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JP2908386B2 - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

Info

Publication number
JP2908386B2
JP2908386B2 JP9222047A JP22204797A JP2908386B2 JP 2908386 B2 JP2908386 B2 JP 2908386B2 JP 9222047 A JP9222047 A JP 9222047A JP 22204797 A JP22204797 A JP 22204797A JP 2908386 B2 JP2908386 B2 JP 2908386B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
substrate
display device
angle
Prior art date
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Application number
JP9222047A
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Japanese (ja)
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JPH1068940A (en
Inventor
富章 山本
仁 羽藤
信一 鎌上
進 近藤
昭夫 村山
正一 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9222047A priority Critical patent/JP2908386B2/en
Publication of JPH1068940A publication Critical patent/JPH1068940A/en
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Publication of JP2908386B2 publication Critical patent/JP2908386B2/en
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  • Liquid Crystal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に係
り、特に背景色を無彩色化した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 liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having an achromatic background color.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子は、動作モードによりTN
型,DS型,GH型,DAP型および熱書き込み型等が
あり、なかでも電卓および計測機器等の表示素子として
は、TN型の液晶表示素子が多く用いられている。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display element has a TN mode depending on an operation mode.
Type, DS type, GH type, DAP type, thermal writing type, etc. Among them, TN type liquid crystal display elements are often used as display elements for calculators and measuring instruments.

【0003】ところで、近年、ワードプロセッサ、パー
ソナル・コンピュータ等において表示容量の増大化や表
示面積の大型化の要求が高まるにつれ、TN型の液晶表
示素子では、コントラスト不足や視角範囲の狭さ等の問
題が出てきているために、新しい動作モードによる液晶
表示素子の開発が急がれていた。
In recent years, as demands for increasing the display capacity and increasing the display area of a word processor, a personal computer, and the like have increased, TN liquid crystal display elements have problems such as insufficient contrast and a narrow viewing angle range. Therefore, development of a liquid crystal display element using a new operation mode has been urgently required.

【0004】このような要求に応える液晶表示素子とし
て、例えば特開昭60-10702号公報に記載されているSB
E(スーパーツイステッド・バイアフリジェンス・エフ
ェクト)型の複屈折率制御型の液晶表示素子が注目され
ている。このSBE型の液晶表示素子の構成としては、
少なくとも片面側に透明電極が形成された2枚の透明基
板を対向させ、周囲を封着してセルとし、このセル内に
ネマテック液晶を入れる。対向基板間の距離は、3〜12
μm 程度であり、ネマテック液晶としてはシクロヘキサ
ン系,エステル系,ビフェニール系およびピリミジン系
液晶等が使われている。ネマテック液晶の中にはカイラ
ル剤が添加され、液晶分子の分子軸が180 〜360 °の角
度に一対の基板間で捩られている。また液晶分子は、基
板上の配向膜により、その分子軸が基板平面に対し5°
より大きい傾斜のチルト角θを有している。そして、液
晶セルのリタデーションR=△n・d・cos2θは、
0.6 〜1.4 μm である。
[0004] As a liquid crystal display device meeting such a demand, for example, the SB described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-10702 is disclosed.
Attention has been paid to an E (super twisted via flange effect) type liquid crystal display device of a controlled birefringence type. The configuration of the SBE type liquid crystal display element includes:
Two transparent substrates each having a transparent electrode formed on at least one side are opposed to each other, and the periphery is sealed to form a cell, and a nematic liquid crystal is put in the cell. The distance between the opposing substrates is 3 to 12
The nematic liquid crystal is a cyclohexane-based, ester-based, biphenyl-based or pyrimidine-based liquid crystal. A chiral agent is added to the nematic liquid crystal, and the molecular axes of the liquid crystal molecules are twisted between a pair of substrates at an angle of 180 to 360 °. Also, the liquid crystal molecules are oriented at an angle of 5 ° with respect to the plane of the substrate due to the orientation film on the substrate.
It has a larger tilt angle θ. And the retardation R = △ nd · cos2θ of the liquid crystal cell is
It is 0.6 to 1.4 μm.

【0005】また、分子軸の捩れが270 °のSBE型液
晶表示素子では、好ましくは基板の外側の前面と背面に
偏光板を配しており、前面偏光板の透過軸が前面基板の
分子配向方向に対して右回りに約30°、背面偏光板の透
過軸が背面基板の配向方向に対して左回りに約30°ある
いは右回りに約60°である場合が最もよい構成とされて
いる。このうち前者の構成は非選択状態で明るい黄色の
表示、選択状態で黒の表示が得られ(イエローモー
ド)、後者の構成は非選択状態で深い青色の表示が得ら
れ、選択状態で透過となる(ブルーモード)。
Further, in the SBE type liquid crystal display device in which the twist of the molecular axis is 270 °, a polarizing plate is preferably disposed on the front and back surfaces outside the substrate, and the transmission axis of the front polarizing plate is aligned with the molecular orientation of the front substrate. The best configuration is about 30 ° clockwise with respect to the direction, and the transmission axis of the rear polarizer is about 30 ° counterclockwise or about 60 ° clockwise with respect to the orientation direction of the rear substrate. . The former configuration provides a bright yellow display in the non-selected state and a black display in the selected state (yellow mode), and the latter configuration provides a deep blue display in the non-selected state and transparency in the selected state. (Blue mode).

【0006】このような構成をしたSBE型液晶表示素
子では、電圧に対する透過光の変化が急峻であり、多桁
のマルチプレックス駆動をした場合においても、高コン
トラストで視野角も広い。
In the SBE type liquid crystal display device having such a configuration, the change of transmitted light with respect to the voltage is steep, and the high contrast and the wide viewing angle are obtained even when the multiplex driving is performed for a plurality of digits.

【0007】一方、ラビング技術によりブレチルト角を
小さくした液晶表示素子の一例として、液晶の捩れ角を
100 〜200 °とするいわゆるST(スーパーツイスト)
型液晶表示素子が知られている(SID86DIGET、p122)。
On the other hand, as an example of a liquid crystal display device in which the breach angle is reduced by a rubbing technique, the twist angle of the liquid crystal is reduced.
So-called ST (super twist) with 100 to 200 °
A liquid crystal display device is known (SID86DIGET, p122).

【0008】また、他の例として特開昭60-73525号公報
には、リタデーションRが0.5 〜0.8 μm で、液晶分子
の捩れ角が270 °のセルに対し前後の偏光板の光軸がほ
ぼ90°とされ、かつ偏光板の光軸がディレクタを2分す
る方向が良いとされた液晶表示素子が示されている。
As another example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-73525 discloses that the optical axes of the front and rear polarizing plates are almost the same as those of a cell having a retardation R of 0.5 to 0.8 μm and a twist angle of liquid crystal molecules of 270 °. The liquid crystal display element is set to 90 °, and the direction in which the optical axis of the polarizing plate bisects the director is considered good.

【0009】さて、このような液晶表示素子では、いづ
れも背景色は無彩色ではなく色付きがある。このため、
黄色の背景に黒の表示、あるいは青色の背景に白の表示
であり、観察者の視感により視認性評価が異なり、人に
よってはその背景色により視認性(コントラスト等)が
低下していると評価する者もいる。また、ST型および
SBE型液晶表示素子は、ともに複屈折率性を利用して
いるため、透明基板間の間隔の違いにより色むらが発生
しやすく、視野角方向からの色変化や温度が変化したと
きの色変化が大きかった。
In any of such liquid crystal display devices, the background color is colored, not achromatic. For this reason,
A black display on a yellow background or a white display on a blue background. Visibility evaluation differs depending on the observer's visual perception, and the visibility (contrast etc.) is reduced by the background color for some people. Some evaluate it. Further, since both the ST type and SBE type liquid crystal display elements use birefringence, color unevenness is likely to occur due to a difference in the distance between the transparent substrates, and color change and temperature change from the viewing angle direction. The color change when doing was large.

【0010】また、TN型液晶表示素子では、カラーフ
ィルタを配設することによりカラー化が容易であるのに
対し、SBE型液晶表示素子では背景色に色付きがある
ためカラー化が不可能であった。
In the TN type liquid crystal display element, colorization is easy by providing a color filter, whereas in the SBE type liquid crystal display element, colorization is impossible because the background color is colored. Was.

【0011】この点を改良した例としてOMI型液晶表
示素子が知られている(Appl. Phys. Lett. 50(5)1987
p.236 )。すなわち、液晶の捩れ角が180 °、リタデー
ション△n・d・cos2θの値が0.5 〜0.6 μm 、偏
光板はその一方の透過軸がラビング軸と平行とされ、2
枚の偏光板の吸収軸の角度は90°とされている。
An OMI type liquid crystal display device is known as an example in which this point is improved (Appl. Phys. Lett. 50 (5) 1987).
p.236). That is, the liquid crystal has a twist angle of 180 °, a retardation Δn · d · cos 2θ of 0.5 to 0.6 μm, and one of the transmission axes of the polarizing plate is parallel to the rubbing axis.
The angle of the absorption axis of the polarizing plates is 90 °.

【0012】しかし、このOMI型液晶表示素子では、
液晶の捩れ角が180 °であるため、電圧に対する透過光
の変化はあまり急峻でなく、駆動デューティ(duty)比
を小さくすると、コントラスト不足,視角の狭さ,背景
の暗さ等の問題があった。
However, in this OMI type liquid crystal display device,
Since the twist angle of the liquid crystal is 180 °, the change of the transmitted light with respect to the voltage is not so steep. When the driving duty ratio is reduced, there are problems such as insufficient contrast, narrow viewing angle, and dark background. Was.

【0013】このような背景の暗さやコントラスト不足
を解消するものとして特開昭57-46227号公報,特開昭57
-96315号公報,特開昭57-125919 号公報に2枚の液晶セ
ルを重ね、その両側に偏光板を置き、白黒表示とした液
晶表示素子が提案され、またこれをSBE方式のLCD
で応用した例がJJAP(26,NOV.11.L17787(1987))に
記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 57-46227 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 57-46227 disclose such background darkness and insufficient contrast.
JP-A-96315 and JP-A-57-125919 disclose a liquid crystal display device in which two liquid crystal cells are stacked and a polarizing plate is placed on both sides thereof to display a black and white display.
An example of application of the method is described in JJAP (26, NOV.11.L17787 (1987)).

【0014】これらの特徴は、2枚の液晶セルにおいて
互いのツィスト方向を逆方向とし、それぞれの液晶セル
のリタデーションがほぼ等しくしておくものである。
These features are such that the twist directions of the two liquid crystal cells are made opposite to each other, and the retardations of the respective liquid crystal cells are made substantially equal.

【0015】即ち、図6に示すように、偏光板3を通過
した直線偏光103 は、第1の液晶セル5を通過すること
により楕円偏光101'となる。この楕円偏光は、第1の液
晶セル5とツイスト角が逆でほぼ等しく、またリタデー
ションもほぼ等しい第2の液晶セル6を通過することに
より、直線偏光102'となり、第2の偏光板4を通過し、
人間の目に感知される。
That is, as shown in FIG. 6, the linearly polarized light 103 that has passed through the polarizing plate 3 becomes elliptically polarized light 101 ′ by passing through the first liquid crystal cell 5. The elliptically polarized light passes through the second liquid crystal cell 6, which has a twist angle almost opposite to that of the first liquid crystal cell 5 and has almost the same retardation, and becomes linearly polarized light 102 '. Pass through,
Perceived by human eyes.

【0016】ここで重要なのは、第1の液晶セル5と第
2の液晶セル6とに光学的に相補な性質を持たせてある
ことである。これにより、第1の液晶セル5を通過後の
楕円の形状の波長依存性は、第2の液晶セル6による楕
円の形状の波長依存性と相補的となる。この結果、第
1,第2の液晶セル5,6の透過光は波長依存性がな
く、色づきのない無彩色表示が得られる。このことは、
可視領域のすべての光が表示に使え、明るい表示が得ら
れるということも示す。
What is important here is that the first liquid crystal cell 5 and the second liquid crystal cell 6 have optically complementary properties. Thus, the wavelength dependence of the elliptical shape after passing through the first liquid crystal cell 5 is complementary to the wavelength dependence of the elliptical shape of the second liquid crystal cell 6. As a result, the light transmitted through the first and second liquid crystal cells 5 and 6 has no wavelength dependency, and an achromatic display without coloring is obtained. This means
It also shows that all light in the visible region can be used for display, resulting in a bright display.

【0017】このとき、第1の液晶セル5と第2の液晶
セル6とが光学的に相補的になることが必要であるの
で、それぞれの液晶セルのリタデーションが、例えば±
0.05μm 以内でほぼ同じであることが必要である。
At this time, since the first liquid crystal cell 5 and the second liquid crystal cell 6 need to be optically complementary, the retardation of each liquid crystal cell is, for example, ±
It is necessary that they are almost the same within 0.05 μm.

【0018】なお、第1の液晶セル5の基板1,1’に
電極を形成し、通常のドットマトリクス形液晶表示素子
と同様に駆動を行い、一方第2の液晶セル6の基板2,
2’には電極を形成せずに液晶を駆動しないで、単に楕
円形状の補正用として用いる。
Note that electrodes are formed on the substrates 1 and 1 'of the first liquid crystal cell 5 and driven in the same manner as a normal dot matrix type liquid crystal display device.
No electrode is formed on 2 ', and the liquid crystal is not driven, but is simply used for correcting an elliptical shape.

【0019】このようにして、2層セル方式のST型液
晶表示素子は白黒表示で、かつ桁数を増すことができる
という長所を持つが、視野角がSBE型やOMI型に比
べ狭く、また2枚の液晶セルの歩留り等を含めると2枚
の液晶セルを使うことは大変高価になる。
As described above, the ST-type liquid crystal display device of the two-layer cell type has the advantages of displaying black and white and increasing the number of digits, but has a narrower viewing angle than the SBE type or the OMI type. Including the yield of the two liquid crystal cells, the use of two liquid crystal cells becomes very expensive.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、捩れ角
が180 °以上のいわゆるST型液晶表示素子やSBE型
液晶表示素子では背景に色付きがあり、また背景に色付
きがない無彩色のOMI型液晶表示素子場合においては
高コントラストで背景が明るい液晶表示素子を得ること
ができなかった。
As described above, the so-called ST type liquid crystal display device or SBE type liquid crystal display device having a twist angle of 180 ° or more has a colored background and an achromatic OMI having no background. In the case of the liquid crystal display device of the type, a liquid crystal display device having a high contrast and a bright background could not be obtained.

【0021】またST型液晶セルを2枚使った液晶表示
素子は背景に色付きのない白黒表示で高コントラストで
あるが高価であった。
A liquid crystal display device using two ST type liquid crystal cells has a high contrast with a black and white display having no color on the background, but is expensive.

【0022】本発明は、上記従来の問題点を解決しよう
とするものでは、複屈折効果に基づき表示を行なう液晶
表示素子に係り、背景が無彩色で明るく、高コントラス
ト、広視野角の液晶表示素子を安価に提供することを目
的とする。
The present invention is directed to a liquid crystal display device which performs display based on a birefringence effect, and has a bright background, an achromatic color, a high contrast, and a wide viewing angle. An object is to provide an element at low cost.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、互いに対向配置された第1、第2の基板と、第1の
基板と第2の基板との間に液晶組成物が保持され、捩れ
配向に基づく複屈折効果により表示する液晶セルと、液
晶セルの両側に配置された第1、第2の偏光板とを有す
る液晶表示素子において、第1の偏光板と第2の偏光板
とは液晶組成物に電圧が印加された状態で透過率が最大
となるように配置され、且つ第1の基板と第1の偏光板
との間に、第1の基板側に第1の光学軸を持つ第1光学
遅延板と、第1の偏光板側に第2の光学軸を持ち第1光
学遅延板のリタデーション値と等しいリタデーション値
を持つ第2光学遅延板を配置してなり、第1及び第2の
光学軸がなす角度のうち鋭角を光学遅延板の間の捩れ角
とした時、第2の光学軸から第1の光学軸への捩じれ方
向が、不所望な前記複屈折効果を消滅させるよう第1の
基板から第2の基板への捩れ配向の方向と同方向に設定
されて成ることを特徴とする液晶表示素子である。
According to the liquid crystal display device of the present invention, a liquid crystal composition is held between a first substrate and a second substrate, which are disposed to face each other, and a first substrate and a second substrate. , A liquid crystal display device having a liquid crystal cell displaying by a birefringence effect based on a twist alignment, and first and second polarizing plates disposed on both sides of the liquid crystal cell, wherein a first polarizing plate and a second polarizing plate are provided. Is disposed so that the transmittance becomes maximum when a voltage is applied to the liquid crystal composition, and a first optical element is provided between the first substrate and the first polarizing plate on the first substrate side. first optical single lifting axis
Delay plate, the first light Chi lifting the second optical axis to the first polarizer side
Retardation value equal to the retardation value of the retarder
A second optical delay plate having the following formula: wherein, when an acute angle among angles formed by the first and second optical axes is a twist angle between the optical delay plates, the second optical delay plate moves from the second optical axis to the first optical axis. The liquid crystal display element is characterized in that the twist direction is set to the same direction as the direction of the twist alignment from the first substrate to the second substrate so as to eliminate the undesired birefringence effect.

【0024】本発明の液晶表示素子の作用を説明する。
図5は、従来の技術の複屈折効果により表示を行う、例
えばSBE型液晶表示素子やST型液晶表示素子の表示
原理を説明する図である。(基板1,1’とその間に挟
持された液晶組成物とからなる)液晶セル5の前後に偏
光板3,4が配設されている。偏光板3を通った直線偏
光103 は液晶セル5を通過することにより一般に楕円偏
光101'となる。液晶セル5を通過した楕円偏光は、所定
の角度に置かれた偏光板4を通過し、人間の目に感知さ
れる。このときの楕円の形状は、液晶セル5における液
晶分子の捩れ角であるツイスト角ψ、リタデーションR
=△n・d・cos2θおよび波長入によって決まる。
ここで、△nは液晶セル5中の液晶組成物の複屈折率,
dはセル厚(基板間隔),θはチルト角である。
The operation of the liquid crystal display device of the present invention will be described.
FIG. 5 is a diagram for explaining the display principle of, for example, an SBE type liquid crystal display element or an ST type liquid crystal display element which performs display by the birefringence effect of the related art. Polarizing plates 3 and 4 are arranged before and after a liquid crystal cell 5 (comprising substrates 1, 1 'and a liquid crystal composition sandwiched therebetween). The linearly polarized light 103 passing through the polarizing plate 3 passes through the liquid crystal cell 5 and generally becomes elliptically polarized light 101 ′. The elliptically polarized light passing through the liquid crystal cell 5 passes through the polarizing plate 4 placed at a predetermined angle, and is sensed by human eyes. The shape of the ellipse at this time is the twist angle あ る, which is the twist angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell 5, and the retardation R
= △ nd · cos 2θ and wavelength input.
Here, Δn is the birefringence of the liquid crystal composition in the liquid crystal cell 5,
d is the cell thickness (substrate spacing), and θ is the tilt angle.

【0025】一般に、透過率は波長により変化し、透過
光に色づきがある。液晶セルに電界を印加し、液晶分子
の配向を変えることにより、複屈折率△nは実効的に変
化し、これによりリタデーションRが変化し、透過率が
変り、このことを用いて表示を行なう。
In general, the transmittance changes depending on the wavelength, and the transmitted light is colored. By applying an electric field to the liquid crystal cell and changing the orientation of the liquid crystal molecules, the birefringence Δn is effectively changed, whereby the retardation R is changed and the transmittance is changed, and display is performed using this. .

【0026】前述の2層方式はこのような液晶セルを互
いに光学的に相補な性質を持たせた2枚のセルを用いた
ことを基本構成としている。
The above-described two-layer system has a basic configuration in which two liquid crystal cells having optically complementary properties to each other are used.

【0027】さて、本発明は、1枚の液晶セルの片側に
2枚の光学遅延板を配置させた構成であり、その作用を
図2を用いて説明する。偏光板3を通過した直線偏光10
3 は、液晶セル5を通過することにより楕円偏光101'と
なる。液晶セルの上側に光学遅延板10,11を置き、楕円
偏光101'を直線偏光102'にし、偏光板4を介して人間の
目に感知される。このとき重要なのは、液晶セル5を通
過した楕円偏光101'を直線偏光、また直線偏光に近い偏
光102'に変換することである。
The present invention has a structure in which two optical delay plates are arranged on one side of one liquid crystal cell, and its operation will be described with reference to FIG. Linearly polarized light 10 passing through polarizing plate 3
3 becomes elliptically polarized light 101 'by passing through the liquid crystal cell 5. The optical delay plates 10 and 11 are placed on the upper side of the liquid crystal cell, and the elliptically polarized light 101 ′ is changed into the linearly polarized light 102 ′. What is important at this time is to convert the elliptically polarized light 101 ′ that has passed through the liquid crystal cell 5 into linearly polarized light or polarized light 102 ′ that is close to linearly polarized light.

【0028】本発明者等の検討によれば、光学遅延板を
2枚積層した構造が良好であった。なお、光学遅延板を
1枚だけ用いた場合には、偏光102'が完全に直線偏光で
はなく多少楕円であり、黒レベルが完全に黒とならず灰
色で、多少コントラストが劣る。
According to the study by the present inventors, a structure in which two optical delay plates are stacked is good. When only one optical retardation plate is used, the polarized light 102 'is not completely linearly polarized light but is somewhat elliptical, the black level is not completely black, is gray, and the contrast is slightly inferior.

【0029】また、積層数を3枚以上とすると偏光102'
は直線偏光に近くなり、コントラストが非常に高く視認
状態も良好であるが、光学遅延板を3枚以上用いること
は、液晶表示素子を高価にする。
When the number of layers is three or more, the polarization
Is close to linearly polarized light, the contrast is very high, and the visibility is good. However, the use of three or more optical delay plates makes the liquid crystal display element expensive.

【0030】また2枚の積層構造としたときは、任意に
2枚の光学遅延板を配置しただけでは上記の作用を得る
ことができず、第1および第2の光学遅延板の光学軸が
なす角のうち鋭角を光学遅延板の間の捩れ角とした時、
第2の光学遅延板の光学軸から第1の光学遅延板の光学
軸への捩れ方向が、第1の基板から第2の基板への液晶
分子の捩れ方向と同方向とすることにより、上記の効果
が得られ、高コントラストの白黒表示が得られた。ま
た、逆方向とすると表示色に色付きが認められた。
In the case of a two-layered structure, the above-mentioned effects cannot be obtained only by arranging two optical delay plates arbitrarily, and the optical axes of the first and second optical delay plates are changed. When the acute angle is the torsion angle between the optical delay plates,
The twist direction from the optical axis of the second optical delay plate to the optical axis of the first optical delay plate is the same as the twist direction of the liquid crystal molecules from the first substrate to the second substrate. Was obtained, and a high-contrast black-and-white display was obtained. When the direction was reversed, coloring was recognized in the display color.

【0031】なお、電圧に対して液晶分子の配向角が急
激に変化するように、ツイスト角は大きい方が好く、18
0 °から270 °の間が望ましい。
It is preferable that the twist angle be large so that the orientation angle of the liquid crystal molecules changes rapidly with the voltage.
Preferably between 0 ° and 270 °.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

<実施例1>以下、本発明に係る液晶表示素子の実施例
を第1図および第4図を用いて詳細に説明する。
<Embodiment 1> Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIG.

【0033】図3は本発明の液晶表示素子の断面図を示
す。透明電極7,7’とポリイミドからなる配向膜8,
8’が形成された基板1,1’とがほぼ平行に設置され
ており、この間には液晶組成物9が封入されており、そ
の周囲はエポキシ接着剤からなるシール剤12で封止固定
されており、液晶セル5となっている。この液晶セル5
において、液晶分子は基板1の配向方向r,基板1’の
配向方向r’によって左回りにツイスト角ψ=240 °で
捩れ配向しており、チルト角θは1.5 度であり、セル厚
(基板間隔)dは6.6 μm である。
FIG. 3 is a sectional view of the liquid crystal display device of the present invention. Transparent electrodes 7, 7 'and an alignment film 8, made of polyimide,
The substrates 1 and 1 'on which 8' are formed are installed substantially parallel to each other. A liquid crystal composition 9 is sealed between the substrates 1 and 1 ', and the periphery thereof is sealed and fixed with a sealant 12 made of an epoxy adhesive. And a liquid crystal cell 5. This liquid crystal cell 5
, The liquid crystal molecules are twisted counterclockwise at a twist angle ψ = 240 ° according to the orientation direction r of the substrate 1 and the orientation direction r ′ of the substrate 1 ′, the tilt angle θ is 1.5 degrees, and the cell thickness (substrate thickness) The interval d is 6.6 μm.

【0034】液晶セル5には液晶組成物として、ZLI371
1 (メルク社製)に左回りのカイラル剤としてS-811
(E.メルク社製)をd/pt(d:基板間隔,pt:
ピッチ)が約0.6 になる様に添加したものを用いた。液
晶組成物の複屈折率△n1は0.1045であったので、リタ
デーションR=△n・d・cos2θは約0.69μm であ
った。
The liquid crystal cell 5 contains ZLI371 as a liquid crystal composition.
1 S-811 as a counterclockwise chiral agent (manufactured by Merck)
(E. Merck) by d / pt (d: substrate spacing, pt:
(Pitch) was about 0.6. Since the birefringence Δn1 of the liquid crystal composition was 0.1045, the retardation R = Δndcos2θ was about 0.69 μm.

【0035】一方、延伸ポリビニルアルコールからなる
厚さ約0.5 μm の第1の光学遅延板10の延伸方向が水平
方向よりA1=48度となるように配置し、その上に第2
の光学遅延板11の延伸方向が水平方向よりA2=5度に
配置した。またこのときの第1の光学遅延板10のリタデ
ーション値Rは0.365 μm 、第2の光学遅延板11のリタ
デーションRは0.365 μm であり、また偏光板の角度は
P1=68度、P2=-40 度であった。この時、第2の光
学遅延板11から第1の光学遅延板10への光軸のなす鋭角
の捩れ方向は43度左回りであった。
On the other hand, the first optical delay plate 10 made of stretched polyvinyl alcohol and having a thickness of about 0.5 μm is arranged so that the stretching direction is A1 = 48 degrees from the horizontal direction, and the second
Of the optical retardation plate 11 was arranged at A2 = 5 degrees from the horizontal direction. At this time, the retardation value R of the first optical delay plate 10 is 0.365 μm, the retardation R of the second optical delay plate 11 is 0.365 μm, and the angles of the polarizing plates are P1 = 68 degrees and P2 = −40. Degree. At this time, the direction of the acute angle twist formed by the optical axis from the second optical delay plate 11 to the first optical delay plate 10 was 43 degrees counterclockwise.

【0036】この実施例において、液晶セル5に電圧を
印加し、液晶を点灯,非点灯させたときの透過率の波長
依存性を図4に示す。同図から分る様に非点灯時、点灯
時の透過率とも、ほぼ波形に関係なく平坦で無彩色表示
ができ非点灯時には黒,点灯時には白の表示でいわゆる
ノーマリブラック・モードであった。また、この液晶セ
ルを1/200 デューティでマルチプレクス駆動したときの
コントラストは14:1と高く、また視野角も広かった。
FIG. 4 shows the wavelength dependence of the transmittance when a voltage is applied to the liquid crystal cell 5 and the liquid crystal is turned on and off in this embodiment. As can be seen from the figure, the non-lighting and light-on transmittances were flat and achromatic, regardless of the waveform, and were black in non-lighting and white in light-on, a so-called normally black mode. . When the liquid crystal cell was multiplex-driven at a duty of 1/200, the contrast was as high as 14: 1, and the viewing angle was wide.

【0037】<実施例2>実施例1において、液晶セル
に下記に示すように第1と第2の光学遅延板と、第1と
第2の偏光板とを配置した。
Example 2 In Example 1, first and second optical delay plates and first and second polarizing plates were arranged in a liquid crystal cell as described below.

【0038】第1の光学遅延板10は延伸方向が水平方向
よりA1=27度となるように配置し、その上に第2の光
学遅延板11の延伸方向が水平方向よりA2=-22 度に配
置した。またこのときの第1の光学遅延板10のリタデー
ション値Rは0.400 μm 、第2の光学遅延板11のリタデ
ーション値Rは0.400 μm であり、また偏光板の角度は
P1=47度,P2=-64 度であった。この時、第2の光
学遅延板11から第1の光学遅延板10への光軸のなす鋭角
の捩れ方向は49度左回りであった。
The first optical delay plate 10 is arranged so that the stretching direction is A1 = 27 degrees from the horizontal direction, and the stretching direction of the second optical delay plate 11 is A2 = -22 degrees from the horizontal direction. Was placed. At this time, the retardation value R of the first optical delay plate 10 is 0.400 μm, the retardation value R of the second optical delay plate 11 is 0.400 μm, and the angles of the polarizing plates are P1 = 47 degrees and P2 = −. It was 64 degrees. At this time, the acute angle twist direction formed by the optical axis from the second optical delay plate 11 to the first optical delay plate 10 was 49 degrees counterclockwise.

【0039】表示は、ノーマリブラック・モードであ
り、実施例1と同様に駆動した時、コントラストが約1
2:1と高く、また視野角も広い表示が得られた。
The display is in the normally black mode, and when driven in the same manner as in the first embodiment, the contrast is about 1
A display having a high ratio of 2: 1 and a wide viewing angle was obtained.

【0040】<参考例>実施例1の液晶セルに、リタデ
ーションの値が0.299 μm の第1の光学遅延板を延伸方
向が水平方向よりA1=45度に設置し、その上にリタデ
ーションの値が0.394 μm の第2の光学遅延板を延伸方
向が水平方向よりA2=5度に設置し、また第1および
第2の偏光板を吸収軸がP1=69°,P2=-23 °に設
置した。
Reference Example In the liquid crystal cell of Example 1, a first optical delay plate having a retardation value of 0.299 μm was set so that the stretching direction was A1 = 45 degrees from the horizontal direction, and the retardation value was placed thereon. A second optical delay plate of 0.394 μm was set at A2 = 5 ° from the horizontal direction, and the first and second polarizing plates were set at absorption axes P1 = 69 ° and P2 = -23 °. .

【0041】この時、第2の光学遅延板11から第1の光
学遅延板10への光軸のなす鋭角の捩れ方向は40度左回り
であった。
At this time, the direction of the acute angle formed by the optical axis from the second optical delay plate 11 to the first optical delay plate 10 was counterclockwise by 40 degrees.

【0042】このときは、実施例―1とネガ・ポジが反
転し、非点灯時は白、点灯時は黒の表示で、いわゆるノ
ーマリホワイト・モードであり、コントラストは約11:
1、また視野角も広い表示が得られた。
At this time, the negative / positive is reversed from that of the embodiment-1, and the display is white when not lit and black when lit, which is a so-called normally white mode, and the contrast is about 11:
1. In addition, a display having a wide viewing angle was obtained.

【0043】<比較例>実施例1において、第1の光学
遅延板10は延伸方向が水平方向よりA1=6度となるよ
うに配置し、その上に第2の光学遅延板11の延伸方向が
水平方向よりA2=48度に配置した。このとき2枚の光
学遅延板の光学軸のなす鋭角の捩れ方向は42度右回りで
あった。
<Comparative Example> In Example 1, the first optical delay plate 10 was disposed so that the stretching direction was A1 = 6 degrees from the horizontal direction, and the stretching direction of the second optical delay plate 11 was placed thereon. Were arranged at A2 = 48 degrees from the horizontal direction. At this time, the acute twist direction formed by the optical axes of the two optical delay plates was clockwise by 42 degrees.

【0044】実施例1と同様に駆動した時の波長依存性
を図7に示すように、背景色に黄色の色付きが認められ
た。
As shown in FIG. 7, the wavelength dependence upon driving in the same manner as in Example 1 was confirmed to have a yellow background color.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によれば、背景が無彩色で明る
く、高コントラスト、広視野角の液晶表示素子を安価に
提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display device having a bright background, an achromatic color, a high contrast, and a wide viewing angle at a low cost.

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

【図1】図1は本発明の一実施例の液晶表示素子におけ
る配向方向、偏光板の吸収軸の方向および光学遅延板の
光軸方向の関係を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the alignment direction, the direction of the absorption axis of a polarizing plate, and the direction of the optical axis of an optical delay plate in a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention.

【図2】図2は本発明の液晶表示素子の作用を説明する
図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the liquid crystal display device of the present invention.

【図3】図3は本発明の一実施例の液晶表示素子の断面
図である。
FIG. 3 is a sectional view of a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention.

【図4】図4は本発明の液晶表示素子の透過率の波長依
存性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance of the liquid crystal display device of the present invention.

【図5】図5は従来例の液晶表示素子の作用を説明する
図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of a conventional liquid crystal display element.

【図6】図6は従来例の液晶表示素子の作用を説明する
図である。
FIG. 6 is a view for explaining the operation of a conventional liquid crystal display element.

【図7】図7は比較例の液晶表示素子の透過率の波長依
存性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the wavelength dependence of the transmittance of a liquid crystal display element of a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1' …基板 3…第1の偏光板 4…第2の偏光板 5…液晶セル 10…第1の光学遅延板 11…第2の光学遅延板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 '... Substrate 3 ... 1st polarizing plate 4 ... 2nd polarizing plate 5 ... Liquid crystal cell 10 ... 1st optical delay plate 11 ... 2nd optical delay plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 進 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (72)発明者 村山 昭夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (72)発明者 松本 正一 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 横浜事業所内 (56)参考文献 特開 平1−254917(JP,A) 特開 平1−304422(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1335 610 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Susumu Kondo 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Corporation Yokohama Office (72) Inventor Akio Murayama 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Corporation Inside the Yokohama Office (72) Inventor Shoichi Matsumoto 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Corporation Inside the Yokohama Office (56) References JP-A-1-254917 (JP, A) JP-A-1-304422 ( JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G02F 1/1335 610

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 互いに対向配置された第1、第2の基板
と、前記第1の基板と第2の基板との間に液晶組成物が
保持され、捩れ配向に基づく複屈折効果により表示する
液晶セルと、前記液晶セルの両側に配置された第1、第
2の偏光板とを有する液晶表示素子において、 前記第1の偏光板と前記第2の偏光板とは液晶組成物に
電圧が印加された状態で透過率が最大となるように配置
され、 且つ前記第1の基板と前記第1の偏光板との間に、第1
の基板側に第1の光学軸を持つ第1光学遅延板と、前記
第1の偏光板側に第2の光学軸を持ち前記第1光学遅延
板のリタデーション値と等しいリタデーション値を持つ
第2光学遅延板を配置してなり、 前記第1及び第2の光学軸がなす角度のうち鋭角を光学
遅延板の間の捩れ角とした時、第2の光学軸から第1の
光学軸への捩じれ方向が、不所望な前記複屈折効果を消
滅させるよう前記第1の基板から前記第2の基板への前
記捩れ配向の方向と同方向に設定されて成ることを特徴
とする液晶表示素子。
1. A first arranged opposite to each other, and a second substrate, the liquid crystal composition is held between the first substrate and the second substrate, and displays the birefringence effect based on twisted alignment In a liquid crystal display device having a liquid crystal cell and first and second polarizers disposed on both sides of the liquid crystal cell, the first polarizer and the second polarizer apply a voltage to a liquid crystal composition. The first substrate and the first polarizing plate are arranged so that the transmittance is maximized in a state where the voltage is applied.
First the first optical delay plate one lifting an optical axis, said first lifting Chi said first optical delay the second optical axis on the polarizing plate side to the substrate side of the
Has a retardation value equal to the retardation value of the board
A second optical delay plate is provided, and when an acute angle of an angle formed by the first and second optical axes is a twist angle between the optical delay plates, the angle from the second optical axis to the first optical axis is changed. A liquid crystal display element, wherein a twist direction is set in the same direction as the direction of the twist alignment from the first substrate to the second substrate so as to eliminate the undesired birefringence effect.
【請求項2】 前記第1および第2の基板間の距離は3
〜12μm に設定されてなることを特徴とする請求項1
記載の液晶表示素子。
2. The distance between the first and second substrates is 3
2. The method according to claim 1, wherein the distance is set to about 12 .mu.m.
The liquid crystal display element as described in the above.
【請求項3】 前記液晶組成物は180〜360゜の角
度で捩れ配向されることを特徴とする請求項1記載の液
晶表示素子。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal composition is twist-aligned at an angle of 180 to 360 °.
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