JP2819602B2 - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JP2819602B2
JP2819602B2 JP1098763A JP9876389A JP2819602B2 JP 2819602 B2 JP2819602 B2 JP 2819602B2 JP 1098763 A JP1098763 A JP 1098763A JP 9876389 A JP9876389 A JP 9876389A JP 2819602 B2 JP2819602 B2 JP 2819602B2
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祐二 早田
實 赤塚
雅雄 大河原
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高密度表示に適した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 element suitable for high-density display.

[従来の技術] 従来、両電極間の液晶分子のツイスト角を大きくし
て、鋭い電圧−透過率変化を起し、高密度のドットマト
リクス表示をする方法として、スーパーツイスト素子
(T.J.Scheffer and J.Nehring,Appl.,Phys.,Lett.45
(10)1021-1023(1984))が知られていた。
[Prior art] Conventionally, as a method of increasing the twist angle of liquid crystal molecules between both electrodes to cause a sharp voltage-transmittance change and display a high-density dot matrix, a super twist element (TJ Scheffer and J. J. Nehring, Appl., Phys., Lett. 45
(10) 1021-1023 (1984)).

しかし、この方法は用いられる液晶表示素子の液晶の
複屈折板Δnと液晶層の厚みdとの積Δn・dの値が実
質的に、0.8〜1.2μmの間にあり(特開昭60-10720
号)、表示色として、黄緑色と暗青色、青紫色と淡黄色
等、特定の色相の組み合せでのみ、良いコントラストが
得られていた。
However, in this method, the value of the product Δn · d of the birefringent plate Δn of the liquid crystal of the liquid crystal display element used and the thickness d of the liquid crystal layer is substantially between 0.8 and 1.2 μm. 10720
No.), good contrast was obtained only with a combination of specific hues such as yellow-green and dark blue, and blue-violet and pale yellow as display colors.

このようにこの液晶表示素子では白黒表示ができなか
ったことにより、マイクロカラーフィルターと組み合せ
て、マルチカラー又はフルカラー表示ができない欠点が
あった。
As described above, since the liquid crystal display element cannot perform black-and-white display, there is a disadvantage that multicolor or full-color display cannot be performed in combination with a micro color filter.

一方、同様な方式を使用し、液晶の複屈折率と厚みと
の積Δn・dを0.6μm付近と小さく設定することによ
り、ほぼ白と黒に近い表示が得られる方式が提案されて
いる。(M.Schadt et al,Appl.Phys.Lett.50(5),198
7,p.236) しかし、この方式を使用した場合においては表示が暗
く、かつ、最大コントラストがあまり大きくなく、青み
を帯びるため、表示の鮮明度に欠ける欠点があった。
On the other hand, there has been proposed a method in which a display substantially close to white and black can be obtained by using a similar method and setting the product Δn · d of the birefringence and the thickness of the liquid crystal as small as about 0.6 μm. (M. Schadt et al, Appl. Phys. Lett. 50 (5), 198
However, in the case of using this method, the display is dark, the maximum contrast is not so large, and the image is bluish.

また、白黒表示でかつコントラストの高い液晶表示素
子として、互いに逆らせんの液晶セルを2層積層し、一
方のセルのみ電圧を印加し、他方のセルは単なる光学的
な補償板として使用する方式が提案されている。(奥村
ほか、テレビジョン学会技術報告、11(27),p,79,(19
87)) しかし、この方式は2層セルでのΔn・dのマッチン
グが非常に厳しく、歩留りの向上が困難な上、液晶セル
が2層必要なため、液晶セルの薄く軽いという特長を犠
牲にしている欠点があった。
In addition, as a liquid crystal display device having a black-and-white display and a high contrast, a method is used in which two layers of liquid crystal cells having mutually opposite spirals are stacked, a voltage is applied to only one cell, and the other cell is simply used as an optical compensator. Proposed. (Okumura et al., The Institute of Television Engineers of Japan, 11 (27), p.79, (19
87)) However, in this method, the matching of Δn · d in a two-layer cell is very severe, and it is difficult to improve the yield. In addition, since two liquid crystal cells are required, the thin and light liquid crystal cell is sacrificed. There were drawbacks.

[発明が解決しようとする課題] 従来の方式では、明るく白黒度の良い液晶表示素子
を、歩留り良く生産することが困難であった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional method, it is difficult to produce a liquid crystal display device having a high brightness and a good black-and-white degree with a high yield.

明るい白黒表示素子は、単に特有な色付きがなく見易
いというだけでなく、カラーフィルターをセル内部また
はセル外部に形成して、従来通常の90°ツイストのツイ
ストネマチック(TN)素子で実現されていた様な、モノ
カラーまたはマルチカラーまたはフルカラー表示を実現
でき、薄く、軽く、低消費電力という特長を発揮して、
その市場が飛躍的に拡大すると予想される。
The bright black-and-white display element is not only easy to see without a distinctive coloration, but also has a color filter formed inside or outside the cell, which was realized by a conventional 90 ° twisted nematic (TN) element. It can realize a mono-color, multi-color or full-color display, and is thin, light and has low power consumption.
The market is expected to expand dramatically.

このため、コントラストがよく、かつ明るい白黒表示
素子であって、歩留りよく生産できる液晶表示素子が望
まれていた。
For this reason, there has been a demand for a liquid crystal display element which is a bright black-and-white display element having good contrast and which can be produced with high yield.

[課題を解決するための手段] 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたもので
あり、ほぼ平行に配置され配向制御膜を有する一対の透
明電極付きの基板間に挟持された旋光性物質を含有した
誘電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が160
〜300°の液晶層と、この液晶層を挟持する上下の基板
の透明電極間に電圧を印加する駆動手段とを有し、この
液晶層の外側に一対の偏光板を設置した液晶表示素子に
おいて、液晶層での液晶の屈折率異方性Δn1と液晶層の
厚みd1との積Δn1・d1が0.4〜1.5μmとされ、液晶層と
偏光板との間の一方にほぼ同一のΔn2・d2を有し、合計
のΔn2・d2が、0.7×Δn1・d1<Δn2・d2<1.1×Δn1
d1となる2枚の一軸性の複屈折板を配置し、液晶層の上
側の液晶分子の長軸方向からみた上側(偏光板側)の複
屈折板の光軸方向を時計回りに計ったものをθ21、液晶
層の上側の液晶分子の長軸方向からみた下側(液晶層
側)の複屈折板の光軸方向を時計回りに計ったものをθ
22とすると、40°≦θ21≦200°、かつ、40°≦θ22≦1
40°、かつθ22≦θ21を満足することを特徴とする液晶
表示素子を提供するものである。
Means for Solving the Problems The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has an optical rotation pinched between a pair of substrates having a pair of transparent electrodes, which are arranged substantially in parallel and have an orientation control film. Twist angle of 160 due to nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy containing conductive material
A liquid crystal display element having a liquid crystal layer of about 300 ° and driving means for applying a voltage between the transparent electrodes of the upper and lower substrates sandwiching the liquid crystal layer, and a pair of polarizing plates provided outside the liquid crystal layer. , the product [Delta] n 1 · d 1 between the thickness d 1 of the refractive index anisotropy [Delta] n 1 and the liquid crystal layer of the liquid crystal in the liquid crystal layer is a 0.4 to 1.5 .mu.m, almost identical to the one between the liquid crystal layer and the polarizing plate Δn 2・ d 2 and the total Δn 2・ d 2 is 0.7 × Δn 1・ d 1 <Δn 2・ d 2 <1.1 × Δn 1
Two uniaxial birefringent plates of d 1 were arranged, and the optical axis direction of the upper (polarizing plate side) birefringent plate viewed from the major axis direction of the liquid crystal molecules above the liquid crystal layer was measured clockwise. Θ 21 , and the optical axis direction of the birefringent plate on the lower side (liquid crystal layer side) viewed from the long axis direction of the liquid crystal molecules on the upper side of the liquid crystal layer is measured clockwise as θ.
Assuming 22 , 40 ° ≦ θ 21 ≦ 200 ° and 40 ° ≦ θ 22 ≦ 1
An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device characterized by satisfying 40 ° and θ 22 ≦ θ 21 .

本発明では、液晶層の片側であって、液晶層と偏光板
との間に2枚の一軸性の複屈折板を配置したものであ
る。
In the present invention, two uniaxial birefringent plates are arranged on one side of the liquid crystal layer and between the liquid crystal layer and the polarizing plate.

このため、液晶層は1層でよく、生産性を下げたり、
色ムラを起こしやすい第2の液晶層を設けなくても、明
るい白黒表示の液晶表示素子が容易に得られる。
For this reason, only one liquid crystal layer is required, which reduces productivity,
A bright black-and-white liquid crystal display element can be easily obtained without providing a second liquid crystal layer that easily causes color unevenness.

この液晶層は従来のスーパーツイスト液晶表示素子の
液晶層と同じ構成の液晶層であり、電極群が対向してお
り、これにより各ドット毎にオンオフを制御可能とされ
る。この液晶層のツイスト角は約160〜300°とされる。
This liquid crystal layer is a liquid crystal layer having the same configuration as the liquid crystal layer of the conventional super-twisted liquid crystal display element, and the electrode groups are opposed to each other, whereby the on / off of each dot can be controlled. The twist angle of this liquid crystal layer is about 160 to 300 °.

具体的には、ほぼ平行に配置された一対の透明電極基
板間に旋光性物質を含有した誘電異方性が正のネマチッ
ク液晶を挟持し、両電極間での液晶分子のツイスト角を
160〜300°とすれば良い。これは、160°未満では急峻
な透過率変化が必要とされる高デーティでの時分割駆動
をした際のコントラストの向上が少なく、逆に300°を
越えるとヒステリシスや光を散乱するドメインを生じ易
いためである。
Specifically, a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy containing a rotatory substance is sandwiched between a pair of transparent electrode substrates arranged substantially in parallel, and the twist angle of liquid crystal molecules between the two electrodes is determined.
The angle may be set to 160 to 300 °. This is because there is little improvement in contrast when performing time-division driving at high data that requires a sharp change in transmittance below 160 °, and conversely, when it exceeds 300 °, hysteresis and light scattering domains occur. This is because it is easy.

また、液晶層の液晶の屈折率異方性(Δn1)とその液
晶層の厚み(d1)との積Δn1・d1が、0.4〜1.5μmとさ
れる。
The product Δn 1 · d 1 of the refractive index anisotropy (Δn 1 ) of the liquid crystal of the liquid crystal layer and the thickness (d 1 ) of the liquid crystal layer is set to 0.4 to 1.5 μm.

これは、0.4μm未満では、オン時の透過率が低く、
青味がかった表示色になりやすく、また、1.5μmを越
えると、オン時の色相が黄色から赤色を呈し、白黒表示
となりにくいためである。
This is because when it is less than 0.4 μm, the transmittance at the time of ON is low,
This is because the display color tends to have a bluish tint, and when it exceeds 1.5 μm, the hue at the time of on changes from yellow to red, and it is difficult to display black and white.

特に、表示色の無彩色化が厳しく要求される用途で
は、液晶層のΔn1・d1は0.5〜1.0μmとされることが好
ましい。
In particular, in applications in which achromatic display colors are strictly required, Δn 1 · d 1 of the liquid crystal layer is preferably 0.5 to 1.0 μm.

なお、このΔn1・d1の範囲は、その液晶表示素子の使
用温度範囲内で満足されるようにされることが好まし
く、使用温度範囲内で美しい表示が得られる。もっとも
他の性能の要求のために、使用温度範囲の一部でのみ、
この関係を満足するようにされることもありうる。この
場合には、Δn1・d1の範囲が上記範囲からはずれる温度
範囲では、表示が色付いたり、視野角特性が低下したり
することとなる。
It is preferable that the range of Δn 1 · d 1 is satisfied within the operating temperature range of the liquid crystal display element, and a beautiful display is obtained within the operating temperature range. However, due to other performance requirements, only in part of the operating temperature range,
It may be possible to satisfy this relationship. In this case, in a temperature range in which the range of Δn 1 · d 1 is out of the above range, the display is colored or the viewing angle characteristics are deteriorated.

所望のパターンにパターニングをしたITO(In2O3-SnO
2)、SnO2等の透明電極を設けたプラスチック、ガラス
等の基板の表面にポリイミド、ポリアミド等の膜を設
け、この表面をラビングしたり、SiO等を斜め蒸着した
りして配向制御膜を形成した透明電極付きの基板を準備
して、この透明電極付きの基板の間に、前記した誘電異
方性が正のネマチック液晶による160〜300°ツイストの
液晶層を挟持するようにされる。この代表的な例として
は、多数の行列状の電極が形成されたドットマトリック
ス液晶表示素子があり、一方の基板に640本のストライ
プ状の電極が形成され、他方の基板にこれに直交するよ
うに400本のストライプ状の電極が形成され、640×400
ドットのような表示がなされる。さらにこの640本のス
トライプ状の電極を夫々3本一組として1920本のストラ
イプ状の電極とし、RGBのカラーフィルターを配置して
フルカラーで640×400ドットの表示をすることもでき
る。
ITO (In 2 O 3 -SnO) patterned to the desired pattern
2 ) A film of polyimide, polyamide or the like is provided on the surface of a plastic or glass substrate provided with a transparent electrode such as SnO 2 or the like, and the alignment control film is formed by rubbing the surface or obliquely depositing SiO or the like. A substrate with the formed transparent electrode is prepared, and a liquid crystal layer having a twist of 160 to 300 ° made of a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is sandwiched between the substrates with the transparent electrode. As a typical example, there is a dot matrix liquid crystal display element in which a large number of matrix-shaped electrodes are formed, and 640 stripe-shaped electrodes are formed on one substrate, and the other substrate is formed so as to be orthogonal thereto. 400 striped electrodes are formed on the
The display is like a dot. Furthermore, these 640 stripe-shaped electrodes can be set as a set of three to form 1920 stripe-shaped electrodes, and RGB color filters can be arranged to display 640 × 400 dots in full color.

なお、電極と配向制御膜との間に基板間短絡防止のた
めにTiO2、SiO2、Al2O3等の絶縁膜を設けたり、透明電
極にAl、Cr、Ti等の低抵抗のリード電極を併設したり、
カラーフィルターを電極の上もしくは下に積層したりし
てもよい。
In addition, an insulating film such as TiO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 is provided between the electrode and the orientation control film to prevent a short circuit between the substrates, or a low-resistance lead such as Al, Cr, Ti is provided on the transparent electrode. If you add electrodes,
A color filter may be laminated on or under the electrode.

この液晶層の両外側に一対の偏光板を配置する。この
偏光板自体もセルを構成する基板の外側に配置すること
が一般的であるが、性能が許せば、基板自体を偏光板で
構成したり、基板と電極との間に偏光層として設けても
よい。
A pair of polarizing plates is arranged on both outer sides of the liquid crystal layer. It is general that the polarizing plate itself is also arranged outside the substrate constituting the cell, but if performance permits, the substrate itself may be formed of a polarizing plate or provided as a polarizing layer between the substrate and the electrode. Is also good.

本発明では、上記液晶層の片面に隣接して2枚の複屈
折板を積層する。この複屈折板は液晶層の片側に液晶層
と偏光板との間に設ければよく、例えば、液晶層と電極
の間に層状に設けたり、電極と基板の間に層状に設けた
り、基板自体を複屈折板としたり、基板と偏光板との間
に層状に設けたり、偏光板と複屈折板とを複屈折板が液
晶層側にくるようにして積層して一体化した偏光板を用
いたり、それらを組み合わせて設けたりすれば良い。
In the present invention, two birefringent plates are stacked adjacent to one surface of the liquid crystal layer. The birefringent plate may be provided on one side of the liquid crystal layer between the liquid crystal layer and the polarizing plate.For example, the birefringent plate may be provided in a layer between the liquid crystal layer and the electrode, a layer between the electrode and the substrate, A polarizing plate that is itself a birefringent plate, provided in a layered manner between a substrate and a polarizing plate, or laminated and integrated with a polarizing plate and a birefringent plate so that the birefringent plate is on the liquid crystal layer side. They may be used or provided in combination.

この複屈折板としては、一軸性で複屈折性を示す透明
板であれば使用でき、プラスチックフィルム、無機の結
晶板等が使用可能である。所望の複屈折効果を得るため
にΔn2・d2を調整して使用する。
As the birefringent plate, any uniaxial transparent plate showing birefringence can be used, and a plastic film, an inorganic crystal plate, or the like can be used. In order to obtain a desired birefringence effect, Δn 2 · d 2 is used after being adjusted.

良好な白黒表示を行うためには、ある特定のツイスト
角とΔn1・d1を持った液晶層に対し、一軸性の複屈折板
のΔn2・d2の大きさ及びそれらの光軸の方向、さらに一
対の偏光板の偏光軸の方向を最適化することが重要であ
る。
In order to perform good black-and-white display, the size of Δn 2・ d 2 of the uniaxial birefringent plate and the optical axis of the liquid crystal layer having a specific twist angle and Δn 1・ d 1 It is important to optimize the direction and the direction of the polarization axis of the pair of polarizing plates.

片面に配置される複屈折板の合計のΔn2・d2の大きさ
は、概略液晶層のΔn1・d1の大きさにほぼ等しいか、そ
れよりも少し小さめに設定すれば良好な白黒表示を得易
い。即ち、2枚の複屈折板の合計のΔn2・d2が、0.7×
Δn1・d1<Δn2・d2<1.1×Δn1・d1となるようにされ
る。
The size of the total Δn 2・ d 2 of the birefringent plates arranged on one side is approximately equal to the size of the Δn 1・ d 1 of the liquid crystal layer, or good black and white if it is set slightly smaller than that. Easy to get indication. That is, the total Δn 2 · d 2 of the two birefringent plates is 0.7 ×
Δn 1 · d 1 <Δn 2 · d 2 <1.1 × Δn 1 · d 1

この複屈折板の合計のΔn2・d2は、0.7×Δn1・d1
りも小さくなるとオンにおける透過率が低くなり、表示
が暗くなり、逆に1.1×Δn1・d1よりも大きくなるとオ
フにおける透過率が高くなるため、コントラスト比が低
下することになるので、前述の範囲とされる。
When the total Δn 2・ d 2 of the birefringent plate is smaller than 0.7 × Δn 1・ d 1 , the transmittance at the on is lowered, the display becomes darker, and conversely, larger than 1.1 × Δn 1・ d 1 When this happens, the transmittance in the off state increases, and the contrast ratio decreases, so that the above range is set.

具体的に、2枚の複屈折板を積層して用いる際、その
Δn2・d2の大きさは、ほぼ等しくされるため、概略液晶
層のΔn1・d1の大きさの半分にほぼ等しいか、その半分
よりも少し小さめに設定される。
Specifically, when two birefringent plates are stacked and used, the magnitude of Δn 2 · d 2 is almost equal, so that the magnitude is approximately half of the magnitude of Δn 1 · d 1 of the liquid crystal layer. Set equal or slightly less than half.

とされる。 It is said.

また、複屈折板は面内の特定方向の主屈折率が高く、
面内であってそれに垂直方向の主屈折率が低いものであ
り、面に垂直方向の主屈折率は面内の低い方の主屈折率
とほぼ同じであるので、その光軸は高い主屈折率を有す
る方向になる。
Further, the birefringent plate has a high main refractive index in a specific direction in the plane,
Since the main refractive index in the plane and the direction perpendicular thereto is low, and the main refractive index in the direction perpendicular to the plane is almost the same as the lower main refractive index in the plane, the optical axis is high. Direction with the rate.

以下図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

第1図は本発明による液晶表示素子を模式的に現わし
た斜視図である。第2図(A)(B)は、夫々上から見
た第1図の上側の偏光板の偏光軸方向、2枚の複屈折板
の光軸方向及び液晶層の上側の液晶分子の長軸方向、並
びに、下側の偏光板の偏光軸方向及び液晶層の下側の液
晶分子の長軸方向の相対位置を示した平面図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a liquid crystal display device according to the present invention. FIGS. 2 (A) and 2 (B) show the polarization axis direction of the upper polarizing plate, the optical axis direction of the two birefringent plates, and the long axis of the liquid crystal molecules above the liquid crystal layer, respectively, as viewed from above. FIG. 3 is a plan view showing directions, a polarization axis direction of a lower polarizing plate, and a relative position in a major axis direction of liquid crystal molecules below a liquid crystal layer.

第1図において、1、2は一対の偏光板、3は文字や
図形を表示するためのΔn1・d1が0.4〜1.5μmの誘電異
方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が160〜300°
の液晶層、4A、4Bは液晶層の上に積層された2枚の複屈
折板、5は上側の偏光板の偏光軸、6は下側の偏光板の
偏光軸、7は液晶層の上側の液晶分子の長軸方向、8は
液晶層の下側の液晶分子の長軸方向、9Aは積層された上
側の複屈折板の光軸方向、9Bは積層された下側の複屈折
板の光軸方向を示している。
In FIG. 1, reference numerals 1 and 2 denote a pair of polarizing plates, and 3 denotes a twist angle of a nematic liquid crystal having a Δn 1 · d 1 of 0.4 to 1.5 μm and a positive dielectric anisotropy of 160 to 1.5 for displaying characters and figures. 300 °
Liquid crystal layer, 4A and 4B are two birefringent plates laminated on the liquid crystal layer, 5 is the polarization axis of the upper polarizing plate, 6 is the polarization axis of the lower polarizing plate, and 7 is the upper side of the liquid crystal layer. The long axis direction of the liquid crystal molecules, 8 is the long axis direction of the liquid crystal molecules below the liquid crystal layer, 9A is the optical axis direction of the upper birefringent plate laminated, and 9B is the direction of the lower birefringent plate laminated. The optical axis direction is shown.

第2図において、液晶層の上側の液晶分子の長軸方向
7からみた上側の偏光板の偏光軸5の方向を時計回りに
計ったものをθ、液晶層の上側の液晶分子の長軸方向
7からみた上側(偏光板側)の複屈折板4Aの光軸方向9A
を時計回りに計ったものをθ21、液晶層の上側の液晶分
子の長軸方向7からみた下側(液晶層側)の複屈折板4B
の光軸方向9Bを時計回りに計ったものをθ22、液晶層の
下側の液晶分子の長軸方向8からみた下側の偏光板の偏
光軸6の方向を時計回りに計ったものをθとする。
In FIG. 2, the direction of the polarization axis 5 of the upper polarizer viewed clockwise from the major axis direction 7 of the liquid crystal molecules above the liquid crystal layer is θ 1 , and the major axis of the liquid crystal molecules above the liquid crystal layer. Optical axis direction 9A of birefringent plate 4A on the upper side (polarizer side) viewed from direction 7
Is measured clockwise to θ 21 , and the lower (liquid crystal layer side) birefringent plate 4B as viewed from the major axis direction 7 of the liquid crystal molecules above the liquid crystal layer.
Is the optical axis direction 9B measured clockwise, θ 22 , and the clockwise direction of the polarization axis 6 of the lower polarizing plate viewed from the major axis direction 8 of the liquid crystal molecules below the liquid crystal layer is θ22. and θ 3.

本発明では、このθ、θ21、θ22、θを白黒表示
となるように最適化すればよい。
In the present invention, θ 1 , θ 21 , θ 22 , and θ 3 may be optimized so as to provide a monochrome display.

本発明の液晶表示素子をネガ型表示で使用する場合
に、例えば、液晶層のねじれ角を240°程度とし、その
Δn1・d1を0.8μm程度とし、その片面に配置した2枚
の一軸性の複屈折板の夫々のΔn2・d2を0.4μm程度と
すれば、一対の偏光板の偏光軸をほぼ60〜120°程度の
角度で交差するように配置することが好ましい。
When the liquid crystal display element of the present invention is used in a negative display, for example, the twist angle of the liquid crystal layer is set to about 240 °, Δn 1 · d 1 is set to about 0.8 μm, and two uniaxial axes arranged on one surface thereof are used. When Δn 2 · d 2 of each of the birefringent plates is about 0.4 μm, it is preferable that the polarizing axes of the pair of polarizing plates are arranged so as to intersect at an angle of about 60 to 120 °.

また、同じ液晶層と一軸性の複屈折板とを使用し、ポ
ジ型表示で使用する場合には、一対の偏光板の偏光軸を
ほぼ±30°程度の角度で交差するように配置することが
好ましい。これにより、この液晶表示素子は、視角特性
に優れたコントラストの高い白黒表示が可能となる。
When the same liquid crystal layer and a uniaxial birefringent plate are used and the display is used in a positive type display, the polarizing axes of the pair of polarizing plates should be arranged so as to intersect at an angle of about ± 30 °. Is preferred. As a result, this liquid crystal display device can perform monochrome display with excellent viewing angle characteristics and high contrast.

この場合、特にネガ表示については、60°≦θ21≦18
0°、50°≦θ22≦130°であって、θ22≦θ21とするこ
とにより、オフの透過率が低く、オンの透過率が高い充
分なコントラストを持つ表示が実現できるため好まし
い。
In this case, especially for the negative display, 60 ° ≦ θ 21 ≦ 18
0 °, 50 ° ≦ θ 22 ≦ 130 °, and θ 22 ≦ θ 21 is preferable because a display having a sufficient contrast with a low OFF transmittance and a high ON transmittance can be realized.

さらに、ポジ表示についても同様に、40°≦θ21≦20
0°、40°≦θ22≦140°であって、θ22≦θ21とするこ
とにより、充分なコントラスト比が得られるため好まし
い。
Further, similarly for the positive display, 40 ° ≦ θ 21 ≦ 20
0 °, 40 ° ≦ θ 22 ≦ 140 °, and θ 22 ≦ θ 21 is preferable because a sufficient contrast ratio can be obtained.

また、上記例では、液晶層を左らせんとしたが、らせ
んが逆、即ち右らせんの場合でも、液晶層の液晶分子の
長軸方向、偏光板の偏光軸の方向、複屈折板の光軸方向
との関係θ、θ21、θ22、θを反時計方向にして、
同様の範囲で適当に選ぶことにより、上記左らせんの例
と同様に容易に白黒表示が得られる。
Further, in the above example, the liquid crystal layer is a left helix. However, even when the helix is reversed, that is, in the case of a right helix, the major axis direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer, the direction of the polarization axis of the polarizing plate, and the optical axis of the birefringent plate. The relationship with the direction θ 1 , θ 21 , θ 22 , θ 3 is made counterclockwise,
By appropriately selecting the same range, a black-and-white display can be easily obtained as in the case of the left spiral.

本発明では、一対の偏光板の偏光軸の交差角をほぼ90
°±30°にすればネガ型表示となり、0°±30°にすれ
ばポジ型表示となるが、バックライトを設けたネガ型表
示とすることが見栄え上好ましい。
In the present invention, the crossing angle between the polarization axes of the pair of polarizing plates is set to approximately 90.
When the angle is set to ± 30 °, a negative type display is obtained. When the angle is set to 0 ° ± 30 °, a positive type display is obtained. However, a negative type display provided with a backlight is preferable in appearance.

なお、本発明では、白黒表示に近い表示が得られるた
め、カラーフィルターを併用してカラフルな表示が可能
となる。特に、高デューティ駆動でも、コントラスト比
が高く採れるため、フルカラーによる階調表示も可能で
あり、液晶テレビにも使用できる。
In the present invention, since a display similar to a black and white display is obtained, a colorful display can be achieved by using a color filter in combination. In particular, since a high contrast ratio can be obtained even in high-duty driving, full-color gradation display is possible, and the liquid crystal television can be used.

このカラーフィルターは、セル内面に形成することに
より、視角によるズレを生じなく、より精密なカラー表
示が可能となる。具体的には、電極の下側に形成されて
もよいし、電極の上側に形成されてもよい。
By forming the color filter on the inner surface of the cell, a more accurate color display can be achieved without causing a shift due to a viewing angle. Specifically, it may be formed below the electrode, or may be formed above the electrode.

また、より色を完全に白黒化する必要がある場合に
は、色を補正するためのカラーフィルターや、カラー偏
光板を併用したり、液晶中に色素を添加したり、あるい
は特定の波長分布を有する照明を用いたりしてもよい。
If it is necessary to make the color more completely black and white, use a color filter for color correction, a color polarizer, add a dye to the liquid crystal, or adjust the specific wavelength distribution. May be used.

本発明は、このような構成の液晶セルに電極に電圧を
印加するための駆動手段を接続し、駆動を行う。
According to the present invention, the liquid crystal cell having such a configuration is connected to driving means for applying a voltage to the electrode, and is driven.

特に、本発明では明るい表示が可能なため、透過型で
も反射型でも適用可能であり、その応用範囲が広い。
In particular, in the present invention, since a bright display is possible, the present invention is applicable to both a transmission type and a reflection type, and its application range is wide.

なお、透過型で使用する場合には裏側に光源を配置す
る。もちろん、これにも導光体、カラーフィルター等を
併用してもよい。
When the transmission type is used, a light source is arranged on the back side. Of course, a light guide, a color filter, and the like may be used together.

本発明の液晶表示素子は透過型で使用することが多い
が、明るいため反射型で使用することも可能である。
Although the liquid crystal display device of the present invention is often used in a transmission type, it can be used in a reflection type because it is bright.

透過型で使用する場合、画素以外の背景部分を印刷等
による遮光膜で覆うこともできる。また、遮光膜を用い
るとともに、表示したくない部分に選択電圧を印加する
ように、逆の駆動をすることもできる。
When used in a transmission type, a background portion other than pixels can be covered with a light-shielding film by printing or the like. In addition to using a light-shielding film, it is also possible to perform reverse driving so that a selection voltage is applied to a portion not to be displayed.

本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内
で、通常の液晶表示素子で使用されている種々の技術が
適用可能である。
In addition, the present invention can apply various techniques used in ordinary liquid crystal display elements as long as the effects of the present invention are not impaired.

本発明では、時分割特性がスーパーツイスト液晶表示
素子と同程度であるうえ、前述したように明るく鮮明は
白黒表示が可能なため、赤、緑、青の三原色の微細カラ
ーフィルターをセル内面等に配置することにより、高密
度のマルチカラー液晶表示素子とすることも可能であ
る。
In the present invention, the time-division characteristics are comparable to those of the super-twisted liquid crystal display device, and as described above, since bright and clear monochrome display is possible, red, green and blue fine color filters of the three primary colors are applied to the inner surface of the cell and the like. By arranging them, a high-density multi-color liquid crystal display element can be obtained.

本発明の液晶表示素子は、パーソナルコンピュータ
ー、ワードプロセッサー、ワークステーション等の表示
素子として好適であるが、この外液晶テレビ、魚群探知
器、レーダー、オシロスコープ、各種民生用ドットマト
リックス表示装置等白黒表示、カラー表示をとわず種々
の用途に使用可能である。
The liquid crystal display device of the present invention is suitable as a display device of a personal computer, a word processor, a workstation, and the like, but the outer liquid crystal television, a fish finder, a radar, an oscilloscope, a black and white display such as various consumer dot matrix display devices, and a color display device. It can be used for various purposes without displaying.

[作用] 本発明の動作原理については、必ずしも明らかではな
いが、およそ次のように推定できる。
[Operation] Although the operation principle of the present invention is not necessarily clear, it can be estimated as follows.

第3図(A)は、本発明の液晶表示素子と対比するた
めに複屈折板のみを使用しないスーパーツイスト液晶表
示素子の構成を示す側面から見た模式図であり、ねじれ
角が160〜300°で、Δn1・d1が0.4〜1.5μmの正の誘電
異方性を有するネマチック液晶による液晶層13、とその
上下に配置された一対の偏光板11、12とを示している。
この例では上下に配置された一対の偏光板11、12の偏光
軸の交差角を90°としている。
FIG. 3 (A) is a schematic side view showing the configuration of a super twisted liquid crystal display element not using only a birefringent plate for comparison with the liquid crystal display element of the present invention, and has a twist angle of 160 to 300. In °, a liquid crystal layer 13 made of a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy of Δn 1 · d 1 of 0.4 to 1.5 μm, and a pair of polarizing plates 11 and 12 disposed above and below the liquid crystal layer 13 are shown.
In this example, the crossing angle between the polarization axes of the pair of polarizing plates 11 and 12 arranged vertically is 90 °.

このような構成の液晶表示素子の場合、液晶層に電圧
が印加されていない状態または非選択電圧のような低い
電圧が印加された状態において、入射側の下側の偏光板
12を通してほぼ完全に直線偏光化された光が、この液晶
層13を透過すると、だ円偏光状態となる。このだ円偏光
の形や方向は光の波長により異なり、光を赤緑青の3原
色に分けて考えると、第3図(B)のようになる。これ
らの形も方向も異なっただ円偏光が出射側の上側の偏光
板11を通過すると、赤緑青の光によって通過する光の強
度が夫々異なり、そのため特定の色に着色して見えるこ
ととなる。なお、第3図(B)において15、16は夫々偏
光板11、12の偏光軸を示す。
In the case of a liquid crystal display element having such a configuration, in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer or a state where a low voltage such as a non-selection voltage is applied, the lower polarizing plate on the incident side is used.
When almost completely linearly polarized light passes through the liquid crystal layer 13, the light becomes elliptically polarized. The shape and direction of the elliptical polarization differs depending on the wavelength of the light, and the light is divided into three primary colors of red, green and blue, as shown in FIG. 3 (B). When the circularly polarized light passes through the upper polarizing plate 11 on the emission side, the intensity of the light passing therethrough differs depending on the red, green, and blue light, so that the light appears to be colored in a specific color. In FIG. 3B, reference numerals 15 and 16 indicate the polarization axes of the polarizing plates 11 and 12, respectively.

これに対して、本発明では第4図(A)にその側面か
ら見た模式図を示すように、ねじれ角が160〜300°で、
Δn1・d1が0.4〜1.5μmの正の誘電異方性を有するネマ
チック液晶による液晶層23、その片面に積層された2枚
の一軸性の複屈折板24A、24B、さらにその上下に配置さ
れた一対の偏光板21、22とを示している。
On the other hand, in the present invention, as shown in a schematic view from the side in FIG.
A liquid crystal layer 23 of nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy of Δn 1 · d 1 of 0.4 to 1.5 μm, two uniaxial birefringent plates 24A and 24B laminated on one surface thereof, and arranged above and below And a pair of polarizing plates 21 and 22 shown in FIG.

この例では、液晶層のねじれ角を240°、Δn1・d1
0.85μmとし、上下に配置された一対の偏光板21、22の
偏光軸の交差角を90°としている。
In this example, the twist angle of the liquid crystal layer is 240 ° and Δn 1 · d 1 is
The crossing angle between the polarization axes of the pair of polarizing plates 21 and 22 arranged vertically is 90 °.

この一軸性の複屈折板は、それ自体を偏光板の間に挟
持すると、その一軸性の複屈折板のΔn2・d2の値によっ
て入射直線偏光を任意のだ円偏光にしたり、円偏光にし
たり、あるいは直線偏光に戻したりできる性質がある。
そのため、適当なΔn2・d2の複屈折板を液晶層の片面に
複数枚重ねることにより、第4図(B)のようにするこ
とができる。
When this uniaxial birefringent plate itself is sandwiched between polarizing plates, incident linear polarized light can be changed to any elliptical or circular polarized light depending on the value of Δn 2・ d 2 of the uniaxial birefringent plate. Or it can return to linearly polarized light.
Therefore, by superposing a plurality of birefringent plates of appropriate Δn 2 · d 2 on one side of the liquid crystal layer, the configuration shown in FIG. 4B can be obtained.

即ち、液晶層に電圧が印加されていない状態または非
選択電圧のような低い電圧が印加された状態において、
入射側の下側の偏光板22を通してほぼ完全に直線偏光化
された光が、液晶層23を透過して、だ円偏光状態とな
る。このだ円偏光となった光をさらに複屈折板24B及び2
4Aを通過させることにより、条件によってはだ円偏光を
再度直線偏光に近い状態に戻せる場合がある。
That is, in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer or a state where a low voltage such as a non-selection voltage is applied,
The light that has been almost completely linearly polarized through the lower polarizing plate 22 on the incident side is transmitted through the liquid crystal layer 23 and is in an elliptical polarization state. The elliptically polarized light is further converted to birefringent plates 24B and 24B.
By passing through 4A, elliptical polarized light may be returned to a state close to linear polarized light again depending on conditions.

これは、光を赤緑青の3原色に分けて考えると、第4
図(B)のようになる。この例のように、赤緑青の偏光
軸の方向がほぼ揃い、かつ、ほぼ直線偏光に戻っている
場合には、出射側の偏光軸の向きにかかわらず、通過す
る光強度の波長依存性をなくすことができる。即ち、無
彩色化することができることとなる。
Considering that light is divided into three primary colors of red, green and blue,
The result is as shown in FIG. As in this example, when the directions of the polarization axes of red, green, and blue are almost aligned and return to almost linear polarization, regardless of the direction of the polarization axis on the emission side, the wavelength dependence of the transmitted light intensity is reduced. Can be eliminated. That is, achromatic color can be obtained.

この例のように、その偏光軸を90°交差して偏光板を
設置して、出射側での偏光が出射側である上側の偏光板
の吸収軸と一致している場合には、透過光強度は最も小
さくなり、黒く見えることとなる。これにより、ネガ表
示となる。なお、第4図(B)において25、26は夫々偏
光板21、22の偏光軸を示す。
As in this example, a polarizing plate is installed so that its polarization axis intersects by 90 °, and if the polarization on the output side matches the absorption axis of the upper polarizing plate on the output side, the transmitted light The intensity will be the lowest and appear black. Thus, a negative display is obtained. In FIG. 4B, reference numerals 25 and 26 denote the polarization axes of the polarizing plates 21 and 22, respectively.

逆に、上側の偏光板の偏光軸を下側の偏光板の偏光軸
とほぼ平行にしてあれば、これらの強度は大きいことと
なり白く見えることとなり、ポジ表示となる。
Conversely, if the polarization axis of the upper polarizing plate is substantially parallel to the polarization axis of the lower polarizing plate, these intensities will be large and appear white, resulting in a positive display.

なお、表示のネガ、ポジは、液晶層のねじれ角、その
Δn1・d1、一軸性の複屈折板のΔn2・d2、それらと偏光
板との角度θ、θ21、θ22、θ等の構成要件を変え
ることにより変わる。
The negative and positive of the display are the twist angle of the liquid crystal layer, Δn 1 · d 1 thereof, Δn 2 · d 2 of the uniaxial birefringent plate, and the angles θ 1 , θ 21 , θ 22 between them and the polarizing plate. vary by changing the configuration requirements of the theta 3 or the like.

一方、この構成で液晶層に充分な電圧を印加した場合
には、液晶層を透過しただ円偏光の形や方向が電圧印加
前と異なってくる。
On the other hand, when a sufficient voltage is applied to the liquid crystal layer in this configuration, the shape and direction of the elliptical polarization transmitted through the liquid crystal layer differ from those before voltage application.

そのため、複屈折板を通過した後のだ円偏光状態も異
なり、これによって透過率が変化し、表示が可能にな
る。
For this reason, the state of the elliptical polarization after passing through the birefringent plate is also different, which changes the transmittance and enables display.

しかし、複屈折板の挿入により、電圧を印加しない状
態でうまくだ円偏光の形や方向を揃えられて黒または白
の状態ができたとはいえ、かならずしも電圧印加状態で
白または黒の状態になるとは限らない。このため、液晶
層のツイスト角、Δn1・d1等のパラメータにより、複屈
折板のΔn2・d2、その光軸方向、偏光板の偏光軸方向等
を実験的に最適化することが好ましい。
However, by inserting a birefringent plate, although the shape and direction of circularly polarized light were successfully aligned without applying a voltage and a black or white state was created, it is not always necessary that the state becomes white or black with a voltage applied Not necessarily. For this reason, it is possible to experimentally optimize the birefringent plate Δn 2・ d 2 , its optical axis direction, the polarizing axis direction of the polarizing plate, etc. by the parameters such as the twist angle of the liquid crystal layer and Δn 1・ d 1. preferable.

もっとも、透過率が高い状態である白状態が白い方が
明るく鮮明に見易くカラー化に適しているので、白と黒
のいずれを重視するかについては白を優先することが好
ましい。
However, it is preferable to prioritize white as to which one of white and black is important, since a white white state, which is a state of high transmittance, is bright and clear and is suitable for colorization.

[実施例] 実施例1 第1の基板として、ガラス基板上に設けられたITO透
明電極をストライプ状にパターニングし、蒸着法により
SiO2による短絡防止用の絶縁膜を形成し、ポリイミドの
オーバーコートをスピンコートし、これをラビングして
配向制御膜を形成した基板を作成した。
[Example] Example 1 As a first substrate, an ITO transparent electrode provided on a glass substrate was patterned in a stripe shape, and was subjected to an evaporation method.
An insulating film for short circuit prevention by SiO 2 was formed, and a polyimide overcoat was spin-coated and rubbed to form a substrate on which an alignment control film was formed.

第2の基板として、ガラス基板上に設けられたITO透
明電極を第1の基板と直交するようにストライプ状にパ
ターニングし、SiO2の絶縁膜を形成し、ポリイミドのオ
ーバーコートをし、これを第1の基板のラビング方向と
交差角60°となるようにラビングして配向制御膜を形成
した基板を作成した。
As a second substrate, an ITO transparent electrode provided on a glass substrate is patterned in a stripe shape so as to be orthogonal to the first substrate, an SiO 2 insulating film is formed, and a polyimide overcoat is formed. A substrate on which an orientation control film was formed by rubbing so as to have an angle of intersection of 60 ° with the rubbing direction of the first substrate was prepared.

この2枚の基板の周辺をシール材でシールして、液晶
セルを形成し、この液晶セル内に誘電異方性が正のネマ
チック液晶を注入して240°ねじれの液晶層となるよう
にし、注入口を封止した。この液晶層ではΔn1・d1は0.
85μmであった。
The periphery of the two substrates is sealed with a sealing material to form a liquid crystal cell, and a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is injected into the liquid crystal cell so that a liquid crystal layer having a twist of 240 ° is formed. The inlet was sealed. In this liquid crystal layer, Δn 1・ d 1 is 0.
It was 85 μm.

この液晶セルの片面にΔn2・d2が0.40μmの一軸性の
複屈折板を2枚積層し、さらにその上下に一対の偏光板
を積層した。
Two uniaxial birefringent plates having Δn 2 · d 2 of 0.40 μm were laminated on one side of the liquid crystal cell, and a pair of polarizing plates was further laminated on the upper and lower sides.

この液晶表示素子の液晶分子の長軸方向、偏光板の偏
光軸方向及び複屈折板の光軸方向との相対的関係は、θ
=160°、θ21=120°、θ22=85°、θ=135°と
した。
The relative relationship between the major axis direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal display element, the polarization axis direction of the polarizing plate, and the optical axis direction of the birefringent plate is θ.
1 = 160 °, θ 21 = 120 °, θ 22 = 85 °, and θ 3 = 135 °.

この液晶表示素子に電圧を印加し、その透過率変化を
調べた結果、第5図の実線Aに示すように良好なしきい
値電圧特性が得られ、マルチプレックス駆動を行った場
合に良好なコントラスト比が得られることが分かった。
As a result of applying a voltage to the liquid crystal display element and examining the change in transmittance, a good threshold voltage characteristic was obtained as shown by a solid line A in FIG. 5, and a good contrast was obtained when multiplex driving was performed. It was found that a ratio was obtained.

この液晶表示素子の裏側にC光源のバックライトを配
置して、1/200デューティ、1/15バイアスで駆動してオ
ン、オフ状態での色相を観察した。この結果を第6図に
示す。この結果からも明らかなように、オンで若干黄緑
色っぽい良好な白レベルが得られ、オフで透過率が低い
ため、充分に黒く見えるようなネガ型の白黒表示が得ら
れた。
A backlight of a C light source was arranged on the back side of the liquid crystal display element, and driven at 1/200 duty and 1/15 bias, the hue in the on / off state was observed. The result is shown in FIG. As is apparent from these results, a good white level slightly yellowish green was obtained when the display was turned on, and a negative black-and-white display was obtained in which the display was sufficiently black because the transmittance was low when the display was off.

この液晶表示素子のコントラスト比(画素部分のみ)
を測定したところ、約50であり、従来の単なるスーパー
ツイスト液晶表示素子に比してはるかに高いコントラス
トが得られた。その上、オンにおける透過率も27%程度
が得られ、OMI素子よりも明るいため、反射型で使用す
ることも充分可能であった。
Contrast ratio of this liquid crystal display element (only pixel part)
Was about 50, and a much higher contrast was obtained compared to a conventional simple super twisted liquid crystal display device. In addition, the transmittance in the ON state was about 27%, which was brighter than that of the OMI element, so that it could be used sufficiently in the reflection type.

比較例1、2 実施例1の複屈折板のΔn2・d2を0.28μmとしたもの
を比較例1とし、0.46μmとしたものを比較例2とし、
実施例1と同様にその透過率変化を調べた。この結果を
第5図に示す。
Comparative Examples 1 and 2 The birefringent plate of Example 1 having Δn 2 · d 2 of 0.28 μm was designated as Comparative Example 1, and the birefringent plate having 0.46 μm was designated as Comparative Example 2.
The change in transmittance was examined in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.

比較例1を破線Bで示したが、オンの透過率が、実施
例1の半分程度しかなく、表示が暗いものであった。ま
た、比較例2を破線Cで示したが、オフの透過率が、実
施例1よりも3倍以上高く、コントラスト比が充分得ら
れないものであった。
The comparative example 1 is indicated by a broken line B, but the ON transmittance is only about half that of the example 1, and the display is dark. Further, Comparative Example 2 is shown by a dashed line C, but the off transmittance was three times or more higher than that of Example 1, and a sufficient contrast ratio could not be obtained.

実施例2〜5 実施例1の液晶表示素子において、液晶層のΔn1・d1
及び両面に配置する複屈折板の夫々のΔn2・d2を第1表
のようにして液晶表示素子を作成した。
Examples 2 to 5 In the liquid crystal display device of Example 1, Δn 1 · d 1 of the liquid crystal layer
A liquid crystal display device was prepared as shown in Table 1 by using Δn 2 · d 2 of each of the birefringent plates arranged on both surfaces.

これらの液晶表示素子を、実施例1と同様に1/200デ
ューティ、1/15バイアスで駆動したところ、いずれも実
施例1とほぼ同等なネガ型の白黒表示が得られ、コント
ラスト比(画素部分のみ)も約40であった。
When these liquid crystal display elements were driven at 1/200 duty and 1/15 bias in the same manner as in the first embodiment, a negative black-and-white display almost equivalent to that of the first embodiment was obtained, and the contrast ratio (pixel portion) Only) was also about 40.

実施例6 実施例1の液晶表示素子において、液晶分子の長軸方
向、偏光板の偏光軸方向及び複屈折板の光軸方向との相
対的な関係のみを変更して液晶表示素子を作成した。即
ち、θ=70°、θ21=120°、θ22=85°、θ=45
°とした。
Example 6 In the liquid crystal display device of Example 1, a liquid crystal display device was prepared by changing only the relative relationship between the major axis direction of the liquid crystal molecules, the polarization axis direction of the polarizing plate, and the optical axis direction of the birefringent plate. . That is, θ 1 = 70 °, θ 21 = 120 °, θ 22 = 85 °, θ 3 = 45
°.

この液晶表示素子を実施例1と同様に1/200デューテ
ィ、1/15バイアスで駆動したところ、実施例1とほぼ同
等なネガ型の白黒表示が得られ、コントラスト比(画素
部分のみ)も約50であった。
When this liquid crystal display element was driven at 1/200 duty and 1/15 bias in the same manner as in Example 1, a negative black-and-white display almost equivalent to that of Example 1 was obtained, and the contrast ratio (only the pixel portion) was about It was 50.

実施例7 実施例1の液晶表示素子において、液晶層の液晶層の
Δn1・d1を0.88μmとし、複屈折板のΔn2・d2を0.36μ
mとし、液晶部分の長軸方向、偏光板の偏光軸方向及び
複屈折板の光軸方向との相対的な関係のみを変更して、
液晶表示素子を作成した。即ち、θ=165°、θ21=1
35°、θ22=80°、θ=30°とした。
Example 7 In the liquid crystal display device of Example 1, Δn 1 · d 1 of the liquid crystal layer was set to 0.88 μm, and Δn 2 · d 2 of the birefringent plate was set to 0.36 μm.
m, only the relative relationship between the major axis direction of the liquid crystal portion, the polarization axis direction of the polarizing plate and the optical axis direction of the birefringent plate,
A liquid crystal display device was created. That is, θ 1 = 165 °, θ 21 = 1
35 °, θ 22 = 80 °, and θ 3 = 30 °.

この液晶表示素子を実施例1と同様に1/200デューテ
ィ、1/15バイアスで駆動したところ、オフで若干黄緑色
っぽい良好な白レベルが得られ、オンで透過率が低いた
め、充分に黒く見えるようなポジ型の白黒表示が得られ
た。この液晶表示素子のコントラスト比(画素部分の
み)を測定したところ、約40であった。
When this liquid crystal display element was driven at 1/200 duty and 1/15 bias in the same manner as in Example 1, a good white level slightly yellowish greenish was obtained when it was off, and the transmittance was low when it was on. A positive black-and-white display was obtained so as to be seen. When the contrast ratio (only the pixel portion) of this liquid crystal display element was measured, it was about 40.

実施例8 実施例1の液晶表示素子の電極上にストライプ状に3
色のカラーフィルター層を形成して駆動したところ、フ
ルカラーの階調駆動が可能であった。
Example 8 Three stripes were formed on the electrodes of the liquid crystal display element of Example 1.
When a color filter layer was formed and driven, full-color gradation driving was possible.

[発明の効果] 以上に説明したように本発明は、従来のスーパーツイ
スト液晶表示素子と比べてより優れたコントラスト比を
持つ白黒表示が可能となり、鮮明で表示品位の高いポジ
型あるいはネガ型の表示が得られる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention enables a black-and-white display having a superior contrast ratio as compared with a conventional super-twisted liquid crystal display element, and provides a clear and high-quality positive or negative display. The display is obtained.

また、時分割表示特性や視野角特性も従来のスーパー
ツイスト液晶表示素子と遜色がない等の優れた効果を有
する。
In addition, time-division display characteristics and viewing angle characteristics also have excellent effects such as being comparable to those of the conventional super twist liquid crystal display device.

また、表示が白黒に近いということから、カラーフィ
ルターと組み合わせることにより、カラフルな表示が可
能となり、特に、赤、緑、青のカラーフィルターを画素
ごとに配置することにより、マルチカラーやフルカラー
の表示も実現できるという効果も認められ、より多様性
のある応用が開ける。
Also, since the display is close to black and white, colorful display is possible by combining with a color filter, especially multi-color and full color display by arranging red, green and blue color filters for each pixel. Is also realized, and more diverse applications can be opened.

特に、本発明では白黒表示が可能であるにもかかわら
ず、明るい表示可能であり、透過型のみならず、反射型
の表示も可能であり、その応用範囲が広いものである。
In particular, according to the present invention, a bright display is possible in spite of a monochrome display, and not only a transmission type display but also a reflection type display is possible, and the application range is wide.

さらに、本発明では、単に液晶層の片面に2枚の複屈
折板を配置するのみで、第2の液晶層を設けなくても明
るい白黒表示が可能なものであり、液晶表示素子の生産
性が極めて高いという利点も有する。
Further, according to the present invention, a bright black-and-white display can be achieved without providing the second liquid crystal layer simply by arranging two birefringent plates on one surface of the liquid crystal layer. Is also very high.

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で今後とも
種々の応用が可能なものである。
The present invention can be applied to various applications as long as the effects of the present invention are not impaired.

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

第1図は本発明による液晶表示素子を模式的に現わした
斜視図である。 第2図(A)(B)は、夫々上から見た上側及び下側の
液晶分子の長軸方向、偏光板の偏光軸方向及び複屈折板
の光軸方向の相対位置を示した平面図である。 第3図(A)(B)は、単なるスーパーツイスト液晶表
示素子の構成を示した模式図及びその偏光の状態を説明
する平面図。 第4図(A)(B)は、本発明の液晶表示素子の構成を
示した模式図及びその偏光の状態を説明する平面図。 第5図は、実施例1、比較例1、2のしきい値電圧特性
を示すグラフ。 第6図は、実施例1のオン、オフ状態での色相を示す色
相図。 1、2、11、12、21、22は偏光板、 3、13、23は液晶層、 4A、4B、24A、24Bは複屈折板、 5、6、15、16、25、26は偏光軸、 7、8は液晶分子の長軸方向、 9A、9Bは複屈折板の光軸方向
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a liquid crystal display device according to the present invention. FIGS. 2 (A) and 2 (B) are plan views showing the relative positions of the upper and lower liquid crystal molecules viewed from above, the major axis direction, the polarizing axis direction of the polarizing plate, and the optical axis direction of the birefringent plate, respectively. It is. FIGS. 3 (A) and 3 (B) are a schematic diagram showing the configuration of a mere super twisted liquid crystal display device and a plan view for explaining the polarization state thereof. FIGS. 4A and 4B are a schematic diagram showing the configuration of the liquid crystal display device of the present invention and a plan view for explaining the polarization state thereof. FIG. 5 is a graph showing threshold voltage characteristics of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. FIG. 6 is a hue diagram showing the hue of the first embodiment in the on and off states. 1, 2, 11, 12, 21, and 22 are polarizing plates, 3, 13, and 23 are liquid crystal layers, 4A, 4B, 24A, and 24B are birefringent plates, and 5, 6, 15, 16, 25, and 26 are polarization axes. , 7, 8 are the major axis directions of the liquid crystal molecules, 9A, 9B are the optical axis directions of the birefringent plate

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/1335 510 G02F 1/133 500Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/1335 510 G02F 1/133 500

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ほぼ平行に配置され配向制御膜を有する一
対の透明電極付きの基板間に挟持された旋光性物質を含
有した誘電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角
が160〜300°の液晶層と、この液晶層を挟持する上下の
基板の透明電極間に電圧を印加する駆動手段とを有し、
この液晶層の外側に一対の偏光板を設置した液晶表示素
子において、液晶層での液晶の屈折率異方性Δn1と液晶
層の厚みd1との積Δn1・d1が0.4〜1.5μmとされ、液晶
層と偏光板との間の一方にほぼ同一のΔn2・d2を有し、
合計のΔn2・d2が、0.7×Δn1・d1<Δn2・d2<1.1×Δ
n1・d1となる2枚の一軸性の複屈折板を配置し、液晶層
の上側の液晶分子の長軸方向からみた上側(偏光板側)
の複屈折板の光軸方向を時計回りに計ったものをθ21
液晶層の上側の液晶分子の長軸方向からみた下側(液晶
層側)の複屈折板の光軸方向を時計回りに計ったものを
θ22とすると、40°≦θ21≦200°、かつ、40°≦θ22
≦140°、かつθ22≦θ21を満足することを特徴とする
液晶表示素子。
1. A twisting angle of 160 to 300 ° by a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy containing a rotatory substance sandwiched between a pair of substrates having a pair of transparent electrodes having alignment control films disposed substantially in parallel. Liquid crystal layer, and driving means for applying a voltage between the transparent electrodes of the upper and lower substrates sandwiching the liquid crystal layer,
In a liquid crystal display device having a pair of polarizing plates provided outside the liquid crystal layer, the product Δn 1 · d 1 of the refractive index anisotropy Δn 1 of the liquid crystal in the liquid crystal layer and the thickness d 1 of the liquid crystal layer is 0.4 to 1.5. μm, having approximately the same Δn 2・ d 2 on one side between the liquid crystal layer and the polarizing plate,
The total Δn 2・ d 2 is 0.7 × Δn 1・ d 1 <Δn 2・ d 2 <1.1 × Δ
Two uniaxial birefringent plates of n 1 and d 1 are arranged, and the upper side of the liquid crystal molecules above the liquid crystal layer as viewed from the major axis direction (polarizer side)
The optical axis direction of the birefringent plate measured clockwise is θ 21 ,
When those measure the optical axis direction of the birefringent plate of the lower side as viewed from the longitudinal direction of the liquid crystal molecules in the upper side of the liquid crystal layer (liquid crystal layer side) in a clockwise direction and θ 22, 40 ° ≦ θ 21 ≦ 200 °, And 40 ° ≦ θ 22
A liquid crystal display device characterized by satisfying ≦ 140 ° and θ 22 ≦ θ 21 .
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