JPH07333601A - Color liquid crystal display element - Google Patents
Color liquid crystal display elementInfo
- Publication number
- JPH07333601A JPH07333601A JP6152671A JP15267194A JPH07333601A JP H07333601 A JPH07333601 A JP H07333601A JP 6152671 A JP6152671 A JP 6152671A JP 15267194 A JP15267194 A JP 15267194A JP H07333601 A JPH07333601 A JP H07333601A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- liquid crystal
- refractive index
- alignment
- complex
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 純度の高い色を表示できる複屈折制御方式の
カラー液晶表示素子を提供することである。
【構成】 複屈折制御型のカラー液晶表示素子は、一対
の基板13、14間にツイスト配向している液晶層20
を封止した液晶セル12と液晶セル12を挟んで配置さ
れた一対の偏光板23、24から構成される。偏光板2
3、24の間には、その屈折率が複素数で表される複素
屈折素子21、22が配置される。複素屈折素子の屈折
率の虚数項の係数kは波長が長くなるに従って小さくな
る特性を有する。
(57) [Summary] [Object] To provide a birefringence control type color liquid crystal display device capable of displaying a color with high purity. A birefringence control type color liquid crystal display device includes a liquid crystal layer 20 twisted between a pair of substrates 13 and 14.
And a pair of polarizing plates 23, 24 arranged with the liquid crystal cell 12 sandwiched therebetween. Polarizing plate 2
Between 3 and 24, complex refraction elements 21 and 22 whose refractive index is represented by a complex number are arranged. The coefficient k of the imaginary number term of the refractive index of the complex refraction element has a characteristic of becoming smaller as the wavelength becomes longer.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、印加電圧を変化させ
ることにより複屈折を制御してカラー画像を表示するカ
ラー液晶表示素子に関し、特に、複素屈折素子を用いて
純度の高い三原色を表示できるカラー液晶表示素子に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color liquid crystal display device which displays a color image by controlling birefringence by changing an applied voltage, and more particularly, a complex refraction device can be used to display three primary colors of high purity. The present invention relates to a color liquid crystal display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、液晶に電界を印加して液晶分子の
配列を変形し、その際に生ずる複屈折性の変化を利用し
て画素単位で任意の色を表示してカラー画像を表示する
複屈折制御方式のカラー液晶表示素子が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, an electric field is applied to a liquid crystal to deform the alignment of liquid crystal molecules, and a change in birefringence caused at that time is used to display an arbitrary color in a pixel unit to display a color image. A birefringence control type color liquid crystal display device is known.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の複屈折
制御方式のカラー液晶表示素子は、表示色の色純度が低
く、美しいカラー画像を表示できないという問題があ
る。特に、波長の長い赤色の光を波長の短い緑や青の光
から分離することが難しく、混色が起こり、色純度の低
い赤又は赤に近い色しか表示できないという問題があ
る。より詳細に説明すると、印加電界の変化に対し、各
色の光の透過光強度は周期的に変化するが、波長の長い
赤の光の強度変化の周期は、緑や青の強度変化よりも長
い。このため、赤の光の透過率が高い電圧範囲において
は、青や緑の光強度にもピークが発生し、赤の光を青や
緑の光から分離しにくい。However, the conventional birefringence control type color liquid crystal display device has a problem that the color purity of the display color is low and a beautiful color image cannot be displayed. In particular, it is difficult to separate red light having a long wavelength from green or blue light having a short wavelength, color mixing occurs, and only red or a color close to red having low color purity can be displayed. More specifically, the transmitted light intensity of light of each color changes cyclically with respect to the change of the applied electric field, but the cycle of intensity change of red light having a long wavelength is longer than that of green or blue. . Therefore, in the voltage range where the transmittance of red light is high, peaks also occur in the light intensity of blue and green, and it is difficult to separate red light from blue and green light.
【0004】また、従来の複屈折制御方式のカラー液晶
表示素子は視野角が狭く、見る方向により表示色が容易
に変化するという欠点がある。さらに、従来の複屈折制
御方式のカラー液晶表示素子では、温度変化等による液
晶層のリタデーションの変化により複屈折性が変化し、
表示色が変化してしまうという問題がある。Further, the conventional birefringence control type color liquid crystal display device has a drawback that the viewing angle is narrow and the display color is easily changed depending on the viewing direction. Furthermore, in the conventional birefringence control type color liquid crystal display element, the birefringence is changed by the change in the retardation of the liquid crystal layer due to the temperature change,
There is a problem that the display color changes.
【0005】カラー液晶表示素子としては、各画素に
赤、青又は緑のフィルタを配置し、各画素の輝度を制御
することにより、カラー画像を表示する素子も知られて
いる。しかし、この種のカラー液晶表示素子は、3つの
画素で実質的な1つのドットを表現するため、多くの画
素が必要となり、その多数の画素にフィルタを配置する
ために素子が高密度化し、製造が困難である。また、カ
ラーフィルタの光透過率が低いため、バックライト等の
専用光源を用いない反射型では、表示が暗くなるという
問題を備えている。As a color liquid crystal display element, there is also known an element which displays a color image by arranging a red, blue or green filter in each pixel and controlling the brightness of each pixel. However, this type of color liquid crystal display element requires a large number of pixels in order to represent one dot substantially with three pixels, and the elements are densified because a filter is arranged in the large number of pixels. Difficult to manufacture. Further, since the light transmittance of the color filter is low, the reflection type that does not use a dedicated light source such as a backlight has a problem that the display becomes dark.
【0006】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、色の純度が高く、反射型でも明るいカラー表示を可
能とする複屈折制御方式のカラー液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。また、この発明は、視野角が広
く、温度による表示色の変化の小さい複屈折制御方式の
カラー液晶表示素子を提供することを他の目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a birefringence control type color liquid crystal display device which has a high color purity and enables bright color display even with a reflection type. Another object of the present invention is to provide a birefringence control type color liquid crystal display element having a wide viewing angle and a small change in display color due to temperature.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第1の観点に係るカラー液晶表示素子
は、対向して配置された第1と第2の基板と、前記第1
と第2の基板の対向面にそれぞれ形成された第1と第2
の電極と、前記第1の電極と前記第1の基板上に形成さ
れ、第1の配向方向に配向処理が施された第1の配向膜
と、前記第2の電極と前記第2の基板上に形成され、第
2の配向方向に配向処理が施された第2の配向膜と、前
記第1と第2の配向膜の間に封止され、その分子が前記
第1と第2の配向膜の配向処理に従ってツイストして配
向され、前記第1と第2の電極間に印加される電圧に応
じて分子の配向状態が変化し、この分子の配向状態に応
じて透過する光の偏光状態を変化させる液晶と、前記第
1の基板の外側に配置された第1の偏光板と、前記第2
の基板の外側に配置された第2の偏光板と、前記第1の
偏光板と前記第2の偏光板の間に配置され、複屈折性を
備えると共にその屈折率をn、光吸収係数をkとした場
合に、数式12の複素数で表される複素屈折率Nを備
え、光吸収係数kが波長が長くなるに従って小さくなる
特性を有する光学素子と、In order to achieve the above object, a color liquid crystal display element according to a first aspect of the present invention comprises a first and a second substrate which are arranged to face each other, and the first substrate.
A first and a second formed on opposite surfaces of the first and second substrates, respectively.
Electrode, a first alignment film formed on the first electrode and the first substrate, and subjected to an alignment treatment in a first alignment direction, the second electrode and the second substrate. The molecule is sealed between the first alignment film and the second alignment film formed on the first alignment film, which is subjected to the alignment treatment in the second alignment direction. The molecules are twisted and aligned according to the alignment treatment of the alignment film, the alignment state of the molecules changes according to the voltage applied between the first and second electrodes, and the polarization of light that passes through the alignment state of the molecules changes. A liquid crystal for changing a state, a first polarizing plate arranged outside the first substrate, and a second polarizing plate.
A second polarizing plate disposed on the outer side of the substrate, and disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate, having birefringence and having a refractive index n and a light absorption coefficient k. In this case, an optical element having a complex refractive index N represented by a complex number in Equation 12 and having a characteristic that the light absorption coefficient k becomes smaller as the wavelength becomes longer,
【数12】N=n−ik(iは虚数) より構成されることを特徴とする。## EQU12 ## It is characterized in that N = n-ik (i is an imaginary number).
【0008】また、この発明の第2の観点に係るカラー
液晶表示素子は、対向して配置された第1と第2の基板
と、前記第1と第2の基板の対向面にそれぞれ形成され
た第1と第2の電極と、前記第1と第2の基板間に封止
され、前記第1と第2の電極間に印加される電圧に応じ
て配向状態が変化する液晶と、前記第1の基板の外側に
配置された第1の偏光板と、前記第2の基板の外側に配
置された第2の偏光板と、前記第1の偏光板と前記第2
の偏光板の間に配置され、複屈折性を備えると共にその
屈折率をn、光吸収係数をkとした場合に、数式13の
複素数で表される複素屈折率Nを備え、光吸収係数kが
波長が長くなるに従って小さくなる特性を有する光学素
子と、Further, the color liquid crystal display element according to the second aspect of the present invention is formed on the first and second substrates which are arranged to face each other, and on the facing surfaces of the first and second substrates, respectively. A first and a second electrode, a liquid crystal that is sealed between the first and the second substrate, and has an alignment state that changes according to a voltage applied between the first and the second electrodes, A first polarizing plate arranged outside the first substrate, a second polarizing plate arranged outside the second substrate, the first polarizing plate and the second polarizing plate.
Is provided between the polarizing plates and has a birefringence and a refractive index of n and a light absorption coefficient of k, a complex refractive index N represented by a complex number in Expression 13 is provided, and the light absorption coefficient k is a wavelength. An optical element having a characteristic that becomes smaller as the length becomes longer,
【数13】N=n−ik(iは虚数) より構成されることを特徴とする。## EQU13 ## It is characterized in that N = n-ik (i is an imaginary number).
【0009】[0009]
【作用】この発明のカラー液晶表示素子は複素屈折率を
有する光学素子(以下、複素屈折素子という)を備えて
おり、その複素屈折率N(=n−ik)の虚数項の係数
k(光吸収係数)が波長に対し負の傾きを有する(波長
が長くなるに従って小さくなる)。従って、波長の長い
光程この液晶表示素子を透過し易い。このため、赤の波
長域の光が一定の強度を維持する印加電界の範囲におい
て、緑や青の波長域の光の強度は従来より弱くなる。こ
のため、赤の光に対する緑や青の光の混入を低減し、色
純度の高い赤を表示できる。The color liquid crystal display element of the present invention includes an optical element having a complex refractive index (hereinafter referred to as a complex refractive element), and the complex refractive index N (= n-ik) of the imaginary coefficient k (light The absorption coefficient has a negative slope with respect to the wavelength (it becomes smaller as the wavelength becomes longer). Therefore, the longer the wavelength of light, the easier it is for light to pass through this liquid crystal display element. Therefore, in the range of the applied electric field in which the light in the red wavelength region maintains a constant intensity, the intensity of the light in the green or blue wavelength region becomes weaker than in the past. Therefore, mixing of green or blue light with red light can be reduced, and red with high color purity can be displayed.
【0010】また、厚さ方向の屈折率とこれに直交する
平面方向の屈折率とが互いに異なる複素屈折素子を用い
ることにより、光が液晶層を垂直に透過したときと斜め
に透過したときとの位相差が補償され、視野角が広くな
る。また、表示色は液晶層の複屈折作用だけでなく、こ
れと複素屈折素子の複屈折作用が加わって得られるもの
であり、温度変化により液晶層のリタデーションが変化
しても、その影響は相対的に小さい。従って、温度変化
に起因する表示色の変動を低減できる。Further, by using a complex refraction element in which the refractive index in the thickness direction and the refractive index in the plane direction orthogonal to the thickness direction are different from each other, when light is transmitted vertically through the liquid crystal layer and when it is transmitted obliquely. The phase difference is compensated, and the viewing angle is widened. Further, the display color is obtained not only by the birefringence effect of the liquid crystal layer, but also by the birefringence effect of the complex refraction element, and even if the retardation of the liquid crystal layer changes due to temperature change, the effect is relative. Small. Therefore, it is possible to reduce the variation in display color due to the temperature change.
【0011】[0011]
【実施例】以下、複素屈折素子を用いたカラー液晶表示
素子の実施例を図面を参照して説明する。 (第1実施例)まず、この発明の第1実施例に係る単純
マトリクス型で複屈折制御方式の反射型カラー液晶表示
素子の構成を図1及び図2を参照して説明する。Embodiments of a color liquid crystal display element using a complex refraction element will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) First, the structure of a simple matrix type birefringence control type reflection type color liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0012】図1は本実施例のカラー液晶表示素子11
の構成を示す断面図、図2はカラー液晶表示素子11の
各光学軸の配置を示す平面図である。図1において、液
晶セル12は、第1の基板(以下、上ガラス基板)13
と第2の基板(以下、下ガラス基板)14とが液晶層を
封入する微細間隙、例えば、6.8μm隔てて対向配置
されて構成される。ガラス基板13、14の対向面に
は、ITO(インジウムとスズの酸化物)等の透明導電
材料からなる複数の走査電極15と複数の信号電極16
とが交差した状態でそれぞれ配設されている。FIG. 1 shows a color liquid crystal display device 11 of this embodiment.
2 is a cross-sectional view showing the configuration of FIG. 2 and FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of each optical axis of the color liquid crystal display element 11. In FIG. 1, a liquid crystal cell 12 includes a first substrate (hereinafter, upper glass substrate) 13
And a second substrate (hereinafter, lower glass substrate) 14 are opposed to each other with a minute gap for enclosing the liquid crystal layer, for example, 6.8 μm. On the opposing surfaces of the glass substrates 13 and 14, a plurality of scanning electrodes 15 and a plurality of signal electrodes 16 made of a transparent conductive material such as ITO (an oxide of indium and tin).
And are arranged in a crossed state.
【0013】配向膜17、18は、液晶セル12のガラ
ス基板13、14の内面に配設された走査電極15及び
信号電極16の表面に設けられ、液晶分子の配向方向を
規制するためのものである。配向膜17、18は、ラビ
ング等の配向処理が施されており、近接する液晶分子の
長軸方向をその配向処理方向に沿わせる。シール材19
は、上下のガラス基板13、14の間の周辺部に配設さ
れ、ガラス基板13と14の間を所定間隔に保持すると
ともに、その領域に液晶を封止するものである。The alignment films 17 and 18 are provided on the surfaces of the scanning electrodes 15 and the signal electrodes 16 provided on the inner surfaces of the glass substrates 13 and 14 of the liquid crystal cell 12, and regulate the alignment direction of liquid crystal molecules. Is. The alignment films 17 and 18 have been subjected to an alignment treatment such as rubbing, and the major axis directions of the liquid crystal molecules adjacent to each other are aligned with the alignment treatment direction. Seal material 19
Is disposed in the peripheral portion between the upper and lower glass substrates 13 and 14, holds the glass substrates 13 and 14 at a predetermined interval, and seals the liquid crystal in that region.
【0014】液晶層20は、カイラル液晶が添加された
ネマティック液晶等から構成され、配向膜17、18の
配向規制力に従って、液晶分子が250°±20°(望
ましくは、±10°)のツイスト角でねじれ配向した状
態となっている。液晶の光学異方性Δnは約0.2、液
晶層20の層厚dは約6.8μmに設定される。即ち、
Δn・d=1360nm±100nmに設定される。The liquid crystal layer 20 is composed of nematic liquid crystal or the like to which chiral liquid crystal is added, and the liquid crystal molecules are twisted at 250 ° ± 20 ° (preferably ± 10 °) according to the alignment regulating force of the alignment films 17 and 18. It is in a twisted orientation at the corners. The optical anisotropy Δn of the liquid crystal is set to about 0.2, and the layer thickness d of the liquid crystal layer 20 is set to about 6.8 μm. That is,
Δn · d = 1360 nm ± 100 nm is set.
【0015】複素屈折素子21はその屈折率が複素数で
定義されるものであり、その厚さ方向に直交する平面上
で屈折率が最大となる方向(面内延伸方向)をx方向、
その平面上でx方向に直交する方向をy方向、厚み方向
をz方向とした場合に、各方向の複素屈折率Nx、Ny、
Nzは数式14〜数式16で示される。The complex refractive element 21 has a refractive index defined by a complex number, and the direction in which the refractive index is maximum on the plane orthogonal to the thickness direction (in-plane stretching direction) is the x direction.
When the direction orthogonal to the x direction on the plane is the y direction and the thickness direction is the z direction, the complex refractive index N x , N y in each direction,
N z is represented by Equations 14 to 16.
【数14】N=nx−ikx N = n x −ik x
【数15】Ny=ny−iky (15) N y = n y −ik y
【数16】Nz=nz−ikz ここで、nx、ny、nzは屈折率を表し、iは虚数を表
し、kx、ky、kzは光吸収係数を表す。Equation 16] N z = n z -ik z where, n x, n y, n z represents the refractive index, i is represents an imaginary number, k x, k y, k z denotes the light absorption coefficient.
【0016】屈折率nx、ny、nzは、nx>nz>nyの
関係を満たす。また、その屈折率異方性Δn=nx−ny
と厚さtの積Δn・tが1600nm±30nm、Rz
係数が0.3〜0.7、望ましくは、0.45±0.1
のものである。なお、Rz係数は数式17のように定義
される。The refractive indices n x , n y and n z satisfy the relationship of n x > n z > n y . Further, the refractive index anisotropy Δn = n x -n y
The product of thickness and thickness Δn · t is 1600nm ± 30nm, Rz
Coefficient is 0.3 to 0.7, preferably 0.45 ± 0.1
belongs to. Note that the Rz coefficient is defined as in Expression 17.
【数17】Rz=(nx−nz)/(nx−ny)R z = (n x −n z ) / (n x −n y ).
【0017】光吸収係数kx、ky、kzは、波長λの関
数であり、kx(λ)、ky(λ)、kz(λ)と表すこ
とができる。ここで、光吸収係数kx(λ)、k
y(λ)、kz(λ)は、図3に示すように、波長λが長
くなるに従ってその値が小さくなる負の傾き、即ち、負
の波長依存性を有する。The light absorption coefficients k x , k y and k z are functions of the wavelength λ and can be expressed as k x (λ), k y (λ) and k z (λ). Here, the light absorption coefficient k x (λ), k
As shown in FIG. 3, y (λ) and k z (λ) have a negative slope, that is, a value that decreases as the wavelength λ becomes longer, that is, a negative wavelength dependence.
【0018】通常の屈折率と複素屈折率の違いを説明す
ると、光を波動として考えた場合、通常の屈折率を有す
る光学素子(例えば、位相差板)の入射光の強度振幅を
Iiとするとその出射光の振幅Ioは数式18で表され、
複素屈折率を有する複素屈折素子の入射光の強度振幅を
Iiとするとその出射光の振幅Ioは数式19で表され
る。Explaining the difference between the ordinary refractive index and the complex refractive index, when the light is considered as a wave, the intensity amplitude of the incident light of an optical element (for example, a retardation plate) having the ordinary refractive index is I i . Then, the amplitude I o of the emitted light is expressed by Equation 18,
Assuming that the intensity amplitude of the incident light of the complex refraction element having the complex refractive index is I i , the amplitude I o of the emission light thereof is represented by Formula 19.
【数18】 [Equation 18]
【数19】 ここで、tは位相差板又は複素屈折素子の厚さを表し、
数式19におけるexp(−2πkt/λ)は吸収項を
表す。[Formula 19] Here, t represents the thickness of the retardation plate or the complex refraction element,
Exp (−2πkt / λ) in Expression 19 represents an absorption term.
【0019】また、これらの通常の光学素子又は複素屈
折素子を通過する光の偏光状態を求めるために使用され
るジョーンズ行列は、通常の光学素子については数式2
0で表され、複素屈折素子については数式21で表され
る。Further, the Jones matrix used for obtaining the polarization state of the light passing through these ordinary optical elements or complex refracting elements is given by Equation 2 for ordinary optical elements.
0, and the complex refraction element is expressed by Equation 21.
【数20】 [Equation 20]
【0020】[0020]
【数21】 [Equation 21]
【0021】ここで、Δnはnxとnyの差(nx−ny)
であり、Δkはkxとkyの差(kx−ky)である。本実
施例では、Δkはほぼ0、即ち、kxとkyはほぼ等しい
値(より正確にはほぼ等しい関数)であり、kzもほぼ
等しい値を有する。Here, Δn is the difference between n x and n y (n x −n y ).
In it, .DELTA.k is the difference k x and k y (k x -k y) . In the present embodiment, Δk is almost 0, that is, k x and k y have almost the same value (more accurately, almost the same function), and k z also has the substantially same value.
【0022】他方の複素屈折素子22も複素数で定義さ
れる複素屈折率を有し、光吸収係数は負の傾きを有し、
Δn・dが1550nm±30nm、Rz係数が0.3
〜0.7、望ましくは、0.45±0.1のものであ
る。The other complex refraction element 22 also has a complex refractive index defined by a complex number, and the light absorption coefficient has a negative slope,
Δn · d is 1550 nm ± 30 nm, Rz coefficient is 0.3
˜0.7, preferably 0.45 ± 0.1.
【0023】上偏光板23と下偏光板24は、入射光の
うち、吸収軸方向の偏光成分を遮断(吸収)し、それと
直交する偏光成分を透過させるものである。反射板25
は、下偏光板24の下面に設けられ、上偏光板23から
入射し、液晶セル12と下偏光板24を透過した光を液
晶セル12側に反射するものである。The upper polarizing plate 23 and the lower polarizing plate 24 block (absorb) the polarization component in the absorption axis direction of the incident light and transmit the polarization component orthogonal thereto. Reflector 25
Is provided on the lower surface of the lower polarizing plate 24, and reflects the light incident from the upper polarizing plate 23 and transmitted through the liquid crystal cell 12 and the lower polarizing plate 24 to the liquid crystal cell 12 side.
【0024】図2(A)〜(E)は、液晶セル12の配
向処理方向と複素屈折素子21、22の光学軸(面内延
伸軸)と偏光板23、24の透過軸の組み合わせの一例
を、各構成要素毎の平面図で模式的に示した図である。
なお、図2(D)中の一点鎖線Sは表示面の左右方向に
沿う基準線であり、理解を容易にするためのものであ
る。2A to 2E show an example of a combination of the alignment treatment direction of the liquid crystal cell 12, the optical axes (in-plane stretching axes) of the complex refraction elements 21 and 22 and the transmission axes of the polarizing plates 23 and 24. FIG. 3 is a diagram schematically showing a plan view of each component.
Note that the alternate long and short dash line S in FIG. 2D is a reference line along the left-right direction of the display surface, and is for facilitating understanding.
【0025】図2(D)に示すように、液晶セル12の
下配向膜18に施された配向処理の方向18aは、基準
線Sに対して35°±10°傾いており、下配向膜18
近傍の液晶分子はこの配向処理方向18aに沿って配列
する。液晶セル12の上配向膜17に施された配向処理
の方向17aは、下配向膜18の配向処理方向18aを
基準として、70°±10°で交差する方向に設定され
ており、上配向膜17近傍の液晶分子はこの配向処理方
向17aに沿って配列する。これにより液晶分子は、下
ガラス基板14側から上ガラス基板13側に向かって時
計回り方向に250°±20°(望ましくは±10°)
ツイストした配向状態となる。As shown in FIG. 2D, the direction 18a of the alignment treatment applied to the lower alignment film 18 of the liquid crystal cell 12 is inclined 35 ° ± 10 ° with respect to the reference line S. 18
Liquid crystal molecules in the vicinity are arranged along the alignment processing direction 18a. The direction 17a of the alignment treatment applied to the upper alignment film 17 of the liquid crystal cell 12 is set to a direction intersecting at 70 ° ± 10 ° with the alignment treatment direction 18a of the lower alignment film 18 as a reference. Liquid crystal molecules in the vicinity of 17 are arranged along the alignment treatment direction 17a. As a result, the liquid crystal molecules are rotated in the clockwise direction from the lower glass substrate 14 side toward the upper glass substrate 13 side by 250 ° ± 20 ° (preferably ± 10 °).
A twisted orientation state is obtained.
【0026】図2(A)に示すように、上偏光板23の
透過軸23aは、下配向膜18の配向処理方向18aに
対して50°±10°(基準線Sに対して85°±10
°)で交差するように設定されている。図2(B)に示
すように、複素屈折素子21の延伸軸(平面上で屈折率
が最も大きくなる軸)21aは、下配向膜18の配向処
理方向18aに対して25°±10°(基準線Sに対し
て10°±10°)で交差するように設定されている。
図2(C)に示すように、複素屈折素子22の延伸軸2
2aは、下配向膜18の配向処理方向18aに対して1
5°±10°(基準線Sに対して50°±10°)で交
差するように設定されている。図2(E)に示すよう
に、下偏光板24の透過軸24aは、下配向膜18の配
向処理方向18aに対して45°±10°(基準線Sに
対して10°±10°)で交差するように設定されてい
る。As shown in FIG. 2A, the transmission axis 23a of the upper polarizing plate 23 is 50 ° ± 10 ° with respect to the alignment processing direction 18a of the lower alignment film 18 (85 ° ± with respect to the reference line S). 10
°) are set to intersect. As shown in FIG. 2B, the stretching axis 21 a of the complex refraction element 21 (the axis having the largest refractive index on the plane) 21 a is 25 ° ± 10 ° with respect to the alignment treatment direction 18 a of the lower alignment film 18. It is set to intersect the reference line S at 10 ° ± 10 °.
As shown in FIG. 2C, the stretching axis 2 of the complex refraction element 22 is
2a is 1 with respect to the alignment treatment direction 18a of the lower alignment film 18.
It is set to intersect at 5 ° ± 10 ° (50 ° ± 10 ° with respect to the reference line S). As shown in FIG. 2E, the transmission axis 24a of the lower polarizing plate 24 is 45 ° ± 10 ° with respect to the alignment treatment direction 18a of the lower alignment film 18 (10 ° ± 10 ° with respect to the reference line S). It is set to intersect at.
【0027】次に、上記構成の複屈折制御方式のカラー
液晶表示素子の着色原理について説明する。図1の上方
からカラー液晶表示素子11に入射する光は、上偏光板
23を透過することにより直線偏光となり、さらに、複
素屈折素子21、22を透過する過程で、複素屈折素子
21、22の延伸軸21a、22aの位置等の光学的配
置条件とリタデーション値に応じた複屈折作用を受けて
波長毎に偏光状態が異なる楕円偏光となる。これらの波
長毎の楕円偏光は、液晶セル12を通る過程で、液晶セ
ル12の光学的配置条件とリタデーション値に応じた複
屈折作用を受けて、さらにその偏光状態が変化する。複
素屈折素子21、22及び液晶セル12による複屈折作
用を受けた偏光状態が各々異なる各波長毎の楕円偏光が
下偏光板24に入射すると、下偏光板24の透過軸24
aに一致する偏光成分の光が下偏光板24を透過する。Next, the coloring principle of the birefringence control type color liquid crystal display device having the above structure will be described. Light incident on the color liquid crystal display element 11 from above in FIG. 1 becomes linearly polarized light by passing through the upper polarizing plate 23, and is further transmitted through the complex refracting elements 21 and 22. The elliptically polarized light having a different polarization state for each wavelength undergoes a birefringent action according to the optical arrangement conditions such as the positions of the stretching axes 21a and 22a and the retardation value. In the process of passing through the liquid crystal cell 12, the elliptically polarized light of each wavelength is subjected to a birefringence action according to the optical arrangement condition and the retardation value of the liquid crystal cell 12, and the polarization state thereof is further changed. When elliptically polarized light of each wavelength having different polarization states, which has been subjected to the birefringence effect by the complex refraction elements 21 and 22 and the liquid crystal cell 12, enters the lower polarization plate 24, the transmission axis 24 of the lower polarization plate 24.
Light having a polarization component matching a is transmitted through the lower polarizing plate 24.
【0028】下偏光板24を透過した光は、反射板25
で反射され、上述した光経路と逆の経路でカラー液晶表
示素子11の上面側に出射し、この出射光の色が表示色
となる。複素屈折素子21、22のリタデーションは、
複素屈折素子21、22の屈折率異方性Δnと厚さtと
の積Δn・tにより定まるほぼ一定値であり、液晶セル
12のリタデーションは、液晶分子の配向状態により定
まる。従って、通常の複屈折制御方式のカラー液晶表示
素子と同様に、対向する電極15と16間に印加する電
圧値を変えて液晶分子の配向状態を変化させ、液晶セル
12の偏光作用を変化させ、表示色の色相及び輝度を変
化させることができる。The light transmitted through the lower polarizing plate 24 is reflected by the reflecting plate 25.
And is emitted to the upper surface side of the color liquid crystal display element 11 through a path opposite to the above-described optical path, and the color of the emitted light becomes a display color. The retardation of the complex refraction elements 21 and 22 is
It is a substantially constant value determined by the product Δn · t of the refractive index anisotropy Δn of the complex refraction elements 21 and 22 and the thickness t, and the retardation of the liquid crystal cell 12 is determined by the alignment state of the liquid crystal molecules. Therefore, similar to a normal birefringence control type color liquid crystal display element, the voltage applied between the opposing electrodes 15 and 16 is changed to change the alignment state of the liquid crystal molecules and change the polarization action of the liquid crystal cell 12. It is possible to change the hue and brightness of the display color.
【0029】ここで、仮に、複素屈折素子21、22の
複素屈折率の虚数項、即ち、光吸収係数kx、ky、kz
が波長によらず、一定値であるとすると、電極15と1
6の間に印加する電圧Vに対する赤(610nm)、緑
(550nm)、青(450nm)の光の出射強度は図4
(A)のように変化する。即ち、波長の長い赤の光は、
電圧Vの変化に対し、その強度変化の周期が長い。一
方、波長の短い緑或いは青の光は、電圧Vの変化に対し
その強度がより短い周期で変化する。このため、赤の光
が一定値以上の強度を有する電圧範囲においても、緑或
いは青の光がある程度の強度を有する。即ち、図4
(A)に示す特性では、赤の出射光の強度が強い領域
に、緑又は青の光の強度が比較的強い領域が位置する。
このため、赤の光と共に緑及び/又は青の光が出射され
てしまい、色純度の高い赤を取り出すことが困難であ
る。なお、赤の出射光の強度が比較的弱い電圧領域が広
いので、この電圧領域で、緑又は青の出射光を混色なく
取り出すことが可能である。Here, tentatively, the imaginary term of the complex refractive index of the complex refraction elements 21 and 22, that is, the light absorption coefficients k x , k y and k z.
Is a constant value regardless of wavelength, electrodes 15 and 1
The output intensity of red (610 nm), green (550 nm), and blue (450 nm) light with respect to the voltage V applied during 6 is shown in FIG.
It changes like (A). That is, red light with a long wavelength
The cycle of the intensity change is long with respect to the change of the voltage V. On the other hand, green or blue light having a short wavelength changes its intensity with a shorter cycle with respect to the change of the voltage V. Therefore, the green or blue light has a certain intensity even in the voltage range in which the red light has a certain intensity or more. That is, FIG.
In the characteristic shown in (A), a region in which the intensity of green or blue light is relatively strong is located in a region in which the intensity of red emitted light is strong.
For this reason, green and / or blue light is emitted together with red light, and it is difficult to extract red with high color purity. Since the voltage region where the intensity of the emitted light of red is relatively weak is wide, it is possible to take out the emitted light of green or blue without color mixing in this voltage region.
【0030】一方、光吸収係数k(λ)が図3に示すよ
うに、負の波長依存性(波長が長くなるに従って値が小
さくなる)を有する場合、長波長の光ほど吸収される割
合が小さくなる。このため、図4(B)に示すように、
赤の光の強度に対する緑及び青の光の強度が相対的に弱
くなる。このため、赤の光と緑及び/又は青の光が同時
に出射され、混色が発生しても、緑及び/又は青の光の
強度が小さいので、その影響が小さくなり、色純度の高
い赤を表示できる。一方、緑及び青の表示は、赤の出射
光の強度が弱い比較的広い電圧領域で、選定でき、しか
も、緑と青は比較的短い周期で変化するので、緑と青の
分離は容易であり、色純度の高い緑及び青も表示可能で
ある。On the other hand, as shown in FIG. 3, when the light absorption coefficient k (λ) has a negative wavelength dependency (its value decreases as the wavelength becomes longer), the longer the wavelength of light is, the more the ratio is absorbed. Get smaller. Therefore, as shown in FIG.
The intensity of green and blue light becomes relatively weaker than that of red light. For this reason, even if red light and green and / or blue light are emitted at the same time, and the color mixture occurs, the effect of the green and / or blue light is small, so that the effect is small and the red with high color purity is obtained. Can be displayed. On the other hand, the display of green and blue can be selected in a relatively wide voltage range in which the intensity of emitted light of red is weak, and since green and blue change in a relatively short cycle, separation of green and blue is easy. Yes, green and blue with high color purity can also be displayed.
【0031】以上説明したように、上記実施例によれ
ば、走査電極15と信号電極16の間に印加する電圧を
制御して液晶層20に印加する電界(実効電圧)を制御
することにより、液晶層20の複屈折性を制御して所望
の色、特に、色純度の高い三原色を表示することができ
る。また、上記構成によれば、厚さ方向にも位相差を有
する複素屈折素子21、22を使用しているので、光が
液晶層20を垂直に透過したときと斜めに透過したとき
との位相差が複素屈折素子21、22を透過することに
より補償され、視野角が広くなる。As described above, according to the above embodiment, by controlling the voltage applied between the scanning electrode 15 and the signal electrode 16 to control the electric field (effective voltage) applied to the liquid crystal layer 20, By controlling the birefringence of the liquid crystal layer 20, it is possible to display a desired color, particularly three primary colors having high color purity. Further, according to the above configuration, since the complex refraction elements 21 and 22 having a phase difference also in the thickness direction are used, there is a difference between when light is transmitted vertically through the liquid crystal layer 20 and when it is transmitted obliquely. The phase difference is compensated by transmitting through the complex refraction elements 21 and 22, and the viewing angle is widened.
【0032】また、表示色は液晶層20の複屈折作用だ
けでなく、これと複素屈折素子21、22の各複屈折作
用が加わって得られるものである。複屈折作用の温度依
存性が液晶層20の複屈折作用の温度依存性よりも小さ
い複素屈折素子21、22を2枚使用しているから、温
度変化により液晶層20のリタデーションが変化して
も、その影響は相対的に小さい。従って、温度変化に起
因する表示色の変動を低減できる。また、液晶層20へ
の印加電圧(実効電圧)の上昇に伴って、表示色が白→
赤→青→緑と変化し、三原色と白が表示可能となり、実
用上十分なカラー画像が表示できる。The display color is obtained not only by the birefringence effect of the liquid crystal layer 20 but also by the respective birefringence effects of the complex refraction elements 21 and 22. Since two complex refraction elements 21 and 22 in which the temperature dependence of the birefringence action is smaller than the temperature dependence of the birefringence action of the liquid crystal layer 20 are used, even if the retardation of the liquid crystal layer 20 changes due to the temperature change. , Its impact is relatively small. Therefore, it is possible to reduce the variation in display color due to the temperature change. In addition, as the applied voltage (effective voltage) to the liquid crystal layer 20 rises, the display color becomes white →
The color changes from red to blue to green, and the three primary colors and white can be displayed, making it possible to display a practically sufficient color image.
【0033】具体例 第1実施例の具体例として、配向膜17、18の配向処
理方向17a、18a、複素屈折素子21、22の延伸
軸21a、22a、及び偏光板23、24の透過軸23
a、24aの配置角度を図2(A)〜(E)に示す各角
度の中心角度に設定し、液晶層20の厚さdを6.8μ
mに設定し、Δn・dを1390nm、複素屈折素子2
1、22の波長610nmにおける光吸収係数を0.0
5、波長550nmにおける光吸収係数を0.09、波長
450nmにおける光吸収係数を0.12としたカラー液
晶表示素子を作成し、走査電極15と信号電極16に供
給する信号を制御して、スタティック駆動した。Concrete Example As a concrete example of the first embodiment, the alignment treatment directions 17a and 18a of the alignment films 17 and 18, the stretching axes 21a and 22a of the complex refraction elements 21 and 22, and the transmission axis 23 of the polarizing plates 23 and 24.
The arrangement angles of a and 24a are set to the central angles of the respective angles shown in FIGS. 2A to 2E, and the thickness d of the liquid crystal layer 20 is set to 6.8 μm.
m, Δn · d of 1390 nm, complex refraction element 2
The optical absorption coefficient of 1, 22 at a wavelength of 610 nm is 0.0
5, a color liquid crystal display element having a light absorption coefficient of 0.09 at a wavelength of 550 nm and a light absorption coefficient of 0.12 at a wavelength of 450 nm was prepared, and a signal supplied to the scanning electrode 15 and the signal electrode 16 was controlled to make static. Driven.
【0034】この場合、図5に示すように、スタティッ
ク電圧、即ち、印加電圧の実効値が2.04V未満で
は、このカラー液晶表示素子の表示色は白となり、印加
電圧の実効値が2.12V〜2.18Vではその表示色
は赤となり、印加電圧の実効値が2.19V〜2.21
Vではその表示色は青となり、印加電圧の実効値が2.
27V以上ではその表示色は緑となった。そして、各表
示色は図6のCIE色度図に示すように、その色純度が
高かった。In this case, as shown in FIG. 5, when the static voltage, that is, the effective value of the applied voltage is less than 2.04 V, the display color of this color liquid crystal display element is white, and the effective value of the applied voltage is 2. At 12V to 2.18V, the display color is red, and the effective value of the applied voltage is 2.19V to 2.21.
At V, the display color is blue, and the effective value of the applied voltage is 2.
At 27V and above, the display color was green. Each display color had a high color purity as shown in the CIE chromaticity diagram of FIG.
【0035】比較例 比較例として、複素屈折素子21、22の波長610n
m、550nm、及び450nmにおける光吸収係数をほぼ
0.10とし、他の構成を具体例1と実質的に同一とし
たカラー液晶表示素子を作成し、走査電極15と信号電
極16に供給する信号を制御して、スタティック駆動し
た。この場合、スタティック電圧、即ち、印加電圧の実
効値が2.04V未満では、このカラー液晶表示素子の
表示色は白となり、印加電圧の実効値が2.15V〜
2.17Vではその表示色は黄色(赤みがかった黄色)
となり、印加電圧の実効値が2.18V〜2.22Vで
はその表示色は青となり、印加電圧の実効値が2.26
V以上ではその表示色は緑となり、赤の色純度が低かっ
た。Comparative Example As a comparative example, the wavelengths of the complex refraction elements 21 and 610n are 610n.
Signals to be supplied to the scanning electrodes 15 and the signal electrodes 16 were prepared by making a color liquid crystal display element having a light absorption coefficient at m, 550 nm, and 450 nm of about 0.10 and other configurations substantially the same as those of the first embodiment. Was controlled and driven statically. In this case, when the static voltage, that is, the effective value of the applied voltage is less than 2.04 V, the display color of this color liquid crystal display element is white, and the effective value of the applied voltage is 2.15 V to
At 2.17V, the display color is yellow (reddish yellow)
When the effective value of the applied voltage is 2.18V to 2.22V, the display color is blue, and the effective value of the applied voltage is 2.26.
Above V, the display color was green and the color purity of red was low.
【0036】この具体例及び比較例からも明らかなよう
に、この実施例によれば、色純度の高い三原色、特に、
色純度の高い赤を表示できる。また、この具体例のカラ
ー液晶表示素子は、温度変化に伴う表示色の変動が小さ
く、視野角が広かった。As is clear from this specific example and comparative example, according to this example, the three primary colors having high color purity, particularly,
Red with high color purity can be displayed. Further, in the color liquid crystal display element of this specific example, the change in display color due to the temperature change was small, and the viewing angle was wide.
【0037】(第2実施例)上記実施例においては、2
枚の複素屈折素子21、22を上ガラス基板13と上偏
光板23の間に配置したが、複素屈折素子の位置は任意
である。例えば、図7に示すように、一方の複素屈折素
子21を上ガラス基板13と上偏光板23の間に配置
し、他方の複素屈折素子22を下ガラス基板14と下偏
光板24の間に配置するようにしてもよい。このように
複素屈折素子21、22を配置した場合の、配向膜1
7、18の配向処理方向17a、18a、複素屈折素子
21、22の延伸軸21a、22a、及び偏光板23、
24の透過軸23a、24aの配置を図8(A)〜
(E)に示す。(Second Embodiment) In the above embodiment, 2
Although the complex refracting elements 21 and 22 are arranged between the upper glass substrate 13 and the upper polarizing plate 23, the position of the complex refracting elements is arbitrary. For example, as shown in FIG. 7, one complex refraction element 21 is disposed between the upper glass substrate 13 and the upper polarizing plate 23, and the other complex refraction element 22 is disposed between the lower glass substrate 14 and the lower polarizing plate 24. It may be arranged. Alignment film 1 when complex refraction elements 21 and 22 are arranged in this way
7, 18 alignment treatment directions 17a, 18a, stretching axes 21a, 22a of the complex refraction elements 21, 22 and the polarizing plate 23,
The arrangement of the transmission axes 23a and 24a of 24 is shown in FIG.
It shows in (E).
【0038】図8(C)に示すように、下配向膜18に
施された配向処理の方向18aは、基準線Sに対して3
5°±10°傾いており、上配向膜17に施された配向
処理の方向17aは、配向膜18の配向処理方向18a
を基準として、70°±10°で交差する方向に設定さ
れており、液晶分子は、下ガラス基板14側から上ガラ
ス基板13側に向かって時計回り方向に250°±20
°(望ましくは、±10°)ツイストした配向状態とな
る。As shown in FIG. 8C, the direction 18a of the alignment treatment applied to the lower alignment film 18 is 3 with respect to the reference line S.
The direction 17a of the alignment treatment applied to the upper alignment film 17 is inclined by 5 ° ± 10 °, and the alignment treatment direction 18a of the alignment film 18 is
Is set in a direction intersecting at 70 ° ± 10 °, and the liquid crystal molecules are 250 ° ± 20 in a clockwise direction from the lower glass substrate 14 side toward the upper glass substrate 13 side.
The orientation state is twisted by ° (desirably ± 10 °).
【0039】図8(A)に示すように、上偏光板23の
透過軸23aは、下配向膜18の配向処理方向18aに
対して80°±10°(基準線Sに対して45°±10
°)で交差するように設定されている。図8(B)に示
すように、複素屈折素子21の延伸軸(平面上で屈折率
が最大となる方向)21aは、下配向膜18の配向処理
方向18aに対して35°±10°(基準線Sに対して
0°±10°)で交差するように設定されている。図8
(D)に示すように、複素屈折素子22の延伸軸(平面
上で屈折率が最大となる方向)22aは、下配向膜18
の配向処理方向18aに対して10°±10°(基準線
Sに対して45°±10°)で交差するように設定され
ている。図8(E)に示すように、下偏光板24の透過
軸24aは、下配向膜18の配向処理方向18aに対し
て45°±10°(基準線Sに対して10°±10°)
で交差するように設定されている。As shown in FIG. 8A, the transmission axis 23a of the upper polarizing plate 23 is 80 ° ± 10 ° with respect to the alignment treatment direction 18a of the lower alignment film 18 (45 ° ± with respect to the reference line S). 10
°) are set to intersect. As shown in FIG. 8B, the stretching axis 21a of the complex refraction element 21 (direction in which the refractive index is maximized on the plane) 21a is 35 ° ± 10 ° with respect to the alignment treatment direction 18a of the lower alignment film 18. It is set to intersect the reference line S at 0 ° ± 10 °. Figure 8
As shown in (D), the stretching axis 22a of the complex refraction element 22 (the direction in which the refractive index is maximized on the plane) 22a has a lower alignment film 18a.
It is set to intersect with the orientation processing direction 18a of 10 ° ± 10 ° (45 ° ± 10 ° with respect to the reference line S). As shown in FIG. 8E, the transmission axis 24a of the lower polarizing plate 24 is 45 ° ± 10 ° with respect to the alignment treatment direction 18a of the lower alignment film 18 (10 ° ± 10 ° with respect to the reference line S).
It is set to intersect at.
【0040】複素屈折素子21のΔn・tは1600n
m±30nm、Rz係数は0.3〜0.7(望ましくは
0.45±0.1)であり、液晶層20のΔn・dは1
350nm±100nmであり、複素屈折素子22のΔ
n・tは1600nm±30nm、Rz係数は0.3〜
0.7(望ましくは0.45±0.1)である。Δn · t of the complex refraction element 21 is 1600n
m ± 30 nm, Rz coefficient is 0.3 to 0.7 (preferably 0.45 ± 0.1), and Δn · d of the liquid crystal layer 20 is 1.
350 nm ± 100 nm, and Δ of the complex refraction element 22 is
n · t is 1600 nm ± 30 nm, Rz coefficient is 0.3 to
0.7 (preferably 0.45 ± 0.1).
【0041】このような構成によっても、液晶層20の
実効印加電圧を制御し、表示色を制御してカラー画像を
表示することができ、特に、色純度の高い三原色が表示
可能となる。また、複素屈折素子21、22として厚さ
方向にも屈折率を有するものを使用しているので、光が
液晶層20を垂直に透過したときと斜めに透過したとき
との位相差が複素屈折素子21、22を透過することに
より補償され、視野角が改善される。With such a structure, a color image can be displayed by controlling the effective applied voltage of the liquid crystal layer 20 and the display color, and in particular, the three primary colors having high color purity can be displayed. Since the complex refraction elements 21 and 22 having a refractive index also in the thickness direction are used, the phase difference between when light vertically passes through the liquid crystal layer 20 and when it obliquely passes is complex refraction. It is compensated by transmitting through the elements 21 and 22, and the viewing angle is improved.
【0042】以上説明したように、この発明の複屈折制
御方式のカラー液晶表示素子によれば、純度の高い三原
色を表示できる。また、視野角が大きくなり、さらに、
温度変化による色ずれ等を低減できる。As described above, according to the birefringence control type color liquid crystal display element of the present invention, it is possible to display three primary colors having high purity. In addition, the viewing angle is increased,
Color shift due to temperature change can be reduced.
【0043】上記実施例では、単純マトリクス方式のね
じれ角の大きいツイステッドネマティックカラー液晶表
示素子を例に本願発明を説明したが、本発明は、例え
ば、TFT(薄膜トランジスタ)等をアクティブ素子と
して用いたアクティブマトリクス方式のカラー液晶表示
素子に適用してもよい。In the above embodiment, the invention of the present application has been described by taking a twisted nematic color liquid crystal display element of a simple matrix type having a large twist angle as an example. However, the present invention is, for example, an active element using a TFT (thin film transistor) or the like as an active element. It may be applied to a matrix type color liquid crystal display element.
【0044】上記第1及び第2実施例では、複素屈折素
子21、22を偏光板23と25の間に配置する例を示
したが、例えば、1枚又は3枚以上の複素屈折素子を偏
光板23、25の間に配置するようにしてもよい。ま
た、上記第1及び第2実施例では、複素屈折素子21、
22として、互いに直交する3方向の屈折率が互いに異
なっているものを使用したが、これにかぎられるもので
はない。さらに、複素屈折率の虚数項の光吸収係数
kx、ky、kzをほぼ同一の値として説明したが、これ
らの値は異なっていてもよい。また、図3では、複素屈
折率の虚数項の光吸収係数kx、ky、kzが波長λが長
くなるに従ってほぼ一様に小さくなる例を示したが、赤
の波長領域での光吸収係数が緑及び青の波長領域での光
吸収係数よりも小さいならば、変化の様子及び程度は任
意である。Although the complex refracting elements 21 and 22 are arranged between the polarizing plates 23 and 25 in the first and second embodiments, for example, one or three or more complex refracting elements are polarized. It may be arranged between the plates 23 and 25. In the first and second embodiments, the complex refraction element 21,
As the element 22, a material having different refractive indexes in three directions orthogonal to each other was used, but the material is not limited to this. Further, although the light absorption coefficients k x , k y , and k z of the imaginary term of the complex refractive index have been described as substantially the same value, these values may be different. In addition, FIG. 3 shows an example in which the light absorption coefficients k x , k y , and k z of the imaginary term of the complex refractive index become substantially uniform as the wavelength λ becomes longer. If the absorption coefficient is smaller than the light absorption coefficients in the green and blue wavelength regions, the mode and degree of change are arbitrary.
【0045】上記実施例では、反射板25を下偏光板2
4側に有する反射型のカラー液晶表示素子について説明
したが、反射板25を上偏光板23側に配置しても同様
の効果を得ることができる。また、上記実施例では、反
射板25を備えた反射型のカラー液晶表示素子について
説明したが、この発明は透過型のカラー液晶表示素子に
も適用可能である。In the above embodiment, the reflection plate 25 is used as the lower polarization plate 2
Although the reflective type color liquid crystal display element provided on the fourth side has been described, the same effect can be obtained even if the reflection plate 25 is arranged on the upper polarizing plate 23 side. Further, in the above embodiment, the reflective type color liquid crystal display device provided with the reflection plate 25 has been described, but the present invention is also applicable to a transmissive type color liquid crystal display device.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、色純度の高い三原色を表示でき、視野角が大きく、
且つ、温度変化による色ずれが低減されたカラー液晶表
示素子を提供することができる。As described above, according to the present invention, the three primary colors with high color purity can be displayed, the viewing angle is large, and
In addition, it is possible to provide a color liquid crystal display element in which color shift due to temperature change is reduced.
【図1】この発明の第1実施例に係る複屈折制御方式の
カラー液晶表示素子の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a birefringence control type color liquid crystal display element according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1実施例に係るカラー液晶表示素子における
液晶分子の配向方向と、偏光板の透過軸の方向と、複素
屈折素子の面延伸軸の位置関係を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a positional relationship between an alignment direction of liquid crystal molecules, a transmission axis direction of a polarizing plate, and a plane stretching axis of a complex refraction element in the color liquid crystal display element according to the first example.
【図3】複素屈折素子の複素屈折率の虚数部を構成する
光吸収係数kの波長依存性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing wavelength dependence of a light absorption coefficient k that constitutes an imaginary part of a complex refractive index of a complex refraction element.
【図4】対向する電極間に印加する電圧と赤、緑、青の
各出射光の強度の関係を示す図であり、(A)は複素屈
折素子の複素屈折率の虚数項の光吸収係数を波長によら
ず一定とした場合の例、(B)は複素屈折素子の複素屈
折率の虚数項の光吸収係数を波長が長くなるに従って小
さくなるようにした場合(第1実施例の場合)の例を示
す。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a voltage applied between electrodes facing each other and intensities of emitted lights of red, green, and blue. FIG. 4A is a light absorption coefficient of an imaginary term of a complex refractive index of a complex refractive element. Is constant regardless of wavelength, (B) is a case where the optical absorption coefficient of the imaginary term of the complex refractive index of the complex refraction element is made smaller as the wavelength becomes longer (in the case of the first embodiment). For example:
【図5】第1実施例に係るカラー液晶表示素子の印加電
圧と表示色の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an applied voltage and a display color of the color liquid crystal display element according to the first example.
【図6】第1実施例の具体例に係るカラー液晶表示素子
の色度図である。FIG. 6 is a chromaticity diagram of a color liquid crystal display element according to a specific example of the first example.
【図7】この発明の第2実施例に係るカラー液晶表示素
子の断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a color liquid crystal display element according to a second embodiment of the present invention.
【図8】第2実施例に係るカラー液晶表示素子における
液晶分子の配向方向と、偏光板の透過軸の方向と、複素
屈折素子の延伸軸の位置の関係を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a relationship among an alignment direction of liquid crystal molecules, a transmission axis direction of a polarizing plate, and a stretching axis position of a complex refraction element in a color liquid crystal display element according to a second example.
11・・・カラー液晶表示素子、12・・・液晶セル、13・・
・上ガラス基板、14・・・下ガラス基板、15・・・走査電
極、16・・・信号電極、17・・・配向膜、18・・・配向
膜、19・・・シール材、20・・・液晶層、21・・・複素屈
折素子、22・・・複素屈折素子、23・・・上偏光板、24
・・・下偏光板、25・・・反射板11 ... Color liquid crystal display element, 12 ... Liquid crystal cell, 13 ...
・ Upper glass substrate, 14 ... Lower glass substrate, 15 ... Scan electrode, 16 ... Signal electrode, 17 ... Alignment film, 18 ... Alignment film, 19 ... Sealing material, 20 ... ..Liquid crystal layer, 21 ... Complex refraction element, 22 ... Complex refraction element, 23 ... Upper polarizing plate, 24
... Lower polarizing plate, 25 ... Reflector
Claims (4)
1と第2の電極と、 前記第1の電極と前記第1の基板上に形成され、第1の
配向方向に配向処理が施された第1の配向膜と、 前記第2の電極と前記第2の基板上に形成され、第2の
配向方向に配向処理が施された第2の配向膜と、 前記第1と第2の配向膜の間に封止され、その分子が前
記第1と第2の配向膜の配向処理に従ってツイストして
配向され、前記第1と第2の電極間に印加される電圧に
応じて分子の配向状態が変化し、この分子の配向状態に
応じて透過する光の偏光状態を変化させる液晶と、 前記第1の基板の外側に配置された第1の偏光板と、 前記第2の基板の外側に配置された第2の偏光板と、 前記第1の偏光板と前記第2の偏光板の間に配置され、
複屈折性を備えると共にその屈折率をn、光吸収係数を
kとした場合に、数式1の複素数で表される複素屈折率
Nを備え、光吸収係数kが波長が長くなるに従って小さ
くなる特性を有する光学素子と、 【数1】N=n−ik(iは虚数) より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。1. A first substrate and a second substrate which are arranged to face each other, a first electrode and a second electrode which are respectively formed on opposing faces of the first substrate and the second substrate, and the first electrode. A first alignment film formed on the first substrate and subjected to an alignment treatment in a first alignment direction; a second alignment film formed on the second electrode and the second substrate; Between the first and second alignment films and the second alignment film that has been oriented in the direction, and its molecules are twisted according to the alignment treatment of the first and second alignment films. A liquid crystal that is oriented and changes the orientation state of molecules according to the voltage applied between the first and second electrodes, and changes the polarization state of transmitted light according to the orientation state of the molecules; A first polarizing plate arranged outside the first substrate; a second polarizing plate arranged outside the second substrate; Disposed between the plate and the second polarizing plate,
A property that the birefringence is provided and the refractive index is n and the light absorption coefficient is k, and a complex refractive index N represented by a complex number in Expression 1 is provided, and the light absorption coefficient k becomes smaller as the wavelength becomes longer. A color liquid crystal display element comprising: an optical element having: and N = n-ik (i is an imaginary number).
1と第2の電極と、 前記第1と第2の基板間に封止され、前記第1と第2の
電極間に印加される電圧に応じて配向状態が変化する液
晶と、 前記第1の基板の外側に配置された第1の偏光板と、 前記第2の基板の外側に配置された第2の偏光板と、 前記第1の偏光板と前記第2の偏光板の間に配置され、
複屈折性を備えると共にその屈折率をn、光吸収係数を
kとした場合に、数式2の複素数で表される複素屈折率
Nを備え、光吸収係数kが波長が長くなるに従って小さ
くなる特性を有する光学素子と、 【数2】N=n−ik(iは虚数) より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。2. A first and a second substrate which are arranged to face each other, a first and a second electrode which are respectively formed on opposing faces of the first and the second substrate, and the first and the second electrode. A liquid crystal that is sealed between two substrates and has an alignment state that changes according to a voltage applied between the first and second electrodes; and a first polarizing plate that is disposed outside the first substrate. A second polarizing plate arranged outside the second substrate, and arranged between the first polarizing plate and the second polarizing plate,
A property that the birefringence is provided and the refractive index is n and the light absorption coefficient is k, and a complex refractive index N represented by a complex number in Equation 2 is provided, and the light absorption coefficient k becomes smaller as the wavelength becomes longer. A color liquid crystal display device comprising: an optical element having: and N = n-ik (i is an imaginary number).
1と第2の電極と、 前記第1の電極と前記第1の基板上に形成され、第1の
配向方向に配向処理が施された第1の配向膜と、 前記第2の電極と前記第2の基板上に形成され、第2の
配向方向に配向処理が施された第2の配向膜と、 前記第1と第2の配向膜の間に封止され、その分子が前
記第1と第2の配向膜の配向処理に従ってツイストして
配向され、前記第1と第2の電極間に印加される電圧に
応じて分子の配向状態が変化し、この分子の配向状態に
応じて透過する光の偏光状態を変化させる液晶と、 前記第1の基板の外側に配置された第1の偏光板と、 前記第2の基板の外側に配置された第2の偏光板と、 前記第1の偏光板と前記第2の偏光板の間に配置され、
複屈折性を備えると共にその屈折率をn、光吸収係数を
kとした場合に、数式3の複素数で表される複素屈折率
Nを備え、赤の光に対する光吸収係数kが波長が緑及び
青の光に対する光吸収係数kよりも小さい特性を有する
光学素子と、 【数3】N=n−ik(iは虚数) より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。3. A first and a second substrate which are arranged to face each other, a first and a second electrode which are respectively formed on opposing faces of the first and the second substrate, and the first electrode. A first alignment film formed on the first substrate and subjected to an alignment treatment in a first alignment direction; a second alignment film formed on the second electrode and the second substrate; Between the first and second alignment films and the second alignment film that has been oriented in the direction, and its molecules are twisted according to the alignment treatment of the first and second alignment films. A liquid crystal that is oriented and changes the orientation state of molecules according to the voltage applied between the first and second electrodes, and changes the polarization state of transmitted light according to the orientation state of the molecules; A first polarizing plate arranged outside the first substrate; a second polarizing plate arranged outside the second substrate; Disposed between the plate and the second polarizing plate,
When it has birefringence and its refractive index is n and its light absorption coefficient is k, it has a complex refractive index N represented by a complex number in Expression 3, and the light absorption coefficient k for red light has a wavelength of green and A color liquid crystal display element comprising an optical element having a characteristic smaller than a light absorption coefficient k for blue light, and N = n-ik (i is an imaginary number).
1と第2の電極と、 前記第1の電極と前記第1の基板上に形成され、第1の
配向方向に配向処理が施された第1の配向膜と、 前記第2の電極と前記第2の基板上に形成され、第2の
配向方向に配向処理が施された第2の配向膜と、 前記第1と第2の配向膜の間に封止され、その分子が前
記第1と第2の配向膜の配向処理に従って230°〜2
70°ツイストして配向され、その光学異方性Δnと厚
さdの積Δn・dが1250nm〜1450nmの値を
有する液晶と、 前記第1の基板の外側に配置され、その光学軸を第2の
配向処理方向に対し40°〜60°で交差させて配置さ
れた第1の偏光板と、 前記第2の基板の外側に配置され、その光学軸を前記第
2の配向処理方向に対し35°〜55°で交差させて配
置された第2の偏光板と、 前記第1の基板と前記第1の偏光板の間に配置され、複
屈折性を備えると共に、その屈折率をn、光吸収係数を
kとした場合に、数式4の複素数で表される複素屈折率
Nを備え、厚さ方向と直交する平面内における屈折率n
が最も大きい方向の複素屈折率Nx1を数式5で表し、最
大屈折率方向と前記平面内で直交する方向の複素屈折率
Ny1を数式6で表し、前記厚さ方向の複素屈折率Nz1を
数式7で表すと、nx1>nz1>ny1の関係を満たし、光
吸収係数kx1、ky1、kz1が波長が長くなるに従って小
さくなる特性を有し、前記最大屈折率方向を前記第2の
配向処理方向に対し15°乃至35°で交差させて配置
された第1の光学素子と、 【数4】N=n−ik(iは虚数) 【数5】Nx1=nx1−ikx1(iは虚数) 【数6】Ny1=ny1−iky1(iは虚数) 【数7】Nz1=nz1−ikz1(iは虚数) 前記第1の基板と前記第1の光学素子の間に配置され、
複屈折性を備えると共に数式8の複素数で表される複素
屈折率Nを備え、厚さ方向と直交する平面内における屈
折率nが最も大きい方向の複素屈折率Nx2を数式9で表
し、最大屈折率方向と前記平面内で直交する方向の複素
屈折率Ny2を数式10で表し、前記厚さ方向の複素屈折
率Nz2を数式11で表すと、nx2>nz2>ny2の関係を
満たし、光吸収係数kx2、ky2、kz2が波長が大きくな
るに従って小さくなる特性を有し、前記最大屈折率方向
を前記第2の配向処理方向に対し5°乃至25°で交差
させて配置された第2の光学素子と、 【数8】N=n−ik(iは虚数) 【数9】Nx2=nx2−ikx2(iは虚数) 【数10】Ny2=ny2−iky2(iは虚数) 【数11】Nz2=nz2−ikz2(iは虚数) より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。4. A first substrate and a second substrate which are arranged to face each other, a first electrode and a second electrode which are respectively formed on opposing faces of the first substrate and the second substrate, and the first electrode. A first alignment film formed on the first substrate and subjected to an alignment treatment in a first alignment direction; a second alignment film formed on the second electrode and the second substrate; Between the first and second alignment films and the second alignment film that has been subjected to the alignment treatment in the direction, and the molecules thereof are 230 ° to 230 ° according to the alignment treatment of the first and second alignment films. Two
A liquid crystal that is twisted at 70 ° and oriented, and has a product Δn · d of optical anisotropy Δn and thickness d of 1250 nm to 1450 nm, the liquid crystal being disposed outside the first substrate and having an optical axis A first polarizing plate arranged to intersect with the second alignment treatment direction at 40 ° to 60 °, and an optical axis arranged on the outer side of the second substrate with respect to the second alignment treatment direction. A second polarizing plate arranged to intersect at 35 ° to 55 °, and arranged between the first substrate and the first polarizing plate and having birefringence and having a refractive index of n and light absorption. When the coefficient is k, the complex refractive index N represented by a complex number in Equation 4 is provided, and the refractive index n in a plane orthogonal to the thickness direction.
Represents the complex index of refraction N x1 in the largest direction, and the complex index of refraction N y1 in the direction orthogonal to the maximum index direction in the plane is represented by Formula 6, and the complex index of refraction N z1 in the thickness direction. Is expressed by Equation 7, the relationship of n x1 > n z1 > n y1 is satisfied, and the light absorption coefficients k x1 , k y1 , and k z1 have characteristics that become smaller as the wavelength becomes longer. A first optical element disposed so as to intersect the second alignment treatment direction at 15 ° to 35 °, and N = n-ik (i is an imaginary number) N x1 = n x1 −ik x1 (i is an imaginary number) N y1 = n y1 −ik y1 (i is an imaginary number) N z1 = n z1 −ik z1 (i is an imaginary number) The first substrate and the above Disposed between the first optical elements,
Equipped with a complex refractive index N represented by a complex number in Expression 8 and having birefringence, the complex refractive index N x2 in the direction in which the refractive index n is the largest in the plane orthogonal to the thickness direction is represented by Expression 9, and the maximum When the complex refractive index N y2 in the direction orthogonal to the refractive index direction is expressed by Expression 10, and the complex refractive index N z2 in the thickness direction is expressed by Expression 11, the relationship of n x2 > n z2 > n y2 And the light absorption coefficients k x2 , k y2 , and k z2 decrease as the wavelength increases, and the maximum refractive index direction is intersected with the second alignment treatment direction by 5 ° to 25 °. And a second optical element arranged as follows, N = n-ik (i is an imaginary number) N x2 = n x2 -ik x2 (i is an imaginary number) N y2 = n y2 −ik y2 (i is an imaginary number) [Formula 11] N z2 = n z2 −ik z2 (i is an imaginary number) Characteristic liquid crystal display device.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6152671A JPH07333601A (en) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | Color liquid crystal display element |
| US08/419,470 US5680184A (en) | 1994-04-12 | 1995-04-10 | Color liquid crystal display device |
| TW084103648A TW464776B (en) | 1994-04-12 | 1995-04-12 | Color liquid crystal display device |
| CN95104366A CN1116316A (en) | 1994-04-12 | 1995-04-12 | Color liquid crystal display device |
| KR1019950008549A KR0158072B1 (en) | 1994-04-12 | 1995-04-12 | Color liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6152671A JPH07333601A (en) | 1994-06-10 | 1994-06-10 | Color liquid crystal display element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333601A true JPH07333601A (en) | 1995-12-22 |
Family
ID=15545562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6152671A Pending JPH07333601A (en) | 1994-04-12 | 1994-06-10 | Color liquid crystal display element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07333601A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5838408A (en) * | 1994-10-26 | 1998-11-17 | Seiko Epson Corporation | Liquid crystal device and electronic equipment using the same |
-
1994
- 1994-06-10 JP JP6152671A patent/JPH07333601A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5838408A (en) * | 1994-10-26 | 1998-11-17 | Seiko Epson Corporation | Liquid crystal device and electronic equipment using the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR0158072B1 (en) | Color liquid crystal display device | |
| KR0162262B1 (en) | Liquid crystal display device and its production | |
| US6970215B2 (en) | Reflective LCD, semitransmitting reflective LCD and electronic device | |
| JP2010079024A (en) | Liquid crystal display device | |
| JP3289390B2 (en) | Color liquid crystal display | |
| JPH0815691A (en) | Color liquid crystal display | |
| JP3143271B2 (en) | Liquid crystal display | |
| JP3289385B2 (en) | Color liquid crystal display | |
| JPH07294910A (en) | Color liquid crystal display element | |
| KR100720919B1 (en) | Optical Film for Liquid Crystal Display | |
| JP3289389B2 (en) | Color liquid crystal display | |
| JP3289392B2 (en) | Color liquid crystal display | |
| JPH08190081A (en) | Color liquid crystal display element | |
| JP3289370B2 (en) | Color liquid crystal display | |
| JP3289391B2 (en) | Color liquid crystal display | |
| KR101396938B1 (en) | Liquid crystal display device and the method for designing liquid crystal display device | |
| JP3648572B2 (en) | Color liquid crystal display device | |
| JPH075457A (en) | Color liquid crystal display | |
| JPH086012A (en) | Color liquid crystal display | |
| JP3000669B2 (en) | Liquid crystal display | |
| JP3289368B2 (en) | Color liquid crystal display | |
| JP2001272666A (en) | Liquid crystal display | |
| JPH03259221A (en) | Liquid crystal display element | |
| JPH095702A (en) | Color liquid crystal display | |
| JPH02197816A (en) | liquid crystal display device |