JPH03111823A - Two-layer type stn liquid crystal display element - Google Patents

Two-layer type stn liquid crystal display element

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JPH03111823A
JPH03111823A JP24928289A JP24928289A JPH03111823A JP H03111823 A JPH03111823 A JP H03111823A JP 24928289 A JP24928289 A JP 24928289A JP 24928289 A JP24928289 A JP 24928289A JP H03111823 A JPH03111823 A JP H03111823A
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JP
Japan
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liquid crystal
display
cell
crystal cell
color
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Application number
JP24928289A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiomi Ono
俊臣 小野
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make an excellent color display against wide-range temperature variation by using a liquid crystal material which is small in temperature dependency of refrac tive index anisotropy as the liquid crystal of a liquid crystal cell for color compensa tion and setting the product of the refractive index anisotropy of the liquid crystal and the liqiuid crystal layer thickness within a specific range. CONSTITUTION:The two-layer type STN liquid crystal display element which has the liquid crystal cell 2 for color compensation arranged on the light projection side of a liquid crystal cell 1 for display uses the liquid crystal material which is small in the temperature dependency of refractive index anisotropy DELTAn as the liquid crystal of the liquid crystal cell for color compensation and the value of the product DELTAn.d of the thickness (d) of the liquid crystal of the liquid crystal 1 for color compensation and the refractive index anisotropy DELTAn of the liquid crystal is made nearly constant irrelevantly to temperature variation. Consequently, even if the value DELTAn.d of the display liquid crystal cell varies with temperature, an excellent white display which is free from coloring is obtained. Further, the value DELTAn.d of the liquid crystal cell for color compensation and display liquid crystal cell 1 is set within the specific range to obtain an excellent black display.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、STN型の表示用液晶セルの光入射側または
出射側にSTN型の色補償用液晶セルを配置した二層型
STN液晶表示素子に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a two-layer STN liquid crystal display in which an STN color compensation liquid crystal cell is disposed on the light incidence side or the light emission side of an STN display liquid crystal cell. It is related to the element.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

最近、テレビジョン画像等を表示するドツトマトリック
ス液晶表示素子は、大画面化および高解像度化のために
表示画素数が極めて多くなってきており、これにともな
って、高デユーテイでマルチプレックス駆動できること
が要求されているが、従来から広く使用されているTN
型の液晶表示素子は、高デユーテイでマルチプレックス
駆動すると動作マージンが低下し、そのために表示コン
トラストが低下するとともに視野角特性も悪くなるため
、最近では、マルチプレックス駆動特性をよくするため
に、液晶分子を通常のTN型の液晶表示素子よりも大き
なツイスト角(180’〜270” )でツイスト配列
させたSTN型液晶表示素子が開発されている。
Recently, the number of display pixels of dot matrix liquid crystal display elements that display television images, etc. has become extremely large due to larger screens and higher resolutions. TN, which is required but has been widely used
When high-duty multiplex drive is applied to LCD-type LCD elements, the operating margin decreases, which reduces display contrast and worsens viewing angle characteristics.Recently, in order to improve multiplex drive characteristics, LCD An STN type liquid crystal display element has been developed in which the molecules are arranged in a twisted manner at a larger twist angle (180' to 270'') than a normal TN type liquid crystal display element.

しかし、このSTN型液晶表示素子は、その−方の偏光
板を、その偏光軸(透過軸または吸収軸:の方向がこの
偏光板側の基板面における液晶分子配向方向に対しある
ずれ角(35’〜50@)をもたせて配置し、入射側偏
光板を通って入射した直線偏光を液晶層の複屈折性によ
り楕円偏光とするとともに、他方の出射側偏光板により
光の透過を制御して表示するものであり、前記液晶層は
、各波長の光に対する屈折率異方性が異なっているため
、特定の波長域の光の透過率が大きくなり、表示画面に
着色を生ずるという問題をもっている。
However, in this STN type liquid crystal display element, the direction of the polarization axis (transmission axis or absorption axis) of the polarizing plate on the negative side is at a certain deviation angle (35 '~50@), linearly polarized light incident through the input side polarizing plate is converted into elliptically polarized light by the birefringence of the liquid crystal layer, and the transmission of light is controlled by the other output side polarizing plate. The liquid crystal layer has a different refractive index anisotropy for light of each wavelength, so the transmittance of light in a specific wavelength range increases, causing coloring on the display screen. .

このため、従来から、STN型の表示用液晶セルの光入
射側または出射側にSTN型の色補償用液晶セルを配置
した二層型のSTN液晶表示素子が考えられている。
For this reason, a two-layer STN liquid crystal display element has been considered in the past, in which an STN color compensation liquid crystal cell is disposed on the light incidence side or the light emission side of an STN display liquid crystal cell.

この二層型STN液晶表示素子は、その表示用液晶セル
における前述したSTN型液晶表示素子で生ずる表示の
着色を、色補償用液晶セルによってなくすようにしたも
ので、上記色補償用液晶セルは、表示用の電極がないだ
けでその他の構成は表示用液晶セルと同様であり、この
色補償用液晶セルの液晶分子は、表示用液晶セルの液晶
分子のツイスト方向と逆方向に同じツイスト角でツイス
ト配列されている。上記色補償用液晶セルの液晶として
は、従来、表示用液晶セルの液晶と同一の液晶材料が用
いられており、表示用液晶セルと色補償用液晶セルのう
ち、一方のセルの液晶はこれに左旋性の光学活性物質(
カイラル液晶等)を混入することによって左回りにツイ
スト配列し、他方のセルの液晶はこれに右旋性の光学活
性物質を混入することによって右回りにツイスト配列し
ている。また、上記表示用液晶セルと色補償用液晶セル
の隣接する側の基板面における液晶分子の配向方向は互
いにほぼ直交させである。
This two-layer STN liquid crystal display element uses a color compensation liquid crystal cell to eliminate the coloring of the display that occurs in the above-mentioned STN type liquid crystal display element in its display liquid crystal cell. , except that there is no display electrode, the other configuration is the same as the display liquid crystal cell, and the liquid crystal molecules of this color compensation liquid crystal cell have the same twist angle in the opposite direction to the twist direction of the liquid crystal molecules of the display liquid crystal cell. It is arranged in a twisted manner. Conventionally, the same liquid crystal material as the liquid crystal of the display liquid crystal cell has been used as the liquid crystal of the color compensation liquid crystal cell, and the liquid crystal of one of the display liquid crystal cell and color compensation liquid crystal cell is made of this material. A levorotatory optically active substance (
The liquid crystal of the other cell is twisted clockwise by mixing a dextrorotating optically active substance therein, and the liquid crystal of the other cell is twisted clockwise by mixing a dextrorotating optically active substance therein. Further, the alignment directions of liquid crystal molecules on the adjacent substrate surfaces of the display liquid crystal cell and the color compensation liquid crystal cell are substantially perpendicular to each other.

この二層型STN液晶表示素子によれば、表示用液晶セ
ルと色補償用液晶セルの液晶層の旋光分散現象によって
生じた各波長ごとの楕円偏光の楕円の軸がほぼ一致する
から、特定の波長域の光の漏れによる表示の色づきをな
くすことができる。
According to this two-layer STN liquid crystal display element, the axes of the ellipse of the elliptically polarized light for each wavelength, which is caused by the optical rotation dispersion phenomenon of the liquid crystal layer of the display liquid crystal cell and the color compensation liquid crystal cell, almost coincide, so that a specific It is possible to eliminate discoloration of the display due to leakage of light in the wavelength range.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上記従来の二層型STN液晶表示素子は
、白色表示状態での表示色が温度によって変化してしま
うという問題をもっていた。すなわち、第5図は、表示
用液晶セルと色補償用液晶セルの液晶分子配列のツイス
ト角が240” 、両セルの25℃におけるΔnod 
(液晶の屈折率異方性Δnと液晶層の層厚dとの積)の
値が0.82である従来の二層型STN液晶表示素子の
温度変化に対する色度の変化を示す色度図であり、従来
の二層型STN液晶表示素子では、温度が25℃である
ときは表示色は白色点(無彩色点)Cの付近にあるが、
温度が0℃と低くなると表示色は黄色を帯び、また温度
が40℃と高くなると表示色は青色を帯びる。
However, the conventional two-layer STN liquid crystal display element described above has a problem in that the displayed color in the white display state changes depending on the temperature. In other words, FIG. 5 shows that the twist angle of the liquid crystal molecular alignment of the display liquid crystal cell and the color compensation liquid crystal cell is 240'', and the Δnod of both cells at 25°C is
A chromaticity diagram showing changes in chromaticity with respect to temperature changes in a conventional two-layer STN liquid crystal display element whose value (product of refractive index anisotropy Δn of liquid crystal and layer thickness d of the liquid crystal layer) is 0.82. In the conventional two-layer STN liquid crystal display element, when the temperature is 25°C, the displayed color is near the white point (achromatic color point) C.
When the temperature is as low as 0° C., the displayed color becomes yellowish, and when the temperature is as high as 40° C., the displayed color becomes blueish.

これは、温度によって液晶の屈折率異方性Δnが変わる
ためであり、従来の二層型STN液晶表示素子では、色
補償用液晶セルの液晶として表示用液晶セルの液晶と同
一の液晶材料が用いているため、両セルのΔn−dは高
温でも低温でも互いに同じ割合で変化するが、温度が変
われば液晶の屈折率異方性Δnが変わるために、この液
晶の屈折率異方性Δnの変化によって両セルのΔn−d
の値が変り、これによって表示色が変化する。第6図は
、表示用液晶セルと色補償用液晶セルの液晶分子配列の
ツイスト角を240@とした二層型STN液晶表示素子
について、両セルのΔnφdの値を0.78〜0.87
の範囲で変えて白色表示状態における色度の変化を調べ
た結果を示した色度図であり、この図のように二層型S
TN液晶表示素子の表示色は両セルのΔn−dの値によ
って変る。
This is because the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal changes depending on the temperature, and in conventional two-layer STN liquid crystal display elements, the same liquid crystal material as the liquid crystal of the display liquid crystal cell is used as the liquid crystal of the color compensation liquid crystal cell. Therefore, the Δn-d of both cells changes at the same rate at both high and low temperatures, but since the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal changes when the temperature changes, the refractive index anisotropy Δn of this liquid crystal Δn−d of both cells due to the change in
The value changes, and the display color changes accordingly. Figure 6 shows a two-layer STN liquid crystal display element in which the twist angle of the liquid crystal molecular alignment of the display liquid crystal cell and color compensation liquid crystal cell is 240@, and the value of Δnφd of both cells is 0.78 to 0.87.
This is a chromaticity diagram showing the results of examining changes in chromaticity in a white display state by varying the range of chromaticity.
The display color of the TN liquid crystal display element changes depending on the value of Δn−d of both cells.

そして、両セルのΔn−dの値は、両セルの液晶の屈折
率異方性Δnと液晶層厚dとによって決まるから、温度
によって両セルの液晶の屈折率異方性Δnが変化すると
、これによって両セルのΔna dの値が変り、このΔ
n−dの値に応じて表示色が変化する。
The value of Δn-d for both cells is determined by the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystals of both cells and the liquid crystal layer thickness d, so if the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystals of both cells changes with temperature, This changes the value of Δna d in both cells, and this Δ
The display color changes depending on the value of nd.

本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、STN型の表示用液
晶セルの光入射側または出射側に、この表示用液晶セル
の液晶分子のツイスト方向と逆方向に液晶分子をツイス
ト配列させたSTN型の色補償用液晶セルを配置した二
層型STN液晶表示素子として、広範囲の温度変化に対
しても、着色のない良好な白色表示を得ることができる
ものを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide liquid crystal molecules of the STN type display liquid crystal cell on the light incident side or the light output side of the display liquid crystal cell. As a two-layer STN liquid crystal display element equipped with an STN color compensation liquid crystal cell in which liquid crystal molecules are twisted in a direction opposite to the twist direction, it can display a good white color without coloration even under a wide range of temperature changes. It's about giving what you can get.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の二層型STN液晶表示素子は、上記目的を達成
するために、色補償用液晶セルの液晶として、屈折率異
方性の温度依存性が小さい液晶材料を用い、かつ、前記
色補償用液晶セルにおける液晶の屈折率異方性Δn2と
液晶層厚d2との積Δn2・d2の値と、前記表示用液
晶セルにおける液晶の屈折率異方性Δn1と液晶層厚d
1との積Δn1 ・d、の値を、 Δn2・d2≦Δn +ed +≦Δn 2ad 2x
 t、t。
In order to achieve the above object, the two-layer STN liquid crystal display element of the present invention uses a liquid crystal material whose refractive index anisotropy has small temperature dependence as the liquid crystal of the color compensation liquid crystal cell, and the color compensation The value of the product Δn2・d2 of the refractive index anisotropy Δn2 of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness d2 in the liquid crystal cell for display, and the refractive index anisotropy Δn1 of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness d in the liquid crystal cell for display.
The value of the product Δn1・d with 1, Δn2・d2≦Δn +ed +≦Δn 2ad 2x
t, t.

の範囲にしたものである。The range is as follows.

〔作用〕[Effect]

すなわち、本発明の二層型STN液晶表示素子は、色補
償用液晶セルの液晶として、屈折率異方性の温度依存性
が小さい液晶材料を用いることにより、色補償用液晶セ
ルのΔn−dの値は温度変化にかかわらずほぼ一定とな
るようにしたものであり、色補償用液晶セルのΔn−d
の値が一定であれば、表示用液晶セルのΔn−dの値が
温度によって変化しても、表示色は変化せず、広範囲の
温度変化に対しても着色のない良好な白色表示を得るこ
とができるし、また、色補償用液晶セルのΔn2ad2
の値と、表示用液晶セルのΔn1 ・d、の値を、 Δn2・d2≦Δn 、ad 、≦Δn z’d 2X
 1.10の範囲にしておけば、良好な黒色表示を得る
ことができる。
That is, the two-layer STN liquid crystal display element of the present invention uses a liquid crystal material whose refractive index anisotropy has small temperature dependence as the liquid crystal of the color compensation liquid crystal cell. The value of Δn−d of the color compensation liquid crystal cell is set to be almost constant regardless of temperature changes.
If the value of is constant, the display color will not change even if the value of Δn-d of the display liquid crystal cell changes depending on the temperature, and a good white display without coloring can be obtained even under a wide range of temperature changes. Δn2ad2 of the liquid crystal cell for color compensation
and the value of Δn1・d of the display liquid crystal cell, Δn2・d2≦Δn, ad, ≦Δn z'd 2X
If the value is within the range of 1.10, good black display can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図〜第4図を参照して説
明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

第1図は本実施例の二層型STN液晶表示素子の断面図
であり、ここでは、表示用液晶セルの光出射側に色補償
用液晶セルを配置したものを示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a two-layer STN liquid crystal display element of this embodiment, in which a color compensation liquid crystal cell is arranged on the light output side of a display liquid crystal cell.

この二層型STN液晶表示素子は、2つのSTN型液晶
セル1,2を積層するとともに、このセル積層体の両面
側にそれぞれ偏光板3,4を設けたもので、上記2つの
STN型液晶セル1゜2のうち、図において下側(光入
射側)の液晶セル1は表示用とされ、上側(光出射側)
の液晶セル2は色補償用とされている。なお、以下、表
示用の液晶セル1を表示セルといい、色補償用の液晶セ
ル2を補償セルという。
This two-layer STN liquid crystal display element has two STN liquid crystal cells 1 and 2 stacked together, and polarizing plates 3 and 4 are provided on both sides of this cell stack, respectively. Among the cells 1゜2, the lower side (light incident side) in the figure is the liquid crystal cell 1 used for display, and the upper side (light output side) is used for display purposes.
The liquid crystal cell 2 is used for color compensation. Hereinafter, the liquid crystal cell 1 for display will be referred to as a display cell, and the liquid crystal cell 2 for color compensation will be referred to as a compensation cell.

上記表示セル1は、枠状のシール材10を介して重合接
着した一対の透明基板11.12間に液晶13を封入し
たもので、側基板11,12の対向面には、図示しない
が、表示用の透明電極(例えば単純マトリックス型の液
晶セルの場合は走査電極と信号電極)が形成され、その
上には配向処理が施されている。また、上記補償セル2
は、枠状のシール材20を介して重合接着した一対の透
明基板21.22間に液晶23を封入したもので、側基
板21.22の対向面には表示用の電極はなく、配向処
理だけが施されている。なお、上記表示セル1および補
償セル2の側基板11.12面および21.22面の配
向処理は、ポリイミド等からなる水平配向膜の膜面をラ
ビング処理したものである。
The display cell 1 has a liquid crystal 13 sealed between a pair of transparent substrates 11 and 12 that are polymerized and bonded via a frame-shaped sealing material 10, and on the opposing surfaces of the side substrates 11 and 12, although not shown, Transparent electrodes for display (for example, scanning electrodes and signal electrodes in the case of a simple matrix type liquid crystal cell) are formed, and an alignment process is performed thereon. In addition, the compensation cell 2
, a liquid crystal 23 is sealed between a pair of transparent substrates 21 and 22 that are polymerized and bonded via a frame-shaped sealing material 20, and there are no display electrodes on the opposing surfaces of the side substrates 21 and 22, and no alignment treatment is performed. only. The alignment treatment of the side substrates 11.12 and 21.22 of the display cell 1 and compensation cell 2 is performed by rubbing the surface of a horizontal alignment film made of polyimide or the like.

第2図は上記表示セル1および補償セル2の液晶分子配
向方向と偏光板3,4の偏光軸の方向を示したもので、
図においてllaおよび12aは表示セル1の下基板1
1面および上基板12面の配向処理方向、TIは液晶分
子配列のツイスト方向を示している。この表示セル1の
液晶13は左旋性の光学活性物質(カイラル液晶等)を
混入して左回りの旋光性をもたせたネマティック液晶と
されており、この液晶13の分子は側基板11゜12間
において、透過光の進行方向から見て(下基板12側か
ら見て)左回りに、上記配向処理方向11a、12aの
ずれ角に相当するツイスト角(図では240’ )でツ
イスト配列されている。また、第2図において、21a
および22.aは補償セル1の下基板21面および上基
板22面の配向処理方向、T2は液晶分子配列のツイス
ト方向を示しており、この補償セル2の下基板21面の
配向処理方向21aは上記表示セル1の上基板12面の
配向処理方向12aとほぼ直交している。この補償セル
2の液晶23は右旋性の光学活性物質(カイラル液晶等
)を混入して右回りの旋光性をもたせたネマティック液
晶とされており、この液晶23の分子は両基板21.2
2間において、透過光の進行方向から見て右回りに、上
記表示セル1における液晶分子配列のツイスト角と同角
度(24G@)ツイスト配列されている。一方、第2図
において3a、4aは一対の偏光板3,4の偏光軸方向
であり、上偏光板4の偏光軸方向4aは、この上偏光板
4側の液晶セル(補償セル)2の上基板22面の配向処
理方向22aに対し、透過光の進行方向から見て右回り
に35°〜50″ずれており、下偏光板3の偏光軸方向
3aは、上偏光板4の偏光軸方向4aに対してほぼ直交
している。
FIG. 2 shows the orientation direction of liquid crystal molecules in the display cell 1 and the compensation cell 2 and the direction of the polarization axes of the polarizing plates 3 and 4.
In the figure, lla and 12a are the lower substrate 1 of the display cell 1.
The direction of alignment treatment on the first surface and the 12th surface of the upper substrate, TI indicates the twist direction of liquid crystal molecule alignment. The liquid crystal 13 of the display cell 1 is a nematic liquid crystal that has been given counterclockwise optical rotation by mixing a levorotatory optically active substance (chiral liquid crystal, etc.), and the molecules of this liquid crystal 13 are distributed between the side substrates 11° and 12°. , they are twisted counterclockwise when viewed from the traveling direction of the transmitted light (when viewed from the lower substrate 12 side) at a twist angle (240' in the figure) corresponding to the deviation angle of the alignment treatment directions 11a and 12a. . In addition, in FIG. 2, 21a
and 22. a indicates the alignment treatment direction of the lower substrate 21 surface and the upper substrate 22 surface of the compensation cell 1, and T2 indicates the twist direction of liquid crystal molecule alignment, and the alignment treatment direction 21a of the lower substrate 21 surface of the compensation cell 2 is indicated above. It is substantially perpendicular to the orientation treatment direction 12a of the upper substrate 12 surface of the cell 1. The liquid crystal 23 of this compensation cell 2 is a nematic liquid crystal that has been given clockwise optical rotation by mixing a dextrorotatory optically active substance (chiral liquid crystal, etc.), and the molecules of this liquid crystal 23 are distributed between both substrates 21 and 2.
2, they are twisted clockwise as viewed from the traveling direction of transmitted light at the same angle (24G@) as the twist angle of the liquid crystal molecular arrangement in the display cell 1. On the other hand, in FIG. 2, 3a and 4a are the polarization axis directions of a pair of polarizing plates 3 and 4, and the polarization axis direction 4a of the upper polarizing plate 4 is the direction of the polarization axis of the liquid crystal cell (compensation cell) 2 on the side of the upper polarizing plate 4. With respect to the alignment direction 22a of the upper substrate 22 surface, it is shifted clockwise by 35° to 50'' when viewed from the traveling direction of the transmitted light, and the polarization axis direction 3a of the lower polarizing plate 3 is the same as the polarization axis of the upper polarizing plate 4. It is substantially orthogonal to direction 4a.

また、上記表示セル1のネマティック液晶13としては
、従来の二層型STN液晶表示素子において表示セルお
よび補償セルに用いているSTN液晶素子用液晶材料を
用いており、補償セル2のネマティック液晶23として
は、屈折率異方性Δnの温度依存性が小さい液晶材料を
用いている。
Further, as the nematic liquid crystal 13 of the display cell 1, a liquid crystal material for an STN liquid crystal element, which is used for the display cell and the compensation cell in a conventional two-layer STN liquid crystal display element, is used. As the material, a liquid crystal material whose refractive index anisotropy Δn has small temperature dependence is used.

なお、表示セル1と補償セル2の液晶層の層厚(セルギ
ャップ)d+、d2は、はぼ同じか、あるいは補償セル
2の方が僅かに小さくなっている。
Note that the layer thicknesses (cell gaps) d+ and d2 of the liquid crystal layers of the display cell 1 and the compensation cell 2 are approximately the same, or the compensation cell 2 is slightly smaller.

上記補償セル2のネマティック液晶23、つまり屈折率
異方性Δnの温度依存性が小さい液晶材料としては、C
−N点が一25℃以上、N−1点が100℃以上のネマ
ティック相を示す温度範囲の広いものが適しており、こ
の液晶材料は、■ 低粘性液晶(C−N点が低い液晶)
例えば、フェニールシクロヘキサン系液晶である、 R3はアルキル基 R2は炭素数2〜5のアルキル基 またはアルコキシ基 ■ 誘電異方性Δ εが正に大きい液晶 例えば、 フェニールシクロヘキサン系液晶で ある、 3 は炭素数2〜5のアルキル基 あるいは、 ビフェニール系液晶である、 または 4 Rう は炭素数2〜5のアルキル基 ■ 高温液晶(N−1点が高い液晶) 例えば、ビフェニール系液晶である、 または Rh 、Ry 、Rs 、Rhは炭素数2〜5のアルキ
ル基 等の各種液晶化合物を適宜の割合で混合した液晶組成物
として得ることができる。なお、上記補償セル2は液晶
層に駆動電圧を印加されるものではなく、シたがって補
償セル2の液晶23は常にツイスト配向状態にあるから
、この補償セル2の液晶23は、STN液晶素子用の液
晶材料に限らず、ネマティック相を示す温度範囲の広い
ものであれば、例えば車載用のTN液晶表示素子に使用
されているような広温度範囲の液晶の使用が可能である
(この場合は、液晶に混入するカイラル液晶等の光学活
性物質の量を適度に選べばよい)。
The nematic liquid crystal 23 of the compensation cell 2, that is, the liquid crystal material whose refractive index anisotropy Δn has small temperature dependence, is C
A liquid crystal material with a wide temperature range that exhibits a nematic phase with -N point of 125°C or higher and N-1 point of 100°C or higher is suitable;
For example, a phenylcyclohexane liquid crystal. R3 is an alkyl group R2 is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms or an alkoxy group. A liquid crystal with a positive dielectric anisotropy Δ ε. For example, a phenylcyclohexane liquid crystal. 3 is carbon. An alkyl group having 2 to 5 carbon atoms, or a biphenyl liquid crystal, or 4R is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms.■ High temperature liquid crystal (liquid crystal with a high N-1 point) For example, a biphenyl liquid crystal, or Rh , Ry, Rs, and Rh can be obtained as a liquid crystal composition by mixing various liquid crystal compounds such as alkyl groups having 2 to 5 carbon atoms in appropriate proportions. Note that the compensation cell 2 does not have a driving voltage applied to its liquid crystal layer, and therefore the liquid crystal 23 of the compensation cell 2 is always in a twisted alignment state, so the liquid crystal 23 of the compensation cell 2 is an STN liquid crystal element. It is not limited to liquid crystal materials for use in other applications, but as long as it exhibits a nematic phase over a wide temperature range, it is possible to use liquid crystals with a wide temperature range, such as those used in TN liquid crystal display elements for automobiles (in this case, (The amount of optically active substance such as chiral liquid crystal mixed into the liquid crystal should be appropriately selected.)

また、前記補償セル2における液晶23の屈折率異方性
Δn2と液晶層厚d2との積Δn2・d2の値と、表示
セル1における液晶13の屈折率異方性Δnlと液晶層
厚d1との積Δn、・dlの値は、 Δn2・d2≦Δn 、−d 、≦Δn2@d 2X 
1.10の範囲に設定しである。
Further, the value of the product Δn2·d2 of the refractive index anisotropy Δn2 of the liquid crystal 23 in the compensation cell 2 and the liquid crystal layer thickness d2, and the value of the product Δn2·d2 of the refractive index anisotropy Δnl of the liquid crystal 13 in the display cell 1 and the liquid crystal layer thickness d1. The value of the product Δn,・dl is Δn2・d2≦Δn , −d , ≦Δn2@d 2X
It is set in the range of 1.10.

この二層型STN液晶表示素子は、その表示セル1を高
デユーテイでマルチプレックス駆動することによって表
示駆動されるもので、表示セル1における表示の着色は
補償セル2によって防止される。
This two-layer STN liquid crystal display element is driven for display by multiplex driving the display cell 1 at high duty, and coloring of the display in the display cell 1 is prevented by the compensation cell 2.

第3図は上記二層型STN液晶表示素子を高デユーテイ
でマルチプレックス駆動したときの駆動電圧に対する光
透過率の変化を示したもので、上記二層型STN液晶表
示素子は、無電圧状態および非選択状態では光透過率が
0%に近い黒色表示となり、選択状態では光透過率が大
きい白色表示となる。
Figure 3 shows the change in light transmittance with respect to the drive voltage when the two-layer STN liquid crystal display element is multiplex driven at high duty. In the non-selected state, the display is black with light transmittance close to 0%, and in the selected state, the display is white with high light transmittance.

しかして、上記実施例の二層型STN液晶表示素子にお
いては、その補償セル2の液晶として、屈折率異方性Δ
nの温度依存性が小さい液晶材料を用いているため、補
償セル2のΔn2ed2の値は温度変化にかかわらずほ
ぼ一定であり、補償セル2のΔn2・d2の値が一定で
あれば、表示セル1のΔn、・dlの値が温度によって
変化しても、表示色は変化せず、広範囲の温度変化に対
しても着色のない良好な白色表示を得ることができる。
Therefore, in the two-layer STN liquid crystal display element of the above embodiment, the liquid crystal of the compensation cell 2 has a refractive index anisotropy Δ
Since a liquid crystal material with small temperature dependence of n is used, the value of Δn2ed2 of the compensation cell 2 is almost constant regardless of temperature changes.If the value of Δn2・d2 of the compensation cell 2 is constant, the display cell Even if the value of Δn,·dl of 1 changes with temperature, the displayed color does not change, and a good white display without coloration can be obtained even under a wide range of temperature changes.

すなわち、第4図は、上記実施例の二層型STN液晶表
示素子について、表示セル1のΔn1 ・dlの値を0
.78〜0,87に変化させたときの白色表示状態にお
ける色度の変化を調べた結果を示した色度図であり、こ
こでは、表示セル1と補償セル2の液晶分子配列のツイ
スト角を240”補償セル2のΔn2・d2の値を0.
82とした二層型STN液晶表示素子の色度変化を示し
ている。
That is, FIG. 4 shows that the value of Δn1·dl of display cell 1 is 0 for the two-layer STN liquid crystal display element of the above example.
.. This is a chromaticity diagram showing the results of examining changes in chromaticity in a white display state when changing from 78 to 0.87. Here, the twist angle of the liquid crystal molecular arrangement of display cell 1 and compensation cell 2 is 240" value of Δn2·d2 of compensation cell 2 is set to 0.
82 shows the chromaticity change of a two-layer STN liquid crystal display element.

この色度図のように、補償セル2のΔn2・d2の値が
一定であれば、表示セル1のΔn、ad。
As shown in this chromaticity diagram, if the value of Δn2·d2 of compensation cell 2 is constant, Δn, ad of display cell 1.

の値がどのように変化しても、表示色は常に白色点(無
彩色点)Cの付近にある。このことは、温度変化により
表示セル1の液晶13の屈折率異方性Δn1が変化し、
これによって表示セル1のΔn1 ・dlの値が変化し
ても、二層型STN液晶表示素子の表示色はほとんど変
わらないことを示しており、したがって上記実施例の二
層型STN液晶表示素子によれば、広範囲の温度変化に
対しても、着色のない良好な白色表示を得ることができ
る。
No matter how the value of C changes, the displayed color is always near the white point (achromatic color point) C. This means that the refractive index anisotropy Δn1 of the liquid crystal 13 of the display cell 1 changes due to temperature change,
This shows that even if the value of Δn1 dl of display cell 1 changes, the display color of the two-layer STN liquid crystal display element hardly changes. Therefore, the two-layer STN liquid crystal display element of the above example Accordingly, it is possible to obtain a good white display without coloration even under a wide range of temperature changes.

また、上記実施例の二層型STN液晶表示素子では、補
償セル2のΔn2争d2の値と、表示セルlのΔn1 
・dlの値を、 Δn2ad2≦Δn1・dl≦Δn 2’d 2X 1
.05の範囲にしているから、無電圧状態および非選択
状態での黒色表示も良好であり、したがって上記実施例
の二層型STN液晶表示素子によれば、温度変化に関係
なく常に良好な白黒表示を実現することができる。
In addition, in the two-layer STN liquid crystal display element of the above embodiment, the value of Δn2 of the compensation cell 2 and the value of Δn1 of the display cell 1 are
・The value of dl is Δn2ad2≦Δn1・dl≦Δn 2'd 2X 1
.. 05, black display is also good in the no-voltage state and in the non-selected state.Therefore, according to the two-layer STN liquid crystal display element of the above embodiment, the black and white display is always good regardless of temperature changes. can be realized.

なお、上記実施例では、補償セル2の Δn2・d2の値と、表示セル1のΔn、・dlの値を
、 Δ n  2ad  2≦ Δ n  、*d  、≦
 Δ n  fd  2X  1.05の範囲にしてい
るが、このΔn2 d2とΔn、*d、の値は、 Δn2ad2≦Δn +争d 、≦Δn 2’d 2X
 1.10の範囲であればよく、また、表示セル1と補
償セル2の液晶分子配列のツイスト角も、180’〜2
70@の範囲であれば任意のツイスト角でよい。
In addition, in the above embodiment, the value of Δn2·d2 of compensation cell 2 and the value of Δn,·dl of display cell 1 are expressed as Δ n 2ad 2≦Δ n , *d ,≦
Δn fd 2X is in the range of 1.05, but the values of Δn2 d2 and Δn, *d are as follows: Δn2ad2≦Δn + d, ≦Δn 2'd 2X
The twist angle of the liquid crystal molecular alignment of display cell 1 and compensation cell 2 may also be within the range of 180' to 2.
Any twist angle may be used as long as it is within the range of 70@.

さらに、上記実施例では、表示セル1の光出射側に補償
セル2を設けているが、この補償セル2は表示セル1の
光入射側にあってもよい。
Further, in the above embodiment, the compensation cell 2 is provided on the light output side of the display cell 1, but the compensation cell 2 may be provided on the light incidence side of the display cell 1.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の二層型STN液晶表示素子は、色補償用液晶セ
ルの液晶として、屈折率異方性の温度依存性が小さい液
晶材料を用いているから、広範囲の温度変化に対しても
着色のない良好な白色表示を得ることができるし、また
、色補償用液晶セルのΔn2・d2の値と、表示用液晶
セルのΔn1 ・dlの値を、 Δn2*d2≦Δn 、ad 、≦Δn 2”d 2X
 1.10の範囲にしているために、良好な黒色表示を
得ることができる。
The two-layer STN liquid crystal display element of the present invention uses a liquid crystal material with small temperature dependence of refractive index anisotropy as the liquid crystal of the color compensation liquid crystal cell, so that coloring remains stable even under wide temperature changes. In addition, the value of Δn2・d2 of the liquid crystal cell for color compensation and the value of Δn1・dl of the liquid crystal cell for display are set as follows: Δn2*d2≦Δn, ad, ≦Δn2 “d 2X
Since the value is within the range of 1.10, good black display can be obtained.

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

第1図〜第4図は本発明の一実施例を示したもので、第
1図は二層型STN液晶表示素子の断面図、第2図は表
示用液晶セルおよび色補償用液晶セルの液晶分子配向方
向と偏光板の偏光軸の方向を示す平面図、第3図は二層
型STN液晶表示素子を高デユーテイでマルチプレック
ス駆動したときの駆動電圧に対する光透過率の変化を示
す図、第4図は表示用液晶セルのΔn、・d、の変化に
よる表示色の変化を示す色度図である。第5図は従来の
二層型STN液晶表示素子における温度変化に対する表
示色の変化を示す色度図、第6図は従来の二層型STN
液晶表示素子における表示用液晶セルおよび色補償用液
晶セルのΔnodの変化による表示色の変化を示す色度
図である。 1・・・表示用液晶セル、 2・・・色補償用液晶セル、 3゜ 4・・・偏光板。
Figures 1 to 4 show an embodiment of the present invention. Figure 1 is a cross-sectional view of a two-layer STN liquid crystal display element, and Figure 2 is a cross-sectional view of a display liquid crystal cell and a color compensation liquid crystal cell. FIG. 3 is a plan view showing the orientation direction of liquid crystal molecules and the direction of the polarization axis of the polarizing plate; FIG. 3 is a diagram showing changes in light transmittance with respect to driving voltage when a two-layer STN liquid crystal display element is multiplex driven at high duty; FIG. 4 is a chromaticity diagram showing changes in display color due to changes in Δn,·d of a display liquid crystal cell. Figure 5 is a chromaticity diagram showing changes in display color with respect to temperature changes in a conventional two-layer STN liquid crystal display element, and Figure 6 is a chromaticity diagram showing changes in display color with respect to temperature changes in a conventional two-layer STN liquid crystal display element.
FIG. 2 is a chromaticity diagram showing changes in display color due to changes in Δnod of a display liquid crystal cell and a color compensation liquid crystal cell in a liquid crystal display element. 1... Liquid crystal cell for display, 2... Liquid crystal cell for color compensation, 3゜4... Polarizing plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] STN型の表示用液晶セルの光入射側または出射側に、
この表示用液晶セルの液晶分子のツイスト方向と逆方向
に液晶分子をツイスト配列させたSTN型の色補償用液
晶セルを配置した二層型のSTN液晶表示素子において
、前記色補償用液晶セルの液晶として、屈折率異方性の
温度依存性が小さい液晶材料を用い、かつ、前記色補償
用液晶セルにおける液晶の屈折率異方性Δn_2と液晶
層厚d_2との積Δn_2・d_2の値と、前記表示用
液晶セルにおける液晶の屈折率異方性Δn_1と液晶層
厚d_1との積Δn_1・d_1の値を、Δn_2・d
_2≦Δn_1・d_1≦Δn_2・d_2×1.10
の範囲にしたことを特徴とする二層型STN液晶表示素
子。
On the light input side or output side of the STN type display liquid crystal cell,
In a two-layer STN liquid crystal display element in which an STN type color compensation liquid crystal cell is arranged in which liquid crystal molecules are twisted in a direction opposite to the twist direction of the liquid crystal molecules of the display liquid crystal cell, the color compensation liquid crystal cell is As the liquid crystal, a liquid crystal material whose refractive index anisotropy has small temperature dependence is used, and the value of the product Δn_2・d_2 of the refractive index anisotropy Δn_2 of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness d_2 in the color compensation liquid crystal cell. , the value of the product Δn_1・d_1 of the refractive index anisotropy Δn_1 of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness d_1 in the display liquid crystal cell is expressed as Δn_2・d_1.
_2≦Δn_1・d_1≦Δn_2・d_2×1.10
A two-layer STN liquid crystal display element characterized in that the range of .
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