2度通って前記偏光板40に入
射する。Further, when the liquid crystal molecules 38a rise almost vertically, the polarization effect of the liquid crystal cell 30 is almost eliminated, and the linearly polarized light incident through the polarizing plate 40 passes through the liquid crystal cell 30 twice in the polarization state. It enters the polarizing plate 40.
【0031】すなわち、液晶分子38aをツイスト配向
させた液晶セル30の偏光作用は、液晶38の屈折率異
方性Δnと液晶層厚dとの積Δn・dと、液晶分子38
aのツイスト角とによって決まるが、液晶38の屈折率
異方性Δnは、見掛け上、電圧の印加により液晶分子3
8aが立上り配向するのにともなって小さくなり、液晶
分子38aが垂直に立上り配向したときに“0”となる
ため、液晶セル30のΔn・dの値が最終的に“0”と
なって、液晶セル30による偏光作用が無くなる。That is, the polarization action of the liquid crystal cell 30 in which the liquid crystal molecules 38a are twisted is determined by the product Δn · d of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal 38 and the liquid crystal layer thickness d, and the liquid crystal molecules 38.
Although it depends on the twist angle of a, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal 38 is apparently the liquid crystal molecule 3 when the voltage is applied.
8a becomes smaller as the liquid crystal molecules 38a are vertically aligned and becomes "0" when the liquid crystal molecules 38a are vertically aligned, so that the value of Δn · d of the liquid crystal cell 30 finally becomes "0". The polarization effect of the liquid crystal cell 30 disappears.
【0032】そして、偏光板40に入射する光が入射時
と同じ直線偏光であれば、全ての波長光が偏光板40を
透過するため、このときは出射光が無着色光となり、ま
た偏光板40に入射する光が非直線偏光であるときは、
その光のうち偏光板40を透過する偏光成分の波長光だ
けがこの偏光板40を透過して、出射光が着色光にな
る。If the light incident on the polarizing plate 40 is the same linearly polarized light as at the time of incidence, all wavelength light is transmitted through the polarizing plate 40, and at this time, the outgoing light becomes uncolored light, and When the light incident on 40 is non-linearly polarized light,
Of the light, only the wavelength light of the polarization component that passes through the polarizing plate 40 passes through this polarizing plate 40, and the emitted light becomes colored light.
【0033】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 color liquid crystal display device described above, the transmitted light can be colored without using a color filter as in the conventional color liquid crystal display device. Therefore, the amount of the colored light is incident on the display device. Since it is almost the same as the amount of light in the wavelength band that becomes pre-colored light,
By increasing the light transmittance, the brightness of the display can be sufficiently increased.
【0034】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
るがその表示の明るさは十分である。上記カラー液晶表
示装置における表示の明るさについて説明すると、この
表示装置を出射する光の強度Iは、次の (1)式で表わさ
れる。That is, in the conventional color liquid crystal display device, the amount of colored light passing through the color filter is considerably reduced as compared with the amount of light in the wavelength band which becomes colored light in the light incident on the display device. In the color liquid crystal display device,
Such a decrease in light amount hardly occurs. For this reason,
The color liquid crystal display device of the above embodiment is of a reflection type, but its display brightness is sufficient. The brightness of the display in the color liquid crystal display device will be described. The intensity I of light emitted from the display device is expressed by the following equation (1).
【0035】[0035]
【数1】 [Equation 1]
【0036】この (1)式で求められる光強度Iの値は、
白表示のとき、すなわち、液晶セル30の液晶分子38
aが垂直に立上り配向して出射光が無着色光となったと
きで、表示装置に入射する全ての波長光(可視光)の強
度の1/2であり、この光強度Iは可視光帯域の全波長
光において均等であるため、カラーフィルタを備えてい
ない通常のTN型液晶表示装置(TN型の液晶セルをは
さんで一対の偏光板を配置した透過型装置)の白表示の
明るさよりも明るい表示が得られる。The value of the light intensity I obtained by the equation (1) is
In white display, that is, the liquid crystal molecules 38 of the liquid crystal cell 30.
When a is vertically orientated and the emitted light becomes uncolored light, it is 1/2 of the intensity of all wavelength light (visible light) incident on the display device, and this light intensity I is in the visible light band. Since it is uniform in all wavelengths of light, the brightness of white display of a normal TN type liquid crystal display device (transmission type device in which a pair of polarizing plates are arranged with a TN type liquid crystal cell sandwiched therebetween) without a color filter is A bright display is also obtained.
【0037】すなわち、上記通常のTN型液晶表示装置
における出射光の強度I′は、次の(2)式で表わされ、
白表示のときの光強度I′は、ある波長の光に対しては
I=1/2となるが、他の波長光に対してはI<1/2
となる。That is, the intensity I'of the emitted light in the above-mentioned normal TN type liquid crystal display device is expressed by the following equation (2),
The light intensity I'in white display is I = 1/2 for light of a certain wavelength, but I <1/2 for light of other wavelengths.
Becomes
【0038】[0038]
【数2】 [Equation 2]
【0039】これに対して、上記カラー液晶表示装置の
白表示のときの光強度Iは、上述したように全波長光に
対してI=1/2であり、したがって、白表示の明るさ
は、通常のTN型液晶表示装置の白表示の明るさよりも
明るい。On the other hand, the light intensity I in white display of the color liquid crystal display device is I = 1/2 for all wavelength light as described above, and therefore the brightness of white display is , Which is brighter than the brightness of white display of a normal TN type liquid crystal display device.
【0040】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、液晶セル3
0への印加電圧を制御することにより、この液晶セル3
0の偏光作用によって得られる着色光を変化させること
ができる。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 liquid crystal cell 3 is used.
By controlling the applied voltage to 0, the liquid crystal cell 3
The colored light obtained by the polarization action of 0 can be changed.
【0041】図3は上記カラー液晶表示装置のCIE色
度図であり、ここでは、液晶セル30のΔn・dの値を
Δn・d=900nmとしたときの色度を示している。
この色度図のように、上記カラー液晶表示装置の表示色
は、液晶セル30に印加する電圧を高くしていくのにと
もなって、電圧0状態、つまり液晶分子38aがツイス
ト配向している状態での初期表示色から、電圧最大状
態、つまり液晶分子38aが垂直に立上り配向した状態
での最終表示色である“白”まで変化するが、その途中
で、表示の光強度Iが高くかつ色純度も高い表示色にな
る。FIG. 3 is a CIE chromaticity diagram of the above-mentioned color liquid crystal display device, and here shows the chromaticity when the value of Δn · d of the liquid crystal cell 30 is Δn · d = 900 nm.
As shown in this chromaticity diagram, the display color of the color liquid crystal display device is in the state of no voltage, that is, the state in which the liquid crystal molecules 38a are twist-aligned as the voltage applied to the liquid crystal cell 30 is increased. Changes from the initial display color in Fig. 3 to the final display color "white" in the maximum voltage state, that is, in the state where the liquid crystal molecules 38a are vertically oriented and aligned. The display color has high purity.
【0042】なお、液晶セル30のΔn・dの値がΔn
・d=900nm、液晶分子ツイスト角が90°、偏光
板40の透過軸40aと液晶セル30の偏光板隣接基板
41a側における液晶分子配向方向30aとのずれ角ψ
が45°であると、液晶分子38aがツイスト配向して
いる状態では、液晶セル30をその裏面側(反射板41
側)に向かって通る過程で楕円偏光となった光が、液晶
セル30をその表面側(偏光板40側)に向かって通る
過程で、偏光板40を通って入射したときの直線偏光に
近い直線偏光状の光となる。The value of Δn · d of the liquid crystal cell 30 is Δn.
D = 900 nm, the liquid crystal molecule twist angle is 90 °, and the shift angle ψ between the transmission axis 40a of the polarizing plate 40 and the liquid crystal molecule alignment direction 30a on the polarizing plate adjacent substrate 41a side of the liquid crystal cell 30.
Is 45 °, when the liquid crystal molecules 38a are twist-aligned, the liquid crystal cell 30 is provided on the back side (reflector plate 41).
The light that becomes elliptically polarized light in the process of passing toward the side) is close to the linearly polarized light when it enters through the polarizing plate 40 in the process of passing toward the surface side (polarizing plate 40 side) of the liquid crystal cell 30. It becomes linearly polarized light.
【0043】このため、このカラー液晶表示装置は、液
晶分子38aがホモジニアス配向している電圧0状態で
の初期表示色が“ほぼ白”であり、電圧を高くしていく
のにともなう表示色の変化は、ほぼ白(初期表示色)→
緑→青→黄→白(最終表示色)である。Therefore, in this color liquid crystal display device, the initial display color is "almost white" in the state where the liquid crystal molecules 38a are homogeneously aligned and the voltage is zero, and the display color corresponding to the higher voltage is displayed. Change is almost white (initial display color) →
Green → blue → yellow → white (final display color).
【0044】したがって、上記カラー液晶表示装置は、
液晶セル30への印加電圧を制御することによって、そ
の表示色を上記各色に任意に変えることができる。ま
た、上記カラー液晶表示装置は、液晶分子をツイスト配
向させた1つの液晶セル30と、1枚の偏光板40と、
1枚の反射板41との3つの要素だけで構成されるもの
であるから、構成が簡単で、低コストに得ることができ
る。Therefore, the color liquid crystal display device is
By controlling the voltage applied to the liquid crystal cell 30, the display color can be arbitrarily changed to each of the above colors. Further, the color liquid crystal display device includes one liquid crystal cell 30 in which liquid crystal molecules are twist-aligned, and one polarizing plate 40,
Since it is composed of only three elements, one reflecting plate 41, the structure is simple and can be obtained at low cost.
【0045】なお、上記実施例では、偏光板40の透過
軸40aと液晶セル30の偏光板隣接基板31側におけ
る液晶分子配向方向31aとのずれ角ψを45°とした
が、このずれ角ψは、45°に限らず任意に選ぶことが
できる。ただし、液晶セル30による着色効果を十分に
得るには、前記ずれ角ψを45±5°とするのが望まし
い。In the above embodiment, the shift angle ψ between the transmission axis 40a of the polarizing plate 40 and the liquid crystal molecule alignment direction 31a of the liquid crystal cell 30 on the side of the polarizing plate adjacent substrate 31 is 45 °. Is not limited to 45 ° and can be arbitrarily selected. However, in order to sufficiently obtain the coloring effect of the liquid crystal cell 30, it is desirable that the shift angle ψ be 45 ± 5 °.
【0046】また、上記実施例では、液晶セル30とし
て、液晶分子のツイスト角をほぼ90°としたTN型の
ものを用いたが、この液晶セルは、液晶分子を180〜
27°のツイスト角でツイスト配向させたSTN(スー
パー・ツイステッド・ネマティック)型のものであって
もよい。In the above embodiment, the liquid crystal cell 30 is of the TN type in which the twist angle of the liquid crystal molecules is approximately 90 °, but this liquid crystal cell has 180 to 80 liquid crystal molecules.
An STN (Super Twisted Nematic) type in which twist orientation is performed at a twist angle of 27 ° may be used.
【0047】[0047]
【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
をツイスト配向させた液晶セルと、1枚の偏光板と、反
射板とを備え、前記偏光板を前記液晶セルの表面側に配
置し、前記反射板を前記液晶セルの裏面側に配置すると
ともに、前記偏光板の透過軸を前記液晶セルの偏光板隣
接基板側における液晶分子配向方向に対して所定角度斜
めにずらしたものであるから、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 of the present invention includes a liquid crystal cell in which liquid crystal is enclosed between a pair of transparent substrates having transparent electrodes and the molecules of which are twist-aligned, a polarizing plate, and a reflector. The polarizing plate is disposed on the front surface side of the liquid crystal cell, the reflector is disposed on the back surface side of the liquid crystal cell, and the transmission axis of the polarizing plate is a liquid crystal on the polarizing plate adjacent substrate side of the liquid crystal cell. Since the light is shifted obliquely by a predetermined angle with respect to the molecular orientation direction, the transmitted light can be colored to increase the light transmittance without using a color filter, and the display brightness can be sufficiently increased.
【図1】本発明の一実施例によるカラー液晶表示装置の
断面図。FIG. 1 is a 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 and a transmission axis of a polarizing plate according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の一実施例によるカラー液晶表示装置の
CIE色度図。FIG. 3 is a CIE chromaticity diagram of a color liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図4】従来のカラー液晶表示装置の断面図。FIG. 4 is a 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…偏光板 40a…透過軸 41…反射板 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 ... Polarizing plate 40a ... Transmission axis 41 ... Reflector plate
Claims (2)
晶を封入しその分子を両基板間においてツイスト配向さ
せた液晶セルと、1枚の偏光板と、反射板とを備え、前
記偏光板を前記液晶セルの表面側に配置し、前記反射板
を前記液晶セルの裏面側に配置するとともに、前記偏光
板の透過軸を前記液晶セルの偏光板隣接基板側における
液晶分子配向方向に対して所定角度斜めにずらしたこと
を特徴とするカラー液晶表示装置。1. A liquid crystal cell in which liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates having transparent electrodes and the molecules of which are twist-aligned between the substrates, a polarizing plate, and a reflection plate. A plate is arranged on the front surface side of the liquid crystal cell, the reflection plate is arranged on the back surface side of the liquid crystal cell, and the transmission axis of the polarizing plate is with respect to the liquid crystal molecule alignment direction on the polarizing plate adjacent substrate side of the liquid crystal cell. A color liquid crystal display device characterized by being slanted by a predetermined angle.
板側における液晶分子配向方向とのずれ角は45±5°
であることを特徴とする請求項1に記載のカラー液晶表
示装置。2. The deviation angle between the transmission axis of the polarizing plate and the alignment direction of liquid crystal molecules on the side of the liquid crystal cell adjacent to the polarizing plate is 45 ± 5 °.
The color liquid crystal display device according to claim 1, wherein
Priority Applications (4)
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1993
- 1993-04-19 JP JP09115893A patent/JP3289390B2/en not_active Expired - Fee Related
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