JPH05215912A - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element

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JPH05215912A
JPH05215912A JP4022835A JP2283592A JPH05215912A JP H05215912 A JPH05215912 A JP H05215912A JP 4022835 A JP4022835 A JP 4022835A JP 2283592 A JP2283592 A JP 2283592A JP H05215912 A JPH05215912 A JP H05215912A
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liquid crystal
crystal display
polymer film
crystal cell
display device
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Osamu Okumura
治 奥村
Kazuki Karasawa
和貴 唐澤
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Abstract

PURPOSE:To enhance visual angle characteristics by using a high polymer film which is a negative optical anisotropic body having an optical axis in the nor mal line direction of a liquid crystal cell substrate. CONSTITUTION:A pair of polarized plates 1, 5 is arranged at both sides by holding it between a liquid crystal cell 3 clamping a nematic liquid crystal which has a positive dielectric anisotropic property between a pair of substrates 6,7 and a sheet of high polymer film 2. Here the high polymer film 2 is the negative optical isotropic body having an optical axis in the normal line directions of the liquid crystal cell substrates 6, 7 and has an ellipse 31 of refractive index. Namely a refractive index nz in the normal line direction of the film surface 32 and refractive indexes nx, ny of two directions which are vertical to it and mutually orthogonally crossed, have a shape of a dis wid shape which is in a relation of nz<nx=ny. The product of (nx-nz) of the high polymer 2 and a thickness of the film is preferred to be equal to the product of the double refraction of the liquid crystal cell 3 and the cell gap, or to be less than it.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】TFTやMIM素子を各画素に設けたア
クティブマトリックス型の液晶表示素子は、この数年の
技術進歩で14〜17インチといった大型ディスプレイ
も作成されるようになり、コンピュータ端末や壁掛けT
Vへの応用が期待されている。しかしながら画面の大型
化とともに、その表示性能、特に視角特性に対する不満
も大きくなっている。その原因は、主として従来の液晶
表示素子が採用してきたツイステッドネマチック(以下
TNと呼ぶ)という液晶ディスプレイモード自体にあ
る。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device of active matrix type in which a TFT or an MIM device is provided in each pixel has come to be able to produce a large display of 14 to 17 inches due to technological progress in the last few years. T
Application to V is expected. However, as the screen becomes larger, the dissatisfaction with the display performance, especially the viewing angle characteristics, is increasing. The cause is mainly in a liquid crystal display mode itself called a twisted nematic (hereinafter referred to as TN) which has been adopted in a conventional liquid crystal display element.

【0003】従来のTN型液晶表示素子は、図14に示
すように、上側偏光板1、液晶セル3、下側偏光板5、
液晶セルの上基板6、下基板7、透明電極8、ネマチッ
ク液晶9で構成される。またその各軸の関係は、図9に
示すように上側偏光板1の偏光軸(以下偏光軸は透過軸
を指すことにする)方向を11、液晶セルの上基板6の
液晶配向方向を12、液晶セルの下基板7の液晶配向方
向を13、下側偏光板5の偏光軸方向を14、11が1
2となす角度を21、12と13から決まるネマチック
液晶9のねじれ角を22、14が13となす角度を23
とすると、角度21と角度23はそれぞれ約0度に、ま
た角度22は約90度に設定されていた。
As shown in FIG. 14, the conventional TN type liquid crystal display device includes an upper polarizing plate 1, a liquid crystal cell 3, a lower polarizing plate 5,
The liquid crystal cell includes an upper substrate 6, a lower substrate 7, a transparent electrode 8 and a nematic liquid crystal 9. As for the relationship between the respective axes, as shown in FIG. 9, the direction of the polarization axis of the upper polarizing plate 1 (hereinafter, the polarization axis will be referred to as the transmission axis) is 11, and the direction of the liquid crystal alignment of the upper substrate 6 of the liquid crystal cell is 12. The liquid crystal alignment direction of the lower substrate 7 of the liquid crystal cell is 13, and the polarization axis direction of the lower polarizing plate 5 is 14, 11.
The angle formed by 2 is 21, the twist angle of the nematic liquid crystal 9 determined by 12 and 13 is 22, and the angle formed by 14 is 13 is 23.
Then, the angle 21 and the angle 23 are set to about 0 degree, and the angle 22 is set to about 90 degree.

【0004】このとき従来のTN型液晶表示素子は図4
に示すような電圧透過率特性を示す。
At this time, the conventional TN type liquid crystal display device is shown in FIG.
The voltage transmittance characteristics shown in are shown.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記構成
を取る従来のTN型液晶表示素子には、良好に表示が認
識できる視角範囲が狭いという課題があった。図15に
従来のTN型液晶表示素子に5ボルト印加した状態をオ
ン状態、1ボルト印加した状態をオフ状態として駆動し
たときの視角特性を示す。ここで図の中央が基板法線方
向、それをとりまく6つの同心円は内から順に、法線方
向からの傾き角10度、20度、30度、40度、50
度、60度の方向を示している。また41、42、4
3、44、45、46はそれぞれコントラスト比1:
1、1:3、1:10、1:30、1:100、1:3
00の等コントラスト曲線である。このように従来のT
N型液晶は、視角によってその特性が大きく変化する。
この図からは読み取れないが、上方向から見たときには
反転というやっかいな現象が生じる。反転現象とは、電
圧上昇に伴って透過率がいったん暗くなったのち再び明
るくなるため、中間調を表示した際、より暗く表示すべ
きところが明るくなってしまう現象である。
However, the conventional TN type liquid crystal display device having the above structure has a problem that the viewing angle range in which the display can be satisfactorily recognized is narrow. FIG. 15 shows the viewing angle characteristics when the conventional TN type liquid crystal display device is driven with 5 V applied to the ON state and 1 V applied to the OFF state. Here, the center of the figure is the substrate normal direction, and the six concentric circles surrounding it are the inclination angles from the normal direction in the order of 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, 50 from the inside.
The direction of 60 degrees is shown. Also 41, 42, 4
3, 44, 45, and 46 have a contrast ratio of 1:
1, 1: 3, 1:10, 1:30, 1: 100, 1: 3
00 is an isocontrast curve. Thus, the conventional T
The characteristics of the N-type liquid crystal change greatly depending on the viewing angle.
Although it cannot be read from this figure, when viewed from above, the troublesome phenomenon of inversion occurs. The inversion phenomenon is a phenomenon in which the transmittance becomes dark and then bright again as the voltage rises, so that when a halftone is displayed, a portion to be displayed darker becomes brighter.

【0006】本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、高分子フィルムを視角補
償板として用いることによって、視角特性に優れた液晶
表示素子を提供するところにある。
The present invention solves such a problem, and an object thereof is to provide a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics by using a polymer film as a viewing angle compensating plate.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、一対の基板間に正の誘電異方性を有するネマチック
液晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも一枚の高分
子フィルムと、それらを挟んで両側に配置された一対の
偏光板とを備えた液晶表示素子において、前記高分子フ
ィルムが液晶セル基板の法線方向に光軸を有する負の光
学的異方体であることを特徴とする。
A liquid crystal display device of the present invention comprises a liquid crystal cell in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates, and at least one polymer film. In a liquid crystal display device comprising a pair of polarizing plates arranged on both sides of them, the polymer film is a negative optical anisotropic body having an optical axis in the direction normal to the liquid crystal cell substrate. Characterize.

【0008】また、一対の基板間に正の誘電異方性を有
するネマチック液晶を挟持してなる液晶セルと、少なく
とも一枚の高分子フィルムと、それらを挟んで両側に配
置された一対の偏光板とを備えた液晶表示素子におい
て、前記高分子フィルムがオン電圧印加時の液晶ダイレ
クターの平均方向とほぼ平行な方向に光軸を有する負の
光学的異方体であることを特徴とする。
Further, a liquid crystal cell in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates, at least one polymer film, and a pair of polarized lights arranged on both sides sandwiching them. In a liquid crystal display device including a plate, the polymer film is a negative optical anisotropic body having an optical axis in a direction substantially parallel to the average direction of the liquid crystal director when an on-voltage is applied. ..

【0009】また、前記液晶セルの液晶のねじれ角が約
90度であることを特徴とする。
Further, the twist angle of the liquid crystal of the liquid crystal cell is about 90 degrees.

【0010】また、前記偏光板の透過軸が、隣接する、
あるいは高分子フィルムを挟んで隣接する液晶セル基板
の配向処理方向と直角になるように配置したことを特徴
とする。
Further, the transmission axes of the polarizing plates are adjacent to each other,
Alternatively, it is characterized in that it is arranged so as to be perpendicular to the alignment treatment direction of the adjacent liquid crystal cell substrates with the polymer film interposed therebetween.

【0011】また、前記液晶セルの液晶のねじれ角が約
0度であることを特徴とする。
Further, the twist angle of the liquid crystal of the liquid crystal cell is about 0 degree.

【0012】また、前記液晶表示素子が、電圧無印加時
に明表示、電圧印加時に暗表示を行うことを特徴とす
る。
Further, the liquid crystal display element is characterized by performing bright display when no voltage is applied and dark display when voltage is applied.

【0013】また、前記液晶のプレチルト角が5度以上
であることを特徴とする。
The pretilt angle of the liquid crystal is 5 degrees or more.

【0014】また、前記液晶セルの少なくとも一方の基
板と液晶とのアンカリング・エネルギーが、1×10-4
J/m2以下であることを特徴とする。
The anchoring energy between at least one substrate of the liquid crystal cell and the liquid crystal is 1 × 10 -4.
It is characterized in that it is J / m 2 or less.

【0015】また、前記液晶セルを駆動する際に、オン
時の実効電圧を液晶セルのしきい値電圧の4倍以上に設
定したことを特徴とする。
Further, when the liquid crystal cell is driven, the effective voltage at the time of turning on is set to four times or more the threshold voltage of the liquid crystal cell.

【0016】また、前記高分子フィルムを、液晶セルの
上下に配置することを特徴とする。また、前記高分子フ
ィルムの(nx−nz)×dの値の和を、液晶セルの△n
×dの値と同じかそれよりも小さくしたことを特徴とす
る。
The polymer films are arranged above and below the liquid crystal cell. In addition, the sum of the values of (n x −n z ) × d of the polymer film is Δn of the liquid crystal cell.
It is characterized in that it is equal to or smaller than the value of xd.

【0017】また、前記高分子フィルムの△nの波長分
散値νを、液晶のそれよりも小さくしたことを特徴とす
る。
Further, the wavelength dispersion value ν of Δn of the polymer film is smaller than that of the liquid crystal.

【0018】[0018]

【実施例】【Example】

(実施例1)本発明の実施例1における液晶表示素子
は、図1に示すように、上側偏光板1、高分子フィルム
2、液晶セル3、下側偏光板5、液晶セルの上基板6、
下基板7、透明電極8、ネマチック液晶9で構成され
る。またその各軸の関係は、図2に示すように上側偏光
板1の偏光軸(吸収軸)方向を11、液晶セルの上基板
6の液晶配向方向を12、液晶セルの下基板7の液晶配
向方向を13、下側偏光板5の偏光軸方向を14、11
が12となす角度を21、12と13から決まるネマチ
ック液晶9のねじれ角を22、14が13となす角度を
23とすると、角度21と角度23はそれぞれ90度
に、また角度22も90度に設定する。
(Example 1) As shown in FIG. 1, the liquid crystal display element in Example 1 of the present invention comprises an upper polarizing plate 1, a polymer film 2, a liquid crystal cell 3, a lower polarizing plate 5, and an upper substrate 6 of the liquid crystal cell. ,
It is composed of a lower substrate 7, a transparent electrode 8 and a nematic liquid crystal 9. As shown in FIG. 2, the relationship between the respective axes is such that the polarization axis (absorption axis) direction of the upper polarizing plate 1 is 11, the liquid crystal alignment direction of the upper substrate 6 of the liquid crystal cell is 12, and the liquid crystal of the lower substrate 7 of the liquid crystal cell. The alignment direction is 13, and the polarization axis directions of the lower polarizing plate 5 are 14, 11
When the angle made by 12 is 21, the twist angle of the nematic liquid crystal 9 determined by 12 and 13 is 22, and the angle made by 14 is 13, the angles 21 and 23 are 90 degrees, and the angle 22 is 90 degrees. Set to.

【0019】ネマチック液晶9には、メルク社製の液晶
ZLI−4393にBDH社製のカイラルドーパントC
B−15を0.1wt%添加して用いた。ZLI−43
93の複屈折△nは0.0851、セルギャップdは
4.7μmであるので、△n×dは0.40μmにな
る。液晶はポリイミドの配向膜を用い、プレチルト角1
度以下でホモジニアス配向させた。一方高分子フィルム
2はポリカーボネート製の負の光学的異方体であり、図
3に模式的に示したような屈折率楕円体を持つ。即ちフ
ィルム面32の法線方向の屈折率をnz、これに垂直で
互いに直交する2方向の屈折率をnx、nyとすると、n
z<nx=nyの関係にある碁石型の形状を有する。ここ
で用いたフィルムは、nx=1.588、ny=1.58
8、nz=1.585、フィルム厚d=100μmであ
り、(nx−nz)×d=0.3μmと、液晶セルの△n
×dよりも若干小さめに設定した。
The nematic liquid crystal 9 includes liquid crystal ZLI-4393 manufactured by Merck and chiral dopant C manufactured by BDH.
B-15 was used by adding 0.1 wt%. ZLI-43
Since the birefringence Δn of 93 is 0.0851 and the cell gap d is 4.7 μm, Δn × d is 0.40 μm. The liquid crystal uses a polyimide alignment film with a pretilt angle of 1
Homogeneous orientation was performed at a temperature of less than 100 degrees. On the other hand, the polymer film 2 is a negative optical anisotropic body made of polycarbonate and has a refractive index ellipsoid as schematically shown in FIG. That is, if the refractive index in the normal direction of the film surface 32 is n z and the refractive indices in two directions perpendicular to this are n x and n y , then n
having stones-like shape having a relationship of z <n x = n y. The film used here is n x = 1.588, n y = 1.58.
8, n z = 1.585, film thickness d = 100 μm, and (n x −n z ) × d = 0.3 μm, Δn of the liquid crystal cell
It was set to be slightly smaller than xd.

【0020】以上のようにして作成した本発明の実施例
1における液晶表示素子の電圧透過率特性を図4に示
す。電圧無印加時に白く、また電圧印加時に黒くなる、
いわゆるノーマリホワイト表示となっている。透過率が
10%変化した電圧で定義されるしきい値電圧は、1.
45ボルトである。
FIG. 4 shows the voltage transmittance characteristics of the liquid crystal display element in Example 1 of the present invention produced as described above. White when no voltage is applied, and black when voltage is applied,
It is a so-called normally white display. The threshold voltage defined by the voltage at which the transmittance changes by 10% is 1.
It is 45 volts.

【0021】この液晶セルに7ボルト印加した状態をオ
ン状態、1ボルト印加した状態をオフ状態として駆動し
たときの、視角特性を図5に示す。コントラストを取る
だけならば、5ボルトも印加すれば充分であるが、7ボ
ルト印加することによって液晶が基板にほぼ垂直に立ち
上がり、高分子フィルムによる視角補償がより効果的と
なる。この視角特性を図15に示した従来のTN型液晶
の視角特性と比較すると、1:30の等コントラスト曲
線44で左右に±20度以上広がっていることがわか
る。上下方向も従来のように上に狭すぎるということ無
く、バランスの良い特性を示している。またこの図から
は読み取れないが、中間調の反転も起こりにくくなっ
た。
FIG. 5 shows the viewing angle characteristics when the liquid crystal cell is driven with the state of applying 7 V applied to the on state and the state of applying 1 V applied to the off state. If only 5 V is applied to obtain contrast, it is sufficient to apply 5 V, but by applying 7 V, the liquid crystal rises almost vertically to the substrate, and the viewing angle compensation by the polymer film becomes more effective. When this viewing angle characteristic is compared with the viewing angle characteristic of the conventional TN type liquid crystal shown in FIG. 15, it can be seen that the uniform contrast curve 44 of 1:30 spreads ± 20 degrees or more to the left and right. The vertical direction is not too narrow as in the conventional case, and shows well-balanced characteristics. Also, although it cannot be read from this figure, halftone reversal was less likely to occur.

【0022】(実施例2)実施例2のセル構成、軸関係
等は図1、図2に示した実施例1と同様であるが、液晶
分子のプレチルト角を10度に設定した点だけが異な
る。プレチルト角が高くなった分、しきい値電圧が0.
3ボルト下がり、オン印加電圧を6ボルトにしても、実
施例1と同等の広視角が得られるようになった。
(Embodiment 2) The cell structure, axial relationship, etc. of Embodiment 2 are the same as those of Embodiment 1 shown in FIGS. 1 and 2, except that the pretilt angle of liquid crystal molecules is set to 10 degrees. different. As the pretilt angle becomes higher, the threshold voltage becomes 0.
Even if the voltage applied was reduced by 3 volts and the ON applied voltage was 6 volts, a wide viewing angle equivalent to that in Example 1 could be obtained.

【0023】TN型液晶のプレチルト角は従来5度以下
であったが、視角補償板を備える場合にはプレチルト角
を大きく設定した方が、視角を広げる点で有利である。
Conventionally, the TN type liquid crystal has a pretilt angle of 5 degrees or less. However, when a visual angle compensating plate is provided, it is advantageous to set a large pretilt angle in order to widen the visual angle.

【0024】(実施例3)実施例3のセル構成、軸関係
等は図1、図2に示した実施例1と同様であるが、配向
膜としてSiOの斜方蒸着膜を用いた点だけが異なる。
これにより液晶分子と配向膜のアンカリング・エネルギ
ーが約4×10-5J/m2となった。これは配向膜とし
て、通常のポリイミドやポリビニルアルコールを用いた
場合の1×10-3J/m2以上という値と比べて非常に
小さな値である。基板近傍の液晶分子は、通常かなり高
い電圧を印加しないと動かないが、アンカリング・エネ
ルギーが4×10-5J/m2程度だとわずか数ボルトで
動き出す。従って、実施例1ではオン印加電圧を7ボル
トに設定したが、実施例3ではわずか5.5ボルトで同
等の広視角が得られる。アンカリング・エネルギーを小
さくする方法としては、他にLB膜を配向膜として用い
たり、透明電極表面を直接ラビングする方法が知られて
おり、これらもそのアンカリング・エネルギーに応じた
効果がある。
(Embodiment 3) The cell structure, axial relationship and the like of Embodiment 3 are the same as those of Embodiment 1 shown in FIGS. 1 and 2, except that an oblique vapor deposition film of SiO is used as an alignment film. Is different.
As a result, the anchoring energies of the liquid crystal molecules and the alignment film became about 4 × 10 −5 J / m 2 . This is a very small value as compared with the value of 1 × 10 −3 J / m 2 or more when a normal polyimide or polyvinyl alcohol is used as the alignment film. The liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate usually do not move unless a considerably high voltage is applied, but when the anchoring energy is about 4 × 10 −5 J / m 2 , they start to move at only a few volts. Therefore, in the first embodiment, the ON applied voltage is set to 7 volts, but in the third embodiment, the same wide viewing angle can be obtained with only 5.5 volts. As a method for reducing the anchoring energy, other known methods include using an LB film as an alignment film and directly rubbing the surface of the transparent electrode, and these also have an effect corresponding to the anchoring energy.

【0025】(実施例4)実施例4のセル構成、軸関係
等は図1、図2に示した実施例1と同様であるが、高分
子フィルムとして図3のような形状の屈折率楕円体では
なく、図6のような形状のものを採用した点が異なる。
これはやはりポリカーボネート製の負の光学的異方体で
あり、nz<nx=nyの関係は同じであるが、光軸がフ
ィルム面32の法線方向から5度傾き、電圧印加時の液
晶セルの液晶のダイレクターの平均方向とほぼ平行にな
っている。液晶セルの液晶はしきい値電圧の4倍程度の
電圧では完全に立ち上がっているわけではないので、こ
のように高分子フィルムの屈折率楕円体を液晶に合わせ
て傾ければ、より完全な視角補償ができる。
(Embodiment 4) The cell structure, axial relationship, etc. of Embodiment 4 are the same as those of Embodiment 1 shown in FIGS. 1 and 2, but a high refractive index ellipse having a shape as shown in FIG. 3 as a polymer film. The difference is that a shape as shown in FIG. 6 is adopted instead of the body.
It is still negative optical anisotropic body made of polycarbonate, but the relationship of n z <n x = n y are the same, the optical axis is inclined 5 degrees from the normal direction of the film plane 32, when voltage is applied It is almost parallel to the average direction of the liquid crystal director of the liquid crystal cell. Since the liquid crystal of the liquid crystal cell does not completely rise at a voltage of about 4 times the threshold voltage, if the refractive index ellipsoid of the polymer film is tilted according to the liquid crystal in this way, a more complete viewing angle can be obtained. You can compensate.

【0026】なお図6のように屈折率楕円体31をフィ
ルム面32に対して傾ける方法以外に、図3のフィルム
を液晶セル基板に対して傾けてもよい。直視型のディス
プレイでは、スペースの関係でこのような配置は困難で
あるが、投写型のディスプレイでは有効な手段である。
The film of FIG. 3 may be tilted with respect to the liquid crystal cell substrate instead of the method of tilting the index ellipsoid 31 with respect to the film surface 32 as shown in FIG. This arrangement is difficult for a direct-view display due to space limitations, but it is an effective means for a projection display.

【0027】(実施例5)本発明の実施例5における液
晶表示素子は、図7に示すように、上側偏光板1、高分
子フィルム2、液晶セル3、高分子フィルム4、下側偏
光板5、液晶セルの上基板6、下基板7、透明電極8、
ネマチック液晶9で構成される。またその各軸の関係、
液晶セルの諸条件は、図2に示した実施例1の場合と同
様である。実施例5においては、上下2枚の高分子フィ
ルムを用いたが、いずれもポリカーボネート製の負の光
学的異方体で、nx=1.588、ny=1.588、n
z=1.585、フィルム厚d=50μmで、(nx−n
z)×dの和は0.3μmである。
Example 5 As shown in FIG. 7, the liquid crystal display element in Example 5 of the present invention has an upper polarizing plate 1, a polymer film 2, a liquid crystal cell 3, a polymer film 4 and a lower polarizing plate. 5, upper substrate 6 of liquid crystal cell, lower substrate 7, transparent electrode 8,
It is composed of the nematic liquid crystal 9. Also, the relationship of each axis,
The conditions of the liquid crystal cell are the same as in the case of Example 1 shown in FIG. In Example 5, the upper and lower two polymer films were used, but both are negative optical anisotropic bodies made of polycarbonate, n x = 1.588, n y = 1.588, n
z = 1.585, film thickness d = 50 μm, (n x −n
The sum of z ) × d is 0.3 μm.

【0028】この液晶表示素子の電圧透過率特性も、図
4に示した実施例1の場合と同様である。この液晶セル
に7ボルト印加した状態をオン状態、1ボルト印加した
状態をオフ状態として駆動したときの、視角特性を図8
に示す。上下2枚の高分子フィルムを用いることによっ
て、1枚だけ用いた実施例1よりも広く、左右対称にな
視角特性が得られている。
The voltage transmittance characteristics of this liquid crystal display element are similar to those of the first embodiment shown in FIG. FIG. 8 shows the viewing angle characteristics when the liquid crystal cell is driven with the state of applying 7 V applied to the on state and the state of applying 1 V applied to the off state.
Shown in. By using the upper and lower two polymer films, the viewing angle characteristics are obtained in a wider and left-right symmetry than in Example 1 in which only one film is used.

【0029】(実施例6)実施例6のセル構成、軸関係
等は図1、図2に示した実施例1と同様であるが、高分
子フィルム2にポリビニルアルコールを用いた点だけが
異なる。ポリビニルアルコールは、実施例1で用いたポ
リカーボネートに比べて複屈折△nの波長分散が小さ
い。ここで△nの波長分散値νを、波長460nmの光
に対する△nと波長590nmの光に対する△nを用い
て、ν≡△n(460nm)/△n(590nm)で定義する。ポリビ
ニルアルコールのν値は1.005、ポリカーボネート
のν値は1.095である。ポリビニルアルコールを用
いたときの視角特性は、等コントラスト曲線で描くと、
図5に示した実施例1の場合とほぼ同様であるが、視角
による黄色い色付きが低減される点で、より優れてい
る。液晶ZLI−4393のν値が1.085である
が、液晶よりも小さな波長分散値を有する高分子を用い
れば、このように視角による色付きを減らす効果があ
る。
(Example 6) The cell structure and axial relationship of Example 6 are the same as those of Example 1 shown in FIGS. 1 and 2, except that polyvinyl alcohol is used for the polymer film 2. .. Polyvinyl alcohol has a smaller wavelength dispersion of birefringence Δn than the polycarbonate used in Example 1. Here, the wavelength dispersion value ν of Δn is defined as ν≡Δn (460 nm) / Δn (590 nm) by using Δn for light having a wavelength of 460 nm and Δn for light having a wavelength of 590 nm. The ν value of polyvinyl alcohol is 1.005, and the ν value of polycarbonate is 1.095. Viewing angle characteristics when using polyvinyl alcohol
Although it is almost the same as the case of Example 1 shown in FIG. 5, it is more excellent in that the yellow coloring due to the viewing angle is reduced. The ν value of the liquid crystal ZLI-4393 is 1.085, but if a polymer having a wavelength dispersion value smaller than that of the liquid crystal is used, it is effective in reducing the coloring due to the viewing angle.

【0030】(実施例7)実施例7のセル構成等は図1
に示した実施例1と同様であるが、軸関係だけが異な
る。実施例7の各軸の関係は、図9に示すように上側偏
光板1の偏光軸(吸収軸)方向を11、液晶セルの上基
板6の液晶配向方向を12、液晶セルの下基板7の液晶
配向方向を13、下側偏光板5の偏光軸方向を14、1
1が12となす角度を21、ネマチック液晶9のねじれ
角を22、14が13となす角度を23とすると、角度
21と角度23はそれぞれ0度に、また角度22を90
度に設定した。
(Embodiment 7) The cell structure of Embodiment 7 is shown in FIG.
The first embodiment is similar to the first embodiment, except for the axial relationship. As shown in FIG. 9, the relationship between the axes of Example 7 is as follows: the polarization axis (absorption axis) direction of the upper polarizing plate 1 is 11, the liquid crystal alignment direction of the upper substrate 6 of the liquid crystal cell is 12, and the lower substrate 7 of the liquid crystal cell. The liquid crystal alignment direction is 13, and the polarization axis direction of the lower polarizing plate 5 is 14, 1.
When the angle formed by 1 is 12, the twist angle of the nematic liquid crystal 9 is 22, and the angle formed by 14 is 13, the angles 21 and 23 are 0 degrees, and the angle 22 is 90 degrees.
Set in degrees.

【0031】この液晶表示素子の電圧透過率特性も、図
4に示した実施例1の場合と同様である。この液晶セル
に7ボルト印加した状態をオン状態、1ボルト印加した
状態をオフ状態として駆動したときの、視角特性を図1
0に示す。偏光板の軸方向を隣接する液晶セル基板の配
向処理方向に平行にすることによって、垂直に設定した
実施例1の図5の視角特性よりも、若干狭くなった。し
かしながらそれでも従来の図15の視角特性よりは広い
視角特性が得られている。
The voltage transmittance characteristic of this liquid crystal display element is similar to that of the first embodiment shown in FIG. FIG. 1 shows the viewing angle characteristics when the liquid crystal cell is driven with an applied state of 7V applied to the liquid crystal cell and an applied state of 1V applied to the liquid crystal cell.
It shows in 0. By making the axial direction of the polarizing plate parallel to the alignment treatment direction of the adjacent liquid crystal cell substrate, the viewing angle characteristics were slightly narrower than the viewing angle characteristics of Example 1 set vertically. However, a viewing angle characteristic wider than the conventional viewing angle characteristic of FIG. 15 is still obtained.

【0032】(実施例8)実施例8のセル構成等は図1
に示した実施例1と同様であるが、上下の偏光板を平行
に配置した点だけが異なる。このように配置すると、電
圧無印加時に黒く、また電圧印加時に白くなる、いわゆ
るノーマリブラック表示となる。このような配置にして
も視角拡大の効果はあるが、それはノーマリホワイト表
示の場合ほど大きくない。なぜならば、本発明で用いる
視角補償板は、高電圧が印加されて液晶が立ち上がった
状態を補償するものであるから、電圧印加時に黒い方が
広い視角範囲で高コントラストが得られやすいからであ
る。
(Embodiment 8) The cell structure of Embodiment 8 is shown in FIG.
The same as Example 1 described above, except that the upper and lower polarizing plates are arranged in parallel. With such an arrangement, a so-called normally black display is displayed in which black is displayed when no voltage is applied and white when a voltage is applied. Although such an arrangement has the effect of enlarging the viewing angle, it is not as great as in the case of normally white display. This is because the viewing angle compensator used in the present invention compensates for the state where the liquid crystal has risen due to the application of a high voltage. Therefore, when a voltage is applied, black is more likely to obtain high contrast in a wider viewing angle range. ..

【0033】(実施例9)実施例9のセル構成、軸関係
等は図1、図2に示した実施例1と同様であり、電圧透
過率特性も図4と同様であるが、液晶セルに5ボルト印
加した状態をオン状態とした点が異なる。このときの視
角特性を図11に示す。実施例1のオン状態では7ボル
ト印加していたが、この電圧を下げることによって、実
施例1の図5の視角特性よりも、若干狭くなった。しか
しながらそれでも従来の図15の視角特性より広い視角
特性が得られており、高い電圧を印加しなくとも、視角
拡大の効果がある。なお、高い電圧が印加できないとき
には高分子フィルムの(nx−nz)×dの値を小さく設
定する方が望ましい。
(Embodiment 9) The liquid crystal cell of Embodiment 9 has the same cell structure, axial relationship, etc. as that of Embodiment 1 shown in FIGS. 1 and 2 and the same voltage transmittance characteristic as that of FIG. The difference is that the state in which 5 V is applied is turned on. The viewing angle characteristics at this time are shown in FIG. 7 V was applied in the on-state of Example 1, but by lowering this voltage, the viewing angle characteristics of Example 1 were slightly narrower than the viewing angle characteristics of FIG. However, the viewing angle characteristics wider than the conventional viewing angle characteristics shown in FIG. 15 are obtained, and the viewing angle can be enlarged without applying a high voltage. Incidentally, it is set to a small value of (n x -n z) × d of the polymer film when the high voltage is not applied is desired.

【0034】(実施例10)実施例10のセル構成、軸
関係等は図1、図2に示した実施例1と同様であるが、
高分子フィルムの(nx−nz)×dの値を0.5μm
と、液晶の△n×dよりも大きく設定した点が異なる。
このようにしても、視角特性は改善されるが、その効果
は小さい。高分子フィルムの(nx−nz)×d値は、液
晶の△n×d値と同等あるいは少し小さめに設定するの
が最も望ましく、液晶の△n×d値の2倍以上に設定す
ることは意味がない。
(Embodiment 10) The cell structure and axial relationship of Embodiment 10 are the same as those of Embodiment 1 shown in FIGS. 1 and 2, but
The value of (n x −n z ) × d of the polymer film is 0.5 μm
Is different from that of Δn × d of the liquid crystal.
Even if this is done, the viewing angle characteristics are improved, but the effect is small. The (n x −n z ) × d value of the polymer film is most preferably set to be equal to or slightly smaller than the Δn × d value of the liquid crystal, and is set to be twice or more the Δn × d value of the liquid crystal. That doesn't make sense.

【0035】(実施例11)以上の実施例においては、
TN型液晶表示素子を例にとって説明したが、本発明は
TN型液晶に限定されるものではなく、正の誘電異方性
を有するネマチック液晶を用いる他の多くの液晶表示素
子にも応用できるものであって、良く知られているEC
B型液晶やSTN型液晶でも同様の効果がある。実施例
11ではECB型液晶の例を挙げよう。
(Embodiment 11) In the above embodiment,
Although the TN type liquid crystal display device has been described as an example, the present invention is not limited to the TN type liquid crystal display device and can be applied to many other liquid crystal display devices using a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy. And well-known EC
B-type liquid crystal and STN-type liquid crystal also have the same effect. In Example 11, an example of ECB type liquid crystal will be given.

【0036】実施例11のセル構成は図7に示した実施
例5の場合と同様である。各軸の関係は、図12に示す
ように上側偏光板1の偏光軸(吸収軸)方向を11、液
晶セルの上基板6の液晶配向方向を12、液晶セルの下
基板7の液晶配向方向を13、下側偏光板5の偏光軸方
向を14、11が12となす角度を21、12と13か
ら決まるネマチック液晶9のねじれ角を22、14が1
3となす角度を23とすると、角度21と角度23はそ
れぞれ右45度に、また角度22は0度に設定する。
The cell structure of the eleventh embodiment is the same as that of the fifth embodiment shown in FIG. As shown in FIG. 12, the relationship between the axes is such that the polarization axis (absorption axis) direction of the upper polarizing plate 1 is 11, the liquid crystal alignment direction of the upper substrate 6 of the liquid crystal cell is 12, and the liquid crystal alignment direction of the lower substrate 7 of the liquid crystal cell. 13, the polarization axis direction of the lower polarizing plate 5 is 14 and the angle formed by 11 is 12, and the twist angle of the nematic liquid crystal 9 determined from 12 and 13 is 22 and 14 is 1.
If the angle formed by 3 is 23, the angles 21 and 23 are set to 45 degrees to the right and the angle 22 is set to 0 degrees.

【0037】ネマチック液晶9には、メルク社製の液晶
ZLI−4393にカイラルドーパントを添加せずに用
い、セルギャップdが3.2μmのセルに注入した。△
n×dは0.27μmになる。2枚の高分子フィルムは
実施例5と同様の、nx=1.588、ny=1.58
8、nz=1.585のポリカーボネート製フィルムを
用いるが、いずれもフィルム厚d=45μm、(nx
z)×d=0.24μmに設定した。
As the nematic liquid crystal 9, a liquid crystal ZLI-4393 manufactured by Merck Co. was used without adding a chiral dopant, and was injected into a cell having a cell gap d of 3.2 μm. △
n × d becomes 0.27 μm. The two polymer films were the same as in Example 5, n x = 1.588, n y = 1.58.
8, n z = 1.585 using polycarbonate film, but any film thickness d = 45μm, (n x -
nz ) × d = 0.24 μm.

【0038】この液晶セルに15ボルト印加した状態を
オン状態、1ボルト印加した状態をオフ状態として駆動
したときの、視角特性を図13に示す。このようにEC
B型液晶を用いてもTN型液晶と同等あるいはそれ以上
の広い視角特性を得ることができる。なおECB型液晶
の場合、高コントラストを得るためにはTN型液晶より
も高い電圧が必要であるため、残留リターデーションを
補償するために、高分子フィルムのnxとnyを等しくせ
ずに(nx−ny)×d=0.01μm程度の小さなリタ
ーデーションを残しておくか、あるいは実施例4でも少
し言及したようにフィルムをセル基板に対して傾けて配
置すると、比較的低電圧でもコントラストが取れるよう
になる。
FIG. 13 shows the viewing angle characteristics when the liquid crystal cell is driven with 15 V applied to the ON state and 1 V applied to the OFF state. EC like this
Even if the B type liquid crystal is used, a wide viewing angle characteristic equal to or higher than that of the TN type liquid crystal can be obtained. In the case of ECB-type liquid crystal, since in order to obtain a high contrast is required higher voltage than TN liquid crystal, in order to compensate for residual retardation, without equal n x and n y of the polymer film (n x -n y) × d = small retardation or leave about 0.01 [mu] m, or when the film as little mentioned in embodiment 4 arranged inclined with respect to the cell substrate, a relatively low voltage But you can get the contrast.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、高分
子フィルムを視角補償板として用いることによって、視
角特性に優れた液晶表示素子を提供することができる。
As described above, according to the present invention, a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics can be provided by using a polymer film as a viewing angle compensating plate.

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

【図1】本発明の実施例1〜4、6〜10における液晶
表示素子の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display element in Examples 1 to 4 and 6 to 10 of the present invention.

【図2】本発明の実施例1〜6、9、10における液晶
表示素子の各軸の関係図である。
FIG. 2 is a relationship diagram of each axis of the liquid crystal display element in Examples 1 to 6, 9 and 10 of the present invention.

【図3】本発明の実施例1〜3、5〜11において用い
た視角補償を行う高分子フィルムの屈折率楕円体の模式
図である。
FIG. 3 is a schematic view of a refractive index ellipsoid of a polymer film for performing viewing angle compensation used in Examples 1 to 3 and 5 to 11 of the present invention.

【図4】本発明の実施例1、5〜7、9、10および従
来の液晶表示素子の、電圧透過率特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing voltage transmittance characteristics of Examples 1, 5 to 7, 9, 10 and conventional liquid crystal display elements of the present invention.

【図5】本発明の実施例1における液晶表示素子の、視
角特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing viewing angle characteristics of the liquid crystal display element according to Example 1 of the present invention.

【図6】本発明の実施例4において用いた視角補償を行
う高分子フィルムの屈折率楕円体の模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a refractive index ellipsoid of a polymer film for performing viewing angle compensation used in Example 4 of the present invention.

【図7】本発明の実施例5、11における液晶表示素子
の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a liquid crystal display element in Examples 5 and 11 of the present invention.

【図8】本発明の実施例5における液晶表示素子の、視
角特性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing viewing angle characteristics of a liquid crystal display element according to Example 5 of the present invention.

【図9】本発明の実施例7および従来の液晶表示素子の
各軸の関係図である。
FIG. 9 is a relationship diagram of each axis of the liquid crystal display element according to the seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例7における液晶表示素子の、
視角特性を示す図である。
FIG. 10 shows a liquid crystal display element according to Example 7 of the present invention,
It is a figure which shows a viewing angle characteristic.

【図11】本発明の実施例9における液晶表示素子の、
視角特性を示す図である。
FIG. 11 shows a liquid crystal display element in Example 9 of the present invention,
It is a figure which shows a viewing angle characteristic.

【図12】本発明の実施例11における液晶表示素子の
各軸の関係図である。
FIG. 12 is a relationship diagram of each axis of the liquid crystal display element in Example 11 of the present invention.

【図13】本発明の実施例11における液晶表示素子
の、視角特性を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing viewing angle characteristics of a liquid crystal display element according to Example 11 of the present invention.

【図14】従来のTN型液晶表示素子の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of a conventional TN type liquid crystal display element.

【図15】従来のTN型液晶表示素子の、視角特性を示
す図である。
FIG. 15 is a diagram showing viewing angle characteristics of a conventional TN type liquid crystal display element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 上側偏光板 2 高分子フィルム 3 液晶セル 4 高分子フィルム 5 下側偏光板 6 液晶セル3の上基板 7 液晶セル3の下基板 8 透明電極 9 正の誘電異方性を有するネマチック液晶 11 上側偏光板1の偏光軸方向 12 液晶セルの上基板6の液晶配向方向 13 液晶セルの下基板7の液晶配向方向 14 下側偏光板5の偏光軸方向 21 11が12となす角度 22 ネマチック液晶9のねじれ角 23 14が13となす角度 31 高分子フィルムの屈折率楕円体 32 高分子フィルムのフィルム面 41 コントラスト比1:1の等コントラスト曲線 42 コントラスト比1:3の等コントラスト曲線 43 コントラスト比1:10の等コントラスト曲線 44 コントラスト比1:30の等コントラスト曲線 45 コントラスト比1:100の等コントラスト曲線 46 コントラスト比1:300の等コントラスト曲線 1 Upper Polarizing Plate 2 Polymer Film 3 Liquid Crystal Cell 4 Polymer Film 5 Lower Polarizing Plate 6 Upper Substrate of Liquid Crystal Cell 7 Lower Substrate of Liquid Crystal Cell 8 Transparent Electrode 9 Nematic Liquid Crystal with Positive Dielectric Anisotropy 11 Upper Side Polarization axis direction of the polarizing plate 1 12 Liquid crystal alignment direction of the upper substrate 6 of the liquid crystal cell 13 Liquid crystal alignment direction of the lower substrate 7 of the liquid crystal cell 14 Polarization axis direction of the lower polarizing plate 5 Angle between 11 and 12 22 Nematic liquid crystal 9 Angle of twist 23 14 angle formed with 13 31 refractive index ellipsoid of polymer film 32 film surface of polymer film 41 isocontrast curve with contrast ratio 1: 1 42 isocontrast curve with contrast ratio 1: 3 43 contrast ratio 1 : 10 equal contrast curve 44 equal contrast curve 1:30 contrast ratio 45 equal contrast curve 1: 100 contrast ratio Trust curve 46 contrast ratio of 1: 300 iso-contrast curve of

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の基板間に正の誘電異方性を有する
ネマチック液晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも
一枚の高分子フィルムと、それらを挟んで両側に配置さ
れた一対の偏光板とを備えた液晶表示素子において、前
記高分子フィルムが液晶セル基板の法線方向に光軸を有
する負の光学的異方体であることを特徴とする液晶表示
素子。
1. A liquid crystal cell in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates, at least one polymer film, and a pair of polarized lights arranged on both sides sandwiching them. A liquid crystal display device comprising a plate, wherein the polymer film is a negative optical anisotropic body having an optical axis in a direction normal to the liquid crystal cell substrate.
【請求項2】 一対の基板間に正の誘電異方性を有する
ネマチック液晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも
一枚の高分子フィルムと、それらを挟んで両側に配置さ
れた一対の偏光板とを備えた液晶表示素子において、前
記高分子フィルムがオン電圧印加時の液晶ダイレクター
の平均方向とほぼ平行な方向に光軸を有する負の光学的
異方体であることを特徴とする液晶表示素子。
2. A liquid crystal cell in which a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy is sandwiched between a pair of substrates, at least one polymer film, and a pair of polarized lights arranged on both sides sandwiching them. In a liquid crystal display device including a plate, the polymer film is a negative optical anisotropic body having an optical axis in a direction substantially parallel to the average direction of the liquid crystal director when an on-voltage is applied. Liquid crystal display device.
【請求項3】 前記液晶セルの液晶のねじれ角が約90
度であることを特徴とする請求項1および請求項2記載
の液晶表示素子。
3. The twist angle of the liquid crystal of the liquid crystal cell is about 90.
The liquid crystal display element according to claim 1 or 2, wherein the liquid crystal display element is in degrees.
【請求項4】 前記偏光板の透過軸が、隣接する、ある
いは高分子フィルムを挟んで隣接する液晶セル基板の配
向処理方向と直角になるように配置したことを特徴とす
る請求項3記載の液晶表示素子。
4. The polarizing plate is arranged so that the transmission axis of the polarizing plate is perpendicular to the alignment treatment direction of the liquid crystal cell substrates adjacent to each other or sandwiching the polymer film therebetween. Liquid crystal display device.
【請求項5】 前記液晶セルの液晶のねじれ角が約0度
であることを特徴とする請求項1および請求項2記載の
液晶表示素子。
5. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the twist angle of the liquid crystal of the liquid crystal cell is about 0 degree.
【請求項6】 前記液晶表示素子が、電圧無印加時に明
表示、電圧印加時に暗表示を行うことを特徴とする請求
項1および請求項2記載の液晶表示素子。
6. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element performs bright display when no voltage is applied and dark display when voltage is applied.
【請求項7】 前記液晶のプレチルト角が5度以上であ
ることを特徴とする請求項1および請求項2記載の液晶
表示素子。
7. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the pretilt angle of the liquid crystal is 5 degrees or more.
【請求項8】 前記液晶セルの少なくとも一方の基板と
液晶とのアンカリング・エネルギーが、1×10-4J/
2以下であることを特徴とする請求項1および請求項
2記載の液晶表示素子。
8. The anchoring energy between the liquid crystal and at least one substrate of the liquid crystal cell is 1 × 10 −4 J /
The liquid crystal display device according to claim 1 or 2, wherein the liquid crystal display device has a size of m 2 or less.
【請求項9】 前記液晶セルを駆動する際に、オン時の
実効電圧を液晶セルのしきい値電圧の4倍以上に設定し
たことを特徴とする請求項1および請求項2記載の液晶
表示素子。
9. The liquid crystal display according to claim 1, wherein when driving the liquid crystal cell, an effective voltage when turned on is set to be four times or more a threshold voltage of the liquid crystal cell. element.
【請求項10】 前記高分子フィルムを、液晶セルの上
下に配置することを特徴とする請求項1および請求項2
記載の液晶表示素子。
10. The polymer film is arranged above and below a liquid crystal cell, and the polymer film is arranged above and below the liquid crystal cell.
The liquid crystal display element described.
【請求項11】 前記高分子フィルムの(nx−nz)×
dの値の和を、液晶セルの△n×dの値と同じかそれよ
りも小さくしたことを特徴とする請求項1および請求項
2記載の液晶表示素子。
11. The polymer film of (n x −n z ) ×
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the sum of the values of d is equal to or smaller than the value of Δn × d of the liquid crystal cell.
【請求項12】 前記高分子フィルムの△nの波長分散
値νを、液晶のそれよりも小さくしたことを特徴とする
請求項1および請求項2記載の液晶表示素子。
12. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the Δn wavelength dispersion value ν of the polymer film is smaller than that of the liquid crystal.
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