JP2605064B2 - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JP2605064B2
JP2605064B2 JP62282078A JP28207887A JP2605064B2 JP 2605064 B2 JP2605064 B2 JP 2605064B2 JP 62282078 A JP62282078 A JP 62282078A JP 28207887 A JP28207887 A JP 28207887A JP 2605064 B2 JP2605064 B2 JP 2605064B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は液晶表示素子に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid crystal display device.

〔従来技術〕(Prior art)

従来主に用いられてきた液晶の表示モードは、ツイス
テッドネマチック(TN)型と呼ばれ、一対の上下基板間
で液晶分子が約90゜ねじれた構造をとっており、液晶に
よる偏光面の回転と、電圧によるその効果の消失を利用
している。この表示モードは、時計や電卓等の低時分割
駆動では十分なものであったが、表示容量を増大させる
ために高時分割駆動させると、コントラストが低下した
り、視角がせまくなるという欠点があった。これは、高
時分割駆動になると、選択点と非選択点にかかる電圧の
比が1に近づくためで、高コントラスト、広視角の表示
素子を得るためには、素子の相対透過率が10%変化する
電圧V10と50%変化する電圧V50の比(V50/V10)で表わ
される急峻度γをできるだけ小さくすることが必要であ
る。
The liquid crystal display mode that has been mainly used in the past is called a twisted nematic (TN) type, in which the liquid crystal molecules are twisted by about 90 ° between a pair of upper and lower substrates. , Utilizing the disappearance of its effect by voltage. This display mode was sufficient for low-time-division driving such as a clock or a calculator. However, when high-time-division driving was performed to increase the display capacity, there was a disadvantage that the contrast was reduced and the viewing angle was reduced. there were. This is because the ratio of the voltage applied to the selected point and the voltage applied to the non-selected point approaches 1 in the case of high time division driving. In order to obtain a display element with a high contrast and a wide viewing angle, the relative transmittance of the element is 10%. it is necessary to minimize the steepness γ represented by the ratio of the voltage V 50 that changes the voltage V 10 50% varying (V 50 / V 10).

ツイステッドネマチック型の場合、このγ値は1.13程
度である。このγ値を小さくするために、液晶分子のね
じれ角を大きくし、偏光軸を配向方向とずらす方式が提
案されており、SBEモードやSTNモードと呼ばれている。
このような方式によると、γ値を1.1以下にすることが
でき、1/400デューティ程度の高時分割駆動が可能とな
る。しかし、このような方式では、複屈折による着色と
その電圧による変化を利用するため、液晶層厚精度に対
する要求が激しく、例えば、±0.1μm以内の精度でセ
ルを作成しなければならない。その結果、SBEやSTN型で
は、製品生産に非常な困難が伴い、良品率が低下し、高
コストとなってしまう。また、これらのものは、複屈折
により着色及びその電圧による変化を利用しているた
め、着色背景上への表示となってしまい、白黒表示を行
なわせることは困難であった。また、波長によっては光
もれがあり、カラー表示の際の光シャッターとしての使
用は困難である。
In the case of the twisted nematic type, the γ value is about 1.13. In order to reduce the γ value, a method has been proposed in which the twist angle of the liquid crystal molecules is increased and the polarization axis is shifted from the alignment direction, which is called an SBE mode or an STN mode.
According to such a method, the γ value can be reduced to 1.1 or less, and high time division driving of about 1/400 duty can be performed. However, in such a method, since the coloring due to birefringence and the change due to the voltage are used, the demand for the liquid crystal layer thickness accuracy is intense. For example, the cell must be manufactured with an accuracy within ± 0.1 μm. As a result, with the SBE or STN type, product production is extremely difficult, the non-defective rate is reduced, and the cost is increased. In addition, since these devices use coloring due to birefringence and a change due to the voltage, they are displayed on a colored background, and it is difficult to perform monochrome display. In addition, there is light leakage depending on the wavelength, and it is difficult to use it as an optical shutter for color display.

〔目的〕〔Purpose〕

本発明は、前記従来技術に見られる欠点を克服し、高
時分割駆動特性を有し、白色背景上への黒表示または黒
色背景上への白表示ができ、色むらの少ないカラー表示
可能な液晶表示素子を提供することを目的とする。さら
に、軽量でかつ2重像や文字の浮遊感のない液晶表示素
子を提供することを目的とする。
The present invention overcomes the disadvantages of the prior art, has a high time-division driving characteristic, can perform black display on a white background or white display on a black background, and can perform color display with less color unevenness. It is an object to provide a liquid crystal display element. It is another object of the present invention to provide a liquid crystal display element which is lightweight and does not have a double image or a feeling of floating characters.

〔構成、作用〕[Structure and operation]

本発明によれば、一対の偏光子に挟まれ、基板に対し
て略水平に配向し、上下基板間で120゜以上360゜以下ね
じれた構造を有し、正の誘電異方性を有する液晶層と、
基板と偏光子との間に設けられた複屈折性媒質層とから
構成され、複屈折性媒質に隣接する基板が一軸延伸され
たプラスチックフィルムであり、かつ、偏光子に隣接す
る基板上における液晶の配向方向と、偏光子の透過軸ま
たは吸収軸とがなす角、複屈折性媒質層に隣接する基板
の光学軸と該基板上での液晶の配向方向とがなす角、該
基板の光学軸と該基板に隣接する複屈折性媒質層の光学
軸とがなす角および偏光子に隣接する複屈折性媒質層の
光学軸と複屈折性媒質層に隣接する偏光子の吸収軸また
は透過軸とがなす角が、いずれも20゜〜70゜の範囲であ
ることを特徴とする液晶表示素子が提供される。
According to the present invention, a liquid crystal sandwiched between a pair of polarizers, oriented substantially horizontally with respect to a substrate, has a structure twisted between 120 ° and 360 ° between upper and lower substrates, and has a positive dielectric anisotropy. Layers and
A birefringent medium layer provided between the substrate and the polarizer, the substrate adjacent to the birefringent medium is a uniaxially stretched plastic film, and a liquid crystal on the substrate adjacent to the polarizer The angle between the alignment direction of the polarizer and the transmission axis or absorption axis of the polarizer, the angle between the optical axis of the substrate adjacent to the birefringent medium layer and the alignment direction of the liquid crystal on the substrate, the optical axis of the substrate And the angle between the optical axis of the birefringent medium layer adjacent to the substrate and the optical axis of the birefringent medium layer adjacent to the polarizer and the absorption axis or transmission axis of the polarizer adjacent to the birefringent medium layer The liquid crystal display element is characterized in that the angle formed by each of them is in the range of 20 ° to 70 °.

次に本発明を図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、従来のSTN型の液晶表示素子の構成例を示
す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration example of a conventional STN type liquid crystal display element.

この図において、配向膜15′が形成され、配向処理が
施された透明電極13′を有する第1の基板11′と、同様
の第2の基板21′とが離間、対向して配設され、その間
に液晶16′が封入され液晶セルが形成されている。23′
は透明電極、25′は配向膜、10′はシール剤を示す。こ
の液晶セルが第1の偏光子17′および第2の偏光子27′
に挟まれて、液晶表示素子を構成している。
In the figure, a first substrate 11 'having a transparent electrode 13' on which an alignment film 15 'has been formed and having been subjected to an alignment treatment, and a similar second substrate 21' are disposed so as to be separated and opposed to each other. A liquid crystal 16 'is sealed between the two to form a liquid crystal cell. twenty three'
Indicates a transparent electrode, 25 'indicates an alignment film, and 10' indicates a sealant. This liquid crystal cell comprises a first polarizer 17 'and a second polarizer 27'.
To constitute a liquid crystal display element.

第2図は、本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面
図である。液晶層16は、透明電極13が形成され、配向処
理が施された第1の基板11と、同様の処理がなされた第
2の基板21の間に形成されている。基板21の液晶層とは
反対側には、偏光子27との間に複屈折性媒質層26が形成
されている。液晶層16においては、液晶は基板に対し
て、略水平に配向するように配向処理がなされこの配向
処理方向に沿って液晶分子が優先配向する。この場合、
液晶分子の配向に関していう略水平とは、液晶分子の基
板に対する傾き角がおおよそ0〜30゜の範囲にあること
を言う。また液晶層16において、液晶は厚み方向に120
゜以上360゜以下のねじれた構造をとっている。
FIG. 2 is a sectional view showing a configuration example of the liquid crystal display element of the present invention. The liquid crystal layer 16 is formed between the first substrate 11 on which the transparent electrode 13 is formed and subjected to the alignment treatment, and the second substrate 21 subjected to the same treatment. A birefringent medium layer 26 is formed between the substrate 21 and the polarizer 27 on the side opposite to the liquid crystal layer. In the liquid crystal layer 16, the liquid crystal is aligned so as to be substantially horizontal with respect to the substrate, and the liquid crystal molecules are preferentially aligned along the alignment processing direction. in this case,
Substantially horizontal with respect to the orientation of liquid crystal molecules means that the tilt angle of the liquid crystal molecules with respect to the substrate is in the range of approximately 0 to 30 °. In the liquid crystal layer 16, the liquid crystal
It has a twisted structure of ゜ to 360 ゜.

第3図は、本発明に関わる角度の定義を示したもので
ある。上記ねじれ角ωは、第1の基板の配向処理方向
D1、第2の基板の配向処理方向D2により決定される。こ
の配向処理は、従来公知の斜方蒸着や無機または有機被
膜を形成したのちに綿布などでラビングすることにより
行なうことができる。
FIG. 3 shows the definition of an angle according to the present invention. The torsion angle ω is the orientation processing direction of the first substrate.
D 1 is determined by the orientation processing direction D 2 of the second substrate. This orientation treatment can be performed by rubbing with a cotton cloth or the like after forming a conventionally known oblique vapor deposition or inorganic or organic coating.

本発明では、液晶は正の誘電異方性を有するネマティ
ック液晶にコレステリック液晶やカイラルネマティック
液晶を添加したものを好ましく用いる。この場合、ねじ
れ角ωが小であると、急峻度が悪化し、時分割駆動特性
が低下してしまう。また、ωが大きすぎると電界印加時
に散乱組織を生じ、表示品質が低下するため好ましくな
い。従って、このωは120゜〜360゜の範囲に規定するの
がよい。
In the present invention, a liquid crystal obtained by adding a cholesteric liquid crystal or a chiral nematic liquid crystal to a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is preferably used. In this case, if the torsion angle ω is small, the steepness is deteriorated, and the time-division driving characteristics are deteriorated. On the other hand, if ω is too large, a scattering structure is generated when an electric field is applied, and display quality is undesirably reduced. Therefore, it is preferable that ω is defined in the range of 120 ° to 360 °.

第3図では、第1の基板から第2の基板へ向けてツイ
スト方向が左回りとなるように構成したが、配向処理の
方向やコレステレック液晶、カイラルネマティック液晶
の選択により右回りとすることもできる。
In FIG. 3, the twist direction is counterclockwise from the first substrate to the second substrate, but the clockwise direction is selected by the direction of the alignment treatment and the selection of the cholesteric liquid crystal and the chiral nematic liquid crystal. Can also.

本発明では、基板21と偏光子27の間には複屈折性を有
する媒質層26が形成される。
In the present invention, a medium layer 26 having birefringence is formed between the substrate 21 and the polarizer 27.

このような複屈折性媒質としては、面内で屈折率異方
性を有するものであればよく、具体的には、トリアセチ
ルセルロース、ポリエステル、ポリビニルアルコール、
ポリエチレン、セロハンなどの高分子の延伸フィルム
や、雲母、方解石、水晶などの結晶の薄片を光学軸に平
行な面で切り出したものなどを例示することができる。
第3図のように、複屈折性媒質の光軸lは、隣接する基
板上における液晶層の配向方向とδなる角度を有して配
される。
Such a birefringent medium may be any medium having in-plane refractive index anisotropy, and specifically, triacetyl cellulose, polyester, polyvinyl alcohol,
Examples thereof include a stretched film of a polymer such as polyethylene and cellophane, and a thin slice of a crystal such as mica, calcite, and quartz cut out on a plane parallel to the optical axis.
As shown in FIG. 3, the optical axis 1 of the birefringent medium is arranged at an angle of δ with the orientation direction of the liquid crystal layer on the adjacent substrate.

本発明においては、複屈折性媒質として、液晶を用い
ることもできる。この場合の構成を第4図に示す。第4
図において、第2の基板21と、第3の基板41の間に第2
の液晶層46が形成されている。35、45は配向膜である。
配向処理は、第1の液晶層の場合と同様の方法を用いる
ことができる。用いる液晶としてはスメクティック液
晶、ネマティック液晶、ネマティック液晶にコレステリ
ック液晶を添加したものなどを例示することができる。
第2の液晶層46においても、第1の液晶層16同様、上下
基板間でねじれ構造をとらせることができる。この場
合、第3図におけるδは、基板21における第1の液晶層
の配向方向と第2の液晶層の配向方向のなす角となる。
In the present invention, a liquid crystal can be used as the birefringent medium. FIG. 4 shows the configuration in this case. 4th
In the drawing, a second substrate 21 is provided between a second substrate 21 and a third substrate 41.
Liquid crystal layer 46 is formed. 35 and 45 are alignment films.
For the alignment treatment, the same method as in the case of the first liquid crystal layer can be used. Examples of the liquid crystal used include a smectic liquid crystal, a nematic liquid crystal, and a liquid crystal obtained by adding a cholesteric liquid crystal to a nematic liquid crystal.
Similarly to the first liquid crystal layer 16, the second liquid crystal layer 46 can have a twisted structure between the upper and lower substrates. In this case, δ in FIG. 3 is the angle between the alignment direction of the first liquid crystal layer and the alignment direction of the second liquid crystal layer on the substrate 21.

セルをはさむようにして配設される偏光子17、27は、
第3図に示すようにその偏光軸P1,P2が液晶配向方向D1
または複屈折性媒質の光軸lとβ、βの角度をなす
ように配置される。
Polarizers 17, 27 arranged so as to sandwich the cell,
As shown in FIG. 3, the polarization axes P 1 and P 2 correspond to the liquid crystal alignment directions D 1.
Alternatively, they are arranged so as to form angles of β 1 and β 2 with the optical axis 1 of the birefringent medium.

本発明の液晶表示素子においては、第1の液晶の屈折
率異方性Δnと液晶層厚dの積をΔnd、複屈折性媒質ま
たは第2の液晶層の屈折率異方性Δn′と、厚さd′の
積をΔn′d′とすると、上記β、β、δの角度配
置およびΔnd、Δnd′の値を適当に選択することによ
り、電圧無印加時の色調を白(透明)または黒とし、電
圧印加時にそれぞれ黒または白とすることができる。
In the liquid crystal display element of the present invention, the product of the refractive index anisotropy Δn of the first liquid crystal and the liquid crystal layer thickness d is Δnd, the refractive index anisotropy Δn ′ of the birefringent medium or the second liquid crystal layer, Assuming that the product of the thickness d 'is Δn'd', the color tone when no voltage is applied can be changed to white (transparent) by appropriately selecting the angle arrangement of β 1 , β 2 , δ and the values of Δnd, Δnd '. ) Or black, and black or white, respectively, when a voltage is applied.

本発明の第1の特徴は、このような構成の液晶表示素
子において、基板のうちの少なくとも1枚を透光性を有
するプラスチックで構成することにある。このようにす
ることにより、基板の厚さを1〜0.5mmから100μm程度
まで薄くすることができる。すべての基板をプラスチッ
ク化することにより、セルの厚さを約3mmから0.4mm以下
とすることができる。
A first feature of the present invention resides in that in a liquid crystal display device having such a configuration, at least one of the substrates is formed of a light-transmitting plastic. By doing so, the thickness of the substrate can be reduced from 1 to 0.5 mm to about 100 μm. By making all the substrates plastic, the cell thickness can be reduced from about 3 mm to 0.4 mm or less.

尚、薄いガラスを用いて、上記目的を達成することも
原理的には可能的であるが、ガラスが割れやすく、製造
上及び使用上大きな問題があり、実質上不可能である。
Although it is possible in principle to achieve the above object by using thin glass, it is practically impossible because the glass is liable to be broken, and there are serious problems in production and use.

前記のプラスチックフィルムとしては、ポリビニルア
ルコール、ポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリ
スルホン、ポリエーテルエーテルケトン、トリアセチル
セルロースなどの高分子フィルムを例示することができ
る。これらのフィルムの液晶と接する側には、配向膜お
よび必要に応じて、透明電極が形成される。なお、第2
の液晶層には、透明電極を必ずしも形成する必要はない
が、電極を形成し、動作させることにより、セルの色を
調整することもできる。
Examples of the plastic film include polymer films such as polyvinyl alcohol, polyester, polyethersulfone, polysulfone, polyetheretherketone, and triacetylcellulose. On the side of these films in contact with the liquid crystal, an alignment film and, if necessary, a transparent electrode are formed. The second
It is not always necessary to form a transparent electrode on the liquid crystal layer, but the color of the cell can be adjusted by forming and operating the electrode.

本発明の第2の特徴は、上記構成のSTN型液晶表示素
子において、基板として光学的に等方性のフィルムを用
いることにある。ここで、光学的に等方性とは、リター
デーションが、0.05μm以下であることを言う。この場
合、好ましい等方性フィルムの例としては、ポリエーテ
ルスルホン、ポリスルホン、ジアセチルセルロース、ト
リラセチルセルロースなどの高分子フィルムを例示する
ことができる。この光学的に等方性のフィルムは、基板
11、21、41のいずれに用いても良く、またすべてをこの
等方性フィルムで構成することもできる。等方性フィル
ムの使用によりガラス基板と同様の高い表示品質を保っ
たまま素子の厚さを低減できるとともに、飛躍的な軽量
化が可能となる。特に等方性フィルム基板を第1の液晶
層と、複屈折性媒質または第2の液晶層を仕切る基板21
として使用することが特に好ましい。基板21が光学的に
異方性であると、背景が白または黒とならなかったり、
コントラストが著しく低下しやすくなる。
A second feature of the present invention resides in that an optically isotropic film is used as a substrate in the STN-type liquid crystal display device having the above configuration. Here, “optically isotropic” means that the retardation is 0.05 μm or less. In this case, as a preferred example of the isotropic film, a polymer film such as polyethersulfone, polysulfone, diacetylcellulose, and triracetylcellulose can be exemplified. This optically isotropic film is
Any of 11, 21 and 41 may be used, and all of them may be constituted by this isotropic film. By using an isotropic film, the thickness of the element can be reduced while maintaining the same high display quality as that of a glass substrate, and the weight can be dramatically reduced. In particular, a substrate 21 for separating an isotropic film substrate from a first liquid crystal layer and a birefringent medium or a second liquid crystal layer.
It is particularly preferred to use If the substrate 21 is optically anisotropic, the background will not be white or black,
Contrast tends to be significantly reduced.

本発明の他の特徴は、2層構成のSTN型液晶表示素子
の基板における一軸延伸されたプラスチックフィルムの
使用に関する。ここで、一軸延伸されたプラスチックフ
ィルムとは、リターデーションが2以上であることを言
う。一軸延伸フィルムのうち、とくにポリエチレンテレ
タレートは、すぐれた耐熱性、機械的強度、ガスバリア
ー性、寸法安定性など、液晶表示素子基板としてすぐれ
た特長を有するが、その光学的性質のため、単に2層型
の液晶表示素子を構成しても、コントラストが著しく低
下したり、白黒表示ができなくなったりする。本発明者
は、これを解決する方法として、下記方法によりこれら
の欠点を解消し、すぐれた表示品質と、基板の特性を両
立させ得ることを見い出した。
Another feature of the present invention relates to the use of a uniaxially stretched plastic film for a substrate of a two-layer STN liquid crystal display device. Here, the uniaxially stretched plastic film means that the retardation is 2 or more. Among the uniaxially stretched films, polyethylene terephthalate, in particular, has excellent characteristics as a liquid crystal display element substrate, such as excellent heat resistance, mechanical strength, gas barrier properties, and dimensional stability. Even if a two-layer type liquid crystal display element is formed, the contrast is significantly reduced, and black-and-white display cannot be performed. As a method of solving this, the inventor has found that these disadvantages can be solved by the following method, and that excellent display quality and substrate characteristics can be achieved at the same time.

(1)第1の方法では、偏光子に隣接した基板に一軸延
伸フィルムを用いるに際して、該フィルムの光学軸と隣
接する偏光子の吸収軸または透過軸をほぼ平行とするこ
とにある。ここで言う平行とは、両者のなす角が5゜以
内、好ましくは3゜以内のことを言う。この角度が、こ
の範囲をこえると、コントラストが著しく低下してしま
う。
(1) In the first method, when a uniaxially stretched film is used for a substrate adjacent to a polarizer, the optical axis of the film and the absorption axis or the transmission axis of the adjacent polarizer are substantially parallel. Here, "parallel" means that the angle between the two is within 5 degrees, preferably within 3 degrees. If this angle exceeds this range, the contrast will be significantly reduced.

以上の構成において、前記したΔnd、Δn′d′、β
、β、δなどの値は、前述の好適な範囲とすること
が好ましい。
In the above configuration, Δnd, Δn′d ′, β
It is preferable that the values such as 1 , β 2 , and δ be in the above-described suitable ranges.

(2)第2の方法では、2つの液晶層を仕切る基板とし
て一軸延伸フィルムを使用する際に、偏光子に隣接する
基板上における液晶の配向方向と、偏光子の透過軸また
は吸収軸とがなす角および液晶層と他の液晶層または複
屈折性媒質とを仕切る一軸延伸フィルム基板上における
液晶の配向方向と、該基板の光学軸とがなす角をいずれ
も、20〜70゜の範囲、好ましくは30〜60゜の範囲とする
ことにある。上記角度範囲以外であると、背景色が白色
または黒色とならなかったり、例えば、白色の場合に
は、明るさが、黒色の場合には暗さが減少し、コントラ
ストが低下する。
(2) In the second method, when a uniaxially stretched film is used as a substrate separating two liquid crystal layers, the orientation direction of the liquid crystal on the substrate adjacent to the polarizer and the transmission axis or the absorption axis of the polarizer are different. The angle formed and the orientation direction of the liquid crystal on the uniaxially stretched film substrate that separates the liquid crystal layer from the other liquid crystal layer or the birefringent medium, and the angle formed by the optical axis of the substrate are both in the range of 20 to 70 °, Preferably, it is in the range of 30 to 60 °. If the angle is out of the angle range, the background color does not become white or black. For example, when the background color is white, the brightness decreases, and when the background color is black, the darkness decreases and the contrast decreases.

この方法により、初めて、2つの液晶層を仕切る基板
として、光学異方性を有する一軸延伸フィルムの使用が
可能となった。また、前記第1の方法と組み合わせるこ
とにより全基板を一軸延伸フィルムで構成することもで
き、この場合、セルを極めて薄く作製することができ
る。
By this method, for the first time, a uniaxially stretched film having optical anisotropy can be used as a substrate for separating two liquid crystal layers. In addition, by combining with the first method, the whole substrate can be made of a uniaxially stretched film. In this case, the cell can be made extremely thin.

以上の説明において、液晶層と複屈折性媒質とは一枚
の基板で仕切られていたが、第5図のように、2枚の基
板21,31またはそれ以上の基板で構成されていてもよ
い。また、該フィルムが一軸延伸フィルムである場合に
はこれらの複数のフィルムの光学軸は平行であることが
好ましい。
In the above description, the liquid crystal layer and the birefringent medium are separated by one substrate. However, as shown in FIG. 5, the liquid crystal layer and the birefringent medium may be formed by two substrates 21, 31 or more substrates. Good. When the film is a uniaxially stretched film, the optical axes of these films are preferably parallel.

このように、本発明の液晶表示素子は、上記の条件を
満足させることによりセルの背景色を白または黒とする
ことができる。さらに、電圧を印加した場合、それぞれ
黒または白色表示となり、白黒表示が可能である。
As described above, in the liquid crystal display element of the present invention, by satisfying the above conditions, the background color of the cell can be white or black. Further, when a voltage is applied, black or white display is performed, and black and white display is possible.

なお、本発明の液晶表示素子の急峻度は、従来のSTN
型液晶表示素子と同様に1.05以下であり、すぐれた時分
割駆動特性を有している。
The steepness of the liquid crystal display element of the present invention is the same as that of the conventional STN.
It is 1.05 or less as in the case of the liquid crystal display element, and has excellent time-division driving characteristics.

〔効果〕〔effect〕

本発明の液晶表示素子は、セル厚変化による色変化が
少ないため、色むらを生じにくい。また、急峻度にすぐ
れているため、大表示容量の液晶表示素子として用いる
ことができる。その上、従来不可能であった白黒表示が
できる上に、波長による光もれが少ないため、カラー表
示の光シャターとして使用できる。また、基板として、
プラスチックフィルムを使用するため、素子の薄型化が
可能となるとともに、基板が薄いため、像が2重となっ
て見えることはなく、極めて高い表示品質を有してい
る。
In the liquid crystal display device of the present invention, color change due to a change in cell thickness is small, so that color unevenness is less likely to occur. In addition, since it has excellent steepness, it can be used as a liquid crystal display device having a large display capacity. In addition, since black-and-white display, which was impossible in the past, can be performed, and light leakage due to wavelength is small, it can be used as a light shutter for color display. Also, as a substrate,
Since a plastic film is used, the device can be made thinner, and since the substrate is thin, the image does not appear as a double image, and the display quality is extremely high.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明を実施例によりさらに詳補に説明する。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

実施例1 透明電極を有するポリエーテルスルホンフィルム(膜
厚100μm)にポリイミドを塗布し、乾燥後、ラビング
して、配向処理を行なった(第1の基板)。
Example 1 Polyimide was coated on a polyethersulfone film (100 μm thick) having a transparent electrode, dried, rubbed, and subjected to an alignment treatment (first substrate).

次に、同様の処理をほどこしたポリエーテルスルホン
フィルム(第2の基板)を作製し、この基板を前記第1
の基板と、ねじれ角が200゜となるように間隔をおいて
はり合わせた。この場合、上下基板の間隔はスペーサー
により、7μmとなるようにした。上下基板間にΔn=
0.10であるネマティック液晶に左まわりのねじれを誘起
するカイラルネマティック液晶S811を添加した液晶組成
物を充填した。
Next, a polyethersulfone film (second substrate) subjected to the same treatment was prepared, and this substrate was placed on the first substrate.
The substrate was bonded with an interval so that the twist angle was 200 °. In this case, the distance between the upper and lower substrates was set to 7 μm by the spacer. Δn between the upper and lower substrates
A nematic liquid crystal of 0.10 was filled with a liquid crystal composition to which a chiral nematic liquid crystal S811 for inducing a left-handed twist was added.

このようにして作製された液晶セルの上部に、Δn′
d′=0.7μmであるセルロース系フィルム(厚さ20μ
m)をその光軸(屈折率の最も大きい方向)が上基板で
の液晶配向方向と、90゜の角度をなすようにしてはり合
わせ(δ=90゜)、さらに全体を一対のニュートラルグ
レー系の偏光板ではさみ、液晶表示素子とした。ここ
で、偏光板は、β=45゜、β=45゜となるように方
向を調整した。
Δn ′ is placed on the upper part of the liquid crystal cell thus manufactured.
d '= 0.7 μm cellulosic film (thickness 20 μm)
m) are bonded together so that the optical axis (the direction with the highest refractive index) forms an angle of 90 ° with the liquid crystal alignment direction on the upper substrate (δ = 90 °), and the whole is a pair of neutral gray systems. And a liquid crystal display device. Here, the direction of the polarizing plate was adjusted so that β 1 = 45 ° and β 2 = 45 °.

この素子は、電圧無印加時に白色(無色)であり、電
圧印加により黒色表示が可能であった。また、急峻度は
1.04と極めてすぐれた時分割駆動特性を示した。また、
一方の偏光子を90゜回転させると、黒地に白の反転表示
となった。また、素子の厚さは偏光板(厚さ120μm)
を含めて約0.5mmであった。電極にパターンを形成し、
文字表示を行なったところ、二重像はまったく見られ
ず、また0.5μmのセル厚変動でも背景の色むらはほと
んど観察されなかった。
This element was white (colorless) when no voltage was applied, and a black display was possible by applying a voltage. The steepness is
The time-sharing drive characteristic was extremely excellent at 1.04. Also,
When one polarizer was rotated by 90 °, the white display was inverted on a black background. The thickness of the element is a polarizing plate (120 μm thick)
And about 0.5 mm. Form a pattern on the electrode,
When a character was displayed, no double image was seen at all, and even when the cell thickness varied by 0.5 μm, almost no color unevenness of the background was observed.

実施例2 実施例1において、セルロース系フィルム層のかわり
に、基板としてポリエーテルスルホンを使用した液晶セ
ル層を用い(第2の液晶セル)たほかは、同様にして、
素子を作製した。第2の液晶セルはツイスト角が180
゜、Δn′d′が0.7μmとなるように作製した。δ、
β、βは実施例1と同様とした。この素子において
も実施例1と同様にすぐれた特性を示した。
Example 2 In the same manner as in Example 1, except that a liquid crystal cell layer using polyethersulfone was used as a substrate instead of the cellulose-based film layer (second liquid crystal cell),
An element was manufactured. The second liquid crystal cell has a twist angle of 180
゜, Δn′d ′ were prepared to be 0.7 μm. δ,
β 1 and β 2 were the same as in Example 1. This element also exhibited excellent characteristics as in Example 1.

実施例3 透明電極を有するポリエステルフィルム(膜厚100μ
m、Δnd=10)にポリイミドを塗布し、乾燥後、ラビン
グして配行処理を行なった。ラビングの方向はポリエス
テルの延伸方向に対して45゜となるようにした。同様の
処理をほどこしたポリエステルフィルムと前記基板を、
ねじれ角が200゜となるように間隔をおいてはり合わせ
た。上下基板の間隔は、7μmである。Δn=0.13なる
液晶組成物を基板間に充填し、液晶セルとした。液晶セ
ルの上部に同様にして作製したΔn′d′=0.9μm、
ねじれ角200゜である液晶セル(第2セル)を、相重な
る基板での液晶配向が平行となるようにはり合わせた。
この構成により、δ=0゜となり、両セルを仕切る。2
枚の基板において、基板の光軸(延伸軸)と、液晶配向
方向とは45゜の角度をなす。さらに全体を一対のニュー
トラルグレイ系の偏光板ではさみ液晶表示素子とした。
偏光板の透過軸は、それぞれに隣接する基板すなわち最
上部と最下部の基板の光軸と平行となるようにした。こ
の素子は電圧無印加時にほぼ白色となり、また十分なコ
ントラストを示し、二重像等もみられず、急峻度にもす
ぐれた特性を示した。
Example 3 A polyester film having a transparent electrode (100 μm thick)
m, Δnd = 10), a polyimide was applied, dried, rubbed, and arranged. The rubbing direction was set to 45 ° with respect to the polyester stretching direction. A polyester film and the substrate subjected to the same treatment,
They were bonded at intervals so that the twist angle was 200 °. The distance between the upper and lower substrates is 7 μm. A liquid crystal composition satisfying Δn = 0.13 was filled between the substrates to form a liquid crystal cell. Δn′d ′ = 0.9 μm similarly prepared on the upper part of the liquid crystal cell,
The liquid crystal cell (second cell) having a twist angle of 200 ° was bonded so that the liquid crystal alignment on the overlapping substrates was parallel.
With this configuration, δ = 0 ° and both cells are partitioned. 2
In one substrate, the optical axis (stretching axis) of the substrate and the liquid crystal alignment direction form an angle of 45 °. Further, the whole was sandwiched between a pair of neutral gray polarizing plates to form a liquid crystal display device.
The transmission axis of the polarizing plate was set to be parallel to the optical axes of the adjacent substrates, that is, the uppermost and lowermost substrates. This element was almost white when no voltage was applied, showed a sufficient contrast, showed no double image or the like, and showed excellent characteristics in steepness.

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

第1図は従来の液晶表示素子の構成例を示す断面図、第
2図は本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図、第
3図は、本発明の液晶表示素子の角度関係の説明図であ
る。第4図及び第5図は本発明の他の構成例を示す断面
図である。 11′,21′,11,21,31,41……基板、15′,25′,15,25,35,
45……配向膜、13′,23′,13,23,33,43……電極、17′,
27′,17,27……偏光子。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a conventional liquid crystal display element, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of a liquid crystal display element of the present invention, and FIG. FIG. FIG. 4 and FIG. 5 are cross-sectional views showing another example of the configuration of the present invention. 11 ′, 21 ′, 11,21,31,41 …… Substrate, 15 ′, 25 ′, 15,25,35,
45 …… Orientation film, 13 ′, 23 ′, 13,23,33,43 …… Electrode, 17 ′,
27 ', 17,27 …… Polarizer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榎本 孝道 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭62−159116(JP,A) 特開 昭61−73924(JP,A) 特開 昭64−46728(JP,A) 日経マイクロデバイス(1987−10) P.84−88 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Takamichi Enomoto 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (56) References JP-A-62-159116 (JP, A) JP-A Sho 61-73924 (JP, A) JP-A-64-46728 (JP, A) Nikkei Micro Device (1987-10) 84-88

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一対の偏光子に挟まれ、基板に対して略水
平に配向し、上下基板間で120゜以上360゜以下ねじれた
構造を有し、正の誘電異方性を有する液晶層と、基板と
偏光子との間に設けられた複屈折性媒質層とから構成さ
れ、 複屈折性媒質に隣接する基板が一軸延伸されたプラスチ
ックフィルムであり、 かつ、偏光子に隣接する基板上における液晶の配向方向
と、偏光子の透過軸または吸収軸とがなす角、複屈折性
媒質層に隣接する基板の光学軸と該基板上での液晶の配
向方向とがなす角、該基板の光学軸と該基板に隣接する
複屈折性媒質層の光学軸とがなす角および偏光子に隣接
する複屈折性媒質層の光学軸と複屈折性媒質層に隣接す
る偏光子の吸収軸または透過軸とがなす角が、いずれも
20゜〜70゜の範囲であることを特徴とする液晶表示素
子。
1. A liquid crystal layer sandwiched between a pair of polarizers, oriented substantially horizontally with respect to a substrate, has a structure twisted between 120 ° and 360 ° between upper and lower substrates, and has a positive dielectric anisotropy. And a birefringent medium layer provided between the substrate and the polarizer, wherein the substrate adjacent to the birefringent medium is a uniaxially stretched plastic film, and on the substrate adjacent to the polarizer. Angle between the liquid crystal orientation direction and the transmission axis or absorption axis of the polarizer, the angle between the optical axis of the substrate adjacent to the birefringent medium layer and the orientation direction of the liquid crystal on the substrate, The angle between the optical axis and the optical axis of the birefringent medium layer adjacent to the substrate, and the absorption axis or transmission of the optical axis of the birefringent medium layer adjacent to the polarizer and the polarizer adjacent to the birefringent medium layer The angle between the axis and
A liquid crystal display element having a range of 20 to 70 mm.
【請求項2】複屈折性媒質層が基板の間に構成された液
晶層であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の液晶表示素子。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the birefringent medium layer is a liquid crystal layer formed between substrates.
【請求項3】該複屈折性媒質層として用いる液晶層を挾
持するフィルムがプラスチックフィルムである特許請求
の範囲第2項に記載の液晶表示素子。
3. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the film sandwiching the liquid crystal layer used as the birefringent medium layer is a plastic film.
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