JP2000162574A - Liquid crystal display element and liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display element and liquid crystal display device

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JP2000162574A
JP2000162574A JP10335241A JP33524198A JP2000162574A JP 2000162574 A JP2000162574 A JP 2000162574A JP 10335241 A JP10335241 A JP 10335241A JP 33524198 A JP33524198 A JP 33524198A JP 2000162574 A JP2000162574 A JP 2000162574A
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liquid crystal
substrate
crystal display
degrees
display device
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Application number
JP10335241A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisahide Wakita
尚英 脇田
Mariko Kawaguri
真理子 河栗
Yasuhiko Yamanaka
泰彦 山中
Takeshi Karasawa
武 柄沢
Hiroshi Yamazoe
博司 山添
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a GH mode liquid crystal display element which is able to be driven with a low voltage and has high contrast. SOLUTION: To a liquid crystal layer 20 having hybrid alignment, formed by providing a high pretilt alignment layer 5 which makes a liquid crystal 7a align in a direction almost normal to a first substrate 1 and a homogeneous alignment layer 6 which makes a liquid crystal 7b align in parallel to a second substrate 2, furthermore a chiral dopant is added so as to form the alignment of the liquid crystals 7... as a twisted structure. Thereby a GH mode liquid crystal display element is obtained which can be driven with a low driving voltage and yet can display with high contrast.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を用いた表示
装置に使用する素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an element used for a display device using a liquid crystal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、2色性色素を用いたゲスト・
ホスト(GH)型液晶表示素子には、偏光板を1枚だけ
用いるものや、偏光板を用いずに画像を表示するものが
あり、光を有効に利用できる等の理由から、反射型液晶
表示素子に適していると考えられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, guests using a dichroic dye
Some host (GH) type liquid crystal display elements use only one polarizing plate, and others display an image without using a polarizing plate. A reflection type liquid crystal display is used because light can be used effectively. It is considered suitable for the device.

【0003】偏光板1枚を用いるGHモードとしては、
Heilmeier型液晶表示素子が挙げられる。この
Heilmeier型液晶表示素子は、例えば図19に
示すように、それぞれ画素電極114又は対向電極11
3、及び配向膜115・116が形成された基板111
・112の間に、液晶120…及び2色性色素121…
からなる液晶層117が設けられて構成されている。更
に、基板111の外側面には偏光板122が設けられて
いる。
The GH mode using one polarizing plate includes:
Heilmeier type liquid crystal display element. For example, as shown in FIG. 19, the Heilmeier-type liquid crystal display element includes a pixel electrode 114 or a counter electrode 11.
3, and the substrate 111 on which the alignment films 115 and 116 are formed
Liquid crystal 120 ... and dichroic dye 121 ... between 112
And a liquid crystal layer 117 composed of Further, a polarizing plate 122 is provided on the outer surface of the substrate 111.

【0004】ここで、上記Heilmeier型液晶表
示素子の駆動させる際の動作モードについて述べる。先
ず、液晶層117に電界を印加しない場合、液晶120
…及び2色性色素121…の初期配向状態はホモジニア
ス配向であり、かつそれらの配向方向は偏光板122の
偏光軸と平行となっている。又、2色性色素121も液
晶120の影響を受けて該液晶120と同様の方向に配
向する。従って、2色性色素121の光吸収軸が光の偏
光方向と平行になっており、該2色性色素121は光を
吸収する吸光モードとなっている。この結果、表示画面
は暗状態となっている。一方、電界を印加する場合、液
晶層117の中央付近の液晶120aは基板111に於
ける垂直方向に配向する。2色性色素121aも、上記
液晶120…の配向変化に追随してその配向方向を変化
させ、基板111に対して垂直方向となる。従って、2
色性色素121aの光吸収軸も基板111に対して垂直
方向に配向する為、該2色性色素121aの光の吸収は
減少し、大部分の光は透過する。この結果、表示画面は
明状態となっている。しかしながら、配向膜115・1
16近傍の液晶120b・120bは、該配向膜115
・116の配向規制力に束縛されている為、初期配向状
態を維持したままである。更に、上記配向膜115・1
16近傍の2色性色素121b・121bも初期配向状
態を維持したままである。よって、配向膜115・11
6近傍の2色性色素121b・121bは、吸光モード
の状態にあり、幾分かの透過率が損なわれる。しかも、
偏光板122を備えている為、更に透過率は低下する。
よって、上記偏光板を1枚用いるHeilmeier型
GHモードはコントラストが低くなるという問題点を有
している。
Here, an operation mode for driving the Heilmeier type liquid crystal display device will be described. First, when no electric field is applied to the liquid crystal layer 117, the liquid crystal 120
And the dichroic dyes 121 are in the homogeneous alignment state, and their alignment directions are parallel to the polarization axis of the polarizing plate 122. The dichroic dye 121 is also affected by the liquid crystal 120 and is oriented in the same direction as the liquid crystal 120. Therefore, the light absorption axis of the dichroic dye 121 is parallel to the polarization direction of the light, and the dichroic dye 121 is in an absorption mode in which light is absorbed. As a result, the display screen is in a dark state. On the other hand, when an electric field is applied, the liquid crystal 120 a near the center of the liquid crystal layer 117 is oriented in the vertical direction on the substrate 111. The dichroic dye 121 a also changes its alignment direction following the change in the alignment of the liquid crystal 120... And becomes perpendicular to the substrate 111. Therefore, 2
Since the light absorption axis of the chromatic dye 121a is also oriented in the direction perpendicular to the substrate 111, the absorption of light of the dichroic dye 121a is reduced, and most of the light is transmitted. As a result, the display screen is in a bright state. However, the alignment film 115.1.
The liquid crystals 120 b near the liquid crystal 120 near the alignment film 115
The initial alignment state is maintained because it is bound by the alignment regulating force of 116. Further, the alignment film 115.1.
The dichroic dyes 121b and 121b in the vicinity of 16 also maintain the initial alignment state. Therefore, the alignment films 115 and 11
The dichroic dyes 121b and 121b in the vicinity of 6 are in the light absorption mode, and some transmittance is impaired. Moreover,
Since the polarizing plate 122 is provided, the transmittance is further reduced.
Therefore, the Heilmeier type GH mode using one polarizing plate has a problem that the contrast is low.

【0005】一方、偏光板を用いないGHモードであっ
ても、やはりコントラストが低いという表示上の問題が
あった。その原因は、2色性色素の光吸収軸が1軸であ
る為、自然光のような全方向に振動している光に対して
は、光吸収軸以外の方向に振動する光を吸収できない点
にある。そこで、コントラストの改善を図る為に、カイ
ラル剤を添加するという工夫が施されている。これによ
り、液晶分子及び2色性色素を捻れ構造として等方的に
し、何れの偏光の光も吸収できるようにしている。即
ち、全方向の吸光率を高めている。この場合、各液晶分
子が有する屈折率異方性に起因して入射光が捻れ構造に
沿って旋光するのを防ぐ為に、屈折率異方性の小さい液
晶分子を選択して、捻れピッチを短くすることも必要で
ある。しかし、捻れピッチpと液晶セル厚dの比率を大
きくすると(即ち、捻れピッチを短くすると)駆動電圧
が高くなるという問題点を有している。
On the other hand, even in the GH mode without using a polarizing plate, there is still a display problem that the contrast is low. The reason is that the dichroic dye has only one light absorption axis, so that light that vibrates in all directions, such as natural light, cannot absorb light that vibrates in directions other than the light absorption axis. It is in. Therefore, in order to improve the contrast, a contrivance has been made to add a chiral agent. Thereby, the liquid crystal molecules and the dichroic dye are made isotropic as a twisted structure, so that light of any polarization can be absorbed. That is, the absorbance in all directions is increased. In this case, to prevent incident light from rotating along the twisted structure due to the refractive index anisotropy of each liquid crystal molecule, select a liquid crystal molecule having a small refractive index anisotropy and reduce the twist pitch. It is necessary to shorten it. However, there is a problem that when the ratio between the twist pitch p and the liquid crystal cell thickness d is increased (that is, when the twist pitch is reduced), the drive voltage is increased.

【0006】又、偏光板を用いる液晶表示素子として
は、上記の他に最も広範に使用されているTN(捻れネ
マティック)モードが挙げられる。このTNモードは、
液晶の捻れ角が90度程度で、TFT素子等を用いたア
クティブマトリクス駆動の液晶パネルや、時計等の簡単
な表示に用いられる単純マトリクス駆動の液晶パネルに
適用されている。
As a liquid crystal display device using a polarizing plate, there is a TN (twisted nematic) mode most widely used in addition to the above. This TN mode is
The liquid crystal has a twist angle of about 90 degrees and is applied to a liquid crystal panel driven by an active matrix using TFT elements or the like, or a liquid crystal panel driven by a simple matrix used for simple display such as a clock.

【0007】更に、上記TNモードの他に、捻れ角を1
80度ないし260度程度に大きくしたSTN(超捻れ
ネマティック)モードも挙げられる(例えば、特開昭6
0−107020号公報)。このSTNモードは上記T
Nモードよりも捻れ角を180度ないし260度程度に
大きくすることによりしきい値特性を急峻にして、単純
マトリクス駆動での駆動可能な走査線数、及びコントラ
ストを向上させている。又、STNモードに使用される
液晶の材料としては、スプレイ変形の弾性定数K1とベ
ンド変形の弾性定数K3との比K3/K1の小さい液晶が
選択される。なぜならば、上記K3/K1が小さいほど急
峻性が高くなるからである(例えば、艸林成和編「液晶
材料」、第205頁、1991年)。
Further, in addition to the TN mode, a twist angle of 1
An STN (super twisted nematic) mode in which the angle is increased to about 80 to 260 degrees is also available (for example,
No. 0-107020). This STN mode is based on the T
By increasing the twist angle to about 180 degrees to 260 degrees compared to the N mode, the threshold characteristics are sharpened, and the number of scan lines that can be driven by simple matrix driving and the contrast are improved. As the material of the liquid crystal used in the STN mode, a liquid crystal having a small ratio K 3 / K 1 of the elastic constant K 1 of the splay deformation and the elastic constant K 3 of the bend deformation is selected. This is because as the K 3 / K 1 is smaller steepness increases (e.g.,艸林Seiwa ed., "Liquid crystal material", pp. 205, 1991).

【0008】しかしながら、上記TNモードやSTNモ
ードの液晶表示素子には、以下のような問題点を有して
いる。即ち、これらの液晶表示モードは表示容量を大き
くする為にしきい値特性を急峻にしているが、このしき
い値特性を急峻にすると駆動電圧が高くなり、応答性が
低下するという問題点を有している。
However, the TN mode and STN mode liquid crystal display elements have the following problems. That is, in these liquid crystal display modes, the threshold characteristics are sharpened in order to increase the display capacity. However, if the threshold characteristics are sharpened, there is a problem that the drive voltage increases and the responsiveness decreases. are doing.

【0009】更に、上記TNモード及びSTNモードの
他に、一方の基板近傍の液晶を水平方向に配向させ、他
方の基板近傍の液晶を垂直方向に配向させたハイブリッ
ド配向モードの液晶表示素子も挙げられる。このモード
では、液晶の配向が無電界時にも変形を含んでいる為に
しきい値性がなく、駆動電圧が低いこと、又、応答速度
が速いことが知られている(例えば、特開平6−160
890号公報)。又、ハイブリッド配向モードは、しき
い値性がないので駆動させるにはアクティブ素子が必要
である。例えば、特開平6−160890号公報にて開
示されているように、光導電体膜と組み合わせてライト
バルブ用として用いたり、TFT素子と組み合わせて反
射型液晶表示素子を作成した例が示されている。
Further, in addition to the TN mode and the STN mode, a liquid crystal display device of a hybrid alignment mode in which liquid crystal near one substrate is horizontally aligned and liquid crystal near the other substrate is vertically aligned. Can be In this mode, it is known that since the orientation of the liquid crystal includes deformation even in the absence of an electric field, there is no threshold value, the driving voltage is low, and the response speed is high (for example, see Japanese Unexamined Patent Publication No. 160
890). In addition, since the hybrid alignment mode has no threshold value, an active element is required for driving. For example, as disclosed in JP-A-6-160890, there is shown an example in which a reflective liquid crystal display element is formed by combining with a photoconductor film and used for a light valve or by combining with a TFT element. I have.

【0010】以上のことを要約すると、上記従来の液晶
表示素子には以下に述べる問題点が挙げられる。
Summarizing the above, the above-mentioned conventional liquid crystal display device has the following problems.

【0011】従来の偏光板を有するGHモードの液晶
表示素子では、コントラストが低いという問題点を有し
ている。一方、偏光板を持たず、捻れ構造を有するGH
モードではコントラストの向上を図ることができたが、
捻れ構造を有している為に駆動電圧が高いという問題点
を有している。
A conventional GH mode liquid crystal display device having a polarizing plate has a problem that the contrast is low. On the other hand, GH having a twisted structure without a polarizing plate
In the mode, the contrast could be improved,
There is a problem that the driving voltage is high due to the twist structure.

【0012】TNモードやSTNモードの液晶表示素
子では、表示容量を大きくする為にしきい値特性を急峻
にすることが図られているが、この結果駆動電圧が高く
なり、応答速度が遅くなるという問題点を有している。
In a TN mode or STN mode liquid crystal display element, a steep threshold characteristic is intended to increase a display capacity. As a result, however, a drive voltage is increased and a response speed is reduced. Has problems.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点に鑑みなされたものであり、その第1の目的は、
低電圧での駆動を可能とすると共に、高いコントラスト
を有するGHモードの液晶表示素子を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems.
An object of the present invention is to provide a GH mode liquid crystal display device which can be driven at a low voltage and has high contrast.

【0014】又、第2の目的は、駆動電圧を抑制し応答
性を向上させた単純マトリクス駆動の液晶表示素子を提
供することにある。
A second object of the present invention is to provide a liquid crystal display element driven by a simple matrix in which the driving voltage is suppressed and the response is improved.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する為
に、請求項1に記載の発明は、それぞれ電極を備え、対
向して配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設
けられ、上記基板のうち第1基板の内側面には、その内
側面付近の液晶を、該第1基板に対してプレチルト角が
30度以上、90度以下の範囲内で傾斜して配向させる
ように配向処理が施され、同じく上記基板のうち第2基
板の内側面には、その内側面付近の液晶を該第2基板と
概ね平行な方向に配向させるように配向処理が施された
液晶表示素子に於いて、上記液晶層には、2色性色素及
びカイラル剤が含有されて、該液晶層に於ける液晶が捻
れ構造となっていることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a liquid crystal layer including a liquid crystal is provided between a pair of opposed substrates. The liquid crystal in the vicinity of the inner surface of the first substrate is inclined and oriented with respect to the first substrate within a range of 30 degrees or more and 90 degrees or less with respect to the first substrate. A liquid crystal display having an alignment treatment performed on the inner surface of the second substrate of the substrate so as to align liquid crystal near the inner surface in a direction substantially parallel to the second substrate. The device is characterized in that the liquid crystal layer contains a dichroic dye and a chiral agent, and the liquid crystal in the liquid crystal layer has a twisted structure.

【0016】上記構成とすることにより、従来のハイブ
リッド配向モードに捻れ構造を付加したGHモードの液
晶表示素子とすることができる。これにより、以下に述
べる種々の作用効果を奏する。先ず、上記第1基板近傍
の液晶は、初期配向状態では該第1基板に対してプレチ
ルト角が30以上、90度以下の範囲内となるように配
向している。従って、電圧を印加して液晶を第1基板の
法線方向に配向させる場合、上述のように第1基板側に
近い液晶ほど高チルト角で配向しているので、低電圧に
て新しい配向状態に変化させることできる。よって、従
来の捻れ構造を有するGHモードの液晶表示素子と比較
して、低電圧での駆動が可能な液晶表示素子を提供する
ことができる。
With the above configuration, a GH mode liquid crystal display device in which a twist structure is added to the conventional hybrid alignment mode can be obtained. Thereby, the following various effects can be obtained. First, the liquid crystal in the vicinity of the first substrate is oriented such that the pretilt angle with respect to the first substrate is in the range of 30 degrees or more and 90 degrees or less in the initial alignment state. Therefore, when a voltage is applied to align the liquid crystal in the normal direction of the first substrate, the liquid crystal closer to the first substrate is oriented at a higher tilt angle as described above. Can be changed to Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display element that can be driven at a lower voltage than a GH mode liquid crystal display element having a conventional twisted structure.

【0017】又、2色性色素も液晶と共に捻れ構造とな
っているので、これにより所定の方向に振動している光
だけでなく、自然光のような種々の方向に振動している
光も吸収することができるようになる。よって、電圧無
印加時に於ける2色性色素の光吸収量を増大させ、透過
率を低下させることができ、従来のHeilmeier
型GHモードやハイブリッド配向モードの液晶表示素子
と比較して、コントラストの向上を図ることができる。
一方、第1基板近傍の液晶は、初期配向状態に於いて既
に該第1基板に対してプレチルト角が30度〜90度の
範囲内となるように配向しており、電圧印加時に於いて
も配向規制力の影響によりこの配向状態が保たれてい
る。第1基板近傍の2色性色素も上記液晶と同様の配列
状態にあるので、該2色性色素の光吸収によって光の透
過率が損なわれることがない。従って、従来の捻れ構造
を有するGHモードの液晶表示素子に対してもコントラ
ストの高い液晶表示素子を提供することができる。
Further, since the dichroic dye also has a twisted structure together with the liquid crystal, it absorbs not only light oscillating in a predetermined direction but also light oscillating in various directions such as natural light. Will be able to Therefore, the amount of light absorption of the dichroic dye when no voltage is applied can be increased, and the transmittance can be reduced.
The contrast can be improved as compared with a liquid crystal display device of a type GH mode or a hybrid alignment mode.
On the other hand, the liquid crystal in the vicinity of the first substrate is already aligned in the initial alignment state so that the pretilt angle is within the range of 30 to 90 degrees with respect to the first substrate. This alignment state is maintained by the influence of the alignment regulating force. Since the dichroic dye near the first substrate is also in the same alignment state as the liquid crystal, the light transmittance of the dichroic dye is not impaired. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device having a high contrast even with a conventional GH mode liquid crystal display device having a twisted structure.

【0018】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の液晶表示素子に於いて、上記液晶の捻れ角は、180
度以上、270度以下の範囲内にあることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the first aspect, the twist angle of the liquid crystal is 180.
It is characterized by being within the range of not less than degrees and not more than 270 degrees.

【0019】上記構成のように、液晶の捻れ角を180
度以上とすることにより、電圧無印加時に於ける光の透
過率を低下させることができる。これは、上記液晶と共
に2色性色素も捻れることにより、該2色性色素が、種
々の方向に振動する光を吸収できるようになる為であ
る。一方、液晶の捻れ角を270度以下とすることによ
り、しきい値電圧が増加するのを抑制すると共に、ヒス
テリシス現象の発生も防止することができる。
As described above, the twist angle of the liquid crystal is set to 180.
By setting the temperature to not less than the degree, the light transmittance when no voltage is applied can be reduced. This is because the dichroic dye is twisted together with the liquid crystal, so that the dichroic dye can absorb light vibrating in various directions. On the other hand, by setting the twist angle of the liquid crystal to 270 degrees or less, the increase in the threshold voltage can be suppressed, and the occurrence of the hysteresis phenomenon can be prevented.

【0020】請求項3に記載の発明は、請求項1又は請
求項2に記載の液晶表示素子に於いて、上記第1基板の
内側面付近における液晶のプレチルト角が、50度以
上、70度以下の範囲内にあることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the first or second aspect, the pretilt angle of the liquid crystal near the inner surface of the first substrate is 50 degrees or more and 70 degrees or more. It is characterized in the following range.

【0021】上記構成のように、第1基板の内側面付近
に於ける液晶のプレチルト角を50度〜70度の範囲内
とすることにより、良好な応答性を保ちつつ、低駆動電
圧にて高コントラストの表示をさせることができる。
As described above, by setting the pretilt angle of the liquid crystal in the vicinity of the inner surface of the first substrate within the range of 50 to 70 degrees, good responsiveness can be maintained and low drive voltage can be maintained. High-contrast display can be performed.

【0022】請求項4に記載の発明は、請求項1、請求
項2又は請求項3の何れか1つに記載の液晶表示素子に
於いて、上記第2基板の内側面付近に於ける液晶が該第
2基板に対して平行に配向していること、又は液晶のプ
レチルト角が0度を超えて10度以下の範囲内となるよ
うに配向していることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to any one of the first, second, and third aspects, the liquid crystal near the inner surface of the second substrate is provided. Are oriented parallel to the second substrate, or are oriented such that the pretilt angle of the liquid crystal is in the range of more than 0 ° and 10 ° or less.

【0023】上記構成とすることにより、電圧無印加時
に於ける透過率を低下させることができる。即ち、第2
基板近傍の液晶を、該第2基板に対して平行、又は液晶
のプレチルト角が0度を超えて10度以下の範囲内とな
るように配向させることにより、2色性色素も該液晶に
従って同様に配列する。これにより、上記2色性色素に
よる光の吸収を増大させることができ、コントラストの
向上が図れる。
With the above configuration, the transmittance when no voltage is applied can be reduced. That is, the second
By aligning the liquid crystal near the substrate so that it is parallel to the second substrate or the pretilt angle of the liquid crystal is within a range of more than 0 degree and 10 degrees or less, the dichroic dye also follows the liquid crystal. Array. Thereby, the absorption of light by the dichroic dye can be increased, and the contrast can be improved.

【0024】請求項5に記載の発明は、請求項1ないし
請求項4の何れか1つに記載の液晶表示素子に於いて、
上記液晶に於ける捻れ弾性定数K2と、曲げ弾性定数K3
との比K3/K2が1以上、2.5以下の範囲内にあるこ
とを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device according to any one of the first to fourth aspects, wherein:
The twist elastic constant K 2 and the bending elastic constant K 3 in the above liquid crystal
The ratio K 3 / K 2 is one or more and, characterized in that in the range of 2.5 or less.

【0025】請求項6に記載の発明は、請求項1ないし
請求項5の何れか1つに記載の液晶表示素子に於いて、
上記液晶に於ける広がり弾性定数K1と、捻れ弾性定数
2との比K2/K1が1以上、3以下の範囲内にあるこ
とを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device according to any one of the first to fifth aspects.
The liquid crystal is characterized in that the ratio K 2 / K 1 of the spreading elastic constant K 1 and the torsional elastic constant K 2 in the liquid crystal is in the range of 1 or more and 3 or less.

【0026】請求項5及び請求項6に記載の構成とする
ことにより、電圧無印加時(暗状態)に於ける光の反射
率を抑制することができる。この結果、コントラストの
向上を図ることができる。
According to the structure of the fifth and sixth aspects, the reflectance of light when no voltage is applied (dark state) can be suppressed. As a result, the contrast can be improved.

【0027】請求項7に記載の発明は、請求項1ないし
請求項6の何れか1つに記載の液晶表示素子に於いて、
上記液晶層の背後には、反射板が設けられていることを
特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to any one of the first to sixth aspects,
A reflection plate is provided behind the liquid crystal layer.

【0028】上記構成とすることにより、駆動電圧を低
減させた高コントラストの反射型液晶表示素子を提供す
ることができる。
With the above configuration, it is possible to provide a high-contrast reflective liquid crystal display device with a reduced driving voltage.

【0029】上記の課題を解決する為に、請求項8に記
載の発明は、それぞれ内側面に電極を備え、対向して配
置される第1基板と第2基板との間に液晶層が設けられ
た液晶表示素子に於いて、上記液晶層は、上記第1基板
及び第2基板の間に相互に間隔を設けた第1中間基板及
び第2中間基板を介在させることにより、第1液晶層〜
第3液晶層の3層構造となっており、このうち上記第1
液晶層は、上記第1基板と、該第1基板に対向し、何れ
か一方の面に電極を有する第1中間基板との間に設けら
れ、上記第2液晶層は、上記第1中間基板と、該第1中
間基板に対向し、何れか一方の面に電極を有する第2中
間基板との間に設けられ、上記第3液晶層は、上記第2
中間基板と、上記第2基板との間に設けられており、上
記第1液晶層〜第3の液晶層の各々を挟む基板の、一方
の内側面に、その内側面付近の液晶を該基板に対してプ
レチルト角が30度以上、90度以下の範囲内で傾斜し
て配向させるように配向処理が施され、上記第1液晶層
〜第3の液晶層の各々を挟む基板の、他方の内側面に、
前記他方の内側面付近の液晶を前記基板と概ね平行な方
向に配向させるように配向処理が施されており、上記第
1液晶層〜第3液晶層には、シアン、マゼンタ及びイエ
ローより選ばれる色の2色性色素が互いに異なるように
含有され、かつカイラル剤を含み、更に、上記第1液晶
層〜第3液晶層に於ける液晶が捻れ構造となっているこ
とを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 8 is provided with an electrode on each inner surface, and a liquid crystal layer is provided between a first substrate and a second substrate which are arranged to face each other. In the above liquid crystal display device, the first liquid crystal layer is formed by interposing a first intermediate substrate and a second intermediate substrate spaced from each other between the first substrate and the second substrate. ~
The third liquid crystal layer has a three-layer structure.
A liquid crystal layer is provided between the first substrate and a first intermediate substrate facing the first substrate and having an electrode on one of the surfaces, and the second liquid crystal layer is provided on the first intermediate substrate. And a second intermediate substrate facing the first intermediate substrate and having an electrode on one of its surfaces, wherein the third liquid crystal layer is
A liquid crystal near the inner surface is provided on one inner surface of a substrate provided between the intermediate substrate and the second substrate and sandwiching each of the first to third liquid crystal layers. An alignment process is performed so that the pre-tilt angle is tilted within the range of 30 degrees or more and 90 degrees or less, and the other of the substrates sandwiching each of the first to third liquid crystal layers is formed. On the inner surface,
The liquid crystal near the other inner surface is subjected to an alignment treatment so as to be oriented in a direction substantially parallel to the substrate, and the first to third liquid crystal layers are selected from cyan, magenta, and yellow. It is characterized in that dichroic dyes of different colors are contained so as to be different from each other, a chiral agent is contained, and the liquid crystal in the first to third liquid crystal layers has a twisted structure.

【0030】上記の構成によれば、各液晶層では本来的
に一方の基板近傍にある液晶の初期配向状態が、該基板
に対してプレチルト角が30度〜90度の範囲内となる
ように配向しており、この初期配向状態は電圧印加時に
於いても配向規制力の影響により保たれている。そし
て、上記一方の基板近傍の2色性色素も上記液晶と同様
の配列状態にあるので、該2色性色素の光吸収によって
光の透過率が損なわれることがない。この結果、入射光
の利用効率を高め、明るく色純度の良好なフルカラー型
液晶表示素子を提供することができる。
According to the above configuration, in each liquid crystal layer, the initial alignment state of the liquid crystal originally near one substrate is set so that the pretilt angle with respect to the substrate is in the range of 30 to 90 degrees. It is oriented, and this initial orientation state is maintained by the influence of the alignment regulating force even when a voltage is applied. Since the dichroic dye near the one substrate is also in the same alignment state as the liquid crystal, the light transmittance is not impaired by the light absorption of the dichroic dye. As a result, it is possible to provide a full-color type liquid crystal display device with high utilization efficiency of incident light and high brightness with good color purity.

【0031】請求項9に記載の発明は、請求項8に記載
の液晶表示素子に於いて、上記液晶の捻れ角は、180
度以上、270度以下の範囲内にあることを特徴とす
る。
According to a ninth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the eighth aspect, the twist angle of the liquid crystal is 180.
It is characterized by being within the range of not less than degrees and not more than 270 degrees.

【0032】請求項10に記載の発明は、請求項8又は
請求項9に記載の液晶表示素子に於いて、上記第1〜第
3液晶層の各々を挟む基板の、基板と垂直な方向に配向
させるように配向処理が施された内側面付近における液
晶のプレチルト角が、50度以上、70度以下の範囲内
にあることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the liquid crystal display element according to the eighth or ninth aspect, the substrate sandwiching each of the first to third liquid crystal layers is arranged in a direction perpendicular to the substrate. The liquid crystal is characterized in that the pretilt angle of the liquid crystal in the vicinity of the inner side surface that has been subjected to the alignment treatment is in the range of 50 degrees or more and 70 degrees or less.

【0033】上記請求項9及び請求項10の発明の作用
効果は、概ね前記請求項2又は請求項3の説明で記載し
たと同様である。したがって、請求項9及び請求項10
の発明の作用効果については詳細な説明を省略する。
The functions and effects of the ninth and tenth aspects are substantially the same as those described in the second or third aspect. Therefore, claim 9 and claim 10
The detailed description of the operation and effect of the invention of the above is omitted.

【0034】上記の課題を解決する為に、請求項11に
記載の発明は、それぞれ内側面に電極を備え、対向して
配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けら
れ、上記基板のうち第1基板の内側面には、その内側面
付近の液晶を、該第1基板に対してプレチルト角が40
度以上、90度以下の範囲内で傾斜して配向させるよう
に配向処理が施され、同じく上記基板のうち第2基板の
内側面には、その内側面付近の液晶を該基板と概ね平行
な方向に配向させるように配向処理が施された液晶表示
素子に於いて、上記一対の基板の外側に偏光板をそれぞ
れ有し、上記液晶層にはカイラル剤が含有され、該液晶
層に於ける液晶が捻れ構造となっていることを特徴とす
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 11 is provided with an electrode on each inner surface, and a liquid crystal layer containing liquid crystal is provided between a pair of substrates arranged opposite to each other. The liquid crystal near the inner surface of the first substrate is provided on the inner surface of the first substrate with a pretilt angle of 40 with respect to the first substrate.
Alignment treatment is performed so as to be tilted within the range of not less than 90 degrees and not more than 90 degrees. Similarly, on the inner surface of the second substrate, the liquid crystal near the inner surface is substantially parallel to the substrate. In a liquid crystal display element which has been subjected to an alignment treatment so as to be oriented in a direction, a polarizing plate is provided outside each of the pair of substrates, and the liquid crystal layer contains a chiral agent. The liquid crystal has a twisted structure.

【0035】上記の構成によれば、一対の基板の外側面
にはそれぞれ偏光板が設けられているので、従来のハイ
ブリッド配向モードに捻れ構造を付加した、複屈折効果
による表示を可能とする液晶表示素子とすることができ
る。ここで、第1基板近傍の液晶は、その初期配向状態
が該第1基板に対して、プレチルト角40度〜90度の
範囲内となるように配向している。従って、電圧を印加
して液晶を第1基板の法線方向に配向させる場合、上述
のように第1基板側に近い液晶ほど高チルト角で配向し
ているので、低電圧にて新しい配向状態に転移させるこ
とが容易にできる。しかも、初期配向状態から新しい配
向状態に転移する時間も短い。よって、従来のSTNモ
ードの液晶表示素子と比較して、低電圧での駆動が可能
で応答性に優れた液晶表示素子を提供することができ
る。
According to the above configuration, since the polarizing plates are provided on the outer surfaces of the pair of substrates, respectively, a twisted structure is added to the conventional hybrid alignment mode, and a liquid crystal capable of displaying by the birefringence effect is provided. It can be a display element. Here, the liquid crystal in the vicinity of the first substrate is oriented such that its initial orientation state is within a range of a pretilt angle of 40 to 90 degrees with respect to the first substrate. Therefore, when a voltage is applied to align the liquid crystal in the normal direction of the first substrate, the liquid crystal closer to the first substrate is oriented at a higher tilt angle as described above. Can be easily transferred to In addition, the transition time from the initial alignment state to the new alignment state is short. Therefore, a liquid crystal display device which can be driven at a low voltage and has excellent responsiveness can be provided as compared with a conventional STN mode liquid crystal display device.

【0036】更に、従来のハイブリッド配向モードに捻
れ構造を導入したことにより、しきい値性を付与するこ
とができる。これにより、単純マトリクス駆動方式によ
る駆動が可能となる。又、電圧を印加した場合、従来の
STNモードの液晶表示素子では液晶が斜め方向に傾斜
しているのに対して、本発明に於いては第1基板の法線
方向に液晶が配向している。従って、視野角の依存性を
低減した広視野角の液晶表示素子を提供することができ
る。
Further, by introducing a twist structure into the conventional hybrid alignment mode, a threshold value can be provided. As a result, driving by the simple matrix driving method becomes possible. When a voltage is applied, in the conventional STN mode liquid crystal display device, the liquid crystal is inclined in an oblique direction, whereas in the present invention, the liquid crystal is oriented in the normal direction of the first substrate. I have. Therefore, it is possible to provide a liquid crystal display device having a wide viewing angle with reduced dependency on the viewing angle.

【0037】上記の課題を解決する為に、請求項12に
記載の発明は、それぞれ内側面に電極を備え、対向して
配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けら
れ、上記基板のうち第1基板の内側面には、その内側面
付近の液晶を、該第1基板に対してプレチルト角が40
度以上、90度以下の範囲内で傾斜して配向させるよう
に配向処理が施され、同じく上記基板のうち第2基板の
内側面には、その内側面付近の液晶を該基板と概ね平行
な方向に配向させるように配向処理が施された液晶表示
素子に於いて、上記液晶層の前方に偏光板が設けられ、
かつ上記液晶層の背後に反射板が設けられており、更
に、上記液晶層にはカイラル剤が含有されて、該液晶層
に於ける液晶が捻れ構造となっていることを特徴とす
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, a liquid crystal layer including a liquid crystal is provided between a pair of substrates disposed opposite to each other. The liquid crystal near the inner surface of the first substrate is provided on the inner surface of the first substrate with a pretilt angle of 40 with respect to the first substrate.
Alignment treatment is performed so as to be tilted within the range of not less than 90 degrees and not more than 90 degrees. Similarly, on the inner surface of the second substrate, the liquid crystal near the inner surface is substantially parallel to the substrate. In a liquid crystal display element that has been subjected to an alignment treatment so as to orient in a direction, a polarizing plate is provided in front of the liquid crystal layer,
In addition, a reflector is provided behind the liquid crystal layer, and the liquid crystal layer further contains a chiral agent, and the liquid crystal in the liquid crystal layer has a twisted structure.

【0038】上記構成とすることにより、従来のハイブ
リッド配向モードに捻れ構造を付加した、複屈折効果に
よる表示を可能とする反射型の液晶表示素子を提供する
ことができる。よって、上記構成の液晶表示素子は、従
来のSTNモードの液晶表示素子と比較して、低電圧で
の駆動が可能で応答性に優れている。更に、液晶の配向
状態が捻れ構造となっているので、しきい値性を有して
いる。よって、単純マトリクス駆動により駆動させるこ
とができ、更に表示容量の大容量化も可能となる。
With the above configuration, it is possible to provide a reflection-type liquid crystal display device which enables display by the birefringence effect, in which a twist structure is added to the conventional hybrid alignment mode. Therefore, the liquid crystal display device having the above configuration can be driven at a low voltage and has excellent responsiveness as compared with the conventional STN mode liquid crystal display device. Furthermore, since the alignment state of the liquid crystal has a twisted structure, it has a threshold value. Therefore, it can be driven by simple matrix driving, and the display capacity can be further increased.

【0039】又、電圧を印加した際に液晶が第1基板の
ほぼ法線方向に配向する為、複屈折が極めて小さくな
り、この複屈折による着色を抑制することができる。従
って、白色度の良好な液晶表示素子を提供することがで
きる。しかも、従来のSTNモードの液晶表示素子のよ
うに液晶が斜め方向に傾斜しないので、広視野角であ
る。
Further, when a voltage is applied, the liquid crystal is oriented in a direction substantially normal to the first substrate, so that the birefringence becomes extremely small, and coloring due to the birefringence can be suppressed. Therefore, a liquid crystal display element having good whiteness can be provided. In addition, since the liquid crystal does not incline in the oblique direction unlike the conventional STN mode liquid crystal display device, the viewing angle is wide.

【0040】請求項13に記載の発明は、請求項11又
は請求項12に記載の液晶表示素子に於いて、上記液晶
の捻れ角は、180度以上、270度以下の範囲内にあ
ることを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to the eleventh or twelfth aspect, the twist angle of the liquid crystal is in a range of 180 degrees or more and 270 degrees or less. Features.

【0041】上記構成のように、液晶の捻れ角を180
度以上、270度以下の範囲内とすることにより、急峻
なしきい値特性を付与することができる。これにより、
単純マトリクス駆動を行う場合にも、走査線数即ち表示
容量が制限されることがなく、大容量化した表示を可能
とする。
As described above, the twist angle of the liquid crystal is set to 180.
By setting the temperature within the range of not less than degrees and not more than 270 degrees, steep threshold characteristics can be provided. This allows
Even when simple matrix driving is performed, the number of scanning lines, that is, the display capacity is not limited, and display with a large capacity can be performed.

【0042】請求項14に記載の発明は、請求項13に
記載の液晶表示素子に於いて、上記液晶層の厚みをd、
液晶の捻れピッチをpとした場合のd/pが0.3以
上、0.9以下の範囲内にあることを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device of the thirteenth aspect, the thickness of the liquid crystal layer is d,
D / p when the twist pitch of the liquid crystal is p is in the range of 0.3 or more and 0.9 or less.

【0043】上記の構成によれば、液晶の捻れ角が小さ
くなる低次ツイストを防止すると共に、ストライプ状の
ドメインの発生も防止することができる。尚、本明細書
にて使用する「液晶の捻れピッチ」とは、液晶が配向膜
による配向規制力の束縛を受けない状態での捻れ構造に
於けるピッチを意味する。
According to the above configuration, it is possible to prevent a low-order twist in which the twist angle of the liquid crystal becomes small and also to prevent the generation of a stripe-shaped domain. It should be noted that the term "twist pitch of liquid crystal" used in the present specification means a pitch in a twist structure in which liquid crystal is not restricted by an alignment regulating force by an alignment film.

【0044】請求項15に記載の発明は、請求項11な
いし請求項14の何れか1つに記載の液晶表示素子に於
いて、上記第2基板の内側面付近に於ける液晶が該第2
基板に対して平行に配向していること、又は液晶のプレ
チルト角が0度を超えて10度以下の範囲内となるよう
に配向していることを特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, the liquid crystal near the inner surface of the second substrate is the second substrate.
The liquid crystal is characterized by being oriented parallel to the substrate or oriented such that the pretilt angle of the liquid crystal is more than 0 degree and not more than 10 degrees.

【0045】上記構成とすることにより、電圧の印加時
と電圧無印加時とに於ける液晶のチルト角の変化を急峻
にすることができる。即ち、上記の構成によれば、しき
い値特性に於ける急峻性を良好なものにすることができ
る。
With the above configuration, the change in the tilt angle of the liquid crystal between when a voltage is applied and when no voltage is applied can be made steep. That is, according to the above configuration, the steepness in the threshold characteristics can be improved.

【0046】請求項16に記載の発明は、請求項11な
いし請求項15の何れか1つに記載の液晶表示素子に於
いて、上記第1基板の内側面付近に於ける液晶のプレチ
ルト角が40度以上、90度以下の範囲内にあることを
特徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the liquid crystal display device according to any one of the eleventh to fifteenth aspects, the pretilt angle of the liquid crystal in the vicinity of the inner surface of the first substrate is reduced. It is characterized by being within a range of 40 degrees or more and 90 degrees or less.

【0047】上記の構成によれば、第1基板近傍の液晶
は高プレチルト角で配向しているので、電圧を印加した
場合には、低電圧で液晶の配向状態を容易に新しい配向
状態に転移させる。よって、駆動電圧を低減させると共
に、応答性に優れたものとすることができる。又、上記
したように液晶は高プレチルト角で配向しているので、
視角依存性も低減でき広視野角とすることができる。
According to the above configuration, the liquid crystal in the vicinity of the first substrate is oriented at a high pretilt angle, so that when a voltage is applied, the orientation of the liquid crystal easily transitions to a new orientation at a low voltage. Let it. Therefore, the driving voltage can be reduced and the response can be excellent. Also, since the liquid crystal is oriented at a high pretilt angle as described above,
The viewing angle dependency can be reduced and a wide viewing angle can be obtained.

【0048】請求項17に記載の発明は、請求項11な
いし請求項16の何れか1つに記載の液晶表示素子に於
いて、上記液晶に於ける捻れ弾性定数K2と、曲げ弾性
定数K3との比K3/K2が1.7以上、2.5以下の範
囲内にあることを特徴とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided the liquid crystal display element according to any one of the eleventh to sixteenth aspects, wherein the liquid crystal has a torsional elastic constant K 2 and a bending elastic constant K 2. 3 and the ratio K 3 / K 2 is 1.7 or more, and to be within the range of 2.5 or less.

【0049】上記構成のように、捻れ弾性定数K2と、
曲げ弾性定数K3との比K3/K2が1.7以上とするこ
とにより、しきい値特性に於ける急峻性を大きくするこ
とができる。従って、表示容量の大容量化を可能とす
る。
As described above, the torsional elastic constant K 2 ,
By setting the ratio K 3 / K 2 to the bending elastic constant K 3 to 1.7 or more, the sharpness in the threshold characteristics can be increased. Therefore, the display capacity can be increased.

【0050】上記の課題を解決する為に、請求項18に
記載の発明は、請求項11ないし請求項17の何れか1
つに記載の液晶表示素子であって、前記第1基板及び第
2基板の内側面に設けられた前記電極が、それぞれ所定
の間隔で帯状に設けられた第1電極群又は第2電極群か
らなり、これら第1電極群と第2電極群とがマトリクス
状となるように交差した、そのような上記電極を備えた
液晶表示素子と、上記第1電極群及び第2電極群のう
ち、何れか一方の電極群に走査信号を印加する第1駆動
回路と、他方の電極群にデータ信号を印加する第2駆動
回路とを具備することを特徴とする。
[0050] In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 18 is directed to any one of claims 11 to 17.
4. The liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrodes provided on the inner side surfaces of the first substrate and the second substrate are respectively formed from a first electrode group or a second electrode group provided in a band at a predetermined interval. Wherein the first electrode group and the second electrode group intersect so as to form a matrix, and any one of the liquid crystal display element having such an electrode and the first electrode group and the second electrode group A first drive circuit for applying a scanning signal to one of the electrode groups; and a second drive circuit for applying a data signal to the other electrode group.

【0051】上記の構成によれば、請求項11ないし請
求項17の何れか1つに記載の液晶表示素子に、第1及
び第2駆動回路を実装することにより、応答性や視野角
特性に優れた液晶表示装置を単純マトリクス駆動方式に
て駆動させることできる。
According to the above arrangement, the first and second driving circuits are mounted on the liquid crystal display element according to any one of the eleventh to seventeenth aspects, whereby the response and the viewing angle characteristics are improved. An excellent liquid crystal display device can be driven by a simple matrix driving method.

【0052】[0052]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)本発明の実施の
形態1について、図1ないし図7に基づいて説明すれば
以下のとおりである。但し、説明に不要な部分は省略
し、又、説明を容易にする為に拡大或いは縮小等して図
示した部分がある。以上のことは以下の図面に対しても
同様である。
(Embodiment 1) Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. However, parts unnecessary for description are omitted, and some parts are shown enlarged or reduced for ease of description. The above applies to the following drawings.

【0053】図1は、本発明の実施の形態1に係る液晶
表示素子の概略構成を示す断面模式図である。図2は、
上記液晶表示素子に於ける液晶の配向状態を模式的に示
す斜視図である。上記液晶表示素子は、第1基板1と、
第2基板2との間に液晶層20が設けられた構成であ
る。上記第1基板1の内側面には第1電極3が設けられ
ている。更に、該第1電極3の内側面には、液晶を第1
基板1の法線方向に配向させるハイプレチルト配向膜5
が形成されている。一方、上記第2基板の内側面には第
2電極4が設けられている。更に、該第2電極4の内側
面には、第2基板2に平行となる方向に液晶を配向させ
る平行配向膜6が形成されている。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a schematic configuration of a liquid crystal display device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an alignment state of liquid crystal in the liquid crystal display element. The liquid crystal display element includes a first substrate 1,
This is a configuration in which a liquid crystal layer 20 is provided between the second substrate 2. On the inner surface of the first substrate 1, a first electrode 3 is provided. Further, a liquid crystal is provided on the inner surface of the first electrode 3.
High pretilt alignment film 5 oriented in the normal direction of substrate 1
Are formed. On the other hand, a second electrode 4 is provided on the inner surface of the second substrate. Further, on the inner surface of the second electrode 4, a parallel alignment film 6 for aligning the liquid crystal in a direction parallel to the second substrate 2 is formed.

【0054】上記液晶層20は、正の誘電率異方性を有
するネマティック液晶(Np)としての液晶7…、黒の
2色性色素8…及びカイラル剤(図示しない)が含まれ
て構成されている。ハイプレチルト配向膜5近傍の液晶
7a及び2色性色素8aは、該ハイプレチルト配向膜5
の配向規制力を受けて第1基板1に対して略垂直となる
ように配向している。具体的には、図2に示すように、
ハイプレチルト配向膜5のラビング方向が図中に示す矢
印Xの方向と一致するようにラビング処理が施されてお
り、液晶7aは該Xの方向に、例えばプレチルト角αh
=89度で傾斜して配向している。一方、上記平行配向
膜6近傍の液晶7b及び2色性色素8bは、該平行配向
膜6の配向規制力を受けて、第2基板2に対してほぼ平
行な方向に配向している。具体的には、平行配向膜6の
ラビング方向が図中に示す矢印Yの方向と一致するよう
にラビング処理が施されており、液晶7bは該Yの方向
に、例えばプレチルト角αl=1度で傾斜して配向して
いる。更に、液晶7…及び2色性色素8…は、第1基板
1から第2基板2に向かうにつれて、高チルト角から低
チルト角に配向状態を変化させながら、捻れ角(ψ)1
80度で捻れた構造となっている。これは、ハイプレチ
ルト配向膜5と平行配向膜6とは、両者のラビング方向
が互いに反対方向となるように配置されており、しかも
上記液晶層20にはカイラル剤が添加されている為であ
る。尚、上記カイラル剤としては特に限定されるもので
はなく、従来公知のものを種々用いることができる。更
に、カイラルスメクティック液晶を添加して捻れ構造と
することもできる。又、液晶層20の厚みdは5μmと
している。
The liquid crystal layer 20 includes liquid crystals 7 as nematic liquid crystals (Np) having positive dielectric anisotropy, black dichroic dyes 8, and a chiral agent (not shown). ing. The liquid crystal 7a and the dichroic dye 8a near the high pretilt alignment film 5
Are oriented so as to be substantially perpendicular to the first substrate 1 under the orientation regulating force. Specifically, as shown in FIG.
The rubbing process is performed so that the rubbing direction of the high pretilt alignment film 5 coincides with the direction of the arrow X shown in the figure, and the liquid crystal 7a moves in the X direction, for example, the pretilt angle α h
= 89 ° and tilted orientation. On the other hand, the liquid crystal 7b and the dichroic dye 8b in the vicinity of the parallel alignment film 6 are aligned in a direction substantially parallel to the second substrate 2 by receiving the alignment regulating force of the parallel alignment film 6. Specifically, the rubbing process is performed so that the rubbing direction of the parallel alignment film 6 coincides with the direction of the arrow Y shown in the figure, and the liquid crystal 7b moves in the Y direction, for example, at a pretilt angle α l = 1. It is oriented at an angle in degrees. Further, the liquid crystal 7 and the dichroic dye 8 change the alignment state from a high tilt angle to a low tilt angle from the first substrate 1 to the second substrate 2 while changing a twist angle (ψ) 1.
The structure is twisted at 80 degrees. This is because the high pretilt alignment film 5 and the parallel alignment film 6 are arranged so that the rubbing directions thereof are opposite to each other, and the chiral agent is added to the liquid crystal layer 20. . The chiral agent is not particularly limited, and various conventionally known chiral agents can be used. Further, a chiral smectic liquid crystal may be added to form a twisted structure. The thickness d of the liquid crystal layer 20 is 5 μm.

【0055】次に、本実施の形態に係る液晶表示素子の
製造方法について説明する。先ず、従来公知の方法にて
第1基板1上に形成された上記第1電極3の表面に、垂
直配向用のポリイミド樹脂を塗布した後焼成してハイプ
レチルト配向膜5を形成する。一方、上記と同様の方法
にて第2基板2上に形成された第2電極4の表面に、平
行配向用のポリイミド樹脂を塗布した後焼成して平行配
向膜6を形成する。ここで、上記ハイプレチルト配向膜
5及び平行配向膜6の形成方法としては、上記方法の他
に、レシチンやシラン系界面活性剤を印刷法やディップ
法、スプレイ法などで塗布したり、シラン系界面活性剤
を気化させる方法等が挙げられる。更に、液晶等の配向
方向を規制する為に、上記ハイプレチルト配向膜5及び
平行配向膜6にラビング布を用いてラビング処理を行
う。又、このラビング布を用いた処理方法以外にも、所
定の方向に偏光方向を有する紫外線を照射することによ
り配向方向を決定する技術も適用できる。次に、第2基
板2上の配向方向を対向する第1基板1上の配向方向と
180度捻れるようにスペーサ(図示しない)を介して
貼り合わせ、空セルを形成する。
Next, a method for manufacturing the liquid crystal display element according to the present embodiment will be described. First, a polyimide resin for vertical alignment is applied to the surface of the first electrode 3 formed on the first substrate 1 by a conventionally known method and then fired to form a high pretilt alignment film 5. On the other hand, a polyimide resin for parallel alignment is applied to the surface of the second electrode 4 formed on the second substrate 2 in the same manner as described above, followed by baking to form a parallel alignment film 6. Here, as a method for forming the high pretilt alignment film 5 and the parallel alignment film 6, in addition to the above method, lecithin or a silane-based surfactant is applied by a printing method, a dipping method, a spray method, or the like, Examples of the method include a method of vaporizing a surfactant. Further, a rubbing treatment is performed on the high pretilt alignment film 5 and the parallel alignment film 6 using a rubbing cloth in order to regulate the alignment direction of the liquid crystal or the like. In addition to the processing method using the rubbing cloth, a technique of determining the alignment direction by irradiating ultraviolet light having a polarization direction in a predetermined direction can be applied. Next, an empty cell is formed by pasting together via a spacer (not shown) so that the orientation direction on the second substrate 2 is twisted by 180 degrees with respect to the orientation direction on the first substrate 1 opposed thereto.

【0056】続いて、上記空セル内に、ネマティック液
晶(Np)95wt%、カイラル剤1wt%及び黒の2
色性色素(p型)4wt%を混合した混合溶液を注入す
る。この結果、ハイプレチルト配向膜5に於ける配向規
制力の作用により、第1基板1付近の液晶7a及び2色
性色素8aは、該第1基板1に対して概ね垂直な方向に
配向する一方、平行配向膜6に於ける配向規制力の作用
により、第2基板2付近の液晶7b及び2色性色素8b
は、該第2基板2に対して平行な方向に配向する。しか
も、カイラル剤の作用も相まって、液晶層20に於ける
液晶7…は液晶セル内で180度捻れた構造となる。こ
れにより、本実施の形態に係る液晶表示素子を製造する
ことができる。
Subsequently, 95 wt% of nematic liquid crystal (Np), 1 wt% of chiral agent and black 2
A mixed solution obtained by mixing 4 wt% of a coloring pigment (p-type) is injected. As a result, the liquid crystal 7a and the dichroic dye 8a near the first substrate 1 are aligned in a direction substantially perpendicular to the first substrate 1 by the action of the alignment controlling force in the high pretilt alignment film 5. The liquid crystal 7b and the dichroic dye 8b near the second substrate 2 are actuated by the action of the alignment regulating force in the parallel alignment film 6.
Are oriented in a direction parallel to the second substrate 2. Further, the liquid crystal 7 in the liquid crystal layer 20 has a structure twisted by 180 degrees in the liquid crystal cell due to the action of the chiral agent. Thereby, the liquid crystal display device according to the present embodiment can be manufactured.

【0057】上記構成の液晶表示素子は、第1電極3及
び第2電極4に電圧を印加しない場合、暗状態(ノーマ
リーブラック)となっている。これは2色性色素8…が
捻れながら配列している為、種々の方向に振動した光を
吸収又は反射できるからである。従来のハイブリッド配
向モードは、液晶の配向方向と平行な方向に振動した直
線偏光しか利用できなかったが、本実施の形態に係る液
晶表示素子は偏光板を用いずに表示可能であり、光の利
用効率が高い。一方、第1電極3及び第2電極4に電圧
を印加する場合、液晶層20の中央付近にある液晶7c
は初期配向状態である捻れ構造を解いて、電界方向(第
1基板1の法線方向)に対して平行となるように再配列
する。これに伴って2色性色素8cも連動的に変化し、
やはり法線方向と平行となるように分子の配列状態を変
化させる。この結果、液晶層20に入射する光は2色性
色素8a・8cに吸収されずに透過し、明状態となる。
When no voltage is applied to the first electrode 3 and the second electrode 4, the liquid crystal display device having the above configuration is in a dark state (normally black). This is because the dichroic dyes 8 are arranged while being twisted, so that light vibrated in various directions can be absorbed or reflected. In the conventional hybrid alignment mode, only linearly polarized light oscillating in a direction parallel to the alignment direction of the liquid crystal could be used. However, the liquid crystal display device according to the present embodiment can display without using a polarizing plate, and can emit light. High utilization efficiency. On the other hand, when a voltage is applied to the first electrode 3 and the second electrode 4, the liquid crystal 7c near the center of the liquid crystal layer 20
Dissolves the twisted structure in the initial alignment state and rearranges it so as to be parallel to the direction of the electric field (the normal direction of the first substrate 1). Along with this, the dichroic dye 8c also changes interlockingly,
The arrangement state of the molecules is changed so as to be parallel to the normal direction. As a result, the light incident on the liquid crystal layer 20 is transmitted without being absorbed by the dichroic dyes 8a and 8c, and becomes a bright state.

【0058】ここで、本願発明者等は、捻れ構造を有し
たハイブリッド配向のGHモード液晶表示素子を最適設
計する為に、捻れ角やプレチルト角等の種々のパラメー
ターについて実験及びシミュレーションを行い検討し
た。以下に、これらの実験及びシミュレーションと、そ
の結果について詳細に説明する。
Here, the present inventors conducted experiments and simulations on various parameters such as a twist angle and a pretilt angle in order to optimally design a hybrid alignment GH mode liquid crystal display device having a twist structure. . Hereinafter, these experiments and simulations and the results thereof will be described in detail.

【0059】(セル厚方向に於ける液晶のチルト角の分
布状態)先ず、電圧無印加時に於ける液晶のチルト角の
分布状態(セル厚方向)について、捻れピッチpを変化
させてシミュレーションにより検討した。図3にシミュ
レーションにて計算した結果を示す。図中に於いて、縦
軸は液晶7…のチルト角θを示し、横軸は第2基板2か
らの距離(μm)を示している。但し、液晶層20の厚
みdは5μmとした。
(Distribution state of the tilt angle of the liquid crystal in the cell thickness direction) First, the distribution state of the tilt angle of the liquid crystal when no voltage is applied (in the cell thickness direction) is examined by simulation by changing the twist pitch p. did. FIG. 3 shows the result calculated by the simulation. In the figure, the vertical axis indicates the tilt angle θ of the liquid crystal 7..., And the horizontal axis indicates the distance (μm) from the second substrate 2. However, the thickness d of the liquid crystal layer 20 was 5 μm.

【0060】図中の曲線12は、捻れピッチpが0μ
m、即ち、従来の捻らないハイブリッド配向モードに於
けるチルト角の分布を示している。図中の曲線13及び
曲線14は、本実施の形態に係る180度捻れたハイブ
リッド配向モードに於けるチルト角の分布を示してお
り、曲線13はp=20μmの場合、曲線14はp=1
0μmの場合を示している。又、捻れピッチpの調製は
カイラル剤の添加量を変化させることにより行った。同
図から明らかなように、ねじらない場合(曲線12)と
比較すると、同じ液晶層の厚みでも捻れ構造を有する液
晶表示素子の方が、チルト角の小さい液晶が分布してい
ることが分かる。又、捻れピッチpが短くなるほど、チ
ルト角が小さくなる傾向が顕著であった。液晶7…のセ
ル厚方向に於ける配列状態を捻ることで偏光依存性が抑
制されることを予想していたが、該液晶7…のチルト角
が小さくなる効果により2色性色素8…のチルト角も小
さくなり、これにより光の吸収率が高まって、より黒が
沈み込むことが分かった。
The curve 12 in the figure shows that the twist pitch p is 0 μm.
m, that is, the distribution of the tilt angle in the conventional non-twisted hybrid alignment mode. Curves 13 and 14 in the figure show the distribution of the tilt angle in the hybrid orientation mode twisted by 180 degrees according to the present embodiment, where curve 13 is p = 20 μm and curve 14 is p = 1.
The case of 0 μm is shown. The twist pitch p was prepared by changing the amount of the chiral agent added. As is clear from the figure, as compared with the case where the liquid crystal layer is not twisted (curve 12), the liquid crystal display element having the twisted structure has a smaller distribution of liquid crystal with a smaller tilt angle even with the same liquid crystal layer thickness. . In addition, the tendency that the tilt angle became smaller as the twist pitch p became shorter was remarkable. It was expected that the polarization dependence would be suppressed by twisting the alignment state of the liquid crystals 7 in the cell thickness direction. However, the effect of reducing the tilt angle of the liquid crystals 7 would reduce the dichroic dyes 8. It was found that the tilt angle was also reduced, thereby increasing the light absorptivity and causing the black to sink more.

【0061】実際に組み立てた液晶パネルに於いても、
電圧無印加時(即ち、暗状態)の透過率は、20μmの
場合では捻らない場合の透過率の80%に低下し、10
μmの場合では65%に低下した。これは、以下に述べ
ることに起因する。即ち、従来のハイブリッド配向モー
ドの場合、2色性色素の光吸収軸が1軸である為、自然
光のような全方向に振動している光に対しては、光吸収
軸以外の方向に振動する光を吸収できない。これに対し
て、本実施の形態に係る液晶表示素子では、液晶7…及
び2色性色素8…を捻れ構造とし等方的にしているの
で、全ての方向に振動している光も吸収できるからであ
る。しかも、3v以上の電圧を印加した場合の透過率
が、従来のハイブリッド配向モードと殆ど同様であっ
た。従って、例えば印加電圧4vの場合、上記従来のハ
イブリッド配向モードと比較して、捻れピッチ20μm
で25%、10μmでは50%コントラストが向上し
た。よって、コントラストの向上には液晶の配列状態を
ねじる効果が大きいことが判明した。
In the liquid crystal panel actually assembled,
When no voltage is applied (that is, in a dark state), the transmittance at 20 μm drops to 80% of the transmittance without twisting,
In the case of μm, it decreased to 65%. This is due to the following. That is, in the case of the conventional hybrid alignment mode, since the light absorption axis of the dichroic dye is one axis, the light vibrating in all directions such as natural light vibrates in a direction other than the light absorption axis. Light cannot be absorbed. On the other hand, in the liquid crystal display element according to the present embodiment, the liquid crystal 7 and the dichroic dye 8 are twisted and made isotropic, so that light vibrating in all directions can be absorbed. Because. Moreover, the transmittance when a voltage of 3 V or more was applied was almost the same as in the conventional hybrid alignment mode. Therefore, for example, in the case of an applied voltage of 4 V, the twist pitch is 20 μm compared to the above-described conventional hybrid alignment mode.
And the contrast was improved by 50% at 10 μm. Therefore, it was found that the effect of twisting the alignment state of the liquid crystal was great for improving the contrast.

【0062】尚、本実施の形態に於いて用いたシミュレ
ーションは、液晶の弾性連続体理論に従って液晶分子の
配向を計算し、Berremannの方法によって光学
特性を計算する、シンテック(株)製のソフトウェア
「LCD MASTER」を用いて行った。計算の理論
及び方法と、その正確さは当業者には公知であり、又、
本ソフトウェアでの計算結果が実パネルの特性と一致す
ることも、種々の液晶パネルに於いて確認している(例
えば、日本学術振興会第142委員会編「液晶デバイス
ハンドブック」第25頁−28頁、第61−64頁)。
The simulation used in the present embodiment is based on software “Shintech Co., Ltd.” which calculates the orientation of liquid crystal molecules according to the elastic continuum theory of liquid crystal and calculates the optical characteristics by the method of Berremann. LCD MASTER ". The theory and method of calculation and its accuracy are known to those skilled in the art,
It has also been confirmed on various liquid crystal panels that the result of calculation by this software matches the characteristics of the actual panel (for example, the Liquid Crystal Device Handbook, pages 25-28, edited by the 142nd Committee of the Japan Society for the Promotion of Science). Pp. 61-64).

【0063】前記第1電極3及び第2電極4に電圧を印
加すると、電界効果により液晶7…が第1基板1に対し
て垂直となるように配向する。2色性色素8…も液晶7
…に追従して垂直となるように配向する(図4参照)。
第1基板1付近の液晶7aは略垂直方向に配向してお
り、この液晶7aの作用によって高チルト角で配向した
液晶も存在している為、液晶7…の配向状態の変化は低
駆動電圧でも起こりやすい。例えば、一対の基板の内側
面をラビング方向が平行となるようにラビング処理して
作製した、従来の捻れ角180度の水平捻れネマティッ
クセル(STNモード)に於けるしきい値電圧は、通常
3v程度である。これに対して、本実施の形態に係る液
晶表示素子のしきい値電圧は0.5vであり、TFTに
よるアクティブマトリクス駆動をさせる場合、低電圧で
の駆動が可能となった。更に、本実施の形態に係る液晶
表示素子の透過率は、例えば4vの電圧を印加した場
合、従来のSTNモードと比較して20%向上した。こ
れは、第1基板1付近の液晶7a及び2色性色素8a
が、該第1基板1に対して略垂直となるように配向して
いる為、光の吸収が小さくなったことによる。よって、
コントラストもSTNモードと比較して1.5倍向上し
良好であった。
When a voltage is applied to the first electrode 3 and the second electrode 4, the liquid crystals 7 are aligned so as to be perpendicular to the first substrate 1 by an electric field effect. Dichroic dyes 8 ... also liquid crystal 7
(See FIG. 4).
The liquid crystal 7a near the first substrate 1 is oriented in a substantially vertical direction, and there is also a liquid crystal that is oriented at a high tilt angle by the action of the liquid crystal 7a. But it's easy to happen. For example, the threshold voltage of a conventional horizontal twisted nematic cell (STN mode) having a twist angle of 180 degrees manufactured by rubbing the inner surfaces of a pair of substrates so that the rubbing directions are parallel is usually 3V. It is about. On the other hand, the threshold voltage of the liquid crystal display element according to the present embodiment is 0.5 V, and when the active matrix driving by the TFT is performed, the driving at a low voltage becomes possible. Further, the transmittance of the liquid crystal display element according to the present embodiment is improved by 20% when a voltage of, for example, 4 V is applied, as compared with the conventional STN mode. This is because the liquid crystal 7a and the dichroic dye 8a near the first substrate 1
However, since the light is oriented so as to be substantially perpendicular to the first substrate 1, light absorption is reduced. Therefore,
The contrast was 1.5 times higher than that of the STN mode, which was excellent.

【0064】よって、ハイブリッド配向モードに於い
て、液晶の配列状態を捻ることにより、偏光板を必要と
せず、コントラストの高い表示が可能となる。更に、こ
の液晶表示素子にカラーフィルター層を設けることによ
り、フルカラー表示の可能な液晶表示素子とすることが
できる。
Therefore, in the hybrid alignment mode, by twisting the alignment state of the liquid crystal, a display with high contrast can be performed without the need for a polarizing plate. Further, by providing a color filter layer on the liquid crystal display device, a liquid crystal display device capable of full color display can be obtained.

【0065】(液晶の捻れ角とコントラスト比との関
係)次に、液晶の捻れ角とコントラスト比との関係につ
いて検討した。捻れ角ψは、液晶層20の厚みd(μ
m)を一定として捻れピッチp(μm)を変化させるこ
とにより、0度、90度、180度、240度、270
度、300度と変化させた。
(Relationship between Twist Angle of Liquid Crystal and Contrast Ratio) Next, the relationship between the twist angle of liquid crystal and the contrast ratio was examined. The twist angle ψ is equal to the thickness d (μ
By changing the twist pitch p (μm) while keeping m) constant, 0 °, 90 °, 180 °, 240 °, 270 °
And 300 degrees.

【0066】捻れ角ψとコントラスト比との関係を検討
する前に、捻れ角ψを変化させた場合の電圧無印加時に
於ける透過率の変化について調べた。その結果を表1に
併記する。
Before examining the relationship between the twist angle ψ and the contrast ratio, the change in transmittance when no voltage was applied when the twist angle ψ was changed was examined. The results are also shown in Table 1.

【表1】 上記表1から明らかなように、液晶の捻れ角ψを大きく
するほど電圧無印加時に於ける透過率が低下しているこ
とが分かった。2色性色素はその光吸収軸と平行な方向
に振動している直線偏光のみを吸収する。この2色性色
素は、液晶に追随して配列する為、捻れ角が大きくなる
ほど2色性色素の分子配列状態も等方的になり、種々の
方向に振動している光を吸収できるようになる。従っ
て、電圧無印加時に於ける透過率が低下するわけであ
る。
[Table 1] As is clear from Table 1 above, it was found that as the twist angle の of the liquid crystal was increased, the transmittance when no voltage was applied decreased. A dichroic dye absorbs only linearly polarized light oscillating in a direction parallel to its light absorption axis. Since this dichroic dye is arranged following the liquid crystal, the molecular arrangement state of the dichroic dye becomes isotropic as the twist angle increases, so that light vibrating in various directions can be absorbed. Become. Therefore, the transmittance when no voltage is applied is reduced.

【0067】一方、5vの印加電圧を加えると、いずれ
の捻れ角に於いても透過率はほぼ同様となった。ここ
で、印加電圧5vの場合に於ける、各捻れ角のコントラ
スト比を求めた。コントラスト比と捻れ角ψとの関係
を、図5に示す。同図から明らかなように、捻れ角18
0度まではコントラスト比の値の上昇が大きく、それ以
上の捻れ角では緩やかに上昇していることが判明した。
On the other hand, when an applied voltage of 5 V was applied, the transmittance was almost the same at any twist angle. Here, the contrast ratio of each twist angle at an applied voltage of 5 V was determined. FIG. 5 shows the relationship between the contrast ratio and the twist angle ψ. As is apparent from FIG.
It was found that the value of the contrast ratio increased greatly up to 0 degrees, and gradually increased at a twist angle larger than that.

【0068】又、捻れ角を大きくすると、しきい値電圧
は高くなる。例えば、捻れ角が300度の場合、しきい
値電圧は6vとなる為、通常の駆動電圧範囲である0v
〜3vないし5vで駆動する為には、捻れ角は300度
より小さい方が好ましい。特に、捻れ角が300度の場
合では、印加電圧を上げるときと下げるときの輝度に差
が出るヒステリシス現象が生じる一方、捻れ角270度
の場合では生じなかった。従って、捻れ角ψとしては、
ヒステリシスが生じない270度以下が望ましい。又、
捻れ角が小さいほど低電圧での駆動が可能となるが、図
5からも明らかなように十分なコントラストを確保する
為には、捻れ角は180度以上であることが好ましい。
When the torsion angle is increased, the threshold voltage increases. For example, when the twist angle is 300 degrees, the threshold voltage is 6 V, so that the normal driving voltage range of 0 V
In order to drive at ~ 3v to 5v, the twist angle is preferably smaller than 300 degrees. In particular, when the torsion angle was 300 degrees, a hysteresis phenomenon in which the luminance was different when the applied voltage was increased and when the applied voltage was decreased occurred, whereas when the torsion angle was 270 degrees, the hysteresis phenomenon did not occur. Therefore, as the twist angle ψ,
It is desirable that the angle be 270 degrees or less where no hysteresis occurs. or,
The smaller the twist angle, the lower the voltage can be driven, but as is clear from FIG. 5, it is preferable that the twist angle is 180 degrees or more in order to secure a sufficient contrast.

【0069】(プレチルト角αhを変化させた場合の、
セル厚方向に於ける液晶のチルト角の分布状態)先ず、
無電界時に於けるセル厚方向の液晶のチルト角の分布状
態について、第1基板1近傍に於ける液晶7aのプレチ
ルト角αhを、90度、70度、50度、30度と変化
させてシミュレーションにより検討した。シミュレーシ
ョンについては、前記したシンテック(株)製のソフト
ウェア「LCD MASTER」を用いて行った。又、
捻れ角を180度(d/p=0.4)とし、液晶層20
の厚みdは5μmとして計算した。
(When the pretilt angle α h is changed,
Distribution state of tilt angle of liquid crystal in cell thickness direction)
With respect to the distribution state of the tilt angle of the liquid crystal in the cell thickness direction in the absence of an electric field, the pretilt angle α h of the liquid crystal 7a near the first substrate 1 was changed to 90 degrees, 70 degrees, 50 degrees, and 30 degrees. It was studied by simulation. The simulation was performed using the above-mentioned software “LCD MASTER” manufactured by Shintech Co., Ltd. or,
The twist angle is 180 degrees (d / p = 0.4), and the liquid crystal layer 20
The thickness d was calculated as 5 μm.

【0070】図6は、チルト角θと第2基板2からの距
離(μm)との関係を示す。同図から明らかなように、
第2基板2からの距離が同じ場合でも、プレチルト角α
hが小さいほどチルト角θが小さくなることが分かる。
よって、この液晶のチルト角が小さくなる効果により、
2色性色素8…のチルト角も小さくなり、これにより光
の吸収量が増大して、より黒が沈み込むことが分かる。
FIG. 6 shows the relationship between the tilt angle θ and the distance (μm) from the second substrate 2. As is clear from the figure,
Even when the distance from the second substrate 2 is the same, the pretilt angle α
It can be seen that the smaller the h , the smaller the tilt angle θ.
Therefore, due to the effect of reducing the tilt angle of the liquid crystal,
It can be seen that the tilt angle of the dichroic dyes 8 is also reduced, thereby increasing the amount of light absorption and causing the black to sink.

【0071】一方、実際に組み立てた液晶パネルに於い
ても、電圧無印加時(即ち、暗状態)の透過率が低下し
たことを本願発明者等は確認している。例えば、プレチ
ルト角αhが70度の場合の透過率は、90度の場合の
透過率の70%にまで低下した。一方、電圧を3v印加
したときの両者の透過率はほぼ同じであったことから、
結果としてコントラスト比は約40%向上した。プレチ
ルト角αhを更に、30度にまで傾けると、電圧無印加
時に於ける透過率は一層低下し、コントラストは向上し
た。又、第1基板1近傍の液晶7aのプレチルト角が、
90度に近づくほど、高チルト角の液晶が多く存在する
ようになる為、低い印加電圧でもその配向状態を変化さ
せることができる。この結果、応答性を向上させること
ができる。以上のことから、プレチルト角αhは30度
〜90度の範囲内となるように設定することが好まし
く、駆動電圧が0v〜3v又は0v〜5vの範囲内とな
るようにする為には、プレチルト角αhを50度〜70
度の範囲内に設定するのがより好ましい。尚、プレチル
ト角αhの調製は以下の様にして行った。即ち、ハイプ
レチルト配向膜5の材料として、垂直配向用のポリイミ
ド樹脂と平行配向用のポリイミド樹脂とを混合した材料
を用いた。そして、両者の混合比率を適当に変えること
により、プレチルト角αhの調製を行った。
On the other hand, the present inventors have also confirmed that the transmittance of the actually assembled liquid crystal panel when no voltage is applied (ie, in a dark state) is reduced. For example, the transmittance when the pretilt angle α h is 70 degrees is reduced to 70% of the transmittance when the pretilt angle α h is 90 degrees. On the other hand, when a voltage of 3 V was applied, the transmittances of the two were almost the same.
As a result, the contrast ratio was improved by about 40%. When the pretilt angle α h was further tilted to 30 degrees, the transmittance when no voltage was applied was further reduced, and the contrast was improved. Also, the pretilt angle of the liquid crystal 7a near the first substrate 1 is
As the angle approaches 90 degrees, more liquid crystals having a high tilt angle are present, so that the alignment state can be changed even with a low applied voltage. As a result, responsiveness can be improved. From the above it, in order to make it is preferable to set so the pretilt angle alpha h be within the range of 30 to 90 degrees, the driving voltage is in the range of 0v~3v or 0v~5v is Pre-tilt angle α h is 50 degrees to 70
It is more preferable to set it within the range of degrees. It should be noted that the preparation of the pre-tilt angle α h was carried out in the following manner. That is, as the material of the high pretilt alignment film 5, a material obtained by mixing a polyimide resin for vertical alignment and a polyimide resin for parallel alignment was used. By changing the mixing ratio of the two suitably, were prepared in the pretilt angle alpha h.

【0072】液晶層20に於ける液晶7…は、第1基板
1から第2基板2に向かうにつれて高チルト角から低チ
ルト角に配向状態を変化させつつ捻れている。従って、
第1基板1の内側面近傍に於ける液晶7aのプレチルト
角αhが、例えば90度に近い場合では、高チルト角の
液晶が多く存在する為、低い印加電圧でもその配向状態
を変化させることができる。この結果、応答性を向上さ
せることができる。一方、プレチルト角を30度に近い
場合では、例えばプレチルト角が90度の場合と比較し
て低チルト角の液晶が増える。この結果、液晶7…と共
に2色性色素8…も低チルト角で配列する為、電圧無印
加時に於ける該2色性色素8…による光の吸収量が増加
する。よって、電圧無印加時の透過率が低下しコントラ
ストを向上させることができる。更に、プレチルト角が
上記数値範囲に於ける中間の値の場合、良好な応答性と
適度なコントラストの表示素子とすることができる。
The liquid crystals 7 in the liquid crystal layer 20 are twisted while changing the orientation from a high tilt angle to a low tilt angle from the first substrate 1 to the second substrate 2. Therefore,
Pretilt angle alpha h of in the liquid crystal 7a in the first inner surface near the substrate 1 is, for example, in the case close to 90 degrees, since the liquid crystal of high tilt angles there are many, also changing its alignment state at a low applied voltage Can be. As a result, responsiveness can be improved. On the other hand, when the pretilt angle is close to 30 degrees, the liquid crystal having a low tilt angle increases, for example, as compared with the case where the pretilt angle is 90 degrees. As a result, the dichroic dyes 8 are arranged at a low tilt angle together with the liquid crystal 7, so that the amount of light absorbed by the dichroic dyes 8 when no voltage is applied increases. Therefore, the transmittance when no voltage is applied is reduced, and the contrast can be improved. Further, when the pretilt angle is an intermediate value in the above numerical range, a display device having good responsiveness and moderate contrast can be obtained.

【0073】(弾性定数比とコントラストとの関係)続
いて、弾性定数を変化させた場合のコントラストの変化
についてシミュレーション及び実験を行って検討した。
シミュレーションについては、前記したシンテック
(株)製のソフトウェア「LCD MASTER」を用
いて行った。
(Relationship Between Elastic Constant Ratio and Contrast) Subsequently, a change in contrast when the elastic constant was changed was examined by simulation and experiment.
The simulation was performed using the above-mentioned software “LCD MASTER” manufactured by Shintech Co., Ltd.

【0074】弾性連続体理論に基づき、下記表2に示す
ように液晶の弾性定数を変えたときの、電圧無印加時の
配向を求め、黒の二色性色素を入れたときの黒反射率
(即ち、黒状態に於ける反射率)を計算した。
Based on the elastic continuum theory, the orientation when no voltage was applied when the elastic constant of the liquid crystal was changed as shown in Table 2 below was determined, and the black reflectance when a black dichroic dye was added was obtained.
(That is, the reflectance in the black state) was calculated.

【表2】 ここで、上記弾性定数はスプレイ弾性定数K1、ツイス
ト弾性定数K2及びベンド弾性定数K3を示しており、こ
れらの定数は液晶の配向に関わる重要な物性値である。
又、表2中のNo.5の液晶は前記した誘電率異方性が
正のネマティック液晶(Np)を示しており、その他の
ものについては、本発明に適用可能な液晶を想定して任
意に選択した弾性定数のうち代表的なものを示してい
る。更に、プレチルト角αhを80度、プレチルト角αl
を1度、捻れ角ψを270度、液晶層20の厚みdを5
μmとして計算した。又、配向方向の誘電率ε//、垂直
成分の誘電率ε⊥、配向方向の屈折率n//、垂直成分の
屈折率n⊥等のその他の物性値については、No.5の
液晶と同様とした。上記表1の結果に基づいてプロット
したものを図7に示す。図中の縦軸は黒反射率(%)、
横軸は液晶の弾性定数比(−)を示しており、更に○は
弾性定数比K3/K1、□はK3/K2、×はK2/K1を示
している。この図から明らかなように、K3/K1の値は
急峻性に対してバラついており相関関係が見られないの
に対して、K3/K2(□)は楕円領域30内に分布して
おり、おおよそ黒反射率と正比例の関係にある。一方、
2/K1(×)は楕円領域31内に分布しており、おお
よそ逆比例の関係にある。ここで、弾性定数比が何れの
値であっても電圧を印加した場合の透過率は殆ど同じと
なるので、黒反射率が低いほどコントラストが高くなる
と言える。従って、K3/K2の値が小さく、又K2/K1
の値が大きい液晶材料ほどコントラストが良好となる。
具体的には、K3/K2が1以上、2.5以下の範囲内で
あり、更にはK2/K1が1以上、3以下の範囲内となる
ような物性値を有する液晶材料であれば、黒反射率が小
さくなってコントラストを向上させるので好ましい。上
記数値範囲以外の弾性定数比を有する液晶材料を使用し
た場合、上記数値範囲内の弾性定数比を有するものと比
較して、液晶は高いチルト角で配向することになる。こ
こで、2色性色素は液晶に追随して配列する為、電圧無
印加時での2色性色素による光吸収量は低下し、黒が浮
いてコントラストが低下するといえる。以上のことは、
捻れ角ψや、プレチルト角を変えた場合でも同様の傾向
であった。又、実際に液晶パネルを作製して実験を行っ
た場合でも、シミュレーションによる計算結果と同様の
傾向が確認された。尚、K3/K2の下限を1としている
のは、本発明に於いて適用でき得る液晶を想定した値で
ある。又、K2/K1の上限を3としているのも同様の理
由による。
[Table 2] Here, the above elastic constants represent a splay elastic constant K 1 , a twist elastic constant K 2, and a bend elastic constant K 3 , and these constants are important physical properties related to the orientation of the liquid crystal.
No. 2 in Table 2 The liquid crystal of No. 5 shows the above-described nematic liquid crystal (Np) having a positive dielectric anisotropy, and the other liquid crystals are representative of elastic constants arbitrarily selected on the assumption that the liquid crystal is applicable to the present invention. The typical thing is shown. Furthermore, the pretilt angle α h is set to 80 degrees, and the pretilt angle α l
Is 1 degree, the twist angle ψ is 270 degrees, and the thickness d of the liquid crystal layer 20 is 5 degrees.
It was calculated as μm. Other physical property values such as the dielectric constant ε // in the alignment direction, the dielectric constant ε⊥ in the vertical component, the refractive index n // in the alignment direction, and the refractive index n⊥ in the vertical component are described in No. 1 and No. 2. 5 was the same as the liquid crystal. FIG. 7 shows a plot based on the results in Table 1 above. The vertical axis in the figure is the black reflectance (%),
The abscissa indicates the elastic constant ratio (-) of the liquid crystal, ○ indicates the elastic constant ratio K 3 / K 1 , □ indicates K 3 / K 2 , and × indicates K 2 / K 1 . As is clear from this figure, the value of K 3 / K 1 varies with the steepness and no correlation is seen, whereas the value of K 3 / K 2 (□) is distributed within the elliptical region 30. And is approximately in direct proportion to the black reflectance. on the other hand,
K 2 / K 1 (×) is distributed in the elliptical region 31 and has a roughly inverse proportional relationship. Here, regardless of the value of the elastic constant ratio, the transmittance when a voltage is applied is almost the same, and it can be said that the lower the black reflectance, the higher the contrast. Therefore, the value of K 3 / K 2 is small and the value of K 2 / K 1
The higher the value of the liquid crystal material, the better the contrast.
Specifically, a liquid crystal material having physical properties such that K 3 / K 2 is in the range of 1 or more and 2.5 or less, and further, K 2 / K 1 is in the range of 1 or more and 3 or less. Is preferable because the black reflectance is reduced and the contrast is improved. When a liquid crystal material having an elastic constant ratio outside the above numerical range is used, the liquid crystal is aligned at a higher tilt angle as compared with a liquid crystal material having an elastic constant ratio within the above numerical range. Here, since the dichroic dye is arranged following the liquid crystal, the amount of light absorption by the dichroic dye when no voltage is applied is reduced, and it can be said that black floats and the contrast is reduced. The above is
The same tendency was observed when the twist angle ψ and the pretilt angle were changed. Further, even when an experiment was conducted by actually manufacturing a liquid crystal panel, the same tendency as the calculation result by the simulation was confirmed. The reason why the lower limit of K 3 / K 2 is set to 1 is a value assuming a liquid crystal that can be applied in the present invention. Also, the upper limit of K 2 / K 1 is set to 3 for the same reason.

【0075】(実施の形態2)本発明の実施の形態2を
図8に基づいて説明すれば以下の通りである。尚、前記
実施の形態1の液晶表示素子と同様の機能を有する構成
要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略
する。
(Embodiment 2) Embodiment 2 of the present invention is described below with reference to FIG. Note that components having the same functions as those of the liquid crystal display element according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.

【0076】前記実施の形態1に於いては、透過型の液
晶表示素子を例にとって説明したが、この発明の技術的
思想は反射型の液晶表示素子に対しても適用することが
できる。即ち、本実施の形態2に係る反射型液晶表示素
子の構成は、図8に示すように、前記実施の形態1に係
る液晶表示素子の構成と比して、第2基板2の外側に光
反射性の反射板19が設けられている点が異なる。尚、
捻れ角ψは180度、プレチルト角αhは89度、プレ
チルト角αlは1度としている。
In the first embodiment, a transmissive liquid crystal display element has been described as an example, but the technical idea of the present invention can be applied to a reflective liquid crystal display element. That is, as shown in FIG. 8, the configuration of the reflective liquid crystal display element according to the second embodiment is different from the configuration of the liquid crystal display element according to the first embodiment in that light is emitted outside the second substrate 2. The difference is that a reflective reflector 19 is provided. still,
Twist angle ψ 180 degrees, the pretilt angle alpha h 89 °, the pretilt angle alpha l is set to 1 degree.

【0077】本実施の形態に係る反射型液晶表示素子に
於いて、第1電極3と第2電極4との間に電圧を印加し
ない場合、第1基板1側から入射する光は、180度捻
れた2色性色素8に吸収されるので、暗状態(ノーマリ
ーブラック)となる。この場合、本実施の形態に係る反
射型液晶表示素子は、180度水平捻れネマティック配
向セル(STNモード)よりもやや黒の沈み込みは悪い
が、捻れ構造を有さない従来のハイブリッド配向モード
の透過率と比較して、50%低下させることができる。
In the reflective liquid crystal display device according to the present embodiment, when no voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, the light incident from the first substrate 1 side is 180 degrees Since it is absorbed by the twisted dichroic dye 8, it becomes a dark state (normally black). In this case, the reflective liquid crystal display element according to the present embodiment is slightly worse than black in the 180-degree horizontal twisted nematic alignment cell (STN mode), but has a conventional hybrid alignment mode having no twisted structure. Compared with the transmittance, it can be reduced by 50%.

【0078】一方、第1電極3と第2電極4との間に電
圧を印加する場合、液晶層20には第2基板2のほぼ法
線方向に電界が生じる。この結果、捻れ構造を有してハ
イブリッド配向した液晶7が初期配向状態から新しい配
向状態へと速やかに転移する。即ち、液晶層20中央付
近の液晶7cの長軸方向が、上記電界方向に平行になろ
うとする。又、2色性色素8cも上記液晶7cに追随
し、第1基板1に対して垂直に配向しようとする。よっ
て、液晶層20に入射した光は、2色性色素8…に吸収
されずに透過し、反射板19に達する。更に、反射板1
9に達した光は該反射板19によって反射され、再び液
晶層20を透過して系外に出射する。ここで、従来のS
TNモードに於いては、基板の近傍にある液晶は電圧を
印加されても初期配向状態を維持したままである。即
ち、基板近傍の液晶は、該基板面に対してほぼ平行に傾
斜しているので、若干光を吸収することになる。一方、
本実施の形態に於いても、ハイプレチルト配向膜5又は
平行配向膜6近傍の液晶7a・7bは初期配向状態を維
持したままであるが、該液晶7aは本来的に第1基板1
のほぼ法線方向に配向しており、2色性色素8aも同様
の方向に配向している。これにより、該2色性色素8a
による光の吸収を抑制し透過させることができるので、
従来のSTNモードよりも光の反射率を大幅に向上させ
ることができる。例えば印加電圧3vの場合では、ST
Nモードの反射率に比べ、本発明の180度捻ったハイ
ブリッド配向セルの反射率は40%高かった。従って、
コントラストは、水平捻れネマティック配向セルの約
1.5倍に向上させることができた。しかも、本実施の
形態に係る反射型液晶表示素子は、ハイブリッド配向モ
ードで捻れ構造となっているので、本来的に低駆動電圧
での駆動が可能である。従って、本実施の形態に係る反
射型液晶表示素子は、低電圧駆動が可能で、かつ高コン
トラストにて表示可能である。
On the other hand, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, an electric field is generated in the liquid crystal layer 20 in a direction substantially normal to the second substrate 2. As a result, the liquid crystal 7 having a twisted structure and hybrid alignment is quickly transferred from the initial alignment state to a new alignment state. That is, the major axis direction of the liquid crystal 7c near the center of the liquid crystal layer 20 tends to be parallel to the electric field direction. The dichroic dye 8c also follows the liquid crystal 7c and attempts to align vertically with the first substrate 1. Therefore, the light incident on the liquid crystal layer 20 is transmitted without being absorbed by the dichroic dyes 8 and reaches the reflector 19. Further, the reflection plate 1
The light that has reached 9 is reflected by the reflection plate 19, passes through the liquid crystal layer 20 again, and exits the system. Here, the conventional S
In the TN mode, the liquid crystal in the vicinity of the substrate maintains the initial alignment state even when a voltage is applied. That is, the liquid crystal in the vicinity of the substrate is slightly parallel to the substrate surface, and therefore slightly absorbs light. on the other hand,
Also in the present embodiment, the liquid crystals 7a and 7b in the vicinity of the high pretilt alignment film 5 or the parallel alignment film 6 maintain the initial alignment state, but the liquid crystal 7a is originally the first substrate 1
And the dichroic dye 8a is also oriented in the same direction. Thereby, the dichroic dye 8a
Light can be suppressed and transmitted
The light reflectance can be greatly improved as compared with the conventional STN mode. For example, when the applied voltage is 3 V, ST
The reflectivity of the 180-degree twisted hybrid alignment cell of the present invention was 40% higher than that of the N mode. Therefore,
The contrast could be improved about 1.5 times that of the horizontal twisted nematic alignment cell. In addition, since the reflective liquid crystal display element according to the present embodiment has a twisted structure in the hybrid alignment mode, it can be driven at a low driving voltage by nature. Therefore, the reflective liquid crystal display element according to the present embodiment can be driven at low voltage and can display with high contrast.

【0079】尚、反射板19の位置は、図8に示す第1
基板1の外側に配置し、第2基板2側を表示画面として
もよい。又、第1電極3又は第2電極4の何れか一方に
対して、アルミニウム(Al)等の光反射性を有する金
属材料を採用しても、実施可能である。
The position of the reflection plate 19 is the first position shown in FIG.
The display screen may be disposed outside the substrate 1 and the second substrate 2 side may be used as the display screen. Further, the present invention is also applicable to a case where a metal material having light reflectivity such as aluminum (Al) is used for one of the first electrode 3 and the second electrode 4.

【0080】(実施の形態3)本発明の実施の形態3に
ついて、図9に基づいて説明する。尚、前記実施の形態
1又は実施の形態2の液晶表示素子と同様の機能を有す
る構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明
を省略する。
(Embodiment 3) Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. The components having the same functions as those of the liquid crystal display device according to the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the detailed description is omitted.

【0081】本実施の形態3に係る液晶表示素子は、図
9に示すように、第1液晶層21〜第3液晶層23の3
層に積層された構造である。より詳しくは、第1液晶層
21は、上記第1基板1と、該第1基板1に対向する第
1中間基板25との間に設けられている。第2液晶層2
2は、上記第1中間基板25と、該第1中間基板25に
対向する第2中間基板27との間に設けられている。更
に、第3液晶層23は、上記第2中間基板27と、上記
第2基板2との間に設けられている。
As shown in FIG. 9, the liquid crystal display device according to the third embodiment has the first liquid crystal layer 21 to the third liquid crystal layer
It is a structure laminated on layers. More specifically, the first liquid crystal layer 21 is provided between the first substrate 1 and a first intermediate substrate 25 facing the first substrate 1. Second liquid crystal layer 2
2 is provided between the first intermediate substrate 25 and a second intermediate substrate 27 facing the first intermediate substrate 25. Further, the third liquid crystal layer 23 is provided between the second intermediate substrate 27 and the second substrate 2.

【0082】又、上記第1中間基板25に於ける上記第
1基板1に臨む面には、第3電極24が設けられてお
り、該第3電極24上には平行配向膜6が設けられてい
る。更に、第1中間基板25に於ける第2中間基板27
に臨む面には、ハイプレチルト配向膜5が設けられてい
る。一方、第2中間基板27に於ける上記第1中間基板
25に臨む面には、第4電極26が設けられており、該
第4電極26上には平行配向膜6が設けられている。更
に、第2中間基板27に於ける第2基板2に臨む面に
は、ハイプレチルト配向膜5が設けられている。
A third electrode 24 is provided on a surface of the first intermediate substrate 25 facing the first substrate 1, and a parallel alignment film 6 is provided on the third electrode 24. ing. Further, the second intermediate substrate 27 in the first intermediate substrate 25
The high pre-tilt alignment film 5 is provided on the surface facing. On the other hand, a fourth electrode 26 is provided on a surface of the second intermediate substrate 27 facing the first intermediate substrate 25, and the parallel alignment film 6 is provided on the fourth electrode 26. Further, a high pretilt alignment film 5 is provided on a surface of the second intermediate substrate 27 facing the second substrate 2.

【0083】上記第1液晶層21〜第3液晶層23に
は、カイラル剤及び液晶7…が含まれている。更に、上
記第1液晶層21〜第3液晶層23には、それぞれシア
ン色、マゼンタ色又はイエロー色を有するポジ型の2色
性色素9a〜11aが含まれて構成されている。各色素
の溶解濃度は入射光に対する吸光度から調整して色レベ
ルを合わせて設定した。
The first liquid crystal layer 21 to the third liquid crystal layer 23 contain a chiral agent and liquid crystals 7. Further, the first to third liquid crystal layers 21 to 23 include positive dichroic dyes 9a to 11a having cyan, magenta or yellow colors, respectively. The dissolution concentration of each dye was adjusted from the absorbance to the incident light and the color level was adjusted.

【0084】ここで、従来のカラーフィルター層を用い
た液晶表示素子では、該カラーフィルター層の光の透過
量が少ない為、表示画面は暗い表示となり、特に反射型
の場合に色純度の悪いことが問題となっていた。しかし
ながら、本実施の形態に係る液晶表示素子では、カラー
フィルター層を用いず、それぞれシアン色、マゼンタ色
又はイエロー色の2色性色素9a〜11aを含有した第
1液晶層21〜第3液晶層23を3層積層する構造とな
っているので、該カラーフィルター層による光の透過量
の損失がない。更に、各液晶層は、従来のハイブリッド
配向モードが捻れた構造となっており、このような配向
モードとすることにより、電圧を印加したときの透過率
を向上させることができる。なぜならば、各液晶層に於
ける液晶7a…は、本来的に近傍の基板に対して略垂直
となるように配向しており、2色性色素9a〜11aも
この液晶7a…に従って略垂直となるように配列してい
るので、これらの2色性色素9a〜11aによる光吸収
を抑制することができるからである。よって、入射光の
利用効率が高く、高コントラストで色純度の良好なフル
カラー表示の液晶表示素子を提供できる。
Here, in a conventional liquid crystal display device using a color filter layer, since the amount of light transmitted through the color filter layer is small, the display screen becomes dark, and the color purity is poor particularly in the case of the reflection type. Was a problem. However, in the liquid crystal display element according to the present embodiment, the first liquid crystal layer 21 to the third liquid crystal layer containing the dichroic dyes 9a to 11a of cyan, magenta or yellow, respectively, without using the color filter layer. Since three layers 23 are stacked, there is no loss in the amount of light transmitted by the color filter layer. Further, each liquid crystal layer has a structure in which the conventional hybrid alignment mode is twisted, and by adopting such an alignment mode, transmittance when a voltage is applied can be improved. This is because the liquid crystal 7a in each liquid crystal layer is oriented so as to be substantially perpendicular to the substrate in the vicinity, and the dichroic dyes 9a to 11a are also substantially perpendicular to the liquid crystal 7a. This is because light is absorbed by these dichroic dyes 9a to 11a. Therefore, it is possible to provide a full-color liquid crystal display element with high utilization efficiency of incident light, high contrast, and good color purity.

【0085】尚、本実施の形態に於いては、第1液晶層
21に於ける第1基板1側を高チルト角側とし、第1中
間基板25側を低チルト角側とした態様を示したが、本
発明はこれに何ら限定されるものではなく、逆の場合で
も適用できる。更に、第2液晶層22及び第3液晶層2
3についても同様であり、何れを高チルト角側或いは低
チルト角側とするかは、本発明の適用時における事情に
応じて、適宜採用すればよい。
In this embodiment, the first liquid crystal layer 21 has the first substrate 1 side as the high tilt angle side and the first intermediate substrate 25 side as the low tilt angle side. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to the opposite case. Further, the second liquid crystal layer 22 and the third liquid crystal layer 2
The same applies to the case of No. 3, and which one is the higher tilt angle side or the lower tilt angle side may be appropriately adopted according to the circumstances at the time of applying the present invention.

【0086】(実施の形態4)本発明の実施の形態4を
図10ないし図18に基づいて説明すれば以下の通りで
ある。尚、前記各実施の形態の液晶表示素子と同様の機
能を有する構成要素については、同一の符号を付して詳
細な説明を省略する。
(Embodiment 4) Embodiment 4 of the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that components having the same functions as those of the liquid crystal display element of each of the above embodiments are given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0087】前記実施の形態1に於いては、2色性色素
を含む液晶表示素子を例にとって説明したが、本実施の
形態4に係る液晶表示素子は、図10に示すように、該
液晶表示素子の外側に偏光板44・45が設けられてい
る点が異なる。又、第1電極3及び第2電極4に替え
て、所定の幅を有したストライプ状の電極群からなる行
電極40…又は列電極41…が設けられている点が異な
る。このような構成とすることにより、低コスト化を実
現する単純マトリクス駆動にて駆動させることができ、
複屈折効果による表示を可能とした、高表示品位の液晶
表示素子を提供できる。以下に、本実施の形態に係る液
晶表示素子について詳細に説明する。
In the first embodiment, a liquid crystal display device including a dichroic dye has been described as an example. However, the liquid crystal display device according to the fourth embodiment is, as shown in FIG. The difference is that polarizing plates 44 and 45 are provided outside the display element. The difference is that row electrodes 40... Or column electrodes 41... Formed of a striped electrode group having a predetermined width are provided instead of the first electrode 3 and the second electrode 4. With such a configuration, it can be driven by simple matrix drive that realizes low cost,
It is possible to provide a liquid crystal display device of high display quality, which enables display by the birefringence effect. Hereinafter, the liquid crystal display device according to the present embodiment will be described in detail.

【0088】図11は、上記行電極40及び列電極41
の概略を示す平面図である。図12は、液晶層42に於
ける液晶の配向状態を模式的に示す斜視図である。上記
第1基板1の内側面には、所定の幅を有するストライプ
状の行電極40…が複数設けられ(図11参照)、該行
電極40…の内側面にはハイプレチルト配向膜5が設け
られている。一方、第2基板2の内側面には、所定の幅
を有するストライプ状の列電極41…が複数設けられ
(図11参照)、該列電極41…の内側面には平行配向
膜6が設けられている。更に、行電極40…と列電極4
1…とがマトリクス状に交差するように、第1基板1と
第2基板2とが対向している。
FIG. 11 shows the row electrode 40 and the column electrode 41.
It is a top view which shows the outline of. FIG. 12 is a perspective view schematically showing an alignment state of the liquid crystal in the liquid crystal layer 42. A plurality of stripe-shaped row electrodes 40 having a predetermined width are provided on the inner surface of the first substrate 1 (see FIG. 11), and a high pretilt alignment film 5 is provided on the inner surface of the row electrodes 40. Have been. On the other hand, a plurality of stripe-shaped column electrodes 41 having a predetermined width are provided on the inner surface of the second substrate 2 (see FIG. 11), and the parallel alignment film 6 is provided on the inner surface of the column electrodes 41. Have been. Further, the row electrodes 40 and the column electrodes 4
The first substrate 1 and the second substrate 2 are opposed to each other so as to intersect in a matrix.

【0089】上記液晶層42は、カイラル剤を添加した
ポジ形ネマティックの液晶7…等が含まれて構成されて
いる。上記液晶7…は、前記実施の形態1で用いたN
o.5の液晶であり、複屈折Δnは0.142である。
この液晶層42に於けるハイプレチルト配向膜5近傍の
液晶7aは、該ハイプレチルト配向膜5に規制されて、
矢印Xの方向にプレチルト角αhが例えば70度となる
ように配向している。一方、上記液晶層42に於ける平
行配向膜6近傍の液晶7bは、該平行配向膜6に規制さ
れて、矢印Zの方向にプレチルト角αlが例えば1度と
なるように配向している。しかも、カイラル剤が添加さ
れている為、液晶7…及び2色性色素8…はハイプレチ
ルト配向膜5と平行配向膜6との間で捻れ構造となって
いる。捻れピッチは約7.0μmであり、捻れ角ψは2
70度に設定している。尚、液晶層42の厚みdは5.
5μmとしている。
The liquid crystal layer 42 is configured to include a positive nematic liquid crystal 7 to which a chiral agent is added. The above-mentioned liquid crystal 7 is formed of the N liquid used in the first embodiment.
o. 5, and the birefringence Δn is 0.142.
The liquid crystal 7a in the vicinity of the high pretilt alignment film 5 in the liquid crystal layer 42 is regulated by the high pretilt alignment film 5,
It is oriented so the pretilt angle alpha h in the direction of arrow X is for example 70 degrees. On the other hand, the liquid crystal 7b in the vicinity of the parallel alignment film 6 in the liquid crystal layer 42 is aligned so that the pretilt angle αl becomes, for example, 1 degree in the direction of the arrow Z under the control of the parallel alignment film 6. . Moreover, since the chiral agent is added, the liquid crystal 7 and the dichroic dye 8 have a twisted structure between the high pretilt alignment film 5 and the parallel alignment film 6. The twist pitch is about 7.0 μm, and the twist angle 2 is 2
It is set to 70 degrees. The thickness d of the liquid crystal layer 42 is 5.
It is 5 μm.

【0090】上記ハイプレチルト配向膜5及び平行配向
膜6の配置関係は、以下のように設定した。図13は、
ハイプレチルト配向膜5及び平行配向膜6のラビング方
向と、偏光板44・45に於ける偏光軸の配置の関係
を、第1基板1側から観察した場合の平面図である。図
中に於いて、ハイプレチルト配向膜5のラビング方向
(即ち、ハイプレチルト配向膜5近傍の液晶7aの傾斜
方向)は、同図中の矢印46である。又、平行配向膜6
のラビング方向(即ち、平行配向膜6近傍の液晶7bの
傾斜方向)は、矢印47である。これにより、液晶層4
2に於ける液晶7…が、矢印48の方向に螺旋を描くよ
うに捻れた構造とした。又、図13に示すように、ハイ
プレチルト配向膜5のラビング方向46と、偏光板44
の偏光軸44’とのなす角βは約45度であり、偏光軸
44’と偏光板45の偏光軸45’とのなす角γは直角
となるようにしている。
The arrangement relationship between the high pretilt alignment film 5 and the parallel alignment film 6 was set as follows. FIG.
FIG. 4 is a plan view when the relationship between the rubbing directions of the high pretilt alignment film 5 and the parallel alignment film 6 and the arrangement of the polarization axes in the polarizing plates 44 and 45 is observed from the first substrate 1 side. In the figure, the rubbing direction of the high pretilt alignment film 5 (that is, the inclination direction of the liquid crystal 7a near the high pretilt alignment film 5) is indicated by an arrow 46 in the figure. The parallel alignment film 6
The rubbing direction (that is, the tilt direction of the liquid crystal 7b near the parallel alignment film 6) is indicated by an arrow 47. Thereby, the liquid crystal layer 4
2 had a structure in which the liquid crystals 7 were twisted so as to draw a spiral in the direction of arrow 48. As shown in FIG. 13, the rubbing direction 46 of the high pretilt alignment film 5 and the polarizing plate 44
Is about 45 degrees, and the angle γ between the polarization axis 44 ′ and the polarization axis 45 ′ of the polarizing plate 45 is a right angle.

【0091】上記構成の液晶表示素子は、第1電極3及
び第2電極4に電圧を印加しない場合、明状態(ノーマ
リーホワイト)となっている。偏光板45を透過した直
線偏光は液晶層42に入射すると、液晶の複屈折性によ
り楕円偏光に変わる。更に、この楕円偏光のうち、偏光
板44に於ける偏光軸と一致する偏光のみが透過して明
状態となる。一方、第1電極3及び第2電極4に電圧を
印加する場合、液晶層42の中央付近にある液晶7cは
初期配向状態である捻れ構造を解いて、電界方向(第1
基板1の法線方向)に対して平行となるように再配列す
る。これに伴って2色性色素8cも連動的に変化し、や
はり法線方向と平行となるように分子の配列状態を変化
させる。ここで、偏光板45を透過した直線偏光は、液
晶層42に於ける液晶7…及び2色性色素8…が第1基
板1に対して垂直となるように一様に配向している為、
2色性色素8…に吸収されずに透過する。更に、この直
線偏光が偏光板44に達すると、該偏光板44に於ける
偏光軸と一致しない為透過しない。従って、暗状態とな
る。
The liquid crystal display device having the above configuration is in a bright state (normally white) when no voltage is applied to the first electrode 3 and the second electrode 4. When the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 45 enters the liquid crystal layer 42, the linearly polarized light changes to elliptically polarized light due to the birefringence of the liquid crystal. Further, of the elliptically polarized light, only the polarized light that coincides with the polarization axis of the polarizing plate 44 is transmitted to be in a bright state. On the other hand, when a voltage is applied to the first electrode 3 and the second electrode 4, the liquid crystal 7c near the center of the liquid crystal layer 42 breaks the twisted structure that is in the initial alignment state, and the direction of the electric field (first
(The normal direction of the substrate 1). Along with this, the dichroic dye 8c also changes in an interlocking manner, and also changes the molecular arrangement state so as to be parallel to the normal direction. Here, the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 45 is uniformly oriented so that the liquid crystal 7 and the dichroic dye 8 in the liquid crystal layer 42 are perpendicular to the first substrate 1. ,
Transmitted without being absorbed by the dichroic dyes 8. Further, when this linearly polarized light reaches the polarizing plate 44, it does not pass because it does not coincide with the polarization axis of the polarizing plate 44. Therefore, it is in a dark state.

【0092】次に、本実施の形態4に係る液晶表示素子
の電圧−輝度特性について、図14を参照しながら説明
する。図14に於いて、横軸は実効値電圧(v)を示
し、縦軸は透過率(%)を示す。同図に示す特性曲線か
ら明らかなように、しきい値電圧Vthは1.8vであ
り、従来のSTNモードに於けるしきい値電圧(約3
v)と比較して2/3程度と非常に低くなっている。
又、しきい値特性の急峻性が高いので、例えば1/24
0duty駆動でもコントラスト比10以上が確保でき
た。このように、従来のハイブリッド配向は閾値性がな
かったが、本発明のようにハイブリッド配向モードに捻
れ構造を導入することにより、閾値性を持たせることが
できた。
Next, the voltage-luminance characteristics of the liquid crystal display device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 14, the horizontal axis indicates the effective voltage (v), and the vertical axis indicates the transmittance (%). As is clear from the characteristic curve shown in the figure, the threshold voltage Vth is 1.8 V, which is the threshold voltage (about 3 V) in the conventional STN mode.
v) is very low, about 2/3 as compared with the case of v).
Further, since the steepness of the threshold characteristic is high, for example, 1/24
A contrast ratio of 10 or more could be secured even with 0 duty drive. As described above, the conventional hybrid alignment does not have a threshold, but the threshold can be provided by introducing a twisted structure into the hybrid alignment mode as in the present invention.

【0093】更に、ハイプレチルト配向膜5近傍の液晶
7aは、既に初期配向状態で第1基板1の法線方向に配
向している為、応答速度はSTNモードの2倍以上と非
常に高速である。又、行電極40と列電極41との間に
電圧を印加した場合、液晶7…は第1基板1に対して垂
直配向に近い状態で配向するが、従来のSTNモードで
は一部の液晶が斜め方向に起き上がるSTNモードに比
べて視野角の依存性が小さい。よって、従来の単純マト
リクス駆動のSTNモードと比較して優れた特性を有す
る液晶表示素子が得られた。尚、本実施の形態では位相
差板を用いていないが、位相差板を挿入して光学特性を
最適化すれば、コントラスト比を更に向上させることが
できる。該位相差板の設ける位置としては、第1基板1
と偏光板45との間、或いは第2基板2偏光板44との
間が好ましい。
Further, since the liquid crystal 7a near the high pretilt alignment film 5 has already been aligned in the normal direction of the first substrate 1 in the initial alignment state, the response speed is very high, twice or more that of the STN mode. is there. When a voltage is applied between the row electrode 40 and the column electrode 41, the liquid crystals 7 are aligned in a state nearly perpendicular to the first substrate 1, but in the conventional STN mode, some liquid crystals are The dependence on the viewing angle is smaller than in the STN mode rising in an oblique direction. Therefore, a liquid crystal display device having excellent characteristics as compared with the conventional simple matrix drive STN mode was obtained. Although the present embodiment does not use a phase difference plate, the contrast ratio can be further improved by inserting a phase difference plate and optimizing the optical characteristics. The position where the retardation plate is provided is the first substrate 1
And the polarizing plate 45 or the second substrate 2 and the polarizing plate 44 are preferable.

【0094】又、本実施の形態に係る液晶表示素子に、
行電極40…が接続され第1駆動回路と、列電極41…
に接続されたデータ信号を印加する第2駆動回路とを実
装することにより(図11参照)、従来の単純マトリク
ス駆動液晶表示素子に於ける最大の欠点であった、応答
速度の遅さや、視野角の狭さを飛躍的に改善した、液晶
表示装置を提供することができる。尚、上記第1駆動回
路は行電極40…に走査信号を印加し、第2駆動回路は
列電極41…にデータ信号を印加する海渡であり、通常
の電圧平均化法に基づいて駆動するものとする。
The liquid crystal display device according to the present embodiment has
The row electrodes 40 are connected and the first drive circuit is connected to the column electrodes 41.
(See FIG. 11), the slowest response speed and the greatest field of view in the conventional simple matrix drive liquid crystal display device are realized by mounting the second drive circuit for applying the data signal to the display device. A liquid crystal display device in which the narrowness of the corner is dramatically improved can be provided. The first drive circuit applies a scanning signal to the row electrodes 40, and the second drive circuit applies a data signal to the column electrodes 41. The first drive circuit drives based on a normal voltage averaging method. And

【0095】ここで、本願発明者等は、捻れ構造を有し
たハイブリッド配向モードの液晶表示素子を最適設計す
る為に、捻れ角やプレチルト角等の種々のパラメーター
についてシミュレーション及び実験を行った。以下に、
これらのシミュレーション及び実験とその結果について
詳細に説明する。
Here, the present inventors conducted simulations and experiments on various parameters such as a twist angle and a pretilt angle in order to optimally design a hybrid alignment mode liquid crystal display device having a twist structure. less than,
These simulations and experiments and their results will be described in detail.

【0096】(液晶の捻れ角ψとd/pとの関係)液晶
の配向状態が安定となるd/p(液晶層42の厚みdと
捻れピッチpとの比)の最適値について検討した。先
ず、捻れ角ψがそれぞれ180度、240度、270度
となるようにハイプレチルト配向膜5及び平行配向膜6
をラビング処理した空セルを作製した。これらの空セル
にカイラル剤の添加量が異なる液晶材料を注入して、初
期配向状態及び電圧印加時の配向状態を調べた。この結
果を図15に示す。同図から明らかなように、捻れ角が
180度の場合、d/pが0.3より小さいと、捻れ角
が小さくなる低次ツイストが発生し、d/pが0.8よ
り大きいと電圧を少し印加したとき(低電圧印加時)に
ストライプ状のドメインが発生した。又、捻れ角が24
0度の場合、d/pが0.5より小さい場合に低次ツイ
ストが発生し、d/pが0.85より大きい場合にスト
ライプ状のドメインが発生した。更に、捻れ角が270
度の場合、d/pが0.5より小さい場合に低次ツイス
トが発生し、d/pが0.9より大きいとストライプ状
のドメインが発生した。
(Relationship between Twist Angle 液晶 of Liquid Crystal and d / p) The optimum value of d / p (the ratio between the thickness d of the liquid crystal layer 42 and the twist pitch p) at which the alignment state of the liquid crystal becomes stable was examined. First, the high pretilt alignment film 5 and the parallel alignment film 6 are so adjusted that the twist angles 180 are 180 °, 240 ° and 270 °, respectively.
Was rubbed to produce an empty cell. Liquid crystal materials having different added amounts of the chiral agent were injected into these empty cells, and the initial alignment state and the alignment state when voltage was applied were examined. The result is shown in FIG. As is apparent from FIG. 7, when the twist angle is 180 degrees, if d / p is smaller than 0.3, a low-order twist in which the twist angle is reduced occurs. When a small amount of was applied (when a low voltage was applied), stripe-like domains were generated. The twist angle is 24
In the case of 0 degrees, a low-order twist was generated when d / p was smaller than 0.5, and a stripe domain was generated when d / p was larger than 0.85. Further, the twist angle is 270.
In the case of the degree, when d / p was smaller than 0.5, a low-order twist was generated, and when d / p was larger than 0.9, a stripe domain was generated.

【0097】これらの結果から、捻れ角が180度の場
合、d/pは0.3〜0.8の範囲内にあることが好ま
しい。又、捻れ角240度の場合では、d/pは0.5
〜0.85の範囲内であることが好ましく、捻れ角27
0度の場合では、d/pは0.5〜0.9の範囲内にあ
ることが好ましい。従って、本実施の形態に係る液晶表
示素子は、捻れ構造を有するハイブリッド配向モードで
はあるが、d/pが適正な値でない場合には、従来のS
TNモードと同様の配向不良を発生することが分かっ
た。
From these results, when the twist angle is 180 degrees, d / p is preferably in the range of 0.3 to 0.8. In the case of a twist angle of 240 degrees, d / p is 0.5.
0.80.85, and the torsion angle 27
In the case of 0 degrees, d / p is preferably in the range of 0.5 to 0.9. Therefore, although the liquid crystal display element according to the present embodiment is in the hybrid alignment mode having a twisted structure, if d / p is not an appropriate value, the conventional S
It was found that the same poor orientation as in the TN mode occurred.

【0098】(液晶の捻れ角)次に、液晶の捻れ角につ
いてシミュレーションにより検討した。具体的には、捻
れ角ψを0度、90度、180度、240度、270度
と変化させ、各捻れ角ψに於ける印加電圧と液晶の電気
容量との関係を計算した。液晶の電気容量は、電圧が印
加されることにより液晶の長軸が電界方向と平行になる
ときに大きくなるので、該液晶の配向状態の変化を表す
指標となる。従って、液晶の電気容量変化を検討すれば
その閾値性が分かる。このシミュレーションにより求め
られたしきい値性は、偏光板の配置等を光学設定に基づ
いて最適化した液晶表示素子の電圧−輝度特性にほぼ対
応している。尚、シミュレーションについては、前記し
たシンテック(株)製のソフトウェア「LCD MAS
TER」を用いて行った。又、ハイプレチルト配向膜5
近傍の液晶のプレチルト角αhを80度、平行配向膜6
近傍の液晶のプレチルト角αlを1度、液晶層42の厚
みdを5.5μm、液晶の常光誘電率を3.7、異常光
誘電率を11.5とした。
(Twist Angle of Liquid Crystal) Next, the twist angle of the liquid crystal was examined by simulation. Specifically, the twist angle ψ was changed to 0, 90, 180, 240, and 270 degrees, and the relationship between the applied voltage and the electric capacity of the liquid crystal at each twist angle ψ was calculated. The electric capacity of the liquid crystal increases when the major axis of the liquid crystal becomes parallel to the direction of the electric field when a voltage is applied, and thus serves as an index indicating a change in the alignment state of the liquid crystal. Therefore, the threshold characteristic can be understood by examining the change in the electric capacity of the liquid crystal. The threshold value obtained by this simulation substantially corresponds to the voltage-luminance characteristic of the liquid crystal display element in which the arrangement of the polarizing plate and the like are optimized based on the optical settings. The simulation was performed using the software “LCD MAS” manufactured by Shintec Co., Ltd.
TER ". Also, the high pretilt alignment film 5
The pretilt angle α h of the liquid crystal in the vicinity is 80 degrees, and the parallel alignment film 6
The pretilt angle α 1 of the liquid crystal in the vicinity was 1 degree, the thickness d of the liquid crystal layer 42 was 5.5 μm, the ordinary dielectric constant of the liquid crystal was 3.7, and the extraordinary optical dielectric constant was 11.5.

【0099】図16に、印加電圧に対する液晶の電気容
量の変化を計算して求めた印加電圧−電気容量特性図を
示す。同図に示す、捻れ角0度、即ち従来のハイブリッ
ド配向モードでは閾値性は全く存在しないことが分か
る。捻れ角90度(d/p=0.25)の場合では、
0.2v程度のわずかなしきい値電圧があるが、急峻性
が悪く、最も表示容量が小さい単純マトリクス駆動の1
/3duty駆動ですら困難であることが分かる。従っ
て、単純マトリクス駆動には適さない。捻れ角が180
度(d/p=0.5)の場合、従来のTNモード程度の
閾値性が得られるので表示容量の小さいディスプレイで
は使用可能である。一方、捻れ角が240度(d/p=
0.7)ないし270度(d/p=0.75)の場合で
は、急峻性は非常に大きくなっており、特に270度で
は大容量表示が可能なSTNモードに匹敵する急峻性が
得られている。捻れ角が300度になるとS字を描く曲
線(図示しない)となり、ヒステリシス現象が現れるの
で、これらの結果から単純マトリクス駆動をするには、
捻れ角ψは180度〜270度の範囲内であることが好
ましい。特に、捻れ角が240度〜270度の範囲で
は、ドットマトリクス型の大容量表示も可能である。
又、図16から分かるように、本実施の形態に係る液晶
表示素子の駆動電圧は1v以上、2v未満の範囲内にあ
り、従来のSTNモードに於ける駆動電圧と比較すると
2/3程度に低減できている。尚、配向状態が安定な領
域では、d/pの値が大きいほど急峻性は大きくなるの
で、例えば捻れ角240度以上の場合ではd/pは0.
6以上であることが好ましい。
FIG. 16 shows an applied voltage-capacitance diagram obtained by calculating the change in the electric capacity of the liquid crystal with respect to the applied voltage. It can be seen that there is no threshold in the twist angle of 0 degree shown in FIG. In the case of a twist angle of 90 degrees (d / p = 0.25),
Although there is a slight threshold voltage of about 0.2 V, the steepness is poor and the simple matrix drive with the smallest display capacity is used.
It can be seen that even / 3 duty driving is difficult. Therefore, it is not suitable for simple matrix driving. 180 twist angle
In the case of the degree (d / p = 0.5), a threshold value comparable to that of the conventional TN mode can be obtained, so that it can be used in a display having a small display capacity. On the other hand, the twist angle is 240 degrees (d / p =
In the case of 0.7) to 270 degrees (d / p = 0.75), the steepness is very large, and particularly at 270 degrees, steepness comparable to the STN mode capable of large-capacity display is obtained. ing. When the torsion angle reaches 300 degrees, a curve (not shown) that draws an S-shape is formed, and a hysteresis phenomenon appears.
The twist angle ψ is preferably in the range of 180 to 270 degrees. In particular, when the twist angle is in the range of 240 degrees to 270 degrees, a dot matrix type large-capacity display is also possible.
Further, as can be seen from FIG. 16, the driving voltage of the liquid crystal display element according to the present embodiment is in the range of 1 V or more and less than 2 V, which is about 2/3 as compared with the driving voltage in the conventional STN mode. It has been reduced. In a region where the orientation state is stable, the steepness increases as the value of d / p increases. For example, when the twist angle is 240 degrees or more, d / p is 0.1.
It is preferably 6 or more.

【0100】(液晶のプレチルト角)前記実施の形態1
では、2色性色素を有するGHモードについて、第1基
板1側の液晶7aのプレチルト角αhの検討を行った
が、本実施の形態に於いてもプレチルト角αhがしきい
値特性にどの様な影響を与えるのかをシミュレーション
により検討した。具体的には、プレチルト角αhを90
度、85度、80度、70度、50度、30度と変化さ
せ、各プレチルト角αhに於ける印加電圧と液晶の電気
容量との関係を計算した。このシミュレーションにより
求められたしきい値性は、偏光板配置等の光学設定を最
適化した液晶表示素子の電圧−輝度特性とほぼ対応して
いるのは前述の通りである。尚、シミュレーションにつ
いては、前記したシンテック(株)製のソフトウェア
「LCD MASTER」を用いて行った。又、捻れ角
ψを270度、平行配向膜6近傍の液晶のプレチルト角
αlを1度、液晶層42の厚みを5.5μm、液晶の常
光誘電率を3.7、異常光誘電率を11.5とした。
(Pretilt Angle of Liquid Crystal) First Embodiment
In, for GH mode with dichroic dye have been studied pretilt angle alpha h of the first substrate 1 side of the liquid crystal 7a, the threshold characteristics pretilt angle alpha h even in the present embodiment The effect was examined by simulation. Specifically, the pretilt angle α h is 90
, 85, 80, 70, 50, and 30 degrees, and the relationship between the applied voltage and the electric capacity of the liquid crystal at each pretilt angle α h was calculated. As described above, the threshold value obtained by this simulation substantially corresponds to the voltage-luminance characteristic of the liquid crystal display element in which the optical settings such as the arrangement of the polarizing plates are optimized. The simulation was performed using the above-mentioned software “LCD MASTER” manufactured by Shintech Co., Ltd. The twist angle 2 is 270 degrees, the pretilt angle α l of the liquid crystal near the parallel alignment film 6 is 1 degree, the thickness of the liquid crystal layer 42 is 5.5 μm, the ordinary dielectric constant of the liquid crystal is 3.7, and the extraordinary optical dielectric constant is 11.5.

【0101】図17に、印加電圧に対する液晶の電気容
量の変化を計算した印加電圧−電気容量特性図を示す。
同図に示すように、しきい値特性の急峻性は、ハイプレ
チルト配向膜5側のプレチルト角αhの影響が大きいこ
とが分かる。具体的には、プレチルト角αhが小さくな
るにつれて急峻性は大きくなっている。又、プレチルト
角が80度、70度、50度の場合では急峻性に大きな
差は見られない。更に、プレチルト角30度では急峻性
は良好であるが駆動電圧が大きくなっている。しかも、
このプレチルト角では、第1基板1の法線に対して大き
く傾斜している為、液晶層42にはチルト角の小さな液
晶の割合が高い。従って、電圧を印加した際に、液晶が
第1基板1の法線方向に配向する迄の時間がかかり、応
答速度が遅くなる。又、同様の理由から、プレチルト角
が高い場合に比べて視角依存性が大きくなり、視野角も
狭くなる。よって、プレチルト角αhとしては、印加電
圧を2.5vよりも低く抑えたい場合には、およそ40
度以上である方が好ましい。従って、プレチルト角αh
の範囲としては、90度以上40度以下の範囲内である
ことが好ましい。特に、急峻なしきい値特性を要する大
容量表示を行う場合には、50度以上85度以下の範囲
内であることがより好ましい。
FIG. 17 shows an applied voltage-capacitance characteristic diagram in which a change in the electric capacity of the liquid crystal with respect to the applied voltage is calculated.
As shown in the figure, the steepness of threshold characteristic, it can be seen that a large influence of the pretilt angle alpha h of high pretilt alignment film 5 side. Specifically, steepness as the pretilt angle alpha h is smaller is larger. When the pretilt angles are 80 degrees, 70 degrees, and 50 degrees, there is no large difference in steepness. Further, when the pretilt angle is 30 degrees, the steepness is good, but the driving voltage is large. Moreover,
At this pretilt angle, since the liquid crystal layer 42 is greatly inclined with respect to the normal line of the first substrate 1, the liquid crystal layer 42 has a high proportion of liquid crystal having a small tilt angle. Therefore, when a voltage is applied, it takes time until the liquid crystal is aligned in the normal direction of the first substrate 1, and the response speed is reduced. For the same reason, the viewing angle dependency becomes larger and the viewing angle becomes narrower than when the pretilt angle is high. Therefore, the pretilt angle α h is about 40 when the applied voltage is desired to be kept lower than 2.5 V.
It is more preferable that the temperature is not less than the degree. Therefore, the pretilt angle α h
Is preferably in the range of 90 degrees or more and 40 degrees or less. In particular, when performing large-capacity display requiring a steep threshold characteristic, it is more preferable that the angle be in the range of 50 degrees or more and 85 degrees or less.

【0102】又、平行配向膜6近傍の液晶7bのプレチ
ルト角αlとしては、0度以上10度以下の範囲内であ
ることが好ましい。これにより、電圧の印加時と電圧無
印加時とに於ける液晶のチルト角の変化を急峻にするこ
とができ、しきい値特性に於ける急峻性を良好なものに
することができる。上記プレチルト角αlが10度越え
ると、急峻性が失われるので好ましくない。
The pretilt angle α l of the liquid crystal 7b near the parallel alignment film 6 is preferably in the range of 0 ° to 10 °. This makes it possible to sharply change the tilt angle of the liquid crystal between when a voltage is applied and when no voltage is applied, and it is possible to improve the steepness in threshold characteristics. When the pretilt angle alpha l exceeds 10 degrees, since the steepness is lost undesirably.

【0103】(弾性定数比と急峻性との関係)続いて、
前記表1に示した各種の液晶を用いて、しきい値特性に
於ける急峻性との関係について検討した。その結果を図
18に示す。図中の縦軸に示す急峻性は、以下のようし
て求めた。即ち、前記図17に示した印加電圧−電気容
量特性に於けるプレチルト角αhが80度の曲線に於い
て、最も急峻な部分の傾き(電圧幅0.1vに於ける電
気容量の変化の割合)を求め、これを急峻性とした。
尚、プレチルト角αhは80度、プレチルト角αlは1
度、捻れ角は270度、液晶層42の厚みdは5.5μ
mに設定した。
(Relationship between Elastic Constant Ratio and Steepness)
Using the various liquid crystals shown in Table 1, the relationship with the steepness in the threshold characteristics was examined. FIG. 18 shows the result. The steepness shown on the vertical axis in the figure was obtained as follows. That is, the applied voltage shown in FIG. 17 - In the curve of the in pretilt angle alpha h the capacitance characteristic 80 degrees, the steepest part of the slope (the in electric capacity in the voltage range 0.1v changes Ratio), and this was defined as steepness.
The pretilt angle α h is 80 degrees, and the pretilt angle α l is 1
Degree, the twist angle is 270 degrees, and the thickness d of the liquid crystal layer 42 is 5.5 μm.
m.

【0104】図18に示すように、K3/K1(同図中、
○で示す)やK2/K1(同図中、×で示す)には急峻性
との相関関係が認められなかった。しかしながら、K2
/K1(同図中、□で示す)に於いては、楕円領域63
内に分布しており、急峻性と比例の関係にある。特に、
2/K1の値が2より小さくなると、急峻性は急激に低
下するので、およそK2/K1が1.7以上、2.5以下
の範囲内にあることが好ましい。これらのことは、捻れ
角や、プレチルト角を変えた場合でも同様の傾向であっ
た。又、実際に液晶パネルを作製して実験を行った場合
でも、シミュレーションによる計算結果と同様の傾向が
確認された。尚、K2/K1の上限を2.5としているの
は、本発明に於いて適用でき得る液晶を想定した値であ
る。
As shown in FIG. 18, K 3 / K 1 (in FIG. 18,
No correlation with steepness was observed in K / K 1 (shown by ×) or K 2 / K 1 (shown by × in the figure). However, K 2
/ K 1 (indicated by □ in the figure), the elliptical area 63
And is proportional to the steepness. In particular,
When the value of K 2 / K 1 is smaller than 2, the steepness sharply decreases, so that it is preferable that K 2 / K 1 be in the range of 1.7 or more and 2.5 or less. The same tendency was observed even when the twist angle and the pretilt angle were changed. Further, even when an experiment was conducted by actually manufacturing a liquid crystal panel, the same tendency as the calculation result by the simulation was confirmed. Note that the upper limit of K 2 / K 1 is set at 2.5 assuming a liquid crystal applicable in the present invention.

【0105】以上のように、本実施の形態に係る液晶表
示素子によれば、急峻性の大きなしきい値特性を有する
ので、単純マトリクス駆動方式にて低電圧で駆動させる
ことができる。しかも、コントラストが高く、視野角や
応答性に優れた液晶表示素子とすることができる。
As described above, according to the liquid crystal display device of the present embodiment, since the liquid crystal display device has a threshold characteristic with a large steepness, it can be driven at a low voltage by a simple matrix driving method. In addition, a liquid crystal display device having high contrast, excellent viewing angle and excellent responsiveness can be obtained.

【0106】尚、本実施の形態に於いては、一対の偏光
板を用いた態様を示したが、その他に、一対の基板のう
ち一方の基板の外側に偏光板を設け、他方の基板の外側
に反射板を設けることにより、視野角が広く、コントラ
ストや白色度の良好な反射型の液晶表示素子とすること
もできる。ここで、上記白色度が良好となるのは、以下
の理由による。即ち、電圧印加時に液晶分子が垂直配向
に近い状態となる為、偏光板を透過した直線偏光はその
ままの状態で伝搬する。即ち、複屈折が極めて小さくな
るので、複屈折性による着色を抑制することができるか
らである。
In this embodiment mode, a mode in which a pair of polarizing plates is used has been described. In addition, a polarizing plate is provided outside one of the pair of substrates, and the other substrate is used. By providing a reflective plate on the outside, a reflective liquid crystal display element having a wide viewing angle, good contrast and good whiteness can be obtained. Here, the reason why the whiteness is good is as follows. That is, since the liquid crystal molecules are close to the vertical alignment when a voltage is applied, the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate propagates as it is. That is, since birefringence becomes extremely small, coloring due to birefringence can be suppressed.

【0107】又、前記各実施の形態に於いては、誘電率
異方性が正のネマティック液晶Npを用いた場合につい
て述べたが、本発明はこれに何ら限定されるものではな
い。例えば、誘電率異方性が負のネマティック液晶Nn
や、誘電率異方性が正と負の両タイプのネマティック液
晶Np、Nnを混合したものを適用できる。
In each of the above embodiments, the case where a nematic liquid crystal Np having a positive dielectric anisotropy is used has been described, but the present invention is not limited to this. For example, a nematic liquid crystal Nn having a negative dielectric anisotropy
Alternatively, a mixture of nematic liquid crystals Np and Nn of both positive and negative dielectric anisotropy can be applied.

【0108】[0108]

【発明の効果】本発明は、以上のように説明した形態で
実施され、以下に述べるような効果を奏する。
The present invention is embodied in the form described above and has the following effects.

【0109】即ち、本発明に係る液晶表示素子によれ
ば、従来のハイブリッド配向モードに捻れ構造を付加し
たGHモードの液晶表示素子とすることにより、低駆動
電圧にて駆動させることができ、しかも高コントラスト
の表示が可能になるという効果を奏する。
That is, according to the liquid crystal display device of the present invention, a GH mode liquid crystal display device in which a twist structure is added to the conventional hybrid alignment mode can be driven at a low driving voltage. This has the effect of enabling high-contrast display.

【0110】又、本発明に係る液晶表示素子によれば、
偏光板を有し、従来のハイブリッド配向モードに捻れ構
造を付加した、複屈折効果による表示が可能な液晶表示
素子とすることにより、急峻性の大きなしきい値特性を
付与することができるので、単純マトリクス駆動方式に
て低駆動電圧で駆動させることができる。又、視野角や
応答性に優れた液晶表示素子とすることができるという
効果を奏する。
According to the liquid crystal display device of the present invention,
By using a liquid crystal display element having a polarizing plate and adding a twisted structure to the conventional hybrid alignment mode and capable of displaying by the birefringence effect, a threshold characteristic with a large steepness can be provided. It can be driven with a low driving voltage by a simple matrix driving method. Further, there is an effect that a liquid crystal display element having excellent viewing angle and responsiveness can be obtained.

【0111】更に、本発明に係る液晶表示装置によれ
ば、偏光板を有し、従来のハイブリッド配向モードに捻
れ構造を付加した、複屈折効果による表示が可能な液晶
表示素子に、走査信号を印加する第1駆動回路と、デー
タ信号を印加する第2駆動回路とを具備したことによ
り、応答性や視野角特性に優れた液晶表示装置を単純マ
トリクス駆動方式にて駆動させることできるという効果
を奏する。
Further, according to the liquid crystal display device of the present invention, the scanning signal is transmitted to the liquid crystal display element having a polarizing plate and having a twist structure added to the conventional hybrid alignment mode and capable of displaying by the birefringence effect. The provision of the first driving circuit for applying the voltage and the second driving circuit for applying the data signal has the effect that the liquid crystal display device having excellent responsiveness and viewing angle characteristics can be driven by the simple matrix driving method. Play.

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

【図1】本発明の実施の形態1に係る液晶表示素子の概
略を示す断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記液晶表示素子に於ける液晶の配向状態を模
式的に示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing an alignment state of liquid crystal in the liquid crystal display device.

【図3】上記液晶表示素子に於ける液晶のチルト角θと
第2基板からの距離との関係を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a tilt angle θ of a liquid crystal and a distance from a second substrate in the liquid crystal display device.

【図4】上記液晶表示素子に電界を印加したときの状態
を示す断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a state when an electric field is applied to the liquid crystal display element.

【図5】上記液晶表示素子に於ける液晶の捻れ角ψとコ
ントラスト比との関係を示す特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a twist angle 液晶 of a liquid crystal and a contrast ratio in the liquid crystal display element.

【図6】上記液晶表示素子に於ける液晶のチルト角θと
第2基板からの距離との関係を示す特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between a tilt angle θ of a liquid crystal and a distance from a second substrate in the liquid crystal display element.

【図7】上記液晶表示素子に於ける液晶の弾性定数比と
黒反射率との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a liquid crystal elastic constant ratio and black reflectance in the liquid crystal display device.

【図8】本発明の実施の形態2に係る液晶表示素子の概
略を示す断面模式図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態3に係る液晶表示素子の概
略を示す断面模式図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display element according to Embodiment 3 of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態4に係る液晶表示素子の
概略を示す断面模式図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display element according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】上記液晶表示素子に於ける行電極及び列電極
の概略を示す平面図である。
FIG. 11 is a plan view schematically showing a row electrode and a column electrode in the liquid crystal display element.

【図12】上記液晶表示素子に於ける液晶の配向状態を
模式的に示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view schematically showing an alignment state of liquid crystal in the liquid crystal display device.

【図13】上記液晶表示素子に於けるラビング方向と偏
光板の偏光軸との関係を示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view showing a relationship between a rubbing direction and a polarization axis of a polarizing plate in the liquid crystal display device.

【図14】上記液晶表示素子に於ける透過率と実行値電
圧との関係を示す特性図である。
FIG. 14 is a characteristic diagram showing a relationship between transmittance and effective value voltage in the liquid crystal display element.

【図15】上記液晶表示素子に於ける液晶の捻れ角ψと
d/pとの関係を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a relationship between a twist angle 液晶 of liquid crystal and d / p in the liquid crystal display element.

【図16】上記液晶表示素子に於ける液晶の捻れ角ψを
種々変化させた場合の電気容量と印加電圧との関係を示
す特性図である。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing the relationship between the capacitance and the applied voltage when the twist angle ψ of the liquid crystal in the liquid crystal display element is variously changed.

【図17】上記液晶表示素子に於ける液晶のプレチルト
角αhを種々変化させた場合の電気容量と印加電圧との
関係を示す特性図である。
FIG. 17 is a characteristic diagram showing a relationship between an electric capacity and an applied voltage when the pretilt angle α h of the liquid crystal in the liquid crystal display element is variously changed.

【図18】上記液晶表示素子に於ける液晶の弾性定数比
と急峻性との関係を示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing a relationship between an elastic constant ratio of liquid crystal and steepness in the liquid crystal display device.

【図19】従来の液晶表示素子の概略を示す断面模式図
である。
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view schematically showing a conventional liquid crystal display element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1基板 2 第2基板 3 第1電極 4 第2電極 5 ハイプレチルト配向膜 6 平行配向膜 7a〜c 液晶 8a〜c 2色性色素 9 シアン色の2色性色素 10 マゼンタ色の2色性色素 11 イエロー色の2色性色素 19 反射板 20 液晶層 21 第1液晶層 22 第2液晶層 23 第3液晶層 25 第1中間基板 26 第2中間基板 40 行電極 41 列電極 44、45 偏光板 αh、αl プレチルト角 θ チルト角 ψ 捻れ角DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st substrate 2 2nd substrate 3 1st electrode 4 2nd electrode 5 High pretilt alignment film 6 Parallel alignment film 7a-c Liquid crystal 8a-c Dichroic dye 9 Cyan dichroic dye 10 Magenta two colors Dye 11 Yellow dichroic dye 19 Reflector 20 Liquid crystal layer 21 First liquid crystal layer 22 Second liquid crystal layer 23 Third liquid crystal layer 25 First intermediate substrate 26 Second intermediate substrate 40 Row electrode 41 Column electrode 44, 45 Polarizer α h , α l Pretilt angle θ Tilt angle ψ Twist angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 泰彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 柄沢 武 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山添 博司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H088 GA02 GA13 GA17 HA18 HA21 JA06 JA13 KA08 KA12 LA05 LA08 MA02 MA09 2H089 HA09 HA23 HA29 HA30 HA32 QA16 RA06 RA10 SA06 SA07 SA08 TA17  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yasuhiko Yamanaka 1006 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Hiroshi Yamazoe 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture F-term (reference) 2H088 GA02 GA13 GA17 HA18 HA21 JA06 JA13 KA08 KA12 LA05 LA08 MA02 MA09 2H089 HA09 HA23 HA29 HA30 HA32 QA16 RA06 RA10 SA06 SA07 SA08 TA17

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれ電極を備え、対向して配置され
る一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けられ、 上記基板のうち第1基板の内側面には、その内側面付近
の液晶を、該第1基板に対してプレチルト角が30度以
上、90度以下の範囲内で傾斜して配向させるように配
向処理が施され、 同じく上記基板のうち第2基板の内側面には、その内側
面付近の液晶を該第2基板と概ね平行な方向に配向させ
るように配向処理が施された液晶表示素子に於いて、 上記液晶層には、2色性色素及びカイラル剤が含有され
て、該液晶層に於ける液晶が捻れ構造となっていること
を特徴とする液晶表示素子。
A liquid crystal layer including liquid crystal is provided between a pair of substrates provided with electrodes and opposed to each other, and a liquid crystal near an inner surface of the first substrate is provided on the inner surface of the first substrate. An orientation process is performed on the first substrate so that the pretilt angle is inclined and oriented within a range of 30 degrees or more and 90 degrees or less. In a liquid crystal display device which has been subjected to an alignment treatment so as to align a liquid crystal near an inner surface in a direction substantially parallel to the second substrate, the liquid crystal layer contains a dichroic dye and a chiral agent. A liquid crystal display device, wherein the liquid crystal in the liquid crystal layer has a twisted structure.
【請求項2】 上記液晶の捻れ角は、180度以上、2
70度以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1に
記載の液晶表示素子。
2. The twist angle of the liquid crystal is 180 degrees or more,
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the angle is within 70 degrees.
【請求項3】 上記第1基板の内側面付近における液晶
のプレチルト角が、50度以上、70度以下の範囲内に
あることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の液
晶表示素子。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a pretilt angle of the liquid crystal near the inner surface of the first substrate is in a range of 50 degrees or more and 70 degrees or less. .
【請求項4】 上記第2基板の内側面付近に於ける液晶
が該第2基板に対して平行に配向していること、又は液
晶のプレチルト角が0度を超えて10度以下の範囲内と
なるように配向していることを特徴とする請求項1、請
求項2又は請求項3の何れか1つに記載の液晶表示素
子。
4. The liquid crystal in the vicinity of the inner surface of the second substrate is oriented parallel to the second substrate, or the pretilt angle of the liquid crystal is in a range of more than 0 ° and 10 ° or less. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is oriented so as to be:
【請求項5】 上記液晶に於ける捻れ弾性定数K2と、
曲げ弾性定数K3との比K3/K2が1以上、2.5以下
の範囲内にあることを特徴とする請求項1ないし請求項
4の何れか1つに記載の液晶表示素子。
5. A torsional elastic constant K 2 in the liquid crystal,
Bending elastic constant K 3 as the ratio K 3 / K 2 is 1 or more, the liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the range of 2.5 or less.
【請求項6】 上記液晶に於ける広がり弾性定数K
1と、捻れ弾性定数K2との比K2/K1が1以上、3以下
の範囲内にあることを特徴とする請求項1ないし請求項
5の何れか1つに記載の液晶表示素子。
6. The spread elastic constant K in the liquid crystal.
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a ratio K 2 / K 1 between 1 and a torsional elastic constant K 2 is in a range of 1 or more and 3 or less. .
【請求項7】 上記液晶層の背後には、反射板が設けら
れていることを特徴とする請求項1ないし請求項6の何
れか1つに記載の液晶表示素子。
7. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a reflection plate is provided behind the liquid crystal layer.
【請求項8】 それぞれ内側面に電極を備え、対向して
配置される第1基板と第2基板との間に液晶層が設けら
れた液晶表示素子に於いて、 上記液晶層は、上記第1基板及び第2基板の間に相互に
間隔を設けた第1中間基板及び第2中間基板を介在させ
ることにより、第1液晶層〜第3液晶層の3層構造とな
っており、 このうち上記第1液晶層は、上記第1基板と、該第1基
板に対向し、何れか一方の面に電極を有する第1中間基
板との間に設けられ、 上記第2液晶層は、上記第1中間基板と、該第1中間基
板に対向し、何れか一方の面に電極を有する第2中間基
板との間に設けられ、 上記第3液晶層は、上記第2中間基板と、上記第2基板
との間に設けられており、 上記第1液晶層〜第3の液晶層の各々を挟む基板の、一
方の内側面に、その内側面付近の液晶を該基板に対して
プレチルト角が30度以上、90度以下の範囲内で傾斜
して配向させるように配向処理が施され、 上記第1液晶層〜第3の液晶層の各々を挟む基板の、他
方の内側面に、前記他方の内側面付近の液晶を前記基板
と概ね平行な方向に配向させるように配向処理が施され
ており、 上記第1液晶層〜第3液晶層には、シアン、マゼンタ及
びイエローより選ばれる色の2色性色素が互いに異なる
ように含有され、かつカイラル剤を含み、 更に、上記第1液晶層〜第3液晶層に於ける液晶が捻れ
構造となっていることを特徴とする液晶表示素子。
8. A liquid crystal display device having an electrode on an inner surface thereof and a liquid crystal layer provided between a first substrate and a second substrate disposed opposite to each other, wherein the liquid crystal layer is By interposing a first intermediate substrate and a second intermediate substrate spaced from each other between the first substrate and the second substrate, a three-layer structure of a first liquid crystal layer to a third liquid crystal layer is formed. The first liquid crystal layer is provided between the first substrate and a first intermediate substrate facing the first substrate and having an electrode on any one of the surfaces. The second liquid crystal layer is provided on the first liquid crystal layer. A third intermediate liquid crystal layer provided between the first intermediate substrate and a second intermediate substrate facing the first intermediate substrate and having an electrode on one of the surfaces; A first liquid crystal layer, a third liquid crystal layer, and a third liquid crystal layer. The liquid crystal in the vicinity of the inner surface of the substrate is subjected to an alignment treatment so as to be inclined with respect to the substrate within a range of a pretilt angle of 30 degrees or more and 90 degrees or less, and the first liquid crystal layer to the third liquid crystal layer And an alignment process is performed on the other inner surface of the substrate sandwiching each of the first liquid crystal layer and the third liquid crystal layer to align the liquid crystal near the other inner surface in a direction substantially parallel to the substrate. The liquid crystal layer contains dichroic dyes of colors selected from cyan, magenta and yellow differently from each other and contains a chiral agent. Further, the liquid crystal in the first to third liquid crystal layers is A liquid crystal display element having a twisted structure.
【請求項9】 上記液晶の捻れ角は、180度以上、2
70度以下の範囲内にあることを特徴とする請求項8に
記載の液晶表示素子。
9. The liquid crystal has a twist angle of 180 degrees or more,
9. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the angle is within a range of 70 degrees or less.
【請求項10】 上記第1〜第3液晶層の各々を挟む基
板の、基板と垂直な方向に配向させるように配向処理が
施された内側面付近における液晶のプレチルト角が、5
0度以上、70度以下の範囲内にあることを特徴とする
請求項8又は請求項9に記載の液晶表示素子。
10. A pre-tilt angle of a liquid crystal in the vicinity of an inner surface of a substrate sandwiching each of the first to third liquid crystal layers, which has been subjected to an alignment treatment so as to be aligned in a direction perpendicular to the substrate.
10. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the angle is in a range of 0 degrees or more and 70 degrees or less.
【請求項11】 それぞれ内側面に電極を備え、対向し
て配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けら
れ、 上記基板のうち第1基板の内側面には、その内側面付近
の液晶を、該第1基板に対してプレチルト角が40度以
上、90度以下の範囲内で傾斜して配向させるように配
向処理が施され、 同じく上記基板のうち第2基板の内側面には、その内側
面付近の液晶を該基板と概ね平行な方向に配向させるよ
うに配向処理が施された液晶表示素子に於いて、 上記一対の基板の外側に偏光板をそれぞれ有し、 上記液晶層にはカイラル剤が含有され、該液晶層に於け
る液晶が捻れ構造となっていることを特徴とする液晶表
示素子。
11. A liquid crystal layer including a liquid crystal is provided between a pair of substrates disposed opposite to each other, including an electrode on an inner surface thereof, and an inner surface of a first substrate among the substrates is provided near an inner surface thereof. The liquid crystal is oriented so as to be inclined with respect to the first substrate in a range of a pretilt angle of not less than 40 degrees and not more than 90 degrees. Is a liquid crystal display element that has been subjected to an alignment treatment so as to align liquid crystal near its inner surface in a direction substantially parallel to the substrate, comprising a polarizing plate outside the pair of substrates, A liquid crystal display device comprising a layer containing a chiral agent and a liquid crystal in the liquid crystal layer having a twisted structure.
【請求項12】 それぞれ内側面に電極を備え、対向し
て配置される一対の基板間に液晶を含む液晶層が設けら
れ、 上記基板のうち第1基板の内側面には、その内側面付近
の液晶を、該第1基板に対してプレチルト角が40度以
上、90度以下の範囲内で傾斜して配向させるように配
向処理が施され、 同じく上記基板のうち第2基板の内側面には、その内側
面付近の液晶を該基板と概ね平行な方向に配向させるよ
うに配向処理が施された液晶表示素子に於いて、 上記液晶層の前方に偏光板が設けられ、かつ上記液晶層
の背後に反射板が設けられており、 更に、上記液晶層にはカイラル剤が含有されて、該液晶
層に於ける液晶が捻れ構造となっていることを特徴とす
る液晶表示素子。
12. A liquid crystal layer including a liquid crystal is provided between a pair of substrates disposed opposite to each other, including an electrode on an inner surface thereof, and an inner surface of a first substrate of the substrate is provided near an inner surface thereof. The liquid crystal is oriented so as to be inclined with respect to the first substrate in a range of a pretilt angle of not less than 40 degrees and not more than 90 degrees. Is a liquid crystal display element that has been subjected to an alignment treatment so as to align liquid crystal near its inner surface in a direction substantially parallel to the substrate, wherein a polarizing plate is provided in front of the liquid crystal layer, and A liquid crystal display element, further comprising: a reflecting plate provided behind the liquid crystal layer; and a liquid crystal layer containing a chiral agent, wherein the liquid crystal in the liquid crystal layer has a twisted structure.
【請求項13】 上記液晶の捻れ角は、180度以上、
270度以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1
1又は請求項12に記載の液晶表示素子。
13. The liquid crystal has a twist angle of 180 degrees or more,
2. The method according to claim 1, wherein the angle is within 270 degrees or less.
The liquid crystal display device according to claim 1.
【請求項14】 上記液晶層の厚みをd、液晶の捻れピ
ッチをpとした場合のd/pが0.4以上、0.9以下
の範囲内にあることを特徴とする請求項13に記載の液
晶表示素子。
14. The method according to claim 13, wherein d / p is 0.4 to 0.9 when the thickness of the liquid crystal layer is d and the twist pitch of the liquid crystal is p. The liquid crystal display element as described in the above.
【請求項15】 上記第2基板の内側面付近に於ける液
晶が該第2基板に対して平行に配向していること、又は
液晶のプレチルト角が0度を超えて10度以下の範囲内
となるように配向していることを特徴とする請求項11
ないし請求項14の何れか1つに記載の液晶表示素子。
15. The liquid crystal in the vicinity of the inner surface of the second substrate is oriented parallel to the second substrate, or the liquid crystal has a pretilt angle of more than 0 ° and not more than 10 °. 12. An alignment according to claim 11, wherein
The liquid crystal display device according to claim 14.
【請求項16】 上記第1基板の内側面付近に於ける液
晶のプレチルト角が40度以上、90度以下の範囲内に
あることを特徴とする請求項11ないし請求項15の何
れか1つに記載の液晶表示素子。
16. The liquid crystal display device according to claim 11, wherein a pretilt angle of the liquid crystal near the inner surface of the first substrate is in a range of 40 degrees or more and 90 degrees or less. 3. The liquid crystal display device according to item 1.
【請求項17】 上記液晶に於ける捻れ弾性定数K
2と、曲げ弾性定数K3との比K3/K2が1.7以上、
2.5以下の範囲内にあることを特徴とする請求項11
ないし請求項16の何れか1つに記載の液晶表示素子。
17. The torsional elastic constant K in the liquid crystal
2 and the ratio K 3 / K 2 of the bending elastic constant K 3 to 1.7 or more,
12. The method according to claim 11, wherein the distance is within 2.5 or less.
A liquid crystal display device according to claim 16.
【請求項18】 請求項11ないし請求項17の何れか
1つに記載の液晶表示素子であって、前記第1基板及び
第2基板の内側面に設けられた前記電極が、それぞれ所
定の間隔で帯状に設けられた第1電極群又は第2電極群
からなり、これら第1電極群と第2電極群とがマトリク
ス状となるように交差した、そのような上記電極を備え
た液晶表示素子と、 上記第1電極群及び第2電極群のうち、何れか一方の電
極群に走査信号を印加する第1駆動回路と、 他方の電極群にデータ信号を印加する第2駆動回路とを
具備することを特徴とする液晶表示装置。
18. The liquid crystal display device according to claim 11, wherein the electrodes provided on the inner surfaces of the first substrate and the second substrate have a predetermined distance from each other. A first electrode group or a second electrode group provided in a strip shape, and the first electrode group and the second electrode group intersect so as to form a matrix. A first drive circuit for applying a scan signal to one of the first electrode group and the second electrode group, and a second drive circuit for applying a data signal to the other electrode group. A liquid crystal display device characterized in that:
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