DE3737805A1

DE3737805A1 - Liquid-crystal indicator (display) device

Info

Publication number: DE3737805A1
Application number: DE19873737805
Authority: DE
Inventors: Haruo Iimura; Yasuyuki Takiguchi; Akihiko Kanemoto; Sumio Kamoi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-11-07
Filing date: 1987-11-06
Publication date: 1988-05-19
Also published as: DE3737805C2

Abstract

A liquid-crystal indicator device has a liquid-crystal cell having two substrates, which are preferably produced from a uniaxially stretched plastic film, electrodes on their inner surfaces and a liquid-crystal layer which is arranged between the two substrates, in which liquid-crystal molecules with a positive dielectric anisotropy are aligned essentially parallel with the substrate in the absence of an applied electric field and form a twisted structure along the thickness direction of the liquid crystal layer, and having two polarisers which are arranged on the outside of the substrates. A liquid-crystal indicator display of the type described above is characterised in that a twist angle alpha of the liquid crystal molecules amounts to 180@ to 250@, an angle between the orientation direction of the liquid-crystal molecules on each substrate and a penetration or absorption axis of the polariser arranged near to the substrate amounts to 30@ to 60@, an angle between the stretch axis of each uniaxially stretched plastic film substrate and the transmission or absorption axis of the polariser near the substrate lies in the range of +/- 3@ and a product of a refractive index anisotropy DELTA n of the liquid-crystal molecules and the density d of the liquid-crystal layer fulfils the following equation (1) at ambient temperature: -0.0023 alpha + 1.2 </= d. ... Original abstract incomplete.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und betrifft insbesondere eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, in welcher Flüssigkristall-Moleküle eine stark verdrillte Struktur zwischen zwei Substraten bilden.The invention relates to a liquid crystal display device according to the preamble of claim 1 and relates in particular a liquid crystal display device in which Liquid crystal molecules have a highly twisted structure between them form two substrates.

Eine weitverbreitete, verdrillte, nematische (TN) Flüssigkristall- Anzeigeeinrichtung weist eine Flüssigkristallzelle, in welcher eine Flüssigkristallschicht mit einer 90°-Schraubenstruktur zwischen zwei Substraten mit Elektroden angeordnet ist, und zwei Polarisatoren auf, zwischen welchen die Zelle angeordnet ist.A widespread, twisted, nematic (TN) liquid crystal Display device has a liquid crystal cell, in which a liquid crystal layer with a 90 ° screw structure arranged between two substrates with electrodes and two polarizers, between which the Cell is arranged.

Jedoch kann ein in jüngster Zeit erfolgter Anstieg in der Anzahl der multiplexen Mehrfachausnützung zusammen mit einer zunehmenden Größe der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung des Punktmatrix-Typs nicht mehr durch die multiplexe Ausnutzbarkeit der herkömmlichen TN-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung bewältigt werden, und durch das multiplexe Ansteuern mit mehr als 1/64 der Leistung wird der Kontrast und der Blickwinkel verschlechtert.However, a recent increase in the Number of multiplexed multiple uses together with one increasing size of the liquid crystal display device of the Dot matrix type no longer due to the multiplex exploitability the conventional TN liquid crystal display device coped with, and by multiplexing with More than 1/64 of the performance is the contrast and the viewing angle worsened.

Eine stark verdrillte Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit einem Doppelbrechungseffekt, eine sogenannte SBE-Flüssigkristall- Anzeigeeinrichtung, in welcher die Flüssigkristall- Moleküle zwisch den Substraten um 270° verdreht sind, wurde entwickelt, und es wurde vermeldet, daß ein großer Blickwinkel und ein hoher Kontrast erhalten werden konnte (cf. T. J. Scheffer et al., SID Digest, 120, 1985). Da jedoch ein großer Vorverdrehwinkel von etwa 30° in der SBE-Flüssigkristall- Anzeigeeinrichtung notwendig ist, ergibt sich der Nachteil, daß eine Ausrichtbehandlung durch eine sogenannte Schrägbedampfung durchgeführt werden muß, wodurch die Ausbeute und Ergiebigkeit schlecht wird. Ein Ausrichten durch Reiben bewirkt eine Streifendomäne, wodurch dann gewünschte Kenndaten nicht mehr erhalten werden können.A highly twisted liquid crystal display device with a birefringence effect, a so-called SBE liquid crystal Display device in which the liquid crystal Molecules are twisted by 270 ° between the substrates, was developed and it was reported that a large one Viewing angle and high contrast could be obtained (cf. T. J. Scheffer et al., SID Digest, 120, 1985). However, since a large pre-twist angle of about 30 ° in the SBE liquid crystal Display device is necessary, the results Disadvantage that an alignment treatment by a so-called Inclined steaming must be carried out, reducing the yield and fertility becomes poor. Alignment by Rubbing creates a stripe domain, which then creates desired Characteristics can no longer be obtained.

Andererseits ist in letzter Zeit einer Flüssigkristall-Einrichtung, welche mit einer Kunststoffolie als dem Substrat aufgebaut ist, im Hinblick auf eine Verringerung bezüglich der Dicke und des Gewichts, im Hinblick auf die Festigkeit und die Verarbeitbarkeit oder auch im Hinblick auf die geringeren Herstellungskosten immer mehr Beachtung geschenkt worden. Als Kunststoffolie ist hierbei eine einachsig gestreckte polymere Folie besonders bevorzugt worden, da sie eine hohe Festigkeit zeigt und zu keiner Verfärbung führt.On the other hand, recently a liquid crystal device which with a plastic film as the substrate is built in terms of a reduction in terms the thickness and weight in terms of strength and the processability or also with regard to the lower manufacturing costs more and more attention been. The plastic film is a uniaxially stretched one polymeric film has been particularly preferred since it shows high strength and does not lead to discoloration.

Ziel der Erfindung ist es daher, eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit und ohne einem Kunststoffolien-Substrat zu schaffen, welche hinsichtlich der multiplexen Ausnutzbarkeit verbessert ist, bei welcher ein Ausrichten mittels Reiben (rubbing) möglich ist und die ferner eine hohe Helligkeit in dem durchlässigen Übertragungszustand, eine gleichförmige Untergrundfärbung und einen hohen Kontrast aufweist. Gemäß der Erfindung ist dieses Ziel bei einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.The aim of the invention is therefore a liquid crystal display device with and without a plastic film substrate to create which in terms of multiplexing Exploitability is improved, in which an alignment by rubbing and which is also a high brightness in the permeable transmission state, uniform background coloring and high contrast having. According to the invention, this goal is in a Liquid crystal display device according to the preamble of claim 1 by the features in the characterizing part of claim 1 achieved. An advantageous further education the invention is the subject of the dependent claim.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung eine Flüssigkristallzelle, welche wiederum zwei Substrate, Elektroden auf den Innenflächen der Substrate und eine Flüssigkristallschicht aufweist, welche zwischen den beiden Substraten angeordnet ist und in welcher Flüssigkristall-Moleküle mit einer positiven dielektrischen Anisotropie bei Fehlen eines angelegten elektrischen Feldes im wesentlichen parallel zu den Substraten ausgerichtet werden und eine verdrillte Struktur in der Dickenrichtung der Flüssigkristallschicht bilden, und zwei Polarisatoren auf, welche auf der Außenseite der Substrate angeordnet sind, und so dazwischen die Flüssigkristallzelle unterzubringen. Gemäß der Erfindung ist eine derart aufgebaute Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung dadurch gekennzeichnet, daßAccording to a preferred embodiment of the invention a liquid crystal display device, a liquid crystal cell, which in turn has two substrates, electrodes on the Inner surfaces of the substrates and a liquid crystal layer which is arranged between the two substrates and in which liquid crystal molecules with a positive dielectric anisotropy in the absence of an applied electric field essentially parallel to the substrates be aligned and a twisted structure in the Form thickness direction of the liquid crystal layer, and two Polarizers on the outside of the substrates are arranged, and so in between the liquid crystal cell to accommodate. According to the invention is one constructed in this way Liquid crystal display device characterized in that

a) a twist angle α of the liquid crystal molecules is in a range from 180 ° to 250 °;
b) an angle between the orientation direction of the liquid crystal molecules on each of the two substrates and a permeability axis or an absorption axis of the polarizer arranged in the vicinity of the substrate is in a range from 30 ° to 60 °, and
c) a product of a refractive index anisotropy Δ n of the liquid crystal molecules and the thickness d of the liquid crystal layer at ambient temperature satisfies the following equation (I): -0.0023 α + 1.2 d · Δ n -0.0023 α + 1.5 (I) According to an advantageous development of the invention, the display device can further be characterized in that
d) the substrates from a uniaxially stretched or stretched Plastic film are formed, and an angle, which between a stretching axis of each of the two uniaxially stretched Plastic film substrates and a permeability or absorption axis of near the substrate arranged polarizer is formed in a range of ± 3 °.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to FIG attached drawings explained in detail. Show it:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device according to the invention;

Fig. 2 zur Erläuterung eine Ansicht einer Winkelbeziehung in der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 2 is an explanatory view showing an angular relationship in the liquid crystal display device according to the invention;

Fig. 3 einen Graphen, in welchem eine Beziehung zwischen einem Winkel β und L* (welche jeweils nachstehend noch definiert werden) bei einem sich ändernden von d · Δ n dargestellt ist; Fig. 3 is a graph in which a relationship between an angle β and (which are still being defined below) L * Δ n is shown at a changing of d ·;

Fig. 4 einen Graphen, in welchem eine Beziehung zwischen |β _L + β _U - 90°| und der Durchlässigkeit dargestellt ist, und Fig. 4 is a graph in which a relationship between | β _L + β _U - 90 ° | and the permeability is shown, and

Fig. 5 einen Graphen, in welchem die Spannungs-Durchlässigkeits- Kenndaten wiedergegeben sind. Fig. 5 is a graph in which the voltage-permeability characteristics are shown.

In Fig. 1 ist ein oberes Substrat 11, das mit einer transparenten Elektrode 13 und einer ausrichtenden Schicht 15 auf seiner Innenfläche versehen ist, gegenüberliegend und in einem vorgegebenen Abstand von einem unteren Substrat 21 angeordnet, das ebenfalls auf seiner Innenfläche mit einer transparenten Elektrode 23 und einer ausrichtenden Schicht 25 versehen ist; ein Flüssigkristall-Material ist dazwischen dicht untergebracht, um dadurch eine Flüssigkristallschicht 31 zu bilden, wodurch eine Flüssigkristall-Zelle 10 zusammengesetzt ist. Die transparente Elektrode 13 des oberen Substrats 11 und die transparente Elektrode 23 des unteren Substrats 21 sind so angeordnet, daß sie ein sogenanntes Punktmatrix- Muster bilden. In Fig. 1 ist mit 33 ein Zwischenraummaterial und mit 35 eine Dichtungsmasse bezeichnet. Ein oberer Polarisator 41 und ein unterer Polarisator 43 sind so angeordnet, daß dazwischen die Zelle 10 unterzubringen ist, wodurch dann eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung gebildet ist.In FIG. 1, an upper substrate 11 , which is provided with a transparent electrode 13 and an aligning layer 15 on its inner surface, is arranged opposite and at a predetermined distance from a lower substrate 21 , which likewise has a transparent electrode 23 on its inner surface and an aligning layer 25 is provided; a liquid crystal material is densely sandwiched therebetween to thereby form a liquid crystal layer 31 , whereby a liquid crystal cell 10 is composed. The transparent electrode 13 of the upper substrate 11 and the transparent electrode 23 of the lower substrate 21 are arranged so that they form a so-called dot matrix pattern. In Fig. 1, 33 is an interspace material and 35 is a sealant. An upper polarizer 41 and a lower polarizer 43 are arranged so that the cell 10 is to be accommodated therebetween, whereby a liquid crystal display device is then formed.

Die Substrate 11 und 21 können aus einem transparenten Material, wie beispielsweise einem Objektträger, oder alternativ hierzu aus einer einachsig gestreckten Kunststoffolie gebildet ist. Die ausrichtenden Schichten 15 und 25 werden üblicherweise aus dünnen polymeren Folien, wie Polyamid, Polyimid usw., welche einer Ausricht-Behandlung unterzogen worden sind.The substrates 11 and 21 can be formed from a transparent material, such as a specimen slide, or alternatively from a uniaxially stretched plastic film. The aligning layers 15 and 25 are usually made of thin polymeric films such as polyamide, polyimide, etc., which have been subjected to an alignment treatment.

Die Flüssigkristall-Materialien haben eine positive, dielektrische Anisotropie und enthalten üblicherweise eine Beimischung aus nematischen Flüssigkristall-Molekülen des p- Typs und chiralen, nematischen oder cholesterischen Flüssigkristall- Molekülen.The liquid crystal materials have a positive, dielectric Anisotropy and usually contain an admixture from nematic liquid crystal molecules of the p- Type and chiral, nematic or cholesteric liquid crystal Molecules.

Während sich ein Wärmeausdehnungskoeffizient der einachsial gedehnten Folie in der Dehnungsrichtung verschieden von demjenigen in der Richtung senkrecht dazu ist, kann der Abstand bzw. Zwischenraum zwischen den Substanzen mit Hilfe der Oberflächenspannung des Flüssigkristall-Materials kontrollierbar sowie steuerbar dadurch gleichförmig gemacht werden, daß die Bedingungen beim Aushärten der Dichtungsmasse, damit die einander gegenüberliegend angeordneten Substrate aneinander haften und die Bedingungen zum Entfernen des beim Abdichten überschüssigen Flüssigkristall-Materials, usw., entsprechend gewählt werden, selbst wenn der anfängliche Zwischenraum, wenn er noch nicht mit dem Flüssigkristall- Material gefüllt ist, ungleichmäßig ist.While there is a uniaxial coefficient of thermal expansion stretched film different in the direction of stretch of that in the direction perpendicular to it, the Distance between the substances with the help controllable the surface tension of the liquid crystal material as well as controllable thereby made uniform that the conditions when the sealant hardens, thus the substrates arranged opposite one another stick together and the conditions for removal excess liquid crystal material when sealing, etc., should be chosen accordingly, even if the initial Gap if he is not yet using the liquid crystal Material is filled, is uneven.

Die einachsig gestreckte Folie ist optisch anisotrop und hat optische Achsen in der Dehnungsrichtung und in der Richtung senkrecht dazu. In Verbindung hiermit ist es notwendig, den Winkel zwischen der Dehnungsachse des oberen einachsig gedehnten Substrats 11 und der Durchlässigkeits- oder Absorptionsachse 41 a des Polarisators 41 kleiner als ± 3° zu machen. Ebenso ist es auch notwendig, den Winkel zwischen der Dehnungsachse des unteren einachsig gedehnten Substrats 11 und der Durchlässigkeits- oder Absorptionsachse 43 a des unteren Polarisators 43 kleiner als ± 3° zu machen. Wenn diese Winkel über ± 3° hinausgehen, wird der Kontrast in der Anzeige merklich vermindert.The uniaxially stretched film is optically anisotropic and has optical axes in the direction of expansion and in the direction perpendicular thereto. In connection with this, it is necessary to make the angle between the elongation axis of the upper uniaxially elongated substrate 11 and the permeability or absorption axis 41 a of the polarizer 41 smaller than ± 3 °. Likewise, it is also necessary to make the angle between the expansion axis of the lower uniaxially stretched substrate 11 and the permeability or absorption axis 43 a of the lower polarizer 43 smaller than ± 3 °. If these angles go beyond ± 3 °, the contrast in the display is markedly reduced.

Die Flüssigkristall-Moleküle sind im wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Substrats ausgerichtet und nehmen eine verdrillte Struktur von 180° bis 250°, vorzugsweise von 180° bis 230° zwischen den beiden Substraten an. Fig. 2 ist eine Darstellung, in welcher die Winkelbeziehung zwischen den jeweiligen Schichten wiedergegeben ist, und zwar von der Seite des unteren Polarisators 43 her gesehen; hierbei ist eine rechtsgängige Schraubenstruktur über die Dicke der Flüssigkristall- Schicht von dem unteren zu dem oberen (Substrat) gebildet. Die Abmessung des Drillwinkels α entscheidet über das Vorhandensein oder Fehlen der sogenannten Streifendomäne bei einer Schwellenwertspannung, über den Kontrast und den Bildwinkel. Wenn der Winkel α größer wird, wird die Streifendomäne leicht nahe bei der Schwellenwertspannung gebildet; sie kann aber auch dadurch beseitigt werden, daß ein Verhältnis (d/p) der Dicke der Flüssigkristallschicht zu einem Abstand p der Flüssigkristall-Moleküle verringert wird. Wenn jedoch das Verhältnis d/p zu klein ist, dann kann sich eine Disklination ergeben, und folglich muß das Verhältnis d/p in einem solchen Bereich eingestellt werden, daß es weder zu der Streifendomäne noch zu der Disklination kommt. Im Hinblick auf die vorstehend wiedergegebenen Beschränkungen bezüglich des Verhältnisses d/p muß der Verdrill- oder Drehwinkel α 250° oder weniger sein. Wenn er weniger als 180° ist, kann der Kontrast schwächer werden und der Bildwinkel kann schmaler werden.The liquid crystal molecules are oriented essentially parallel to the surface of the substrate and assume a twisted structure of 180 ° to 250 °, preferably of 180 ° to 230 °, between the two substrates. Fig. 2 is an illustration showing the angular relationship between the respective layers as viewed from the lower polarizer 43 side; a right-handed screw structure is formed over the thickness of the liquid crystal layer from the lower to the upper (substrate). The dimension of the drill angle α determines the presence or absence of the so-called stripe domain at a threshold voltage, the contrast and the image angle. As the angle α increases, the stripe domain is easily formed close to the threshold voltage; however, it can also be eliminated by reducing a ratio (d / p) of the thickness of the liquid crystal layer to a distance p of the liquid crystal molecules. However, if the ratio d / p is too small, the disclosure may result, and consequently the ratio d / p must be set in such a range that neither the stripe domain nor the disclosure result. In view of the above-mentioned restrictions on the ratio d / p , the twist or rotation angle must be α 250 ° or less. If it is less than 180 °, the contrast may become weaker and the angle of view may narrow.

Ferner wird der Winkel, welcher zwischen der Orientierungsrichtung der Flüssigkristall-Moleküle, die in Kontakt mit dem oberen oder unteren Substrat stehen, und der Durchlässigkeits- oder Absorptionsachse des in der Nähe des Substrates angeordneten Polarisators ausgebildet ist, in einen Bereich von 30° bis 60°, vorzugsweise von 35° bis 55° gelegt werden. In Fig. 2 liegt der Winkel β _L, welcher zwischen der Durchlässigkeitsachse 43 a des unteren Polarisators 43 und der Orientierungsrichtung der Flüssigkristall-Moleküle, welche mit dem unteren Substrat 21 in Kontakt stehen, d. h. der sogenannten Reibrichtung 21 r des unteren Substrats gebildet ist, in dem Bereich von 30° ≦ β _L ≦ 60°. Ebenso liegt der Winkel β _U, welcher zwischen der Durchlässigkeitsachse 41 a des oberen Polarisators 41 und der Orientierungsrichtung der Flüssigkristall-Moleküle, welche mit dem oberen Substrat 11 in Kontakt stehen, d. h. der Reibrichtung 11 r des oberen Substrats 11 gebildet ist, in dem Bereich von 30° ≦ β _U ≦ 60°. Durch Einstellen der Winkel β _L und b _U in diesen Bereichen kann speziell eine Anzeige erhalten werden, welche in dem gewählten Zustand (dem Durchlässigkeitszustand) ziemlich hell ist und einen hohen Kontrast zwischen den ausgewählten und den nicht-ausgewählten Zuständen hat. Obwohl in Fig. 2 die beiden Achsen 41 a und 43 a als die Durchlässigkeitsachse dargestellt sind, kann dieselbe Wirkung erhalten werden, wenn beide Achsen die Absorptionsachsen sind.Furthermore, the angle which is formed between the orientation direction of the liquid crystal molecules which are in contact with the upper or lower substrate and the transmission or absorption axis of the polarizer arranged in the vicinity of the substrate is in a range from 30 ° to 60 °, preferably from 35 ° to 55 °. In FIG. 2, the angle β _L formed between the transmission axis 43a of the lower polarizer 43 and the orientation direction of liquid crystal molecules which are associated with the lower substrate 21 in contact, the so-called rubbing direction 21 ie r of the lower substrate is formed, in the range of 30 ° ≦ β _L ≦ 60 °. Likewise, the angle β _U , which is formed between the transmission axis 41 a of the upper polarizer 41 and the orientation direction of the liquid crystal molecules which are in contact with the upper substrate 11 , ie the rubbing direction 11 r of the upper substrate 11 , is in the range from 30 ° ≦ β _U ≦ 60 °. Specifically, by setting the angles β _L and b _U in these areas, a display can be obtained which is fairly bright in the selected state (the permeability state) and has a high contrast between the selected and the non-selected states. Although in Fig. 2, the two axes are shown a a 41 and 43 as the transmission axis, the same effect can be obtained when both axes are the absorption axes.

In Fig. 3 ist der Wert L* von einer CIE 1976 pschyometrischen Helligkeit bei dem nicht-gewählten Zustand bezüglich des Winkels b (= β _L = β _U) aufgetragen, wobei die Dimension des Produktes d · Δ n unter der Voraussetzung eines Verdrillwinkels α von 220° geändert wird. Es hat sich herausgestellt, daß der Hintergrund bei dem Winkel β (= β _L = b _U) von 30° bis 60° extrem hell ist.In Fig. 3, the value L * is applied by a CIE 1976 pschyometrischen brightness in the non-selected state with respect to the angle b (= β _L = β _U), wherein the dimension of the product d · Δ n assuming a twist angle α is changed from 220 °. It has been found that the background is extremely bright at the angle β (= β _L = b _U ) from 30 ° to 60 °.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die beiden Winkel β _L und b _U unter der Annahme positiv, daß die Verdrill- bzw. Drehrichtung der Flüssigkristall-Moleküle von dem unteren zu dem oberen Substrat als positiv angenommen ist. Im Unterschied zu Fig. 2 können die Winkel β _L und β _U auch so angenommen werden, daß sie verschiedene Vorzeichen haben. In diesem Fall wird dann das Licht in dem ausgewählten Zustand durchgelassen und übertragen, während es in dem nicht-ausgewählten Zustand gesperrt bzw. blockiert werden kann.As shown in FIG. 2, the two angles β _L and b _{U are} positive on the assumption that the twist or rotation direction of the liquid crystal molecules from the lower to the upper substrate is assumed to be positive. In contrast to FIG. 2, the angles β _L and β _{U can} also be assumed to have different signs. In this case, the light is then transmitted and transmitted in the selected state, while it can be blocked or blocked in the non-selected state.

Vorzugsweise werden die Winkel β _L und b _U so gewählt, daß der Absolutwert der Differenz der beiden Werte 20° oder weniger ist, d. h. |β _L - b _U| ≦ 20° ist. Obwohl die Helligkeit in dem Display bzw. der Anzeigeeinrichtung in dem durchlässigen Übertragungszustand keine wesentliche Änderung erfährt, selbst wenn die Differenz der beiden Winkel β _L und β _U dieser Forderung nicht genügt, kann die "Dunkelheit" bei dem opaken Zustand verringert werden, um dadurch den Kontrast in der Bildanzeige zu verringern.The angles β _L and b _U are preferably chosen such that the absolute value of the difference between the two values is 20 ° or less, ie | β _L - b _U | ≦ is 20 °. Although the brightness in the display or the display device does not undergo any significant change in the transmissive transmission state, even if the difference between the two angles β _L and β _U does not meet this requirement, the "darkness" in the opaque state can be reduced thereby decrease the contrast in the image display.

In einem Graphen in Fig. 4 ist die Abhängigkeit der Lichtdurchlässigkeit bei einem Parameter |β _L + b _U - 90°| bei dem ausgewählten Zustand unter der Voraussetzung von 1/64 Leistungsansteuerung (duty drive) dargestellt, wenn der Verdrill- oder Drehwinkel α 180° ist. Die Lichtdurchlässigkeit wird als die Durchlässigkeit von weißem Licht durch ein Farbfilter gemessen.In a graph in FIG. 4, the dependence of the light transmittance on a parameter | β _L + b _U - 90 ° | in the selected state under the condition of 1/64 power control (duty drive) if the twist or rotation angle is α 180 °. The light transmission is measured as the transmission of white light through a color filter.

Bei der Erfindung wird das Produkt aus der Dicke d der Flüssigkristallschicht und der Brechungsindex und der Anisotropie des Brechungsindex Δ n der Flüssigkristall-Moleküle, d. h. d · Δ n ferner insoweit beschränkt, daß er in einen vorherbestimmten Bereich fällt. Der optimale Wert des Produkts d · Δ n kann in Abhängigkeit von dem Verdrill- oder Drehwinkel α geändert werden. Als Ergebnis von Untersuchungen, bei welchen verschiedene Kombinationen von α und d · Δ n aufgetragen wurden, hat ergeben, daß das Produkt d · Δ n die nachstehende Gleichung I zu erfüllen hat, nämlichIn the invention, the product of the thickness d of the liquid crystal layer and the refractive index and the anisotropy of the refractive index Δ n of the liquid crystal molecules, ie d · Δ n, is further restricted to the extent that it falls within a predetermined range. The optimal value of the product d · Δ n can be changed depending on the twist or rotation angle α . Were as a result of studies in which various combinations of α and d · Δ n applied, showed that the product d · Δ n, the following equation has to fulfill I, namely

-0,0023 α + 1,20 ≦ d · Δ n ≦ -0,0023 α + 1,50 (I)
-0.0023 + α ≦ 1.20 d · Δ n ≦ -0.0023 α + 1.50 (I)

Als eine bevorzugte Ausführungsform erfüllt das Produkt d · Δ n die folgende Gleichung II, nämlichAs a preferred embodiment satisfies the product d · Δ n, the following equation II, namely

-0,0023 α + 1,26 ≦ d · Δ n ≦ -0,0023 α + 1,45 (II)
-0.0023 + α ≦ 1.26 d · Δ n ≦ α + -0.0023 1.45 (II)

Wenn das Produkt d · Δ n über den oberen Grenzwert hinausgeht, wird der Farbton in der Anzeigeeinrichtung ziemlich rötlich, was im Hinblick auf den Gesichtssinn nicht vorteilhaft ist. Außerdem ergeben sich sogenannte "Ränder" der Spannungs- Durchlässigkeits-Kenndaten, wodurch die Anzeigequalität stark verschlechtert wird (siehe Fig. 5, Kurve a). Wenn er dagegen kleiner als der untere Grenzwert ist, kann die Zelle blau gefärbt sein, wobei dann kein guter Kontrast erhalten werden kann (siehe Fig. 5, Kurve b). Die Kurve c in Fig. 5 stellt die Spannungs-Durchlässigkeits-Kenndaten dar, wenn das Produkt d · Δ n einen optimalen Wert hat.If the product d · Δ n exceeds the upper limit, the color in the display device is quite reddish, which is not advantageous in terms of the sense of sight. In addition, there are so-called “edges” of the voltage-permeability characteristics, as a result of which the display quality is greatly deteriorated (see FIG. 5, curve a) . If, on the other hand, it is smaller than the lower limit value, the cell can be colored blue, in which case no good contrast can be obtained (see FIG. 5, curve b) . The curve c in Fig. 5 shows the voltage-transmittance characteristic data represents when the product d · Δ n has an optimum value.

Die Daten, die vorstehend beschrieben sind, wurden jeweils mittels einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung gemessen, welche mit Hilfe derselben Flüssigkristall-Materialien wie in den nachstehend beschriebenen Beispielen hergestellt worden ist.The data described above were each measured by means of a liquid crystal display device, which using the same liquid crystal materials as in the examples described below is.

Gemäß der Erfindung kann in der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, in welcher die Flüssigkristall-Moleküle zwischen den beiden Substraten stark verdrillt bzw. verdreht sind eine Anzeige mit hohem Kontrast zwischen den nicht-gewählten und gewählten Zuständen erhalten werden, indem in den vorherbestimmten Bereichen der Verdrill- oder Drehwinkel α der Flüssigkristall-Moleküle zwischen den Substraten, die Winkel β _L und β _U, welche zwischen der Orientierungsrichtung der Flüssigkristall-Molekülen an dem Substrat und der Durchlässigkeits- oder Absorptionsachse des in der Nähe desselben Substrats angeordneten Polarisators und das Produkt aus d · Δ n entsprechend festgelegt werden. Da ferner die Spannungs-Durchlässigkeits-Kenndaten eine bevorzugte Schwellenwert- Schärfe haben, ist eine hohe Multiplex-Ansteuerung möglich. Da außerdem der Bildwinkel nicht schlimm beeinflußt wird, ist auch eine Anzeige in einem extrem breiten Bildfeld möglich. Da außerdem kein großer Vorverdrillwinkel erforderlich ist, wenn die Anzeigeeinrichtung zusammengesetzt wird, kann im Hinblick auf eine hohe Verarbeitbarkeit die Ausrichtbehandlung, wie beispielsweise eine Reib-Behandlung angewendet werden, was insbesondere vom industriellen Standpunkt her gesehen, zweckmäßig ist.According to the invention, in the liquid crystal display device in which the liquid crystal molecules are twisted or twisted between the two substrates, a display with a high contrast between the non-selected and selected states can be obtained by or angle of rotation α of the liquid crystal molecules between the substrates, the angles β _L and β _U , which are between the orientation direction of the liquid crystal molecules on the substrate and the transmission or absorption axis of the polarizer arranged in the vicinity of the same substrate, and the product of d Δ n can be determined accordingly. Furthermore, since the voltage-transmittance characteristics have a preferred threshold sharpness, high multiplex control is possible. In addition, since the angle of view is not badly affected, display in an extremely wide field of view is also possible. In addition, since a large pre-twist angle is not required when the display device is assembled, the alignment treatment, such as a rubbing treatment, can be used in view of a high processability, which is particularly expedient from an industrial point of view.

Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf nachstehend beschriebene Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutert, durch welche die Erfindung in keiner Weise beschränkt wird.The invention will now be described in detail with reference to examples and comparative examples described below explained by which the invention in no way is restricted.

Examples and comparative examples

Ein Substrat aus einem monoaxial gestreckten Polethylenterphthalat von 100 µm Dicke, das mit einer gestreiften, transparenten ITO-Elektrode auf seiner Innenfläche versehen ist, wurde mit einer ausrichtenden Schicht aus Polyamid einer Dicke von 1000 Å beschichtet, und letztere wurde danach einer Reib-(rubbing)Behandlung unterzogen.A substrate made of a monoaxially stretched polyethylene terephthalate 100 µm thick with a striped, transparent ITO electrode on its inner surface is with an aligning layer of polyamide 1000 Å in thickness, and the latter was thereafter undergo rubbing treatment.

Ein Flüssigkristall-Material, das durch Vermischen von ZL1- 2293 als einem nematischen Flüssigkristall und S 811 als einem chiralen, nematischen Flüssigkristall hergestellt worden ist, welche beide von E. Merk erzeugt worden sind, wurde zwischen den Substraten dicht verkapselt untergebracht, um so eine Flüssigkristallzelle zu erzeugen, welche dann zwischen zwei Polarisatoren LLC₂82-12 angeordnet wurde, welche von Sanritsu Electric Co., Ltd. erzeugt worden ist, wodurch eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung (nämlich Nr. 1 bis 28 in Tabelle 1 und Tabelle 2, die nachstehend noch beschrieben werden) erhalten worden ist.A liquid crystal material made by mixing ZL1- 2293 as a nematic liquid crystal and S 811 as a chiral, nematic liquid crystal which were both created by E. Merk housed tightly encapsulated between the substrates in order to to produce a liquid crystal cell, which then between two polarizers LLC₂82-12 was arranged, which by Sanritsu Electric Co., Ltd. has been created, thereby a liquid crystal display device (namely, No. 1 to 28 in Table 1 and Table 2, described below be received).

In jeder Anzeigeeinrichtung wurden die Größen α, β₁, b _U, A _L, A _U und d · Δ n so eingestellt, wie in Tabelle 1 und Tabelle 2 angezeigt ist, und L* einer CIE 1976 psychometrischen Helligkeit bei dem nicht-gewählten Zustand, ein maximales Kontrastverhältnis und eine Steilheit γ wurden festgelegt.In each display device, the sizes α , β ₁, b _U , A _L , A _U and d · Δ n were set as shown in Table 1 and Table 2, and L * a CIE 1976 psychometric brightness for the non-selected one Condition, a maximum contrast ratio and a slope γ were determined.

Der Winkel A _L gibt den Winkel an, welcher zwischen der Dehnungsachse des unteren Substrats und der Durchlässigkeitsachse des unteren Polarisators gebildet ist, während der Winkel A _U den Winkel angibt, welcher zwischen der Dehnungsachse des oberen Substrats und der Durchlässigkeitsachse des oberen Polarisators gebildet ist. Der Wert L* wurde auf der Basis des gemessenen, spektralen Durchlässigkeitsgrads berechnet.The angle A _L indicates the angle which is formed between the axis of elongation of the lower substrate and the transmission axis of the lower polarizer, while the angle A _U indicates the angle which is formed between the axis of expansion of the upper substrate and the transmission axis of the upper polarizer. The L * value was calculated based on the measured spectral transmittance.

Das maximale Kontrastverhältnis wurde auf der Basis der Spannungs-Durchlässigkeits-Kenndaten berechnet, wobei mit einer weißen Lichtquelle unter Verwendung eines Farbkorrekturfilters gemessen wird, wobei dies als ein Verhältnis (a/b) des Durchlässigkeitsgrads a bei dem nicht-ausgewählten Zustand zu dem Durchlässigkeitsgrad b bei dem ausgewählten Zustand festgelegt ist.The maximum contrast ratio was calculated based on the voltage-transmittance characteristics measured with a white light source using a color correction filter, as a ratio (a / b) of the transmittance a in the unselected state to the transmittance b is set at the selected state.

Die Schwellenwert-Schärfe wurde als ein Verhältnis von V₅₀/V₁₀ zwischen der Spannung V₁₀, welche eine 10%ige Veränderung in dem Durchlässigkeitsgrad bewirkt, und der Spannung V₅₀ festgelegt, welche eine 50%ige Veränderung in dem Durchlässigkeitsgrad hervorruft.The threshold sharpness was determined as a ratio of V ₅₀ / V ₁₀ between the voltage V ₁₀ which causes a 10% change in the transmittance and the voltage V ₅₀ which causes a 50% change in the transmittance.

Wie in Tabelle 1 (Beispiele) und in Tabelle 2 (Vergleichsbeispiele) aufgeführt ist, hat sich ergeben, daß die Flüssigkristall- Anzeigeeinrichtung gemäß der Erfindung im Hinblick auf die psychometrische Helligkeit (L*), im Hinblick auf den Kontrast und die multiplexe Verwertbarkeit ( γ ) den Anzeigeeinrichtungen der Vergleichsbeispiele bei weitem überlegen waren. As shown in Table 1 (Examples) and Table 2 (Comparative Examples), it has been found that the liquid crystal display device according to the invention with regard to the psychometric brightness (L *), with regard to the contrast and the multiplex usability ( γ ) were far superior to the display devices of the comparative examples.

Tabelle 1 (Beispiele) Table 1 (examples)

Tabelle 2 (Vergleichsbeispiele) Table 2 (comparative examples)

Claims

1. A liquid crystal display device having a liquid crystal cell having a pair of substrates, electrodes on the inner surfaces of the substrates and a liquid crystal layer disposed between the two substrates, in which liquid crystal molecules with positive dielectric anisotropy in the absence of an applied electric field in the are oriented substantially parallel to the substrates and form a twisted structure along the thickness direction of the liquid crystal layer, and with two polarizers arranged on the outside of the substrates so as to house the liquid crystal cell therebetween, characterized in that
a twist angle α of the liquid crystal molecules is in the range from 180 ° to 250 °;
an angle, which is formed between the orientation direction of the liquid crystal molecules on each of the two substrates and a transmission axis or an absorption axis of the polarizer arranged in the vicinity of the substrate, is in the range from 30 ° to 60 °, and
a product of a refractive index anisotropy Δ n of the liquid crystal molecules and the thickness d of the liquid crystal layer at ambient temperature satisfies the following equation (I): -0.0023 α + 1.2 d · Δ n -0.0023 a + 1.5 (I)

2. Liquid crystal display device according to claim 1, characterized characterized in that the substrates a uniaxially stretched plastic film are and that an angle which is between a stretching axis each of the two substrates and a permeability axis or an absorption axis of near the substrate arranged polarizer in a range of ± 3 ° lies.