JPH06324328A - Liquid crystal display element - Google Patents
Liquid crystal display elementInfo
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- JPH06324328A JPH06324328A JP5109523A JP10952393A JPH06324328A JP H06324328 A JPH06324328 A JP H06324328A JP 5109523 A JP5109523 A JP 5109523A JP 10952393 A JP10952393 A JP 10952393A JP H06324328 A JPH06324328 A JP H06324328A
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
- G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に係り、
特に画像の表示コントラストや表示色等の視角特性を改
善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,
In particular, the present invention relates to a liquid crystal display device having improved viewing angle characteristics such as display contrast and display color of an image.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示素子は、薄型軽量・低消費電力
という大きな特長を有するため、腕時計や電卓、日本語
ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の多種多
様な製品に広く用いられている。これら液晶表示素子の
ほとんどは、捩れネマティック(Twisted Nematic ;以
下、TNと略称)型液晶、あるいはこれよりもさらに液
晶分子配列の捩れ角度を大きく設定されたSTN(Supe
r Twisted Nematic ;以下、STNと略称)型液晶が用
いられている。例えばパーソナルコンピュータに用いら
れるディスプレイとしては、画面が大きく表示容量が多
いものが一般的になってきており、表示面の大きさはA
4 サイズ以上、その画素数は横 640、縦 480画素以上
の、いわゆるVGAディスプレイ仕様が主流になってき
た。2. Description of the Related Art Liquid crystal display elements are widely used in a wide variety of products such as wrist watches, calculators, Japanese word processors, and personal computers because they have the great features of thinness, light weight, and low power consumption. Most of these liquid crystal display devices are Twisted Nematic (hereinafter abbreviated as TN) type liquid crystal, or STN (Supe
r Twisted Nematic (hereinafter abbreviated as STN) type liquid crystal is used. For example, as a display used in a personal computer, a display having a large screen and a large display capacity is generally used, and the size of the display surface is A.
The so-called VGA display specifications with 4 or more sizes and 640 pixels in the horizontal and 480 pixels in the vertical have become the mainstream.
【0003】現在主流の液晶表示素子は、アクティブマ
トリックス方式と単純マトリックス方式の 2タイプに大
別することができるが、両方式ともに上記のようなVG
Aディスプレイ仕様をほぼ満足する性能を実現すること
が可能である。単純マトリックス方式は安価にできるこ
とが最大の特長の一つであり、それは帯状の透明電極が
配列された 2枚の基板を、その透明電極どうしがマトリ
ックス状に交差するように間隙を有して対向配置し、そ
の間隙に液晶層を封入・挟持しただけのシンプルな構造
であることによる。このようなシンプルな構造の単純マ
トリックス方式でVGAディスプレイ仕様を実現するた
めには、液晶層の透過率−印加電圧(T−V)特性に急
峻性が要求される。ここで急峻性とは、液晶層に印加す
る電圧の値を変化したときにその液晶層の透過光の変化
する度合いを示す。T−V特性は液晶層の配列の総捩れ
角(以下、ツイスト角と呼ぶ)を大きくすることによっ
て急峻にすることができる。Liquid crystal display devices currently in the mainstream can be roughly classified into two types, an active matrix type and a simple matrix type. Both types of VG are as described above.
It is possible to realize the performance that almost satisfies the A display specifications. One of the main features of the simple matrix method is that it can be made inexpensive, and it is the two substrates with strip-shaped transparent electrodes arranged facing each other with a gap so that the transparent electrodes intersect in a matrix. This is due to the simple structure in which the liquid crystal layer is placed and sandwiched between the two. In order to realize the VGA display specifications by the simple matrix method having such a simple structure, the transmittance-applied voltage (TV) characteristic of the liquid crystal layer is required to have steepness. Here, the steepness refers to the degree of change in the transmitted light of the liquid crystal layer when the value of the voltage applied to the liquid crystal layer is changed. The TV characteristic can be made steep by increasing the total twist angle of the alignment of the liquid crystal layer (hereinafter referred to as the twist angle).
【0004】しかしながら、実用的には単純マトリック
ス方式の液晶表示素子のツイスト角は 180度以上が必要
でありSTN型液晶が用いられることが多く、ツイスト
角がこのように大きくなると旋光分散によって表示画像
が本来表現したい画像の色とは異なる不都合な色に着色
するという問題がある。However, practically, the twist angle of a simple matrix type liquid crystal display element is required to be 180 degrees or more, and STN type liquid crystal is often used. When the twist angle becomes large like this, the display image is caused by optical rotation dispersion. However, there is a problem that it is colored in an inconvenient color different from the color of the image to be originally expressed.
【0005】一方、アクティブマトリックス方式では、
各画素ごとに薄膜トランジスタ(Thin Film Transisto
r;以下、TFTと略称)などのスイッチング素子を配
置しているため、各画素の液晶層に印加する液晶印加電
圧を走査線の本数に関係なく任意の電圧比に設定するこ
とができる。それゆえ応答速度が速くテレビなどの動画
やCADなどで用いるマウスの動きにも十分な応答速度
を得ることができる。液晶層への電圧印加の制御はTF
Tなどのスイッチング素子で行なうので、単純マトリッ
クス方式のようには透過率−印加電圧特性の急峻性を高
くする必要はなく、またツイスト角を大きくする必要も
ない。したがってツイスト角が90度程度のTN型液晶が
用いられることが多い。On the other hand, in the active matrix system,
Thin film transistor for each pixel
Since a switching element such as r; hereinafter abbreviated as TFT) is arranged, the liquid crystal application voltage applied to the liquid crystal layer of each pixel can be set to an arbitrary voltage ratio regardless of the number of scanning lines. Therefore, the response speed is fast, and a sufficient response speed can be obtained even for a moving image of a television or a mouse used for CAD or the like. Control of voltage application to the liquid crystal layer is TF
Since a switching element such as T is used, it is not necessary to increase the steepness of the transmittance-applied voltage characteristic as in the simple matrix method, and it is not necessary to increase the twist angle. Therefore, a TN type liquid crystal having a twist angle of about 90 degrees is often used.
【0006】このようにツイスト角が90度のTN型液晶
の電気光学特性の急峻性はツイスト角がさらに大きいS
TN型液晶よりは劣るが、捩れ角が小さいので旋光分散
が小さくなり、電圧を印加しないとき明るい表示が得ら
れる偏光板配置(ノーマリーオープン)にした場合に
は、前記のような不都合な着色のほとんど目立たない画
像表示を得ることができる。従ってアクティブマトリッ
クス方式とTNセルとを組み合わせることにより、高速
で大表示容量の液晶表示素子を実現することができるの
である。これに更にカラーフィルタを組み合わせること
により、フルカラーの画像表示を行なうこともできる。As described above, the steepness of the electro-optical characteristics of the TN type liquid crystal having a twist angle of 90 degrees is S with a larger twist angle.
Although inferior to the TN type liquid crystal, the twist angle is small, so the optical rotatory dispersion is small, and in the case of a polarizing plate arrangement (normally open) where a bright display can be obtained when no voltage is applied, the above-mentioned inconvenient coloring It is possible to obtain an image display that is almost inconspicuous. Therefore, by combining the active matrix system and the TN cell, it is possible to realize a liquid crystal display device having a large display capacity at a high speed. A full color image can be displayed by further combining this with a color filter.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術による液晶表示素子においては、画面を観る
方位や角度によって表示の明暗が反転して見える、ある
いは表示画像が暗くなり見辛くなくなるという問題があ
る。あるいは表示画像が本来の画像の色とは別に不都合
に着色するという問題がある。However, in the liquid crystal display elements according to these conventional techniques, there is a problem that the brightness and darkness of the display appear to be reversed depending on the direction and angle of viewing the screen, or the display image becomes dark and difficult to see. is there. Alternatively, there is a problem that the displayed image is colored inconveniently in addition to the original color of the image.
【0008】この問題点を改善する方法として、従来
は、一画素内に液晶分子の起き上がる方向がほぼ 180度
異なる 2つの配向領域を設けた液晶表示素子を用いて視
角依存性を改善する方法(Two Domain Twisted Nemati
c;以下、TDTNと略称。この技術は例えば特開昭64-
88520にて公開)や、スプレイ配列を用いてTDTNと
同様の効果を得るというDomain Divided Twisted Nemat
ic(以下、DDTNと略称。これは例えば Y.Koike,et.
al.,1992,SID,p798 において公開されている)方式など
が提案されている。一般に液晶表示素子の電気光学特性
は、液晶分子の起き上がる方向に対して斜めから観測し
た透過率は正面からのそれよりも小さくなる。また起き
上がる方向とは正反対の方向からの場合には、斜めから
観測した透過率は正面からのそれよりも大きくなる。そ
こで前記のDDTN方式の技術では、一画素内を配向方
向の異なる 2つの領域に分割して、その領域ごとに斜め
から観測される前記の相反する電気光学特性を、両者の
配向特性により得られる視角特性を合成して足し合わせ
ることにより互いに補完させて、正面方向で観測される
電気光学特性に近付けようとするものである。As a method of improving this problem, conventionally, a method of improving the viewing angle dependency by using a liquid crystal display element having two alignment regions in which the rising directions of liquid crystal molecules are different by about 180 degrees in one pixel ( Two Domain Twisted Nemati
c; hereinafter abbreviated as TDTN. This technique is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 64-
88520), or a Domain Divided Twisted Nemat that uses a spray array to achieve the same effect as TDTN.
ic (hereinafter abbreviated as DDTN. This is, for example, Y. Koike, et.
al., 1992, SID, p798) method has been proposed. In general, in the electro-optical characteristics of a liquid crystal display element, the transmittance observed obliquely with respect to the rising direction of liquid crystal molecules is smaller than that from the front. In the case of the direction opposite to the rising direction, the transmittance observed obliquely becomes larger than that from the front. Therefore, in the above-mentioned DDTN method, one pixel is divided into two regions having different alignment directions, and the above-mentioned contradictory electro-optical characteristics observed obliquely in each region can be obtained by both alignment characteristics. The visual angle characteristics are combined and added together so as to complement each other so as to approach the electro-optical characteristics observed in the front direction.
【0009】しかしながら、このようなDDTN方式の
液晶表示素子を製作する場合、一画素ずつを 2つの異な
る配向方向の領域に分割して形成しなければならず、製
造工程が極めて煩雑なものとなるという問題がある。そ
の結果、製造歩留まりを著しく低下させることになる。However, in the case of manufacturing such a liquid crystal display device of the DDTN system, it is necessary to divide each pixel into regions having two different alignment directions, which makes the manufacturing process extremely complicated. There is a problem. As a result, the manufacturing yield will be significantly reduced.
【0010】上記のDDTNに類似した技術として、液
晶分子の基板表面から起き上がる方位を略不統一にした
多数の配向領域を一画素内に設けるマルチドメインとい
う技術が報告されている('93 Society for Informatio
n Display, Advance program, p.67)。このマルチドメ
イン方式によれば、電圧印加時に液晶分子の起きあがる
方位がほぼランダム(略不統一)になる。その結果、T
−V特性はどの方位でもほぼ同一となり、広く均一な視
角特性を実現することができる。As a technique similar to the above-mentioned DDTN, a technique called multi-domain has been reported in which a large number of alignment regions in which the orientations of liquid crystal molecules rising from the substrate surface are substantially ununiform are provided in one pixel ('93 Society for Informatio
n Display, Advance program, p.67). According to this multi-domain method, the azimuths in which the liquid crystal molecules rise when voltage is applied are almost random (substantially ununiform). As a result, T
The -V characteristic is almost the same in any direction, and a wide and uniform viewing angle characteristic can be realized.
【0011】しかしながら、このような液晶分子の起き
上がる方向を略不統一にした多数の配向領域を一画素内
に設ける場合には、表示画像に色付きが生じる。このた
め、カラーフィルタと組み合わせてフルカラー表示を行
なう場合などに、画像に本来表現したい色とは別の不都
合な着色が生じて表示品質が著しく低下するという問題
がある。そしてこの着色の問題は、液晶分子のツイスト
角を大きくした場合に特に顕著な問題となる。However, when a large number of alignment regions in which the rising directions of the liquid crystal molecules are made substantially ununiform are provided in one pixel, the display image is colored. Therefore, in the case of performing full-color display in combination with a color filter, there is a problem that an inconvenient coloring different from the color originally intended to appear in the image occurs and the display quality is significantly deteriorated. And this coloring problem becomes particularly remarkable when the twist angle of the liquid crystal molecules is increased.
【0012】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、画像に本来表現したい
色とは別の不都合な着色が生じることなく、広く均一な
視角特性を実現することのできる液晶表示素子を提供す
ることにある。The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a wide and uniform viewing angle characteristic without causing an inconvenient coloring different from the color originally desired to be expressed in an image. It is to provide a liquid crystal display device that can be realized.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の液晶表示素子は、画像表示用電極を有し、液
晶分子の長軸方向を同一方向に揃える配向処理を基板表
面に施されることを避けて形成され、互いが間隙を有し
て対向配置される 2枚の基板と、前記基板表面に対して
液晶分子の長軸方向が電圧無印加時に略水平姿勢に保持
されるとともに該液晶分子の長軸方向が前記略水平姿勢
を保持しつつ前記基板表面で略不統一な方位を向き、前
記基板表面に対して垂直方向には前記 2枚の基板どうし
の間隙で前記液晶分子が捩れ配列されるように前記 2枚
の基板どうしの間隙に挟持される液晶層とを有する第1
の液晶セルと、前記第1の液晶セルに重ねて組み合わさ
れる液晶セルであって、液晶分子の長軸方向を同一方向
に揃える配向処理を基板表面に施されることを避けて形
成されて互いが間隙を有して対向配置される 2枚の基板
と、前記 2枚の基板それぞれの前記基板表面に対して液
晶分子の長軸方向が略水平姿勢に保持されるとともに該
液晶分子の長軸方向が前記略水平姿勢を保持しつつ前記
基板表面で略不統一な方位を向き、前記基板表面に対し
て垂直方向には前記 2枚の基板どうしの間隙で前記液晶
分子が前記第1の液晶セルの捩れ配列の捩れ方向とは逆
方向に捩れ配列されて前記第1の液晶セルの旋光性とほ
ぼ同じ旋光角でかつ逆向きの旋光性を有する第2の液晶
セルとを具備することを特徴としている。In order to solve the above problems, a liquid crystal display element of the present invention has an image display electrode, and a substrate surface is subjected to an alignment treatment for aligning the major axis directions of liquid crystal molecules in the same direction. The two substrates, which are formed so as to avoid being squeezed, are opposed to each other with a gap therebetween, and the long-axis direction of the liquid crystal molecules is held in a substantially horizontal posture with respect to the substrate surfaces when no voltage is applied. At the same time, the major axis direction of the liquid crystal molecules is oriented in a substantially non-uniform azimuth direction on the substrate surface while maintaining the substantially horizontal posture, and the liquid crystal is separated by a gap between the two substrates in a direction perpendicular to the substrate surface. A liquid crystal layer sandwiched between the two substrates so that molecules are twisted and aligned.
And a liquid crystal cell that is combined with the first liquid crystal cell in an overlapping manner, and is formed by avoiding alignment treatment for aligning the major axis directions of the liquid crystal molecules in the same direction to be performed on each other. Are opposed to each other with a gap, and the long axis direction of the liquid crystal molecules is kept substantially horizontal with respect to the surface of each of the two substrates. The liquid crystal molecules are oriented in a substantially inhomogeneous direction on the surface of the substrate while maintaining the substantially horizontal posture, and the liquid crystal molecules are separated by the first liquid crystal in the gap between the two substrates in the direction perpendicular to the surface of the substrate. A second liquid crystal cell, which is twisted and arranged in a direction opposite to the twisting direction of the twisted arrangement of the cells and has an optical rotation angle substantially the same as the optical rotation of the first liquid crystal cell and an optical rotation in the opposite direction. It has a feature.
【0014】あるいは、上記の液晶表示素子において、
前記第1の液晶セルは、前記画像表示用電極に駆動電圧
が印加され、該駆動電圧に対応して各画素ごとに光透過
性が変化して画像表示を行なう液晶セルであり、前記第
2の液晶セルは、前記第1の液晶セルを透過した光の着
色を補償する液晶セルであって、該第2の液晶セルのリ
タデーション値が前記第1の液晶セルのリタデーション
値よりも小さい値に設定されるとともに、該第2の液晶
セルの液晶分子のツイストが前記第1の液晶セルの液晶
分子のツイスト角とほぼ同じツイスト角であって反対方
向の捩れ方向にツイストされていることを特徴としてい
る。Alternatively, in the above liquid crystal display device,
The first liquid crystal cell is a liquid crystal cell in which a drive voltage is applied to the image display electrode, and light transmittance changes for each pixel in response to the drive voltage to display an image. The liquid crystal cell is a liquid crystal cell that compensates for coloring of light transmitted through the first liquid crystal cell, and the retardation value of the second liquid crystal cell is smaller than the retardation value of the first liquid crystal cell. It is set, and the twist of the liquid crystal molecules of the second liquid crystal cell is almost the same as the twist angle of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal cell, and twisted in the opposite twist direction. I am trying.
【0015】あるいは、上記の液晶表示素子において、
前記第1の液晶セルおよび前記第2の液晶セルのうち少
なくとも一方の液晶セルの液晶層として高分子液晶を用
いたことを特徴としている。Alternatively, in the above liquid crystal display device,
A polymer liquid crystal is used as a liquid crystal layer of at least one of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell.
【0016】なお、前記の第2の液晶セルの液晶分子の
ツイストを第1の液晶セルの液晶分子のツイストとは逆
の捩れ方向にツイストするためには、例えば第1の液晶
セルの液晶層には左捩れ用のカイラル剤を混入し、第2
の液晶セルの液晶層には前記の第1の液晶セルの液晶分
子と旋光角がほぼ等しくなるような右捩れ用のカイラル
剤を混入するなどすればよい。In order to twist the twist of the liquid crystal molecules of the second liquid crystal cell in the twist direction opposite to the twist of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal cell, for example, the liquid crystal layer of the first liquid crystal cell is used. A chiral agent for left twist is mixed in the
The liquid crystal layer of the liquid crystal cell may be mixed with a right-handed chiral agent having an optical rotation angle substantially equal to that of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal cell.
【0017】また本発明は、前記の画像表示用電極とし
て帯状の透明電極がそれぞれの基板に配列されたいわゆ
る単純マトリックス型の液晶表示素子においても、ある
いは前記の画像表示用電極として一方の基板には対向
(共通)電極が形成され他方の基板には各画素ごとに画
素電極が配列された、いわゆるアクティブマトリックス
型液晶表示素子においても適用されることは言うまでも
ない。The present invention is also applicable to a so-called simple matrix type liquid crystal display device in which strip-shaped transparent electrodes are arranged on each substrate as the image display electrodes, or on one substrate as the image display electrodes. Needless to say, is also applied to a so-called active matrix type liquid crystal display element in which a counter (common) electrode is formed and a pixel electrode is arranged for each pixel on the other substrate.
【0018】また、前記の第1の液晶セルおよび第2の
液晶セルの各基板表面には、例えば配向膜材料としてポ
リイミドを用いた水平配向膜を形成し、これをラビング
配向等の配向処理を施すことなく用いるようにしてもよ
く、あるいはその他の配向膜材料を用いて、前記と同様
に配向処理を施すことなく用いるようにしてもよい。い
ずれにせよ、液晶分子の長軸方向を電圧無印加時に基板
表面に対して略水平姿勢に保持することができるように
基板表面に配向膜などを形成するとともにその配向膜な
どの表面にはラビング配向処理等を施すことを避けて、
液晶分子の長軸方向を電圧無印加時に略水平姿勢に保持
しつつ、その液晶分子の長軸が基板表面で向く方位は一
画素内で略不統一になるようにすればよい。Further, a horizontal alignment film using, for example, polyimide as an alignment film material is formed on the surface of each substrate of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell, and subjected to alignment treatment such as rubbing alignment. It may be used without applying it, or it may be used without using the alignment treatment by using another alignment film material. In any case, an alignment film or the like is formed on the substrate surface so that the long axis direction of the liquid crystal molecules can be held in a substantially horizontal posture with respect to the substrate surface when no voltage is applied, and the surface of the alignment film or the like is rubbed. Avoiding orientation processing,
The long axis direction of the liquid crystal molecules may be kept substantially horizontal when no voltage is applied, and the orientation of the long axis of the liquid crystal molecules on the substrate surface may be substantially ununiform within one pixel.
【0019】[0019]
【作用】電圧無印加時に液晶分子が第1の液晶セルの基
板表面に対してほぼ水平姿勢を保ちつつその液晶分子の
長軸の方位が揃わないように基板表面を形成すること
で、電圧印加時に液晶分子の起きあがる方位がランダム
(略不統一)になる。その結果、T−V特性はどの方位
でもほぼ同一となり、広く均一な視角特性を実現するこ
とができる。The function of applying a voltage is to form the substrate surface so that the liquid crystal molecules maintain a substantially horizontal posture with respect to the substrate surface of the first liquid crystal cell when no voltage is applied, and the major axes of the liquid crystal molecules are not aligned. Occasionally, the rising directions of liquid crystal molecules become random (substantially non-uniform). As a result, the TV characteristics are almost the same in any direction, and wide and uniform viewing angle characteristics can be realized.
【0020】このとき、表示画像が表現したい色とは別
の不都合な色に着色する。そこで、このような透過光の
着色を第2の液晶セルによって補償して、白色光に近い
透過光となるようにすることができる。At this time, the display image is colored in an inconvenient color different from the color desired to be expressed. Therefore, such coloring of the transmitted light can be compensated by the second liquid crystal cell so that the transmitted light becomes close to white light.
【0021】すなわち、マルチドメインセルである第1
の液晶セルに、この第1の液晶セルの液晶分子の配列の
捩れ方向とは逆方向に液晶分子が捩れ配列されたマルチ
ドメインセルである第2の液晶セルを重ねて配置するこ
とで、前記の透過光の着色を解消することができる。こ
れは、マルチドメイン方式の第1の液晶セルを透過した
各波長ごとに異なる旋光角をもつ光を、さらに逆捩れの
配列をもつマルチドメイン方式の第2の液晶セルに入射
させることで、第1の液晶セルを透過した光を全ての波
長の光にわたって、その第1の液晶セルを透過する以前
の偏光状態に戻すことができ、実用上ほとんど白色光の
ような(白黒表示のような)無着色な画像表示を得るこ
とができるからである。That is, the first which is a multi-domain cell
By arranging a second liquid crystal cell, which is a multi-domain cell in which liquid crystal molecules are twisted and arranged in a direction opposite to the twisting direction of the arrangement of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal cell, in the above liquid crystal cell, It is possible to eliminate the coloring of the transmitted light. This is because light having different optical rotation angles for each wavelength transmitted through the first multi-domain liquid crystal cell is further incident on the second multi-domain liquid crystal cell having the reverse twist arrangement. The light transmitted through one liquid crystal cell can be returned to the polarization state before being transmitted through the first liquid crystal cell over all wavelengths of light, and practically almost white light (like black and white display) This is because an uncolored image display can be obtained.
【0022】さらには、より好ましい色補償効果を得る
には、第1の液晶セルと第2の液晶セルの旋光性(媒質
に光が進行するとき、進行方向に対して偏光面を右や左
に回転させる性質)がほぼ等しいことが必要である。実
際には電圧平均化法で時分割駆動により表示を行なうよ
うな場合、暗状態では特定の大きさの電圧が液晶層に印
加される。その電圧の特定の大きさは、走差線の本数と
液晶セルのT−V特性との関係によって異なるが、一般
的に液晶層の応答しきい値電圧近傍に設定される。この
ような大きさの電圧を第1の液晶セルに印加すると、そ
の旋光性は電圧無印加時より幾分小さくなる。したがっ
て色補償用の第2の液晶セルの旋光性もこれに合わせて
第1の液晶セルの電圧無印加時より小さくする必要があ
る。具体的には、第1の液晶セルが電圧を印加されて駆
動される液晶セルである場合、この第1の液晶セルのリ
タデーション値は第2の液晶セルのリタデーション値よ
り大きく、かつ第1の液晶セルのツイスト角と第2の液
晶セルのツイスト角とがほぼ等しくなるように設定して
おけば、極めて効果的に画像の着色を解消することがで
きる。さらに、第1の液晶セルと第2の液晶セルのどち
らか一方の液晶セルを高分子液晶で作製した場合には、
液晶表示素子を薄型化・軽量化できるので、より望まし
い液晶表示素子を得ることができる。Furthermore, in order to obtain a more preferable color compensation effect, the optical rotatory power of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell (when light travels through the medium, the plane of polarization is adjusted to the right or left with respect to the traveling direction). It is necessary that the properties of rotating to) are almost equal. In actuality, when a display is performed by time division driving by the voltage averaging method, a voltage of a specific magnitude is applied to the liquid crystal layer in the dark state. The specific magnitude of the voltage varies depending on the relationship between the number of strike lines and the TV characteristic of the liquid crystal cell, but is generally set near the response threshold voltage of the liquid crystal layer. When a voltage of such magnitude is applied to the first liquid crystal cell, its optical rotatory power is somewhat smaller than that when no voltage is applied. Therefore, the optical rotatory power of the second liquid crystal cell for color compensation must be made smaller than that of the first liquid crystal cell when no voltage is applied. Specifically, when the first liquid crystal cell is a liquid crystal cell driven by applying a voltage, the retardation value of the first liquid crystal cell is larger than the retardation value of the second liquid crystal cell, and If the twist angle of the liquid crystal cell and the twist angle of the second liquid crystal cell are set to be substantially equal to each other, coloring of the image can be very effectively eliminated. Furthermore, when one of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell is made of polymer liquid crystal,
Since the liquid crystal display element can be made thin and lightweight, a more desirable liquid crystal display element can be obtained.
【0023】また、本発明によれば配向膜へのラビング
配向処理等の煩雑な処理を省略することができるため、
製造歩留まりの向上や製造工程の簡易化をも図ることが
できるという利点もある。Further, according to the present invention, since a complicated process such as a rubbing alignment process for the alignment film can be omitted,
There is also an advantage that the manufacturing yield can be improved and the manufacturing process can be simplified.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明に係る液晶表示素子の実施例
を、図面に基づいて詳細に説明する。Embodiments of the liquid crystal display device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0025】(実施例1)図1は、本発明に係る第1の
実施例の液晶表示素子の主要部の構成を模式的に示す図
である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram schematically showing a structure of a main part of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
【0026】走査線1と信号線3とがほぼ直交するよう
に配置され、その交差部ごとに走査線1および信号線3
に接続されるとともに画素電極5に接続されてこの画素
電極5への電圧印加を制御するスイッチング素子として
のTFT7が配設され、それらを被覆するように配向処
理を施されていない配向膜9が形成されたTFTアレイ
基板11と、これに対向配置される対向電極13が形成
され、その上を被覆するように配向処理を施されていな
い配向膜15が形成された対向基板17とが間隙(セル
ギャップ)を有して組み合わされ、その両基板11、1
7の間隙に液晶層19が封入・挟持されて第1の液晶セ
ル21が形成されている。そしてこの第1の液晶セル2
1の上に重ねるようにして第2の液晶セル23が組み合
わされる。 そして重ね合わされた第1の液晶セル21
および第2の液晶セル23を上下から挟むように、偏光
板25、27がそれぞれの液晶セルの外向きの面側に貼
設されて、本発明に係る第1の実施例の液晶表示素子の
主要部が構成されている。The scanning line 1 and the signal line 3 are arranged so as to be substantially orthogonal to each other, and the scanning line 1 and the signal line 3 are arranged at each intersection.
The TFT 7 as a switching element that is connected to the pixel electrode 5 and controls the voltage application to the pixel electrode 5 is provided, and the alignment film 9 that is not subjected to the alignment treatment to cover them is provided. The formed TFT array substrate 11 and the counter substrate 17 on which the counter electrode 13 that is arranged to face the TFT array substrate 11 is formed, and the alignment film 15 that is not subjected to the alignment treatment so as to cover the gap are formed ( Cell substrates), both substrates 11, 1
A liquid crystal layer 19 is enclosed and sandwiched in the gap 7 to form a first liquid crystal cell 21. And this first liquid crystal cell 2
The second liquid crystal cell 23 is assembled so as to be overlaid on the first liquid crystal cell 23. And the first liquid crystal cell 21 which is overlapped
Polarizing plates 25 and 27 are attached to the outer surface side of each liquid crystal cell so as to sandwich the second liquid crystal cell 23 from above and below, and the liquid crystal display element of the first embodiment according to the present invention is formed. The main part is composed.
【0027】液晶セル21には、前記したように基板ほ
ぼ全面を被覆するように水平配向を行なう配向膜9、1
5が形成されており、これら配向膜9、15は表面にラ
ビング処理が施されておらず、積水ファインケミカル社
製の粒径 5.0μmのスペーサ(図示省略)が間隙材とし
て両基板間に介挿されてセルギャップ約 5.0μmに保た
れるとともに、基板周囲にシール材(図示省略)が塗布
されて両基板11、17が組み合わされて形成されてい
る。In the liquid crystal cell 21, as described above, the alignment films 9 and 1 for performing horizontal alignment so as to cover almost the entire surface of the substrate.
No. 5 is formed, the surfaces of these alignment films 9 and 15 are not rubbed, and spacers (not shown) made by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd. having a particle size of 5.0 μm are interposed as a gap material between both substrates. The cell gap is maintained at about 5.0 μm, and a sealing material (not shown) is applied to the periphery of the substrate to form both substrates 11 and 17 in combination.
【0028】液晶層19としては、ZLI−4287(E.
メルク社製)に、液晶分子の基板間での捩れが約90度に
なるように左捩れ用のカイラル剤S811 (E.メルク社
製)を混合させた液晶組成物を用いた。この液晶組成物
を等方相の状態で空セルに注入して、液晶層19として
両基板11、17間に封入・挟持させた。このように形
成された第1の液晶セルのリタデーション値Δndは、
約 460nmとなった。またその捩れピッチは前記のごと
く約90度である。As the liquid crystal layer 19, ZLI-4287 (E.
A liquid crystal composition was used in which a chiral agent S811 for left-handed twist (manufactured by E. Merck) was mixed with (Merck Co., Ltd.) so that the twist of the liquid crystal molecules between the substrates was about 90 degrees. This liquid crystal composition was injected into an empty cell in an isotropic phase state, and a liquid crystal layer 19 was enclosed and sandwiched between the substrates 11 and 17. The retardation value Δnd of the first liquid crystal cell thus formed is
It became about 460 nm. The twist pitch is about 90 degrees as described above.
【0029】第2の液晶セル23は、前記の第1の液晶
セル21とほぼ同様の構造に形成されており、そのリタ
デーション値Δndは上記の第1の液晶セルと同様に約
460nmで、またそのセルギャップも第1の液晶セルと
同様に約 5.0μmに設定されているが、駆動電圧が印加
されないことと、その基板29、31間に封入・挟持さ
れる液晶層33の液晶分子の、基板29、31の配向膜
35、37表面どうしの間(セルギャップ)での捩れが
約90度で右捩れになるように、右捩れ用のカイラル剤R
811 (E.メルク社製)をZLI−4287(E.メルク社
製)に混入していることが、前記の第1の液晶セル21
とは異なる点である。The second liquid crystal cell 23 has a structure similar to that of the first liquid crystal cell 21, and its retardation value Δnd is about the same as that of the first liquid crystal cell.
The cell gap is set to 460 nm and the cell gap is set to about 5.0 μm as in the first liquid crystal cell. However, no drive voltage is applied, and the liquid crystal layer 33 enclosed and sandwiched between the substrates 29 and 31 is A chiral agent R for right-handed twist so that the twist of liquid crystal molecules between the surfaces of the alignment films 35, 37 of the substrates 29, 31 (cell gap) becomes a right-handed twist at about 90 degrees.
Mixing 811 (manufactured by E. Merck) into ZLI-4287 (manufactured by E. Merck) means that the first liquid crystal cell 21 described above is used.
Is different from.
【0030】偏光板25、27としては、直交ニコルの
偏光板(G1220DU 、日東電工製)を用いて、その光吸収
軸どうしが互いに直交するように配置した。As the polarizing plates 25 and 27, crossed Nicols polarizing plates (G1220DU, manufactured by Nitto Denko) were used and were arranged so that their light absorption axes were orthogonal to each other.
【0031】また図示は省略したが第1の液晶セル21
の電極引き出し部には外部の液晶駆動回路から入力され
る走査信号電圧および映像信号電圧が供給されて、この
液晶表示素子が駆動される。Although not shown, the first liquid crystal cell 21
A scanning signal voltage and a video signal voltage input from an external liquid crystal drive circuit are supplied to the electrode lead-out portion of the liquid crystal display element to drive the liquid crystal display element.
【0032】ここで、一般にTNセルに用いられる偏光
板の配置方式としては、大別すると2通りあり、上下の
偏光板の光吸収軸を互いに平行させて配置する方式と、
上下の偏光板の光吸収軸を直交させて配置する方式とが
ある。前者の方式は、液晶セルに電圧を印加しないとき
には光が透過せず、電圧を印加したときに光の透過状態
が得られる(ノーマリークローズ)。また後者の方式
は、液晶セルに電圧を印加しないときに光が透過し、電
圧を印加したときには光が遮断される(ノーマリーオー
プン)。そして図2は従来例のTN方式のノーマリーオ
ープンとノーマリークローズの表示面法線から左右の方
向に60度まで視角を傾けたときのコントラスト比の視角
依存性を示す図であるが、これらを比較すると、ノーマ
リークローズの方がノーマリーオープンよりコントラス
ト比の視角依存性が少ないことが分かる。コントラスト
比とは、光が透過した状態(明状態)の輝度を光が遮断
された状態(暗状態)の輝度で割った値であり、コント
ラスト比は暗状態の輝度に大きく影響する。そこでノー
マリーオープンとノーマリークローズの両方式の暗状態
の輝度の左右方向における視角依存性を測定してみる
と、図3に示すような特性が得られる。図から明らかな
ように、ノーマリークローズの方がノーマリーオープン
より暗状態の視角依存性が小さく、その結果ノーマリー
クローズの方がノーマリーオープンよりコントラスト比
の視角特性が良い。ノーマリーオープンとノーマリーク
ローズの暗状態の違いを考察してみると、ノーマリーオ
ープンの場合は液晶層にしきい値以上の電圧を印加して
おり、ノーマリークローズの場合は液晶層にしきい値以
下の電圧しか印加されていない。液晶層にしきい値以上
の電圧を印加すると、液晶分子がセル厚方向に並び捩れ
配列が解かれる。このような配列状態はしきい値以下の
電圧しか印加されていない基板にほぼ水平に捩れた配列
状態と比較して配列の見え方の視角変化が大きい。従っ
て以上の理由により、視角を広くするにはノーマリーク
ローズを用いた方が良いことが判明した。Here, there are roughly two types of arranging methods of the polarizing plates used in the TN cell. One is a method of arranging the light absorption axes of the upper and lower polarizing plates in parallel with each other.
There is a method of arranging the light absorption axes of the upper and lower polarizing plates at right angles. In the former method, light is not transmitted when a voltage is not applied to the liquid crystal cell, and a light transmission state is obtained when a voltage is applied (normally closed). In the latter method, light is transmitted when a voltage is not applied to the liquid crystal cell, and light is blocked when a voltage is applied (normally open). FIG. 2 is a diagram showing the viewing angle dependence of the contrast ratio when the viewing angle is tilted to the left and right directions up to 60 degrees from the normal to the normally open and normally closed display surface of the conventional TN method. Comparing with, it can be seen that normally closed has less viewing angle dependence of contrast ratio than normally open. The contrast ratio is a value obtained by dividing the luminance in a state where light is transmitted (bright state) by the luminance in a state where light is blocked (dark state), and the contrast ratio greatly affects the luminance in a dark state. Then, when the viewing angle dependency in the left-right direction of the luminance in the dark state of both the normally open type and the normally closed type is measured, the characteristics shown in FIG. 3 are obtained. As is clear from the figure, normally closed has a smaller viewing angle dependence in the dark state than normally open, and as a result, normally closed has a better viewing angle characteristic of contrast ratio than normally open. Considering the difference between the normally open and normally closed dark states, a voltage above the threshold is applied to the liquid crystal layer in the case of normally open, and a threshold voltage is applied to the liquid crystal layer in the case of normally closed. Only the following voltages are applied. When a voltage above the threshold value is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules are aligned in the cell thickness direction and the twisted arrangement is released. In such an array state, the viewing angle change of the appearance of the array is large as compared with the array state in which the voltage is applied below the threshold value and the substrate is twisted substantially horizontally. Therefore, for the above reasons, it has been found that normally closed is better for widening the viewing angle.
【0033】一方、視角を広い範囲にわたって均一にす
る技術として、液晶分子の起き上がる方位がほぼ不統一
な多数の配向領域を一画素内に設ける、いわゆるマルチ
ドメイン方式という技術がある。これは液晶分子の長軸
が電圧無印加時に基板表面に対してほぼ水平な姿勢を保
ち、かつ配向処理を行なうことを避けて、液晶分子の長
軸の方位が揃わないようにすることで、電圧印加時に液
晶分子が起きあがる方位がランダムになり、その結果、
T−V特性はどの方位でもほぼ同一となる。その一例と
して、従来のノーマリークローズのTNセルの場合とマ
ルチドメインセルの場合のそれぞれについて入射角60度
での上下左の方位でのT−V特性を図4、5に各々示
す。マルチドメインセルにおいては、T−V特性に方位
角依存性がほとんど全く無いことが判る。しかしながら
マルチドメインセルを従来のTNセルと同じセル条件
(リタデーション値および捩れ角(ツイスト角)の大き
さ)で製作すると、表示画像が着色するという不都合が
生じる。このような着色は特にツイスト角が大きくなる
に従って顕著になる。On the other hand, as a technique for making the viewing angle uniform over a wide range, there is a technique called a so-called multi-domain system in which a large number of alignment regions in which the rising directions of liquid crystal molecules are substantially ununiform are provided in one pixel. This is because the long axes of the liquid crystal molecules maintain a substantially horizontal posture with respect to the substrate surface when no voltage is applied, and by avoiding alignment treatment, the long axes of the liquid crystal molecules are not aligned. The orientation in which the liquid crystal molecules rise when voltage is applied becomes random, and as a result,
The TV characteristics are almost the same in any direction. As an example, FIGS. 4 and 5 show the TV characteristics in the up and down left azimuth directions at an incident angle of 60 degrees in the case of a conventional normally closed TN cell and the case of a multi-domain cell, respectively. It can be seen that in the multi-domain cell, the TV characteristic has almost no azimuth angle dependence. However, when a multi-domain cell is manufactured under the same cell conditions (retardation value and twist angle (twist angle)) as the conventional TN cell, the display image is colored. Such coloring becomes more remarkable as the twist angle increases.
【0034】そこで、このような透過光の着色を第2の
液晶セル23によって補償して、白色光に近い透過光と
なるようにする。すなわちマルチドメインセルである第
1の液晶セル21に、この第1の液晶セル21の液晶分
子の配列の捩れ方向とは逆方向に液晶分子が捩れ配列さ
れたマルチドメインセルである第2の液晶セル23を重
ねて配置することで、前記の透過光の着色を解消するこ
とができる。これは、マルチドメイン方式の第1の液晶
セル21を透過した各波長ごとに異なる旋光角をもつ光
を、さらに逆捩れの配列をもつマルチドメイン方式の第
2の液晶セル23に入射させることで、第1の液晶セル
21を透過した光を全ての波長にわたってその第1の液
晶セル21を透過する以前の偏光状態に戻すことがで
き、実用上ほとんど白色光のような(白黒表示のよう
な)無着色な画像表示を得ることができるからである。Therefore, the coloring of such transmitted light is compensated by the second liquid crystal cell 23 so that the transmitted light becomes close to white light. That is, the second liquid crystal which is a multi-domain cell in which the liquid crystal molecules are twisted and arranged in the direction opposite to the twist direction of the arrangement of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal cell 21 which is the multi-domain cell. By arranging the cells 23 in an overlapping manner, the coloring of the transmitted light can be eliminated. This is because light having different optical rotation angles for respective wavelengths transmitted through the first multi-domain type liquid crystal cell 21 is further incident on the second multi-domain type liquid crystal cell 23 having an inverse twist arrangement. , The light transmitted through the first liquid crystal cell 21 can be returned to the polarization state before being transmitted through the first liquid crystal cell 21 over all wavelengths, and practically almost white light (like black and white display). This is because an uncolored image display can be obtained.
【0035】さらに、より効果的に色補償を行なうため
には、第1の液晶セル21と第2の液晶セル23は旋光
性(媒質に光が進行するとき、進行方向に対して偏光面
を右や左に回転させる性質)がほぼ等しいものであるこ
とが必要である。実際には、電圧平均化法で時分割駆動
により表示を行なうような場合、暗状態では特定の大き
さの電圧が液晶層に印加される。その電圧の大きさは、
走査線1の本数と第1の液晶セル21のT−V特性との
関係によっても異なるが、一般的に液晶層19の応答し
きい値電圧Vth近傍に設定される。このような大きさの
電圧を第1の液晶セル21に印加すると、その旋光性は
電圧無印加時より幾分小さくなる。したがって、色補償
用の第2の液晶セル23の旋光性もこれに合わせて第1
の液晶セル21の電圧無印加時より小さくする必要があ
る。具体的には、第1の液晶セル21が電圧を印加され
て駆動される液晶セルである場合、この第1の液晶セル
21のリタデーション値は第2の液晶セル23のリタデ
ーション値より大きく、かつ第1の液晶セル21のツイ
スト角と第2の液晶セル23のツイスト角とがほぼ等し
くなるように設定することにより、極めて効果的に画像
の着色を解消することができるのである。Further, in order to perform color compensation more effectively, the first liquid crystal cell 21 and the second liquid crystal cell 23 have optical rotatory power (when light propagates in the medium, a plane of polarization is set in the traveling direction. It is necessary that the properties of rotating to the right or left) are almost equal. In practice, when a display is performed by time division driving by the voltage averaging method, a voltage of a specific magnitude is applied to the liquid crystal layer in the dark state. The magnitude of the voltage is
Although it depends on the relationship between the number of scanning lines 1 and the TV characteristic of the first liquid crystal cell 21, it is generally set near the response threshold voltage Vth of the liquid crystal layer 19. When a voltage of such a magnitude is applied to the first liquid crystal cell 21, its optical activity becomes somewhat smaller than that when no voltage is applied. Therefore, the optical activity of the second liquid crystal cell 23 for color compensation is also adjusted to the first
It is necessary to make it smaller than when no voltage is applied to the liquid crystal cell 21. Specifically, when the first liquid crystal cell 21 is a liquid crystal cell driven by applying a voltage, the retardation value of the first liquid crystal cell 21 is larger than the retardation value of the second liquid crystal cell 23, and By setting the twist angle of the first liquid crystal cell 21 and the twist angle of the second liquid crystal cell 23 to be substantially equal to each other, it is possible to extremely effectively eliminate the coloring of the image.
【0036】上述のような構造で画面の大きさが 9.5イ
ンチのTFTアクティブマトリックス型液晶表示素子を
製作し、これにテストパターン画像を表示させて、その
画像表示品質を検証した。その結果、白黒表示で視角の
広い液晶表示素子が実現できることが確認された。ま
た、中間階調表示を行なわせたところ、どの方位から観
察しても表示画像の明暗反転が生じることなく、良好な
表示を実現できることが確認された。A TFT active matrix type liquid crystal display device having the above-mentioned structure and a screen size of 9.5 inches was manufactured, and a test pattern image was displayed on the liquid crystal display device to verify the image display quality. As a result, it was confirmed that a liquid crystal display device having a wide viewing angle in black and white display can be realized. Further, when the halftone display was performed, it was confirmed that a good display can be realized without causing the display image to be reversed in brightness regardless of the azimuth direction.
【0037】(上記第1の実施例に対する比較例)第1
の実施例の液晶表示素子において、第2の液晶セル23
を取り去って第1の液晶セル21だけを用いて偏光板2
5、27の吸収軸を互いに平行に配置してノーマリクロ
ーズとし、その他の設定は上記第1の実施例と同様の設
定とした液晶表示素子を製作した。(Comparative Example to First Example) First Example
In the liquid crystal display element according to the embodiment, the second liquid crystal cell 23
To remove the polarizing plate 2 using only the first liquid crystal cell 21.
A liquid crystal display device was manufactured in which the absorption axes of Nos. 5 and 27 were arranged in parallel to each other so as to be normally closed, and other settings were the same as those of the first embodiment.
【0038】このような比較例の液晶表示素子を上記第
1の実施例と同様の駆動条件で駆動して同様のテストパ
ターンの画像表示を行なわせたところ、カラーフィルタ
を用いないときにうす紫色に着色した画像表示となり、
カラーフィルタを用いてフルカラー表示を行なう際に本
来表現したい色とは別の不都合な色に着色した画像表示
となってしまい、表示品質が著しく低下した。When the liquid crystal display device of such a comparative example was driven under the same driving condition as that of the first embodiment to display an image of the same test pattern, a purple color was obtained when the color filter was not used. The image will be colored in
When full-color display is performed using a color filter, the image display is colored in an inconvenient color different from the color originally desired to be expressed, and the display quality is significantly deteriorated.
【0039】(実施例2)前述の第1の実施例におい
て、第1の液晶セル21および第2の液晶セル23に用
いる液晶材料をZLI−1132(E.メルク社製)に変更
するとともに、第1の液晶セル21においてはカイラル
剤S811 (E.メルク社製)の濃度を第1の実施例より
も多くして約270 度の左捩れ配向となるように調合し、
第2の液晶セル23においてはカイラル剤R811 (メル
ク社製)の濃度を第2の実施例よりも多くして約270 度
の右捩れ配向となるように調合し、各液晶セルに注入し
挟持させた。Example 2 In the first example, the liquid crystal material used for the first liquid crystal cell 21 and the second liquid crystal cell 23 was changed to ZLI-1132 (manufactured by E. Merck), and In the first liquid crystal cell 21, the concentration of the chiral agent S811 (manufactured by E. Merck & Co., Inc.) was made higher than that in the first embodiment to prepare a left-twisted orientation of about 270 degrees,
In the second liquid crystal cell 23, the concentration of the chiral agent R811 (manufactured by Merck & Co., Inc.) was made higher than that in the second embodiment to prepare a right-handed twisted orientation of about 270 degrees, and the mixture was injected into each liquid crystal cell and sandwiched. Let
【0040】その結果、カラーフィルタを用いない状態
での表示画像の色はほとんど白黒表示のような色とな
り、カラーフィルタを用いてフルカラー表示を行なう際
に好適であることが確認できた。As a result, the color of the display image without the color filter was almost black and white, which was confirmed to be suitable for full-color display with the color filter.
【0041】また、透過率−印加電圧特性も第1の実施
例の場合よりもさらに急峻になった。これにより、上記
のような液晶分子のツイスト条件に設定された第1の液
晶セル21および第2の液晶セル23を単純マトリック
ス型の液晶セルの構成とし、カラーフィルタを用いてフ
ルカラー表示の液晶表示素子とし、これをマルチプレク
ス駆動させることで、視角特性やコントラスト特性や色
再現性の極めて良好な多桁表示を行なうことが可能であ
ることが確認された。そこで実際にこのような構成の 6
40×480 画素の単純マトリックス型液晶表示素子を作製
して、 1/ 240デューティでマルチプレクス駆動したと
ころ、従来のST形の液晶表示素子と比較して視角の広
い特性が得られ、コントラスト特性や色再現性の極めて
良好な画像表示を得ることができた。Further, the transmittance-applied voltage characteristic is also steeper than that of the first embodiment. As a result, the first liquid crystal cell 21 and the second liquid crystal cell 23, which are set to the above-described twist condition of the liquid crystal molecules, have a simple matrix type liquid crystal cell configuration, and a full-color liquid crystal display using a color filter. It was confirmed that it is possible to perform multi-digit display with excellent viewing angle characteristics, contrast characteristics, and color reproducibility by performing multiplex driving as an element. So, in fact, 6
When a simple matrix type liquid crystal display device with 40 × 480 pixels was manufactured and driven at 1/240 duty in multiplex, a wide viewing angle was obtained compared with the conventional ST type liquid crystal display device, and contrast characteristics and An image display with extremely good color reproducibility could be obtained.
【0042】(実施例3)上記の第2の実施例における
第2の液晶セル23を、液晶層33としてポリシロキサ
ン主鎖とし側鎖がビフェニルベンゾエートとコレステリ
ル基からなる高分子共重合体の液晶組成物を用いた液晶
セルに変更した液晶表示素子を作製した。そしてこの液
晶表示素子を駆動させて、その視角特性を測定したとこ
ろ、60度コーンでコントラスト比14: 1以上を得ること
ができた。また中間階調を表示させたところ、入射角が
60度以上でも表示の反転が生じない良好な白黒表示が得
られることが確認できた。また、このような高分子共重
合体の液晶組成物を用いることにより液晶セルを薄型化
・軽量化することができるので、薄型・軽量な、より望
ましい液晶表示素子を得ることができるという利点もあ
る。(Embodiment 3) The second liquid crystal cell 23 in the above second embodiment has a liquid crystal layer 33 which is a polymer copolymer liquid crystal having a polysiloxane main chain and a side chain of biphenylbenzoate and a cholesteryl group. A liquid crystal display device was produced in which the liquid crystal cell using the composition was changed. When this liquid crystal display device was driven and the viewing angle characteristics were measured, it was possible to obtain a contrast ratio of 14: 1 or more with a 60 degree cone. Also, when the intermediate gradation is displayed, the incident angle is
It was confirmed that good black-and-white display without display reversal was obtained even at 60 degrees or more. Further, since the liquid crystal cell can be made thin and lightweight by using the liquid crystal composition of such a high molecular weight copolymer, there is also an advantage that a more desirable liquid crystal display device which is thin and lightweight can be obtained. is there.
【0043】なお、上記の第1の実施例においては、T
FTアクティブマトリックス型液晶表示素子に本発明を
適用した場合について述べたが、本発明の適用はこのよ
うなTFTアクティブマトリックス型液晶表示素子のみ
には限定しない。この他にも例えばMIM素子のような
2端子素子を用いたアクティブマトリックス型液晶表示
素子や、単純マトリックス型液晶表示素子にも適用する
ことができることは言うまでもない。In the first embodiment, T
The case where the present invention is applied to the FT active matrix type liquid crystal display element has been described, but the application of the present invention is not limited to such a TFT active matrix type liquid crystal display element. Other than this, such as MIM element
It goes without saying that the present invention can also be applied to an active matrix type liquid crystal display element using a two-terminal element and a simple matrix type liquid crystal display element.
【0044】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
本発明の液晶表示素子の各部位(例えば配向膜材料な
ど)の形成材料の変更等が種々可能であることは言うま
でもない。In addition, it goes without saying that various changes can be made to the material for forming each part (eg, alignment film material) of the liquid crystal display device of the present invention without departing from the scope of the present invention.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、画像に本来表現したい色とは別の不都合
な着色が生じることなく、広く均一な視角特性を実現す
る液晶表示素子を提供することができる。As has been clearly described in the detailed description above, according to the present invention, a liquid crystal display which realizes a wide and uniform viewing angle characteristic without causing inconvenient coloring different from the color originally intended to be expressed in an image. An element can be provided.
【図1】本発明に係る液晶表示素子の主要部の構造を示
す図である。FIG. 1 is a diagram showing a structure of a main part of a liquid crystal display element according to the present invention.
【図2】TNセルの左右方向のノーマリーオープンとノ
ーマリークローズのコントラスト比の視角特性を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing a viewing angle characteristic of a normally open and normally closed contrast ratio of a TN cell in the left-right direction.
【図3】TNセルの左右方向のノーマリーオープンとノ
ーマリークローズの暗状態の輝度の視角特性を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing viewing angle characteristics of luminance in a normally open and normally closed dark state of a TN cell in a dark state.
【図4】入射角60度でのノーマリークローズのTNセル
の上下左方位の透過率−印加電圧特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the transmittance-applied voltage characteristics of a normally closed TN cell at an incident angle of 60 degrees in the vertical and leftward directions.
【図5】入射角60度でのノーマリークローズのマルチド
メインセルの上下左方位の透過率−印加電圧特性を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing the transmittance-applied voltage characteristics of a normally closed multi-domain cell at an incident angle of 60 degrees in the upper and lower left directions.
1…走査線 3…信号線 5…画素電極 7…TFT 9、15…配向膜 11…TFTアレイ基板 13…対向電極 17…対向基板 19、33…液晶層 21…第1の液晶セル 23…第2の液晶セル 25、27…偏光板 29、31…ガラス基板 1 ... Scan line 3 ... Signal line 5 ... Pixel electrode 7 ... TFT 9, 15 ... Alignment film 11 ... TFT array substrate 13 ... Counter electrode 17 ... Counter substrate 19, 33 ... Liquid crystal layer 21 ... First liquid crystal cell 23 ... Liquid crystal cell 25, 27 ... Polarizing plates 29, 31 ... Glass substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽藤 仁 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hitoshi Hato 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Incorporated company Toshiba Yokohama Office
Claims (3)
方向を同一方向に揃える配向処理を基板表面に施される
ことを避けて形成され、互いが間隙を有して対向配置さ
れる 2枚の基板と、前記基板表面に対して液晶分子の長
軸方向が電圧無印加時に略水平姿勢に保持されるととも
に該液晶分子の長軸方向が前記略水平姿勢を保持しつつ
前記基板表面で略不統一な方位を向き、前記基板表面に
対して垂直方向には前記 2枚の基板どうしの間隙で前記
液晶分子が捩れ配列されるように前記 2枚の基板どうし
の間隙に挟持される液晶層とを有する第1の液晶セル
と、 前記第1の液晶セルに重ねて組み合わされる液晶
セルであって、液晶分子の長軸方向を同一方向に揃える
配向処理を基板表面に施されることを避けて形成されて
互いが間隙を有して対向配置される 2枚の基板と、前記
2枚の基板それぞれの前記基板表面に対して液晶分子の
長軸方向が略水平姿勢に保持されるとともに該液晶分子
の長軸方向が前記略水平姿勢を保持しつつ前記基板表面
で略不統一な方位を向き、前記基板表面に対して垂直方
向には前記 2枚の基板どうしの間隙で前記液晶分子が前
記第1の液晶セルの捩れ配列の捩れ方向とは逆方向に捩
れ配列されて前記第1の液晶セルの旋光性とほぼ同じ旋
光角でかつ逆向きの旋光性を有する第2の液晶セルとを
具備することを特徴とする液晶表示素子。1. An electrode for image display, which is formed so as not to be subjected to an alignment treatment for aligning the major axis directions of liquid crystal molecules in the same direction, and is arranged to face each other with a gap. The two substrates, the liquid crystal molecule major axis direction being held substantially horizontally with respect to the substrate surface when no voltage is applied, and the liquid crystal molecule major axis direction being held substantially horizontally. The liquid crystal molecules are oriented in a substantially non-uniform orientation on the surface, and are sandwiched between the two substrates so that the liquid crystal molecules are twisted and aligned in the space between the two substrates in a direction perpendicular to the substrate surface. A first liquid crystal cell having a liquid crystal layer, and a liquid crystal cell that is combined with the first liquid crystal cell in an overlapping manner, wherein the substrate surface is subjected to an alignment treatment for aligning the major axis directions of liquid crystal molecules in the same direction. Formed to avoid each other and have a gap between them and face each other And two substrates are location, the
The major axis direction of the liquid crystal molecules is kept substantially horizontal with respect to the substrate surface of each of the two substrates, and the major axis direction of the liquid crystal molecules is substantially ununiform on the substrate surface while maintaining the substantially horizontal posture. And the liquid crystal molecules are twisted and arranged in a direction opposite to the twisting direction of the twisting arrangement of the first liquid crystal cell in a gap between the two substrates in a direction perpendicular to the substrate surface. A liquid crystal display device comprising: a second liquid crystal cell having an optical rotation angle substantially the same as that of the first liquid crystal cell and having an optical rotation in the opposite direction.
が印加され、該駆動電圧に対応して各画素ごとに光透過
性が変化して画像表示を行なう液晶セルであり、 前記
第2の液晶セルは、前記第1の液晶セルを透過した光の
着色を補償する液晶セルであって、該第2の液晶セルの
リタデーション値が前記第1の液晶セルのリタデーショ
ン値よりも小さい値に設定されるとともに、該第2の液
晶セルの液晶分子が前記第1の液晶セルの液晶分子のツ
イスト角とほぼ同じツイスト角で反対方向の捩れ方向に
ツイストされていることを特徴とする液晶表示素子。2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a drive voltage is applied to the image display electrode of the first liquid crystal cell, and the light transmittance of each pixel is corresponding to the drive voltage. A liquid crystal cell that changes to display an image, the second liquid crystal cell is a liquid crystal cell that compensates for coloring of light that has passed through the first liquid crystal cell, and a retardation value of the second liquid crystal cell. Is set to a value smaller than the retardation value of the first liquid crystal cell, and the liquid crystal molecules of the second liquid crystal cell have twist angles substantially the same as those of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal cell in opposite directions. A liquid crystal display element characterized by being twisted in the twisting direction.
なくとも一方の液晶セルの液晶層として高分子液晶組成
物を用いたことを特徴とする液晶表示素子。3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a polymer liquid crystal composition is used as a liquid crystal layer of at least one of the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell. Liquid crystal display device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5109523A JPH06324328A (en) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | Liquid crystal display element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5109523A JPH06324328A (en) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | Liquid crystal display element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06324328A true JPH06324328A (en) | 1994-11-25 |
Family
ID=14512422
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5109523A Withdrawn JPH06324328A (en) | 1993-05-11 | 1993-05-11 | Liquid crystal display element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06324328A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007505338A (en) * | 2003-09-09 | 2007-03-08 | コニンクリユケ フィリップス エレクトロニクス エヌ.ブイ. | Mirror with built-in display |
-
1993
- 1993-05-11 JP JP5109523A patent/JPH06324328A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007505338A (en) * | 2003-09-09 | 2007-03-08 | コニンクリユケ フィリップス エレクトロニクス エヌ.ブイ. | Mirror with built-in display |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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