JPH0561073A - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element

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Publication number
JPH0561073A
JPH0561073A JP29857291A JP29857291A JPH0561073A JP H0561073 A JPH0561073 A JP H0561073A JP 29857291 A JP29857291 A JP 29857291A JP 29857291 A JP29857291 A JP 29857291A JP H0561073 A JPH0561073 A JP H0561073A
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JP
Japan
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liquid crystal
polymer
layer
crystal display
chemical
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Application number
JP29857291A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Mazaki
仁詩 真崎
Takehiro Toyooka
武裕 豊岡
Hiroyuki Ito
宏之 伊藤
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a liquid crystal display element having of quick response and wide viewing angle. CONSTITUTION:In the liquid crystal display element which is, at least, composed of a liquid crystal driving cell, at least, one double refraction layer, and a pair of polarizing layers arranged so as to hold the double refraction layer from the outside, the sum (DELTAnd) of the retardation values of the liquid crystal layer and the double refraction layer, when the liquid crystal layer of the liquid crystal driving cell is oriented nearly in parallel with a substrate, satisfies the following expression as a characteristic; DELTAnd=lambda(k<2>-(theta/180)2)<1/2> (1), where, lambdais the wavelength of light, and 0.45mum<lambda<0.65mum, theta (a unit is a degree), is the sum of the twist angles of the liquid crystal layer and the double refraction layer, and 15<theta<400, and k is the integer of 1<=k<=4, and k>theta/180. A liquid crystal display that an optical parameter is easily designed, the speed of the response is high, and the visual angle dependency of a contrast is reduced, can be executed, and the liquid crystal display element is used not only for a display for a liquid crystal TV set displaying a moving picture, but also the displays for all aims.

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。さらに詳しくは、本発明は、応答速度が速く、視野
角の広い液晶素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device. More specifically, the present invention relates to a liquid crystal device having a fast response speed and a wide viewing angle.

【0002】[0002]

【従来技術および発明が解決しようとする課題】液晶デ
ィスプレーは低電圧駆動、軽量、低コストなどの特徴の
故に、ディスプレー分野において、ブラウン管にかわり
大きな地位を占めつつある。しかしながら、一般に液晶
ディスプレーは応答速度が遅く、また視角によるコント
ラストの低下および色調の変化をきたす(以下、視角依
存性とよぶ)などの欠点を有しており、これらの問題の
解決が望まれていた。
2. Description of the Related Art Liquid crystal displays are occupying a major position in the display field in place of cathode ray tubes because of their features such as low voltage driving, light weight and low cost. However, liquid crystal displays generally have slow response speed, and have drawbacks such as a decrease in contrast and a change in color tone depending on the viewing angle (hereinafter referred to as viewing angle dependency), and it is desired to solve these problems. It was

【0003】視角依存性の面では、液晶分子の略平行配
向を暗表示に利用し、基板略垂直配向を明表示時に利用
する方法、例えば、ツイステッドネマチック(TN)デ
ィスプレーのノーマリーブラックモードの方が、その
逆、例えばTNディスプレーのノーマリーホワイトモー
ドより有利であると考えられている。液晶分子の基板略
平行配向状態を暗表示とする方式では、暗表示をなるべ
く黒っぽくするため液晶表示素子の駆動液晶層において
次式を満たすようなリターデーション値(複屈折と厚み
の積、Δnd′)になるように設計されている。
In view of the viewing angle dependence, a method of utilizing substantially parallel alignment of liquid crystal molecules for dark display and utilizing substantially vertical alignment of substrates for bright display, for example, normally black mode of twisted nematic (TN) display However, it is believed to have advantages over the normally white mode of TN displays, for example, and vice versa. In the system in which the substantially parallel alignment state of the liquid crystal molecules on the substrate is used for dark display, the retardation value (product of birefringence and thickness, Δnd ' ) Is designed to be.

【0004】[0004]

【数2】 [Equation 2]

【0005】液晶表示素子の応答速度を上げるためには
一般に液晶層の厚みを減らせば良いが、リターデーショ
ン値は上式よりとびとびの値しかとれないこと、また上
式において次数k′が小さくなるほど暗表示時の光の透
過(波長0.55μmの光を除く)が多くなりコントラ
ストが低下することから、単純に駆動液晶層の厚みを薄
くすることは好ましくない。また、ねじれ角θは応答速
度を上げるためにはあまり大きな値には設定できないと
いう制約もあった。
In order to increase the response speed of the liquid crystal display element, it is generally sufficient to reduce the thickness of the liquid crystal layer, but the retardation value can be only a discrete value from the above equation, and the smaller the order k'in the above equation, It is not preferable to simply reduce the thickness of the driving liquid crystal layer because the light transmission during dark display (excluding light having a wavelength of 0.55 μm) increases and the contrast decreases. There is also a constraint that the twist angle θ cannot be set to a too large value in order to increase the response speed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、液晶駆動
セルの光学パラメーターがそのままでは表示に使用でき
ない条件であっても、別の、ねじれ構造を持った複屈折
層を加えることによりパラメーターの適性化が行えるこ
とに注目し、鋭意検討した結果、本発明では液晶駆動セ
ルのリターデーション、ねじれ角を任意に設定でき、応
答速度が速く、コントラストが高く、かつ視角依存性が
小さい液晶表示素子を見出し、ついに本発明に到達し
た。
The inventors of the present invention have found that even if the optical parameters of the liquid crystal driving cell cannot be used for display as they are, the parameters can be improved by adding another birefringent layer having a twist structure. As a result of diligent study, it was possible to arbitrarily set the retardation and twist angle of the liquid crystal driving cell, the response speed was fast, the contrast was high, and the viewing angle dependence was small in the present invention. The device was found, and the present invention was finally reached.

【0007】すなわち、本発明は、電極を有する一対の
基板間に狭持された液晶層と、少なくとも一つの複屈折
層と、これらの層を外側から挟むように配置された一対
の偏光層とから少なくとも構成され、該電極に電気信号
を入力して光変調を行う液晶表示素子において、液晶層
が基板に略平行に配向している時の液晶層のリターデー
ション値と複屈折層のリターデーション値の和(Δn
d)が、式(1)を満たすことを特徴とする液晶表示素
子に関する。
That is, according to the present invention, a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates having electrodes, at least one birefringent layer, and a pair of polarizing layers arranged so as to sandwich these layers from the outside. In a liquid crystal display element configured to at least include an electric signal by inputting an electric signal to the electrode to perform optical modulation, the retardation value of the liquid crystal layer and the retardation of the birefringent layer when the liquid crystal layer is aligned substantially parallel to the substrate. Sum of values (Δn
d) relates to a liquid crystal display device characterized by satisfying the formula (1).

【0008】[0008]

【数3】 [Equation 3]

【0009】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明の電極を有する一対の基板間に狭持された液晶層
は、該電極に電気信号を入力して光変調を行ういわゆる
駆動セルの液晶層である。本発明の液晶駆動セルは、液
晶分子が基板に略平行配向時を暗表示、基板に略垂直配
向時を明表示とするタイプの液晶表示素子の一種と見な
すことができるが、そのタイプは特に限定されるもので
はなく、次に述べる複屈折層によるパラメーターの補正
が可能なことから、作製条件の制限が少なく、種々のリ
ターデーションおよびねじれ角を持つものが液晶駆動セ
ルとして使用できる。
The present invention will be described in detail below. The liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates having the electrode of the present invention is a liquid crystal layer of a so-called driving cell which performs electric modulation by inputting an electric signal to the electrode. The liquid crystal drive cell of the present invention can be regarded as a kind of liquid crystal display element of a type in which liquid crystal molecules are darkly displayed when they are substantially parallel to the substrate and brightly displayed when they are substantially vertically aligned to the substrate. The present invention is not limited to this, and since the parameters can be corrected by the birefringent layer described below, there are few restrictions on the manufacturing conditions, and those having various retardations and twist angles can be used as the liquid crystal drive cell.

【0010】該液晶駆動セルは、液晶分子が基板に略平
行に配向している時の液晶層のリターデーション(複屈
折Δnと厚みdの積、単位μm)が式(2)の条件
を満たすことが望ましい。
In the liquid crystal drive cell, the retardation of the liquid crystal layer (the product of the birefringence Δn 1 and the thickness d 1 , unit μm) when the liquid crystal molecules are oriented substantially parallel to the substrate satisfies the condition of the formula (2). It is desirable to satisfy.

【0011】[0011]

【数4】 [Equation 4]

【0012】ここでθはねじれ角の絶対値(単位は
度)であり、通常10度以上380度以下、好ましくは
25度以上360度以下である。ねじれ角θが10度
以下の時は、明瞭な表示が得られにくく、380度以上
の時は式(2)よりリターデーションを大きくとらなけ
ればならず表示の視角依存性が大きくなり好ましくな
い。ねじれ構造は右ねじれでも、左ねじれでもよいが、
複屈折層のねじれ方向と同一でなければならない。この
式(2)の条件を満たさない場合、入射光の導波路効果
が現れず良好な光変調が行えなくなる場合があり好まし
くない。このような導波路効果を利用する液晶駆動セル
としては、具体的には例えば、TN(ツイステッドネマ
チック)セル、STN(スーパーツイステッドネマチッ
ク)セルなどが挙げられる。
Here, θ 1 is an absolute value (unit is degree) of the twist angle, and is usually 10 degrees or more and 380 degrees or less, preferably 25 degrees or more and 360 degrees or less. When the twist angle θ 1 is 10 degrees or less, it is difficult to obtain a clear display, and when the twist angle θ 1 is 380 degrees or more, it is necessary to set a large retardation according to the formula (2), and the viewing angle dependency of the display becomes large. .. The twist structure may be right twist or left twist,
It should be the same as the twist direction of the birefringent layer. If the condition of the expression (2) is not satisfied, the waveguide effect of the incident light does not appear and good optical modulation may not be performed, which is not preferable. Specific examples of the liquid crystal drive cell utilizing such a waveguide effect include a TN (twisted nematic) cell and an STN (super twisted nematic) cell.

【0013】本発明に用いられる複屈折層は、表示中で
もその配向構造をほとんど変化させないものであり、液
晶駆動セルの暗表示時のパラメーターを相補的に補い、
本発明の表示素子のリターデーション、ねじれ角を適性
化する部位である。従って、かかる複屈折層としては、
用いる液晶駆動セルによって適宜選択されるものであ
り、特に限定されないが、複屈折層のリターデーション
(Δn(単位μm))式(3)の条件を満たすこ
とが望ましい。
The birefringent layer used in the present invention hardly changes its alignment structure even during display, and complements the parameters of the liquid crystal driving cell during dark display.
It is a part for optimizing the retardation and the twist angle of the display element of the present invention. Therefore, as such a birefringent layer,
It is appropriately selected depending on the liquid crystal driving cell to be used, and is not particularly limited, but it is desirable that the retardation of the birefringent layer (Δn 2 d 2 (unit: μm)) satisfy the condition of the expression (3).

【0014】[0014]

【数5】 [Equation 5]

【0015】ここでθは複屈折層のねじれ角の絶対値
(単位は度)であり、5度<θ<360度、好ましくは
10度<θ<300度である。もちろん複屈折層は単独
でも2層以上でも用いることができる。2層以上の複屈
折層を用いる場合、それぞれの複屈折層が式(2)を満
たすことが望ましい。この条件を満たさない場合、入射
光の導波路効果が現れず、液晶駆動セルのパラメーター
の補正が十分に行えない場合があり好ましくない。該複
屈折層のねじれ方向は、光変調のための液晶駆動セルの
液晶のねじれ方向と同一であることが必要である。かか
る複屈折層としては、例えば、ねじれネマチック構造を
固定化した液晶性高分子フィルム(膜)、一対の透明基
板間に狭持されたねじれネマチック構造をもった低分子
液晶層などが挙げられ、なかでも、配向安定性の面でね
じれネマチック配向を固定化した液晶性高分子フィルム
が好ましく用いられ、以下、具体的に説明する。
Here, θ 2 is the absolute value (unit is degree) of the twist angle of the birefringent layer, and 5 degrees <θ <360 degrees, preferably 10 degrees <θ <300 degrees. Of course, the birefringent layer may be used alone or in two or more layers. When two or more birefringent layers are used, each birefringent layer preferably satisfies the formula (2). If this condition is not satisfied, the waveguide effect of incident light does not appear, and the parameters of the liquid crystal drive cell may not be sufficiently corrected, which is not preferable. The twisting direction of the birefringent layer needs to be the same as the twisting direction of the liquid crystal of the liquid crystal driving cell for light modulation. Examples of such a birefringent layer include a liquid crystalline polymer film (film) having a twisted nematic structure fixed thereon, a low-molecular liquid crystal layer having a twisted nematic structure sandwiched between a pair of transparent substrates, and the like. Among them, a liquid crystalline polymer film in which the twisted nematic orientation is fixed is preferably used in terms of orientation stability, which will be specifically described below.

【0016】かかる液晶性高分子としては、液晶状態で
ねじれネマチック構造をとり、次いでガラス転移点以下
の温度に冷却することより、該構造を固定化できるもの
が好適である。このような液晶性高分子としては、均一
でモノドメインなネマチック配向性を示しかつその配向
状態を容易に固定化できる高分子液晶に、所定量の光学
活性化合物を加えた組成物や、均一でモノドメインなね
じれネマチック配向性を示し、かつその配向状態を容易
に固定化できる高分子液晶が挙げられる。
As such a liquid crystalline polymer, those capable of immobilizing a twisted nematic structure in a liquid crystal state and then fixing the structure by cooling to a temperature below the glass transition point are preferable. Examples of such a liquid crystal polymer include a composition obtained by adding a predetermined amount of an optically active compound to a polymer liquid crystal that exhibits uniform and monodomain nematic alignment and can easily fix the alignment state. A polymer liquid crystal that exhibits a twisted nematic orientation such as a monodomain and that can easily fix the orientation state is mentioned.

【0017】まず、前者のネマチック液晶性高分子と光
学活性化合物からなる組成物について説明すると、ベー
スとなる均一でモノドメインなネマチック配向性を示
し、かつその配向状態を容易に固定化できる高分子液晶
においては、ネマチック配向の安定した固定化を行うた
めには、液晶の相系列でみた場合、ネマチック相より低
温部に結晶相を持たないことが重要である。これらの相
が存在する場合固定化のために冷却するとき必然的にこ
れらの相を通過することになり、結果として一度得られ
たネマチック配向が破壊されてしまい、性能が不満足な
ものになりやすく、すなわち、ネマチック相より低温部
にガラス相を有する高分子液晶をベースとして用いるこ
とが好適である。かかる高分子液晶としてはコレステリ
ック液晶状態でネマチック配向し、液晶転移点以下では
ガラス状態となるものはすべて使用でき、例えばポリエ
ステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル
イミドなどの主鎖型液晶ポリマー、あるいはポリアクリ
レート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシ
ロキサンなどの側鎖型液晶ポリマーなどを例示すること
ができる。なかでも合成の容易さ、透明性、配向性、ガ
ラス転移点などからポリエステルが好ましい。用いられ
るポリエステルとしてはオルソ置換芳香族単位を構成成
分として含むポリマーが最も好ましいが、オルソ置換芳
香族単位の代わりにかさ高い置換基を有する芳香族、あ
るいはフッ素または含フッ素置換基を有する芳香族など
を構成成分として含むポリマーもまた使用することがで
きる。本発明で言うオルソ置換芳香族単位とは、主鎖を
なす結合を互いにオルソ位とする構造単位を意味する。
具体的には次に示すようなカテコール単位、サリチル酸
単位、フタル酸単位およびこれらの基のベンゼン環に置
換基を有するものなどをあげることができる。
First, the former composition comprising a nematic liquid crystal polymer and an optically active compound will be explained. A polymer which shows a uniform and monodomain nematic orientation as a base and can easily fix the orientation state. In the liquid crystal, in order to perform stable immobilization of nematic orientation, it is important in view of the phase sequence of the liquid crystal that it has no crystal phase at a temperature lower than that of the nematic phase. If these phases are present, they will inevitably pass through these phases when cooled for immobilization, and as a result the once obtained nematic orientation will be destroyed and the performance tends to be unsatisfactory. That is, it is preferable to use a polymer liquid crystal having a glass phase at a temperature lower than that of a nematic phase as a base. As the polymer liquid crystal, nematic alignment in the cholesteric liquid crystal state, all those that become glass state below the liquid crystal transition point can be used, for example, polyester, polyamide, polycarbonate, main chain liquid crystal polymer such as polyester imide, or polyacrylate, Examples thereof include side chain type liquid crystal polymers such as polymethacrylate, polymalonate, and polysiloxane. Among them, polyester is preferable from the viewpoint of easiness of synthesis, transparency, orientation, glass transition point and the like. The polyester used is most preferably a polymer containing an ortho-substituted aromatic unit as a constituent component, but an aromatic having a bulky substituent in place of the ortho-substituted aromatic unit, or an aromatic having a fluorine- or fluorine-containing substituent, etc. Polymers containing as a constituent can also be used. In the present invention, the ortho-substituted aromatic unit means a structural unit in which the bonds forming the main chain are in ortho positions with respect to each other.
Specific examples thereof include the following catechol units, salicylic acid units, phthalic acid units, and those having a substituent on the benzene ring of these groups.

【0018】[0018]

【化1】 (Xは水素、Cl、Br等のハロゲン、炭素数が1から
4のアルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基
を示す、またkは0〜2である。)これらのなかでも特
に好ましい例として次のようなものを例示することがで
きる。
[Chemical 1] (X represents hydrogen, halogen such as Cl or Br, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group, and k is 0 to 2.) Of these, the following are particularly preferred examples. Such a thing can be illustrated.

【0019】[0019]

【化2】 [Chemical 2]

【0020】ところで前記ポリエステルとしては(a)
ジオール類より誘導される構造単位(以下、ジオール成
分という)およびジカルボン酸類より誘導される構造単
位(以下、ジカルボン酸成分という)および/または
(b)一つの単位中にカルボン酸と水酸基を同時に含む
オキシカルボン酸類より誘導される構造単位(以下、オ
キシカルボン酸成分という)を構成成分として含み、好
ましくは前記オルソ置換芳香族単位を含むポリマーが例
示できる。
By the way, as the polyester (a)
A structural unit derived from a diol (hereinafter referred to as a diol component) and a structural unit derived from a dicarboxylic acid (hereinafter referred to as a dicarboxylic acid component) and / or (b) one unit simultaneously contains a carboxylic acid and a hydroxyl group. Examples of the polymer include a structural unit derived from an oxycarboxylic acid (hereinafter referred to as an oxycarboxylic acid component) as a constituent, and preferably the ortho-substituted aromatic unit.

【0021】これらのうち、ジオール成分としては次の
ような芳香族および脂肪族のジオールを挙げることがで
きる。
Among these, the following aromatic and aliphatic diols can be mentioned as the diol component.

【化3】 (Yは水素、Cl、Br等のハロゲン、炭素数1から4
のアルキル基もしくはアルコキシまたはフェニル基を示
す。lは0〜2である。)、
[Chemical 3] (Y is hydrogen, halogen such as Cl and Br, and has 1 to 4 carbon atoms.
Represents an alkyl group, an alkoxy group, or a phenyl group. 1 is 0 to 2. ),

【0022】[0022]

【化4】 [Chemical 4]

【0023】なかでも、Above all,

【化5】 などが好ましく用いられる(式中Meはメチル基、Bu
はブチル基を示す)。
[Chemical 5] And the like (wherein Me is a methyl group, Bu
Represents a butyl group).

【0024】またジカルボン酸成分としては次のような
ものを例示することができる。
The following can be exemplified as the dicarboxylic acid component.

【化6】 (Zは水素、Cl、Br等のハロゲン、炭素数が1から
4のアルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基
を示す。mは0〜2である。)、
[Chemical 6] (Z represents hydrogen, halogen such as Cl and Br, an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or a phenyl group. M is 0 to 2.),

【0025】[0025]

【化7】 [Chemical 7]

【0026】なかでも、Above all,

【化8】 などが好ましい。[Chemical 8] Are preferred.

【0027】オキシカルボン酸成分としては、具体的に
は次のような単位を例示することができる。
Specific examples of the oxycarboxylic acid component include the following units.

【化9】 [Chemical 9]

【0028】ジカルボン酸とジオールのモル比は、一般
のポリエステルと同様、大略1:1である(オキシカル
ボン酸を用いている場合は、カルボン酸基と水酸基の割
合)。またポリエステル中に占めるオルソ置換芳香族単
位の割合は5モル%から40モル%の範囲が好ましく、
さらに好ましくは10モル%から30モル%の範囲であ
る。5モル%より少ない場合は、ネマチック相の下に結
晶相が現れる傾向があり好ましくない。また40モル%
より多い場合は、ポリマーが液晶性を示さなくなる傾向
があり好ましくない。代表的なポリエステルとしては次
のようなポリマーを例示することができる。
The molar ratio of the dicarboxylic acid to the diol is approximately 1: 1 as in the case of general polyesters (in the case of using oxycarboxylic acid, the ratio of carboxylic acid group and hydroxyl group). The ratio of ortho-substituted aromatic units in the polyester is preferably in the range of 5 mol% to 40 mol%,
More preferably, it is in the range of 10 mol% to 30 mol%. When it is less than 5 mol%, a crystal phase tends to appear below the nematic phase, which is not preferable. 40 mol%
If the amount is larger, the polymer tends to lose liquid crystallinity, which is not preferable. The following polymers can be illustrated as a typical polyester.

【0029】[0029]

【化10】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 10] A polymer composed of structural units of

【0030】[0030]

【化11】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 11] A polymer composed of structural units of

【0031】[0031]

【化12】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical formula 12] A polymer composed of structural units of

【0032】[0032]

【化13】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 13] A polymer composed of structural units of

【0033】[0033]

【化14】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 14] A polymer composed of structural units of

【0034】[0034]

【化15】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 15] A polymer composed of structural units of

【0035】[0035]

【化16】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 16] A polymer composed of structural units of

【0036】[0036]

【化17】 の構造単位から構成されるポリマー。[Chemical 17] A polymer composed of structural units of.

【0037】オルソ置換芳香族単位に変えて次に示すよ
うなかさ高い置換基を含む芳香族単位、あるいはフッ素
または含フッ素置換基を含む芳香族単位を構成成分とす
るポリマーもまた好ましく用いられる。
Polymers having an aromatic unit containing a bulky substituent as shown below instead of an ortho-substituted aromatic unit, or a polymer containing an aromatic unit containing a fluorine- or fluorine-containing substituent as a constituent component are also preferably used.

【0038】[0038]

【化18】 [Chemical 18]

【0039】[0039]

【化19】 [Chemical 19]

【0040】これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中
たとえばフェノール/テトラクロロエタン(60/40
重量比)混合溶媒中、30℃で測定した対数粘度が0.
05から3.0、が好ましく、さらに好ましくは0.0
7から2.0の範囲である。対数粘度が0.05より小
さい場合、得られた高分子液晶の強度が弱くなる場合が
あり、また3.0より大きい場合、液晶形成時の粘性が
高すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の増加など
問題点が生じる場合がある。またこれらポリエステルの
ガラス転移点も重要であり、配向固定化した後の配向の
安定性に影響を及ぼす。用途にもよるが、ガラス転移点
が通常0℃以上、好ましくは10℃以上であり、一般的
には室温付近で使用すると考えれば、ガラス転移点が3
0℃以上であることが望ましく、特に50℃以上である
ことが望ましい。ガラス転移点が0℃よりも低い場合、
室温付近で使用すると一度固定化した液晶構造が変化す
る場合があり、液晶構造に由来する機能が低下する場合
がある。
The molecular weight of these polymers can be determined in various solvents such as phenol / tetrachloroethane (60/40).
Weight ratio) In a mixed solvent, the logarithmic viscosity measured at 30 ° C. is 0.
05 to 3.0 is preferable, and 0.0 is more preferable.
It is in the range of 7 to 2.0. If the logarithmic viscosity is less than 0.05, the strength of the obtained polymer liquid crystal may be weak. If the logarithmic viscosity is more than 3.0, the viscosity at the time of liquid crystal formation is too high, resulting in a decrease in orientation and alignment. There may be problems such as an increase in the time required. Further, the glass transition point of these polyesters is also important and affects the stability of orientation after the orientation is fixed. Although depending on the application, the glass transition point is usually 0 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher, and generally, when the glass transition temperature is considered to be around room temperature, the glass transition point is 3 or less.
The temperature is preferably 0 ° C or higher, and particularly preferably 50 ° C or higher. If the glass transition temperature is lower than 0 ° C,
When used near room temperature, the once fixed liquid crystal structure may change, and the function derived from the liquid crystal structure may deteriorate.

【0041】これらポリマーの合成法は特に制限される
ものではなく、当該分野で公知の重合法、例えば溶融重
合法あるいは対応するジカルボン酸の酸クロライドを用
いる酸クロライド法で合成される。溶融重合法で合成す
る場合、例えば対応するジカルボン酸と対応するジオー
ルのアセチル化物を、高温、高真空下で重合させること
によって製造でき、分子量は重合時間のコントロールあ
るいは仕込組成のコントロールによって容易に行える。
重合反応を促進させるためには、従来から公知の酢酸ナ
トリウムなどの金属塩を使用することもできる。また溶
液重合法を用いる場合は、所定量のジカルボン酸ジクロ
ライドとジオールとを溶媒に溶解し、ピリジンなどの酸
受容体の存在下に加熱することにより、容易に目的のポ
リエステルを得ることができる。
The method for synthesizing these polymers is not particularly limited, and they can be synthesized by a polymerization method known in the art, for example, a melt polymerization method or an acid chloride method using a corresponding acid chloride of dicarboxylic acid. In the case of synthesizing by a melt polymerization method, for example, it can be produced by polymerizing an acetylated product of a corresponding dicarboxylic acid and a corresponding diol at high temperature under high vacuum, and the molecular weight can be easily controlled by controlling the polymerization time or controlling the charging composition. ..
In order to accelerate the polymerization reaction, a conventionally known metal salt such as sodium acetate can also be used. When the solution polymerization method is used, the desired polyester can be easily obtained by dissolving a predetermined amount of dicarboxylic acid dichloride and diol in a solvent and heating in the presence of an acid acceptor such as pyridine.

【0042】これらネマチック液晶性ポリマーにねじれ
を与えるために混合される光学活性化合物について説明
すると、代表的な例としてまず光学活性な低分子化合物
をあげることができる。光学活性を有する化合物であれ
ばいずれも本発明に使用することができるが、ベースポ
リマーとの相溶性の観点から光学活性な液晶化合物であ
ることが望ましい。具体的には次のような化合物を例示
することができる。
The optically active compound which is mixed to impart twist to these nematic liquid crystalline polymers will be explained. As a typical example, an optically active low molecular weight compound can be mentioned first. Any compound having an optical activity can be used in the present invention, but an optically active liquid crystal compound is preferable from the viewpoint of compatibility with the base polymer. Specifically, the following compounds can be exemplified.

【0043】[0043]

【化20】 [Chemical 20]

【0044】[0044]

【化21】 [Chemical 21]

【0045】本発明で用いられる光学活性化合物とし
て、次に光学活性な高分子化合物をあげることができ
る。分子内に光学活性な基を有する高分子であればいず
れも使用することができるが、ベースポリマーとの相溶
性の観点から液晶性を示す高分子であることが望まし
い。例として光学活性な基を有する液晶性のポリアクリ
レート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシ
ロキサン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルア
ミド、ポリカーボネート、あるいはポリペプチド、セル
ロースなどをあげることができる。なかでもベースとな
るネマチック液晶性ポリマーとの相溶性から、芳香族主
体の光学活性なポリエステルが最も好ましい。具体的に
は次のようなポリマーを例示することができる。
Examples of the optically active compound used in the present invention include the following optically active polymer compounds. Any polymer can be used as long as it has an optically active group in the molecule, but a polymer showing liquid crystallinity is preferable from the viewpoint of compatibility with the base polymer. Examples thereof include liquid crystal polyacrylates, polymethacrylates, polymalonates, polysiloxanes, polyesters, polyamides, polyesteramides, polycarbonates having an optically active group, polypeptides, and celluloses. Among them, an optically active polyester mainly containing an aromatic compound is most preferable because of its compatibility with the nematic liquid crystal polymer as the base. Specifically, the following polymers can be exemplified.

【0046】[0046]

【化22】 の構造体から構成されるポリマー、[Chemical formula 22] A polymer composed of the structure of

【0047】[0047]

【化23】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical formula 23] A polymer composed of structural units of

【0048】[0048]

【化24】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical formula 24] A polymer composed of structural units of

【0049】[0049]

【化25】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 25] A polymer composed of structural units of

【0050】[0050]

【化26】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical formula 26] A polymer composed of structural units of

【0051】[0051]

【化27】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 27] A polymer composed of structural units of

【0052】[0052]

【化28】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 28] A polymer composed of structural units of

【0053】[0053]

【化29】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 29] A polymer composed of structural units of

【0054】[0054]

【化30】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 30] A polymer composed of structural units of

【0055】[0055]

【化31】 の構造単位から構成されるポリマー、[Chemical 31] A polymer composed of structural units of

【0056】[0056]

【化32】 の構造単位から構成されるポリマー。[Chemical 32] A polymer composed of structural units of.

【0057】これらのポリマー中に占める光学活性な基
の割合は通常0.5モル%〜80モル%であり、好まし
くは5モル%〜60モル%が望ましい。
The proportion of the optically active group in these polymers is usually 0.5 mol% to 80 mol%, preferably 5 mol% to 60 mol%.

【0058】また、これらのポリマーの分子量は、たと
えばフェノール/テトラクロロエタン中、30℃で測定
した対数粘度が0.05から5.0の範囲が好ましい。
対数粘度が5.0より大きい場合は粘性が高すぎて結果
的に配向性の低下を招くので好ましくなく、また0.0
5より小さい場合は組成のコントロールが難しくなり好
ましくない。
The molecular weight of these polymers is preferably such that the logarithmic viscosity measured at 30 ° C. in phenol / tetrachloroethane is in the range of 0.05 to 5.0.
If the logarithmic viscosity is more than 5.0, the viscosity is too high, resulting in a decrease in orientation, which is not preferable.
When it is less than 5, the composition is difficult to control, which is not preferable.

【0059】これらの組成物の調製は、ネマチック液晶
性ポリエステルと光学活性化合物を所定の割合で、固定
混合、溶液混合あるいはメルト混合などの方法によって
行える。組成物中に占める光学活性化合物の割合は、光
学活性化合物中の光学活性な基の比率、あるいはその光
学活性化合物のネマチック液晶にねじれを与えるときの
ねじれ力によって異なるが、一般的には0.1から30
wt%の範囲が好ましく、特に0.3から20wt%の
範囲が好ましい。0.1wt%より少ない場合はネマチ
ック液晶に十分なねじれを与えることができず、また3
0wt%より多い場合はねじれが大きくなりすぎ、また
配向性に悪影響をおよぼす。
These compositions can be prepared by a method such as fixed mixing, solution mixing or melt mixing of the nematic liquid crystal polyester and the optically active compound in a predetermined ratio. The ratio of the optically active compound in the composition varies depending on the ratio of the optically active group in the optically active compound or the twisting force when the nematic liquid crystal of the optically active compound is twisted, but it is generally 0. 1 to 30
The range of wt% is preferable, and the range of 0.3 to 20 wt% is particularly preferable. If the amount is less than 0.1 wt%, the nematic liquid crystal cannot be sufficiently twisted.
When it is more than 0 wt%, the twist becomes too large and the orientation is adversely affected.

【0060】他方、前述後者の他の光学活性化合物を用
いることなく自身で均一でモノドメインなねじれネマチ
ック配向をし、かつその配向状態を容易に固定化できる
高分子液晶としては、ポリマー主鎖中に光学活性基を有
し自身が光学活性であることが必須であり、具体的には
光学活性なポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶ポリマー、あ
るいはポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシ
ロキサンなどの側鎖型液晶ポリマーなどを例示すること
ができる。なかでも合成の容易さ、配向性、ガラス転移
点などからポリエステルが好ましい。用いられるポリエ
ステルとしてはオルソ置換芳香族単位を構成成分として
含むポリマーが最も好ましいが、オルソ置換芳香族単位
の代わりにかさ高い置換基を有する芳香族、あるいはフ
ッ素または含フッ素置換基を有する芳香族などを構成成
分として含むポリマーもまた使用することができる。こ
れらの光学活性なポリエステルは、今まで説明してきた
ネマチック液晶性ポリエステルに、さらに光学活性なジ
オール、ジカルボン酸、オキシカルボン酸を用いて次に
示すような光学活性基を導入することにより得られる。
(式中*印は光学活性炭素を示す)
On the other hand, as a polymer liquid crystal capable of performing uniform and monodomain twisted nematic alignment by itself and easily fixing the alignment state without using the other optically active compound of the latter, the polymer main chain is It is essential that the compound itself has an optically active group and is optically active. Specifically, the main chain type liquid crystal polymer such as optically active polyester, polyamide, polycarbonate, polyesterimide, or polyacrylate, polymethacrylate, or polyacrylate. Examples thereof include side chain type liquid crystal polymers such as siloxane. Among them, polyester is preferable from the viewpoint of easiness of synthesis, orientation, glass transition point and the like. The polyester used is most preferably a polymer containing an ortho-substituted aromatic unit as a constituent component, but an aromatic having a bulky substituent in place of the ortho-substituted aromatic unit, or an aromatic having a fluorine- or fluorine-containing substituent, etc. Polymers containing as a constituent can also be used. These optically active polyesters can be obtained by introducing the following optically active groups to the nematic liquid crystalline polyesters described so far using an optically active diol, dicarboxylic acid or oxycarboxylic acid.
(In the formula, * indicates optically active carbon)

【0061】[0061]

【化33】 [Chemical 33]

【0062】[0062]

【化34】 [Chemical 34]

【0063】これら光学活性な基のポリマー中に占める
割合は、0.1から20モル%の範囲が好ましく、特に
0.3から10モル%の範囲が好ましい。光学活性な基
の割合が0.1%より少ない場合はねじれ構造が得られ
ず、また20モル%より多い場合は配向性に悪影響を及
ぼし好ましくない。これらのポリマーの分子量は、各種
溶媒中たとえばフェノール/テトラクロロエタン(60
/40)混合溶媒中、30℃で測定した対数粘度が0.
05から3.0が好ましく、さらに好ましくは0.07
から2.0の範囲である。対数粘度が0.05より小さ
い場合、得られた高分子液晶の強度が弱くなり好ましく
ない。また3.0より大きい場合、液晶形成時の粘性が
高すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の増加など
問題が生じる。またこれらポリエステルのガラス転移点
は、用途にもよるが、通常0℃以上、好ましくは10℃
以上、一般的には室温付近で使用すると考えれば、ガラ
ス転移点が30℃以上であることが望ましく、特に50
℃以上であることが望ましい。ガラス転移点が0℃より
低い場合、室温付近で使用すると一度固定化した液晶構
造が変化する場合があり、液晶構造に由来する機能が低
下してしまい好ましくない。これらのポリマーの重合は
前述した溶融重合法、あるいは酸フロライド法を用いる
ことによって行うことができる。
The proportion of these optically active groups in the polymer is preferably in the range of 0.1 to 20 mol%, particularly preferably in the range of 0.3 to 10 mol%. If the proportion of the optically active group is less than 0.1%, a twisted structure cannot be obtained, and if it exceeds 20 mol%, the orientation is adversely affected, which is not preferable. The molecular weight of these polymers can vary in various solvents such as phenol / tetrachloroethane (60
/ 40) The logarithmic viscosity measured at 30 ° C. in a mixed solvent is 0.
05 to 3.0 is preferable, and 0.07 is more preferable.
To 2.0. If the logarithmic viscosity is less than 0.05, the strength of the obtained polymer liquid crystal becomes weak, which is not preferable. On the other hand, when it is more than 3.0, the viscosity at the time of forming the liquid crystal is too high, which causes problems such as deterioration of alignment property and increase of time required for alignment. The glass transition point of these polyesters is usually 0 ° C or higher, preferably 10 ° C, though it depends on the use.
As described above, it is desirable that the glass transition point is 30 ° C. or higher, in general, considering that the glass transition temperature is around room temperature.
It is desirable that the temperature is ℃ or higher. When the glass transition point is lower than 0 ° C., the liquid crystal structure once immobilized may change when used near room temperature, and the function derived from the liquid crystal structure deteriorates, which is not preferable. Polymerization of these polymers can be carried out by using the above-mentioned melt polymerization method or acid fluoride method.

【0064】以上述べてきた本発明の液晶性高分子の代
表的な例としては具体的には
As typical examples of the liquid crystalline polymer of the present invention described above, specifically,

【化35】 Ch;コレステリル基、で示されるポリマー(m/n=
通常99.97/0.03〜80/20、好ましくは9
9.9/0.1〜90/10)、
[Chemical 35] Ch: cholesteryl group, a polymer (m / n =
Usually 99.97 / 0.03 to 80/20, preferably 9
9.9 / 0.1-90 / 10),

【0065】[0065]

【化36】 で示されるポリマー(m/n=通常99.97/0.0
3〜80/20、好ましくは99.9/0.1〜90/
10)、
[Chemical 36] Polymer (m / n = usually 99.97 / 0.0
3-80 / 20, preferably 99.9 / 0.1-90 /
10),

【0066】[0066]

【化37】 で示されるポリマー(m/n=通常99.96/0.0
4〜70/30、好ましくは99.9/0.1〜90/
10、p、q:2〜20の整数)、
[Chemical 37] (M / n = usually 99.96 / 0.0
4 to 70/30, preferably 99.9 / 0.1 to 90 /
10, p, q: an integer of 2 to 20),

【0067】[0067]

【化38】 で示されるポリマー(m/n=通常99.96/0.0
4〜70/30、好ましくは99.9/0.1〜90/
10、p、q:2〜20の整数)
[Chemical 38] (M / n = usually 99.96 / 0.0
4 to 70/30, preferably 99.9 / 0.1 to 90 /
10, p, q: an integer of 2 to 20)

【0068】[0068]

【化39】 で示されるポリマー(m/n=通常、99.98/0.
02〜80/20、好ましくは99.9/0.1〜90
/10、さらに好ましくは99.8/0.2〜95/
5)
[Chemical Formula 39] (M / n = usually 99.98 / 0.
02-80 / 20, preferably 99.9 / 0.1-90
/ 10, more preferably 99.8 / 0.2 to 95 /
5)

【0069】[0069]

【化40】 で示されるポリマー(m/n=0.1/99.9〜10
/90、好ましくは0.2/99.8〜5/95)
[Chemical 40] (M / n = 0.1 / 99.9-10)
/ 90, preferably 0.2 / 99.8 to 5/95)

【0070】[0070]

【化41】 で示されるポリマー(k=l+m+n、k/n=99.
96/0.04〜90/10、好ましくは、99/1〜
95/5、l/m=5/95〜95/5、R、R
H、Clもしくは炭素数1から6の直鎖または分枝のア
ルキル基)
[Chemical 41] (K = 1 / m + n, k / n = 99.
96 / 0.04 to 90/10, preferably 99/1 to
95/5, 1 / m = 5/95 to 95/5, R 1 and R 2 are H, Cl or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms)

【0071】[0071]

【化42】 で示されるポリマー(k=l+m+n、k/n=99.
96/0.04〜90/10、好ましくは、99/1〜
95/5、l/m=5/95〜95/5、R、R
H、Clもしくは炭素数1から6の直鎖または分枝のア
ルキル基)などが挙げられる。
[Chemical 42] (K = 1 / m + n, k / n = 99.
96 / 0.04 to 90/10, preferably 99/1 to
95/5, 1 / m = 5/95 to 95/5, R 1 and R 2 include H, Cl, or a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms).

【0072】[0072]

【化43】 で示されるポリマー混合物((A)/(B)=通常9
9.97/0.03〜80/20(重量比)、好ましく
は99.9/0.1〜85/15、k=l+m、l/m
=85/15〜15/85、p=q+r、r/q=0/
100〜80/20、R、RはH、Clもしくは炭
素数1から6の直鎖または分枝のアルキル基)
[Chemical 43] Polymer mixture represented by ((A) / (B) = normally 9
9.97 / 0.03 to 80/20 (weight ratio), preferably 99.9 / 0.1 to 85/15, k = 1 + m, 1 / m
= 85/15 to 15/85, p = q + r, r / q = 0 /
100 to 80/20, R 1 and R 2 are H, Cl or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms)

【0073】[0073]

【化44】 で示されるポリマー混合物((A)/(B)=通常9
9.95/0.05〜70/30重量比、好ましくは9
9.9/0.1〜80/20、好ましくは99.9/
0.1〜90/10、m=k+l、k/l=80/20
〜20/80)
[Chemical 44] Polymer mixture represented by ((A) / (B) = normally 9
9.95 / 0.05 to 70/30 weight ratio, preferably 9
9.9 / 0.1-80 / 20, preferably 99.9 /
0.1-90 / 10, m = k + 1, k / l = 80/20
~ 20/80)

【0074】[0074]

【化45】 で示されるポリマー混合物((A)/(B)=通常9
9.97/0.03〜75/25(重量比)、好ましく
は99.9/0.1〜85/15、k=l+m、l/m
=25/75〜75/25、p=q+r、q/r=20
/80〜80/20、R、R、RはH、Cl、も
しくは炭素数1から6の直鎖または分枝アルキル基) (なお、*印は光学活性不斉炭素を示す)などが挙げら
れる。
[Chemical 45] Polymer mixture represented by ((A) / (B) = normally 9
9.97 / 0.03 to 75/25 (weight ratio), preferably 99.9 / 0.1 to 85/15, k = 1 + m, 1 / m
= 25/75 to 75/25, p = q + r, q / r = 20
/ 80 to 80/20, R 1 , R 2 , and R 3 are H, Cl, or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) (Note that * indicates an optically active asymmetric carbon), etc. Is mentioned.

【0075】これらの液晶性高分子あるいは液晶性高分
子を含む組成物を適当な溶媒に溶解し、配向膜を有する
透光性基板上に塗布する。配向膜の種類は特に制限され
るものではないが、液晶分子を界面と平行に配向させる
ものであればよく、例えば、ラビングしたポリイミド膜
が好適に用いられるが、酸化珪素の斜め蒸着膜、ポリビ
ニルアルコールのラビング処理膜など当該分野で公知の
配向膜ももちろん用いることができる。塗布後溶媒を乾
燥により除去し、所定温度で所定時間熱処理してモノド
メインなねじれネマチック配向を完成させ、次に該液晶
性高分子のガラス転移点以下の温度に冷却することによ
って配向を固定化し、本発明に用いられる複屈折層が作
製される。また、ポリマーを溶融状態で、配向処理した
基板上に塗布したのち、熱処理、冷却を行うことによっ
ても、同様の配向状態の複屈折層を得ることができる。
また、フィルム状複屈折層を別に作成し、組み合せて用
いてもよい。
The liquid crystalline polymer or the composition containing the liquid crystalline polymer is dissolved in a suitable solvent and applied on a transparent substrate having an alignment film. Although the kind of the alignment film is not particularly limited, it may be any one as long as it aligns the liquid crystal molecules in parallel with the interface. For example, a rubbed polyimide film is preferably used. Of course, an alignment film known in the art such as a rubbing film of alcohol can be used. After coating, the solvent is removed by drying, and heat treatment is performed at a predetermined temperature for a predetermined time to complete the twisted nematic orientation of the monodomain, and then the orientation is fixed by cooling to a temperature not higher than the glass transition point of the liquid crystalline polymer. The birefringent layer used in the present invention is prepared. A birefringent layer having a similar orientation can also be obtained by applying a polymer in a molten state onto an orientation-treated substrate and then performing heat treatment and cooling.
Further, the film-shaped birefringent layer may be separately prepared and used in combination.

【0076】また、本発明で用いる偏光層としては、自
然光を直線偏光に変換できるものならいずれのものでも
よく特に限定されるものではないが、例えば、ヨウ素分
子を含浸させたポリビニルアルコールのフィルムからな
るシート上の偏光板などが好ましく用いられる。
The polarizing layer used in the present invention is not particularly limited as long as it can convert natural light into linearly polarized light. For example, a polyvinyl alcohol film impregnated with iodine molecules is used. A polarizing plate or the like on the sheet is preferably used.

【0077】本発明の液晶表示素子は、上記の光変調用
液晶セルと少なくとも1層の複屈折層を積層し、これを
一対の偏光層で挟むことを基本として構成される。光変
調用表示セルの基板略平行配向時のリターデーション
(Δn)と複屈折層のリターデーション(Δn
、二層以上の場合はその和)との和(Δnd)は、
暗表示時の液晶表示素子全体のリターデーションにほぼ
一致し、良好な暗表示あるいは高いコントラストを得る
ためには次式を満たす必要がある。
The liquid crystal display device of the present invention is basically constructed by laminating the above-mentioned light modulating liquid crystal cell and at least one birefringent layer, and sandwiching this by a pair of polarizing layers. Retardation (Δn 1 d 1 ) of the display cell for light modulation when the substrate is substantially parallel to the substrate and retardation (Δn 2 ) of the birefringent layer.
d 2 and the sum (Δnd) with two or more layers),
It almost matches the retardation of the entire liquid crystal display element during dark display, and in order to obtain good dark display or high contrast, it is necessary to satisfy the following formula.

【0078】[0078]

【数6】 [Equation 6]

【0079】ここで、λは黒表示時において透過がほぼ
なくなる光の波長で、0.45μm<λ<0.65μm
である。kは次数で通常1≦k≦4を満たす整数であ
り、好ましくは1,2あるいは3が望ましい。θ(単位
は度)は液晶層と複屈折層のねじれ角の和であり、15
度<θ<400度、好ましくは20度<θ<400度、
さらに好ましくは30度<θ<380度である。kが5
以上の時は液晶表示素子全体のリターデーション値が大
きくなりすぎ視角によるコントラストの低下が激しくな
る。また、θが15度以下の時は明瞭な表示が得られ
ず、400度以上の時は式(2)および式(3)の条件
を満たすために、液晶層および/または複屈折層の厚み
を大きくしなければならず、液晶表示素子全体のリター
デーションが大きくなりすぎ、視角によるコントラスト
の低下が激しくなる。ただし、式(1′)において、k
≦θ/180の時、Δndは0もしくは虚数となり意味
をもたないことからk>θ/180でなければならず、
実際には15度<θ<180度の時はk≧1であるが、
180度≦θ<360度の時k≧2であり、360度≦
θ<400度の時k≧3である。なお、この式(1′)
の物理的な意味は、あるねじれ角θの時、黒表示におい
て特定の波長λの光の漏れをほぼゼロにすることのでき
るリターデーションΔndは、次数kによって決まると
びとびの値しかとれないということである。ただし、漏
れをほぼゼロにすべき光の波長は、用途目的、好み、あ
るいは光の波長に対する感じ方にある程度の個人差があ
ることから一意的に決めることはできない。
Here, λ is the wavelength of the light that is almost not transmitted during black display, and 0.45 μm <λ <0.65 μm.
Is. k is an integer of an order which normally satisfies 1 ≦ k ≦ 4, preferably 1, 2 or 3. θ (unit is degrees) is the sum of the twist angles of the liquid crystal layer and the birefringent layer, and
Degree <θ <400 degrees, preferably 20 degrees <θ <400 degrees,
More preferably, 30 ° <θ <380 °. k is 5
In the above cases, the retardation value of the entire liquid crystal display element becomes too large, and the contrast decreases drastically depending on the viewing angle. When θ is 15 degrees or less, a clear display cannot be obtained, and when it is 400 degrees or more, the thickness of the liquid crystal layer and / or the birefringent layer is satisfied in order to satisfy the conditions of the formulas (2) and (3). Must be made large, the retardation of the entire liquid crystal display element becomes too large, and the contrast is drastically lowered depending on the viewing angle. However, in the formula (1 ′), k
When ≦ θ / 180, Δnd becomes 0 or an imaginary number and has no meaning, so that k> θ / 180,
Actually, k ≧ 1 when 15 ° <θ <180 °,
When 180 ° ≦ θ <360 °, k ≧ 2, and 360 ° ≦
When θ <400 degrees, k ≧ 3. In addition, this formula (1 ')
The physical meaning of is that the retardation Δnd, which can make the leakage of light of a specific wavelength λ almost zero in black display at a certain twist angle θ, can take only discrete values determined by the order k. Is. However, the wavelength of light for which the leakage should be almost zero cannot be uniquely determined because there are some individual differences in the purpose of use, taste, or how to perceive the wavelength of light.

【0080】複屈折層の位置は、一対の偏光子の間なら
どこでもよく、液晶駆動セルの上部でも良いし、下部で
も良い。液晶駆動セルと複屈折層の接する面において
は、液晶駆動セルの液晶分子の分子長軸方向と複屈折層
の分子長軸方向を略一致させるか、略直交させる必要が
ある。例えば、液晶駆動セルの上面に液晶性高分子の複
屈折層を設ける場合、液晶セル最上部の液晶分子の基板
略平行配向時の配向方向と高分子液晶層の最下部の分子
の配向方向とが、ほぼ0度あるいは90度の角度をなす
ようにする。また、複屈折層同士を連続して積層する場
合、その界面におけるそれぞれの配向方向が略平行ある
いは略直交するように配置する。これら液晶駆動セルと
複屈折層を累積したものを一対の偏光子で挟み、その外
側のうちどちらかに表示用の光源を設置して本発明の液
晶表示素子が完成される。
The position of the birefringent layer may be anywhere between a pair of polarizers, and may be located above or below the liquid crystal driving cell. On the surface where the liquid crystal driving cell and the birefringent layer are in contact with each other, it is necessary that the long-axis direction of the liquid crystal molecules of the liquid-crystal driving cell and the long-axis direction of the birefringent layer are substantially aligned or substantially orthogonal to each other. For example, when a birefringent layer of a liquid crystalline polymer is provided on the upper surface of a liquid crystal driving cell, the alignment direction of the liquid crystal molecules at the top of the liquid crystal cell during substantially parallel alignment with the substrate and the alignment direction of the molecules at the bottom of the polymer liquid crystal layer However, the angle should be approximately 0 degrees or 90 degrees. Further, when the birefringent layers are successively laminated, the birefringent layers are arranged such that the orientation directions at the interfaces are substantially parallel or substantially orthogonal. The liquid crystal driving cell and the birefringent layer accumulated are sandwiched by a pair of polarizers, and a light source for display is placed on either side of the polarizers to complete the liquid crystal display element of the present invention.

【0081】なお、こうして得られる液晶表示素子は、
色補償板を組み入れてさらにコントラストを向上させる
こともできるし、カラーフィルターと組み合わせて、カ
ラー表示のディスプレーを作製することもできる。色補
償板としては、本発明の液晶表示素子とリターデーショ
ン値が等しく、ねじれ角が同一かつ反対方向のねじれネ
マチック構造を固定化した液晶性高分子のフィルムなど
が挙げられる。また、さらなる視野角向上の素子を組み
入れることもできる。
The liquid crystal display device thus obtained is
A color compensator can be incorporated to further improve the contrast, or a color display can be produced by combining with a color filter. Examples of the color compensator include liquid crystal polymer films having the same retardation value as that of the liquid crystal display element of the present invention and the same twisted nematic structure with the same twist angle but opposite directions. It is also possible to incorporate an element for further improving the viewing angle.

【0082】以上のようにして得られる本発明の液晶表
示素子は、応答速度が速く、かつコントラストの視角依
存性が小さいため、動画を表示する液晶テレビ用のディ
スプレーをはじめ、あらゆる表示目的のディスプレーと
して用いることができ、きわめて工業的価値の大きなも
のである。
The liquid crystal display device of the present invention obtained as described above has a high response speed and a small viewing angle dependency of contrast, and therefore, it is used for display for all kinds of displays including displays for liquid crystal televisions for displaying moving images. It has a great industrial value.

【0083】[0083]

【実施例】以下に実施例をあげ、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではな
い。実施例 1 全ねじれ角が180度で、黒表示時の光の透過率が55
0nmにおいて極小となり、式(1′)において次数k
が2となるような液晶表示素子を得るために、以下のよ
うな液晶駆動セルと複屈折層を作製した。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 The total twist angle was 180 degrees, and the light transmittance during black display was 55.
It becomes a minimum at 0 nm, and the order k in equation (1 ′)
In order to obtain a liquid crystal display device having a value of 2, the following liquid crystal drive cell and birefringent layer were produced.

【0084】(液晶駆動セル)透明電極と配向膜を有す
る2枚の基板の間に(ギャップ2.0μm)、正の誘電
異方性を持つメルク社製ネマチック液晶ZLI−229
3(複屈折0.13)を封入し、リターデーションが
0.26μmで90度左ねじれの液晶駆動セルを作製し
た。
(Liquid crystal drive cell) A nematic liquid crystal ZLI-229 manufactured by Merck & Co. having positive dielectric anisotropy between two substrates having a transparent electrode and an alignment film (gap of 2.0 μm).
3 (birefringence 0.13) was enclosed, and a liquid crystal drive cell with a retardation of 0.26 μm and a left twist of 90 ° was produced.

【0085】(複屈折層)ラビングしたポリイミド膜を
有するガラス基板に下式(4)のポリマーの15重量%
のテトラクロロエタン溶液をスピンコート法で塗布し、
乾燥後200℃で熱処理して冷却し、リターデーション
0.69μm、90度左ねじれネマチック構造を固定化
したフィルムを作製した。
(Birefringent layer) 15% by weight of the polymer represented by the following formula (4) on a glass substrate having a rubbed polyimide film.
The tetrachloroethane solution of is applied by spin coating,
After drying, the film was heat-treated at 200 ° C. and cooled to prepare a film in which a retardation of 0.69 μm and a 90 ° left-handed nematic structure were fixed.

【0086】これらのリターデーションの和は0.95
μm、ねじれ角の和は180度であり、k=2、λ=
0.55として、式(1′)を満たすことができる。
The sum of these retardations is 0.95.
μm, the sum of twist angles is 180 degrees, k = 2, λ =
As 0.55, the equation (1 ′) can be satisfied.

【0087】これらを積層し、図1に示す構成の液晶表
示素子を作製した。比較として、ギャップ8.0μmの
ZLI−2293を封入した90度左ねじれ、リターデ
ーション1.06μmのセル(ツイステッドネマチック
セル)を作製し図2の構成で使用したが、図1の構成の
表示素子の方が応答が速かった。また、いずれの構成で
も非電圧印加時に、550nmの波長の光の透過のほと
んどない質の高い暗状態の表示が得られたが、図2の表
示素子は図1の表示素子に比べ視角による光漏れが顕著
であった。
By laminating these, a liquid crystal display device having the structure shown in FIG. 1 was produced. For comparison, a cell with 90 ° left twist and a retardation of 1.06 μm (Zwisted nematic cell) enclosing ZLI-2293 with a gap of 8.0 μm was manufactured and used in the configuration of FIG. Responded faster. Further, in any of the configurations, when a non-voltage is applied, a high-quality display in a dark state with almost no transmission of light having a wavelength of 550 nm was obtained. However, the display element of FIG. 2 is different from the display element of FIG. The leak was noticeable.

【0088】[0088]

【化46】 ただし*は不斉炭素を示し、2−メチルブタンジオール
単位はR体である。
[Chemical 46] However, * represents an asymmetric carbon, and the 2-methylbutanediol unit is R-form.

【0089】比較例 1 実施例1の図1の構成において、複屈折層のリターデー
ションのみ異なる表示素子を作製した。液晶駆動セルは
実施例の図1と同一のものを用い、構成要素の角光学軸
の相関は図1と同様にした。
[0089] In the configuration of FIG. 1 Comparative Example 1 Example 1 was produced different display elements only retardation of the birefringent layer. The liquid crystal driving cell used was the same as that of the embodiment shown in FIG.

【0090】複屈折層としてリターデーションが0.5
0μmのもの(90度左ねじれ)を用いた場合、液晶表
示素子の全リターデーションは0.76μm、全ねじれ
角は180度となり、式(1′)においてk=2である
のでλ=0.44μmとなり、0.45μm<λ<0.
65μmの条件を満たさないが、実際、暗表示時の光の
漏れが大きく、赤っぽい色となり良好な表示は得られな
かった。
The birefringent layer has a retardation of 0.5.
When a liquid crystal display device of 0 μm (90 ° left twist) was used, the total retardation of the liquid crystal display element was 0.76 μm, the total twist angle was 180 °, and k = 2 in the formula (1 ′), so λ = 0. 44 μm, and 0.45 μm <λ <0.
Although the condition of 65 μm was not satisfied, in actuality, a large amount of light leaked during dark display, resulting in a reddish color, and a good display could not be obtained.

【0091】また、複屈折層のリターデーションが0.
91μm(90度左ねじれ)の場合、暗表示が青っぽく
なり、やはり良好な表示は得られなかった。
Further, the retardation of the birefringent layer is 0.
In the case of 91 μm (90 ° left twist), the dark display became bluish and no good display was obtained.

【0092】[0092]

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、光変調のため
の液晶駆動セルと複屈折層とから構成されるため光学パ
ラメーターのデザインが容易であり、応答速度が速く、
コントラストの視角依存性が小さい表示を行うことがで
き、動画を表示する液晶テレビ用のディスプレーをはじ
め、あらゆる表示目的のディスプレーとして用いること
ができるきわめて工業的価値の大きなものである。
Since the liquid crystal display device of the present invention is composed of the liquid crystal driving cell for light modulation and the birefringent layer, the design of optical parameters is easy and the response speed is high.
It is possible to perform a display in which the contrast is less dependent on the viewing angle, and is of great industrial value that can be used as a display for any display purpose, such as a display for a liquid crystal television that displays a moving image.

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

【図1】本発明の実施例1で用いた液晶表示素子の構成
と構成する材料の各軸の向きを示す。
FIG. 1 shows the configuration of a liquid crystal display element used in Example 1 of the present invention and the orientation of each axis of the constituent material.

【図2】実施例1で使用した、比較のためのTNセルの
構成図を示す。
FIG. 2 shows a block diagram of a TN cell used in Example 1 for comparison.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下偏光板 2 液晶駆動セル 3 複屈折層 4 上偏光板 5 偏光軸方向 6 液晶セルの下電極基板のラビング方向 7 液晶セルの上電極基板のラビング方向 8 複屈折層の配向基板のラビング方向 9 複屈折層の最上部の分子の配向方向 1 Lower polarizing plate 2 Liquid crystal driving cell 3 Birefringent layer 4 Upper polarizing plate 5 Polarization axis direction 6 Rubbing direction of lower electrode substrate of liquid crystal cell 7 Rubbing direction of upper electrode substrate of liquid crystal cell 8 Rubbing direction of alignment substrate of birefringent layer 9 Orientation direction of the uppermost molecule of the birefringent layer

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年9月25日[Submission date] September 25, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0044[Correction target item name] 0044

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0044】[0044]

【化21】 [Chemical 21]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0064[Correction target item name] 0064

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0064】以上述べてきた本発明の液晶性高分子の代
表的な例としては具体的には Ch;コレステリル基、で示されるポリマー(m/n=
通常99.97/0.03〜80/20、好ましくは9
9.9/0.1〜90/10)、
As typical examples of the liquid crystalline polymer of the present invention described above, specifically, Ch: cholesteryl group, a polymer (m / n =
Usually 99.97 / 0.03 to 80/20, preferably 9
9.9 / 0.1-90 / 10),

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【図2】 [Fig. 2]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極を有する一対の基板間に狭持された
液晶層と、少なくとも一つの複屈折層と、これらの層を
外側から挟むように配置された一対の偏光層とから少な
くとも構成され、該電極に電気信号を入力して光変調を
行う液晶表示素子において、 液晶層が基板に略平行に配向している時の液晶層のリタ
ーデーション値と複屈折層のリターデーション値の和
(Δnd)が、式(1)を満たすことを特徴とする液晶
表示素子。 【数1】
1. A liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates having electrodes, at least one birefringent layer, and a pair of polarizing layers arranged so as to sandwich these layers from the outside. , In a liquid crystal display element that performs an optical modulation by inputting an electric signal to the electrode, the sum of the retardation value of the liquid crystal layer and the retardation value of the birefringent layer when the liquid crystal layer is aligned substantially parallel to the substrate ( Δnd) satisfies the formula (1), a liquid crystal display device. [Equation 1]
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6586058B1 (en) * 1997-01-13 2003-07-01 International Business Machines Corporation Equipment packages for shock resistance
JP2006171715A (en) * 2004-11-22 2006-06-29 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Liquid crystal electro-optical device

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