JPS63274926A - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element

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Publication number
JPS63274926A
JPS63274926A JP62109635A JP10963587A JPS63274926A JP S63274926 A JPS63274926 A JP S63274926A JP 62109635 A JP62109635 A JP 62109635A JP 10963587 A JP10963587 A JP 10963587A JP S63274926 A JPS63274926 A JP S63274926A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display element
angle
crystal molecules
degrees
Prior art date
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Pending
Application number
JP62109635A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Akatsuka
赤塚 實
Noritoku Katou
憲徳 加藤
Masao Ogawara
雅夫 大河原
Kazutoshi Sawada
和利 沢田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP62109635A priority Critical patent/JPS63274926A/en
Publication of JPS63274926A publication Critical patent/JPS63274926A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a natural, easily visible, and black and white display by specifying the angle of torsion of a liq. crystal molecule, product of the anisotropy of the refractive index and the thickness, and deviation angles between the polarization axes of upper and lower polarizing plates and the liq. crystal molecule arrangement. CONSTITUTION:The angle of torsion PSI of the liq. crystal molecule between both electrodes when a voltage is not impressed is controlled to 250 deg., and the product of the anisotropy (DELTAn) of the refractive index of the liq. crystal and the thickness (d) of the liq. crystal layer is adjusted to 0.5-0.7mum. In addition, the deviation angle alpha between the arrangement direction of the liq. crystal molecule major axis on the surface of the electrode on the this side of an observer and the polarization axis of the adjacent polarizing plate is controlled to 40-60 deg.. The same deviation angle beta of the liq. crystal molecule on the opposite side of observer is adjusted to 30-50 deg.. A white display can be obtained by such a liq. crystal device when a voltage is not impressed, a black display is obtained when a voltage is impressed, and a natural, easily visible, and black and white display can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、パーソナルコンピューター、ワードプロセッ
サー、データ端末機などの表示端末に用いられる液晶表
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 liquid crystal display element used in display terminals such as personal computers, word processors, and data terminals.

[従来の技術] 従来、両電極間の液晶分子のツイスト角を大きくして、
鋭い電圧−透過率変化を起し、高密度のドツトマトリク
ス表示をする方法として、スーパーツイスト素子 (T
、 J、 5chefferand  Nehring
、   Appl、、  Phys、、  Lett、
  45  (lot1021−1023 (+911
4) )が知られていた。
[Conventional technology] Conventionally, by increasing the twist angle of liquid crystal molecules between both electrodes,
A super twist element (T
, J., 5chefferand Nehring
, Appl, , Phys, , Lett,
45 (lot1021-1023 (+911
4) ) was known.

しかし、この方法は用いられる液晶表示素子の八〇・d
の値が実質的に0.8〜1.2μmの間にあり(特開昭
60−10720号)、表示色として。
However, this method is not suitable for the liquid crystal display element used.
The value is substantially between 0.8 and 1.2 μm (Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-10720), and as a display color.

黄緑色と暗青色、青紫色と淡黄色等、特定の色相の組み
合せでのみ、良いコントラストが得られていた。
Good contrast was obtained only with specific combinations of hues, such as yellow-green and dark blue, bluish-purple and pale yellow.

このようにこの液晶表示素子では白黒表示ができなかっ
たことにより、マイクロカラーフィルターと組み合せて
、マルチカラー又はフルカラー表示ができない欠点があ
った。
As described above, since this liquid crystal display element could not perform black and white display, it had the disadvantage that it could not perform multicolor or full color display when combined with a microcolor filter.

[発明の解決しようとする問題点J 本発明の目的は、従来技術が有していた前述の特有色を
有する欠点なを解消して、白黒に近い表示を実現すると
共に、微細なカラーフィルターをセル内部またはセル外
部に形成して、従来TN素子で実現されていた様な、モ
ノカラーまたはマルチカラー表示を実現しようとするも
のである。
[Problems to be Solved by the Invention J] The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawback of the prior art having characteristic colors, to realize a display close to black and white, and to provide a display using a fine color filter. It is intended to be formed inside or outside the cell to realize a monochrome or multicolor display as conventionally achieved with TN elements.

1問題点を解決するための手段1 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、透明電極が所定の形状に形成され、その表面には液
晶分子長軸が傾きを持って一定方向に配列する様に処理
された一対の透明電極基板間に光学活性物質を含有した
誘電異方性が正のネマチック液晶を封入し、両電極基板
をほぼ平行に接着するとともに、液晶を封入するための
周辺シール材、および両電極基板の外側に夫々中なくと
も1枚以上の偏光板を設置した液晶表示素子において電
圧無印加時における両電極間での液晶分子のツイスト角
が250度であり、かつ液晶の屈折率の異方性(Δn)
と液晶層の厚み(d)の積が、室温を含む使用温度範囲
にお°いて、0.5〜0.7μmの間にあり、更に観察
者に対して手前側の電極表面上における液晶分子長軸の
配列方向と、隣接する偏光板の偏光軸もしくは吸収軸と
のなす角が、電極平面と平行な面を投影面とした場合に
、偏光軸もしくは吸収軸が液晶分子の配列方向から液晶
分子のねじれ方向とは逆の方向に40度から60度の角
度をなし、観察者に対して、向う側にある電極表面上に
おける液晶分子長軸と、隣接する偏光板の偏光軸もしく
は吸収軸とのなす角が、同様に液晶分子のねじれ方向と
は逆の方向に30度から50度の角度をなしている事を
特徴とする液晶表示素子を提供するものである。
1. Means for Solving Problem 1 The present invention has been made to solve the above-mentioned problem. A transparent electrode is formed in a predetermined shape, and the long axis of liquid crystal molecules has an inclination on the surface of the transparent electrode. A nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy containing an optically active substance is sealed between a pair of transparent electrode substrates that have been treated to align in a certain direction, and both electrode substrates are adhered almost parallel to each other. In a liquid crystal display element in which a peripheral sealing material for encapsulation and at least one or more polarizing plates are installed on the outside of both electrode substrates, the twist angle of liquid crystal molecules between both electrodes when no voltage is applied is 250 degrees. and the anisotropy of the refractive index of the liquid crystal (Δn)
The product of the thickness (d) of the liquid crystal layer is between 0.5 and 0.7 μm in the operating temperature range including room temperature, and the liquid crystal molecules on the electrode surface nearer to the viewer are When the angle between the alignment direction of the long axis and the polarization axis or absorption axis of the adjacent polarizing plate is a plane parallel to the electrode plane, the polarization axis or absorption axis is from the alignment direction of the liquid crystal molecules. It forms an angle of 40 to 60 degrees in the opposite direction to the twist direction of the molecules, and the long axis of the liquid crystal molecules on the electrode surface on the opposite side and the polarization axis or absorption axis of the adjacent polarizer plate are shown to the observer. The present invention provides a liquid crystal display element characterized in that the angle formed by the liquid crystal molecules is an angle of 30 degrees to 50 degrees in a direction opposite to the twist direction of the liquid crystal molecules.

本発明では液晶のツイスト角は約250°とされる。こ
れにより、コントラスト比及び視野角の点において優れ
、ドメインの発生も比較的少ない液晶表示素子が容易に
得られる。このツイスト角は2506からずれると特性
が低下するが、±5°程度であれば、使用可能である。
In the present invention, the twist angle of the liquid crystal is approximately 250°. As a result, a liquid crystal display element that is excellent in contrast ratio and viewing angle and has relatively few domains can be easily obtained. If this twist angle deviates from 2506, the characteristics will deteriorate, but if it is around ±5°, it can be used.

本発明の光源を除く素子の電圧無印加時における液晶分
子軸、および偏光板の偏光軸もしくは吸収軸の相対位置
を第1図に示した。
FIG. 1 shows the relative positions of the liquid crystal molecular axes and the polarization axis or absorption axis of the polarizing plate when no voltage is applied to the elements other than the light source of the present invention.

第1図は本発明による液晶表示素子を上側から見た場合
の各構成要素の配置図である。
FIG. 1 is a layout diagram of each component when a liquid crystal display element according to the present invention is viewed from above.

第1図において1.2は液晶セルの上下基板におけるラ
ビング方向、3.4はラビングにより配列した上下基板
近傍における液晶分子の配列方向、5.5は液晶セルの
上下に貼付ける偏光板の偏光軸方向もしくは吸収軸方向
を示し、ψは液晶分子の上下基板間でのねじれ角であり
、本発明ではψ:250°である。
In Figure 1, 1.2 is the rubbing direction on the upper and lower substrates of the liquid crystal cell, 3.4 is the alignment direction of liquid crystal molecules in the vicinity of the upper and lower substrates arranged by rubbing, and 5.5 is the polarized light of the polarizing plates attached above and below the liquid crystal cell. It indicates the axial direction or absorption axis direction, and ψ is the twist angle of the liquid crystal molecules between the upper and lower substrates, and in the present invention, ψ is 250°.

この図においては、この液晶分子のねじれ方向を上(観
察者側)から見て、反時計方向とした例を示している。
This figure shows an example in which the twist direction of the liquid crystal molecules is counterclockwise when viewed from above (observer side).

この場合、上側の偏光板の偏光軸が、それに隣接する基
板における液晶分子の配列方向からずれている角度αは
、液晶分子のねじれ方向とは逆方向である時計方向に4
0〜60′″回転したものとされる。
In this case, the angle α by which the polarization axis of the upper polarizing plate deviates from the alignment direction of the liquid crystal molecules on the adjacent substrate is 4 in the clockwise direction, which is the opposite direction to the twist direction of the liquid crystal molecules.
It is assumed that the rotation is from 0 to 60''.

また、下側の偏光板の偏光軸が、それに隣接する基板に
おける液晶分子の配列方向からずれている角度βは、液
晶分子のねじれ方向とは逆方向である時計方向に30〜
50°回転したものとされる。
In addition, the angle β at which the polarization axis of the lower polarizing plate deviates from the alignment direction of the liquid crystal molecules on the adjacent substrate is 30 to
It is assumed that it has been rotated by 50 degrees.

この偏光板の偏光軸、吸収軸は何れとされてもよいが、
上側の偏光板の回転角度を偏光軸に基づいて設定した時
には、下側の偏光板も偏光軸で設定することが好ましい
、また、逆に、吸収軸で設定した時には、両方の基板と
も吸収軸で設定することが好ましい、これにより、この
液晶表示素子は、ポジ型で白黒に近い色で表示できる。
The polarization axis and absorption axis of this polarizing plate may be either,
When the rotation angle of the upper polarizing plate is set based on the polarizing axis, it is preferable to set the lower polarizing plate based on the polarizing axis. Conversely, when the rotation angle of the upper polarizing plate is set based on the absorption axis, both substrates are set based on the absorption axis. It is preferable to set the value as .Thereby, this liquid crystal display element can display in positive type and in colors close to black and white.

即ち、具体的には、観察者に対して手前側の偏光板の偏
光軸を、これに隣接する電極表面上における液晶分子長
軸の配列方向から、液晶分子のねじれ方向とは逆の方向
に40〜60”の角度とした場合には、向う側にある偏
光板の偏光軸を、これに隣接する電極表面上における液
晶分子長軸の配列方向から、同様に液晶分子のねじれ方
向とは逆の方向に30〜50°の角度とするようにする
That is, specifically, the polarization axis of the polarizing plate on the side nearer to the viewer is moved from the alignment direction of the long axes of liquid crystal molecules on the adjacent electrode surface to the direction opposite to the twist direction of the liquid crystal molecules. When the angle is 40 to 60'', the polarization axis of the polarizing plate on the opposite side is moved from the alignment direction of the long axes of liquid crystal molecules on the adjacent electrode surface to the direction opposite to the twist direction of the liquid crystal molecules. The angle should be between 30 and 50 degrees.

また、逆に、観察者に対して手前側の偏光板の吸収軸が
、これに隣接する電極表面上における液晶分子長軸の配
列方向から、液晶分子のねじれ方向とは逆の方向に40
〜60°の角度とした場合には、向う側にある偏光板の
吸収軸を、これに隣接する電極表面上における液晶分子
長軸の配列方向から、同様に液晶分子のねじれ方向とは
逆の方向に30〜50′の角度とするようにする。
Conversely, if the absorption axis of the polarizing plate on the near side to the viewer is 40 degrees from the alignment direction of the long axes of liquid crystal molecules on the adjacent electrode surface, in the opposite direction to the twist direction of the liquid crystal molecules.
When the angle is ~60°, the absorption axis of the polarizing plate on the opposite side is aligned in the direction opposite to the twist direction of the liquid crystal molecules from the alignment direction of the long axes of the liquid crystal molecules on the adjacent electrode surface. The angle should be between 30 and 50'.

これに対して、一方は偏光軸でこの傾きとし、他方は吸
収軸でこの傾きとした場合には、ネガ型の表示となるが
、白黒ではなく、茶色っぽい表示になってしまい表示品
位が低下するため、あまり好ましくない。
On the other hand, if one has this tilt on the polarization axis and the other has this tilt on the absorption axis, the display will be negative, but the display will be brownish instead of black and white, and the display quality will deteriorate. Therefore, it is not very desirable.

ここにおいてΔn−dは0.50〜0.70μmが選ば
れている0表示コントラスト、明るさは、白色度を考慮
すると好ましくは0.55〜0.65μmが選ばれる。
Here, Δn-d is selected to be 0.50 to 0.70 μm.0 Display contrast and brightness are preferably selected to be 0.55 to 0.65 μm in consideration of whiteness.

aは40°〜60°の範囲にあり5aが大きくなると黄
緑色が強くなりαが小さくなると、青色が強くなる。一
方βは30’〜50”の間にあり、βが大きいと青色が
強く、小さくなると黄緑色が強くなる。この状態での透
過率は14〜31%にありΔn−dが小さい領域では表
示が暗くなるので、光源を用いる事が望ましい。
a is in the range of 40° to 60°, and as 5a increases, the yellow-green color becomes stronger, and as α decreases, the blue color becomes stronger. On the other hand, β is between 30' and 50'', and when β is large, the blue color becomes strong, and when β is small, the yellow-green color becomes strong.The transmittance in this state is 14 to 31%, and in the region where Δn-d is small, the display is It will be dark, so it is recommended to use a light source.

一方この素子に電圧を印加すると、液晶分子のら旋構造
がほどけて、液晶層の中央近傍にある液晶分子は、第1
図の紙面に対してほぼ垂直に配列し、表示色は暗青色か
ら黒色に見える色相に変化する。
On the other hand, when a voltage is applied to this element, the spiral structure of the liquid crystal molecules is unraveled, and the liquid crystal molecules near the center of the liquid crystal layer are
They are arranged almost perpendicular to the plane of the figure, and the displayed color changes from dark blue to a hue that appears to be black.

本発明はこの二つの透過率の変化を利用して表示を行う
ものであり、ほぼ白と黒に見える色相変化が得られる。
The present invention performs display by utilizing these two changes in transmittance, and a hue change that appears to be approximately white and black can be obtained.

使用する例としては、電極をストライブ状に、X−Yに
配置するマトリクス表示がある。
An example of use is a matrix display in which electrodes are arranged in stripes in an X-Y direction.

Δn−d、α、βの組み合せによって、多少色を持つ組
み合せがあり、コントラスト、色相を考慮し必要に応じ
て、光源の発光強度分布、フィルターの色補正によって
、より白と黒に近づける事も有効である。更には、単色
のカラーフィルターや赤、緑、青の三原色の微細カラー
・フィルターをセル外部またはセル内面にX−Yの電極
の交点に合せて配置し、モノカラー、マルチカラー素子
とする事もでき乞。このカラーフィルターはセル内面に
形成することにより、視角によるズレを生じなく、より
精密なカラー表示が可能となる。
Depending on the combination of Δn-d, α, and β, there are some combinations that have some color, and it is possible to make them closer to white and black by considering the contrast and hue and adjusting the emission intensity distribution of the light source and color correction of the filter as necessary. It is valid. Furthermore, monochrome or multicolor elements can be created by arranging a single color filter or fine color filters of the three primary colors of red, green, and blue on the outside of the cell or on the inside of the cell in line with the intersection of the X-Y electrodes. I can't do it. By forming this color filter on the inner surface of the cell, more precise color display is possible without causing deviation due to viewing angle.

特に電圧印加時の黒化度を向上するために、より偏光度
の高い偏光板を用いる事は表示コントラストを向上する
うえで有効である。
In particular, in order to improve the degree of blackening when voltage is applied, it is effective to use a polarizing plate with a higher degree of polarization to improve display contrast.

[作用1 本発明では、従来のスーパーツイスト素子が黄緑色と暗
青色、青紫色と淡黄色等特定の色相の組み合せでのみ良
好なコントラストを示したのに対し、液晶の屈折率異方
性(Δn)とセルギャップ(d)との積をΔn−dを小
さくし、かつ偏光板の貼付方向を変えることにより、白
地の背景に黒色の表示を可能とするものである。
[Effect 1] In the present invention, whereas conventional super twist elements showed good contrast only in specific hue combinations such as yellow-green and dark blue, bluish-purple and light yellow, the refractive index anisotropy of liquid crystal ( By reducing the product Δn-d of Δn) and cell gap (d) and changing the direction in which the polarizing plate is attached, it is possible to display black on a white background.

この理由は、電圧無印加状態ではΔn−dが小さいだめ
、複屈折モードであるにもかかわらず波長分散が少ない
ため白色が得られる。一方電圧印加状態では、セル中央
付近の液晶分子がほぼ垂直に立つため複屈折性が消失し
、上下の偏光板の偏光軸の貼付角度が直交ニコルに近い
ため黒い表示が得られるためである。
The reason for this is that when no voltage is applied, because Δn-d is small, wavelength dispersion is small even though it is in a birefringent mode, so a white color can be obtained. On the other hand, when a voltage is applied, the liquid crystal molecules near the center of the cell stand almost vertically, so birefringence disappears, and the angle at which the polarizing axes of the upper and lower polarizing plates are attached is close to crossed Nicols, resulting in a black display.

また、従来のスーパーツイスト素子でも背景色を白色に
近づけるためカラー偏光板やカラーフィルターと組み合
せる試みがなされているが、元来の背景色が濃いために
完全な補正ができなかったり、あるいは完全に補正する
ようなフィルターを用いると、今度は電圧印加状態がそ
のフィルターの色に影響されて黒くならない′等の欠点
があった。
In addition, attempts have been made to combine conventional super twist elements with color polarizing plates and color filters to bring the background color closer to white, but due to the original background color being too dark, complete correction is not possible or complete correction is not possible. If a filter that corrects the color is used, there are drawbacks such as the fact that the voltage application state is affected by the color of the filter and the color does not become black.

しかし、本発明では元来の背景色がかなり白色に近いた
め、ごく薄い色相の補正用フィルターの挿入や光源の発
光強度分布を若干変化させることにより、容易に背景を
白くできるうえ、上下の偏光板の角度が直交ニコルに近
いため、このような補正を加えても電圧印加時に表示色
を黒色にできる利点がある。
However, in the present invention, the original background color is quite close to white, so by inserting a correction filter with a very light hue or slightly changing the emission intensity distribution of the light source, the background can be easily made white, and the upper and lower polarization Since the angle of the plates is close to crossed Nicols, there is an advantage that even with such correction, the displayed color can be made black when voltage is applied.

また、単なる白黒表示であれば従来のTN素子でも可能
であるが、TN素子は時分割特性が劣るため高々l/I
QOθが限度である。
Furthermore, if it is just a black and white display, it is possible to use a conventional TN element, but since the TN element has inferior time division characteristics, it can only display l/I.
QOθ is the limit.

一方、本発明では、時分割特性がスーパーツイスト素子
と同程度であるうえ、前述したように白黒表示が可能な
ため、赤、緑、青の三原色の微細カラーフィルターをセ
ル内面等に配置することにより、高密度のマルチカラー
素子とすることも可能である。
On the other hand, in the present invention, the time division characteristics are comparable to those of the super twist element, and as mentioned above, black and white display is possible. Accordingly, it is also possible to create a high-density multicolor element.

【実施例1 次に図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。[Example 1 Next, embodiments of the present invention will be described in detail using the drawings.

第1図のような構成を有する液晶表示素子を作成した。A liquid crystal display element having a configuration as shown in FIG. 1 was produced.

l、2は液晶セルの上下基板におけるラビング方向、3
.4はラビングにより配列した上下基板近傍における液
晶分子の配列方向、5,6は液晶セルの上下に貼付ける
偏光板の偏光軸方向とし、液晶分子の上下基板間でのね
じれ角ψは250°である。
l, 2 is the rubbing direction on the upper and lower substrates of the liquid crystal cell, 3
.. 4 is the alignment direction of the liquid crystal molecules near the upper and lower substrates arranged by rubbing, 5 and 6 are the polarization axis directions of the polarizing plates attached above and below the liquid crystal cell, and the twist angle ψ of the liquid crystal molecules between the upper and lower substrates is 250°. be.

このような構成のセルにメルク社の液晶ZLI2978
−000および旋光性物質としてS−811を添加した
液晶をセルギャップの異なるセルに封入しその光学測定
を行った。なお、この液晶の室温における八〇は0.0
1117であり、d/p = 0.59になるようにS
−811の添加量をセルギャップごとにコントロールし
た。また偏光板の貼付角度はα=50°、β=40°と
して実験を行った。
Merck's liquid crystal ZLI2978 is used in a cell with such a configuration.
-000 and liquid crystals to which S-811 was added as an optically active substance were sealed in cells with different cell gaps, and optical measurements were performed. In addition, 80 at room temperature of this liquid crystal is 0.0
1117, and S so that d/p = 0.59
The amount of -811 added was controlled for each cell gap. Further, the experiment was conducted with the polarizing plates attached at angles α=50° and β=40°.

この液晶分子のねじれ角ψとねじれ方向は、上下基板で
のラビング方向、1.2とセルに注入されるネマチック
液晶に添加される旋光性物質の種類と濃度により規定さ
れる。この時、旋光性物質の添加により誘起された液晶
のピッチをp、液晶のセルギャップをdとすると、ψ=
250°のツイスト角が実現されるためには、(250
−901/360 <d/p <  (250+901
/360の関係がある。
The twist angle ψ and twist direction of the liquid crystal molecules are determined by the rubbing direction between the upper and lower substrates, 1.2, and the type and concentration of the optically active substance added to the nematic liquid crystal injected into the cell. At this time, if the pitch of the liquid crystal induced by the addition of the optically active substance is p, and the cell gap of the liquid crystal is d, then ψ=
In order to achieve a twist angle of 250°, (250°
-901/360 <d/p < (250+901
/360 relationship.

一方、この範囲のd/pでも、d/pの大きな領域では
、電圧印加時にストライブ状のドメインが発生し、この
ドメインは光を散乱するため良好な表示が得られない。
On the other hand, even with d/p in this range, in regions where d/p is large, stripe-like domains are generated when voltage is applied, and these domains scatter light, making it difficult to obtain a good display.

このドメインの発生のため、本発明で使用できるd/p
の上限値が決定されるが、この上限値はプレチルト角(
液晶分子の基板表面での立ち上り角)と密接な関係があ
り、ψ= 250’″の場合プレチルト角は5°以上あ
ることが好ましい。
Due to the occurrence of this domain, d/p can be used in the present invention.
The upper limit value of the pretilt angle (
The pretilt angle is closely related to the rising angle of liquid crystal molecules on the substrate surface, and when ψ=250''', the pretilt angle is preferably 5° or more.

上下に貼りつける偏光板の偏光方向5.6と上下基板近
傍における液晶分子の方向3.4とのなす角α、βはコ
ントラスト、明るさ、白色度等を考慮すると、この例で
は液晶分子のねじれ方向が反時計方向であるので、αは
上側のラビング方向1から時計方向に40〜60”の範
囲、βは下側のラビング方向2から時計方向に30〜5
0”の範囲に設4定し、特にa=45〜55@、β=3
5〜45°にすることが好ましい。
Considering contrast, brightness, whiteness, etc., the angles α and β between the polarization direction 5.6 of the polarizing plates pasted on the top and bottom and the direction 3.4 of the liquid crystal molecules near the top and bottom substrates are the angles α and β of the liquid crystal molecules in this example. Since the twist direction is counterclockwise, α ranges from 40 to 60" clockwise from the upper rubbing direction 1, and β ranges from 30 to 5" clockwise from the lower rubbing direction 2.
0" range, especially a=45~55@, β=3
Preferably, the angle is 5 to 45 degrees.

a、βをこの範囲とすることにより、高コントラスト比
で、かつかなり白黒に近い色調の表示が得られた。
By setting a and β within this range, a display with a high contrast ratio and a color tone fairly close to black and white was obtained.

αをこの範囲より大きくすると背景色は黄緑色となり、
小さくすると青色となった。
If α is larger than this range, the background color becomes yellow-green,
When it is made smaller, it becomes blue.

一方、βをこの範囲より大きくすると背景色は青色とな
り、小さくすると黄緑色となり、いずれも好ましくない
On the other hand, if β is larger than this range, the background color becomes blue, and if it is smaller, the background color becomes yellow-green, both of which are undesirable.

また、上記の例において、偏光板の偏光軸を吸収軸と置
き変えた液晶表示素子を作成してもほぼ同等な効果が得
られた。
Furthermore, in the above example, substantially the same effect was obtained even when a liquid crystal display element was created in which the polarization axis of the polarizing plate was replaced with the absorption axis.

セルギャップを変えた実験の結果を表1および第2図に
示す。
Table 1 and FIG. 2 show the results of experiments in which the cell gap was varied.

Δn−dが大きい程、背景が明るくなるが。The larger Δn-d, the brighter the background.

1/Ionでのコントラスト比はΔn−d=0.55〜
0.60付近に最大値が存在した。また、背景の色相は
白色点に近い程好ましいが、八〇−d=0.65付近が
最も白に近い色相となった。以上より、背景の明るさ、
白色度、コントラスト等を考慮すると、本発明における
Δn−dの範囲としては0.5〜0.7であり、特に0
.55〜0.65の範囲にあることが望ましいことがわ
かった。
The contrast ratio at 1/Ion is Δn-d=0.55~
The maximum value existed near 0.60. Further, it is preferable that the background hue is closer to the white point, but the hue closest to white was around 80-d=0.65. From the above, the brightness of the background,
Considering whiteness, contrast, etc., the range of Δn-d in the present invention is 0.5 to 0.7, especially 0.
.. It has been found that a range of 55 to 0.65 is desirable.

上記の実験では光源は白色光源を用い、偏光板もニュー
トラル系のものを使用したため、背景の色相がまだ完全
な白色にはならず若干青色側にシフトしていたが1本発
明の液晶表示素子と光源との間もしくは液晶表示素子の
前面に色相を補正するようなフィルターを入れると、さ
らに白色度が増し、より完全な白黒表示ができた。
In the above experiment, a white light source was used and a neutral polarizing plate was used, so the background hue was not yet completely white and shifted slightly to the blue side. However, the liquid crystal display element of the present invention By inserting a filter to correct the hue between the image and the light source or in front of the liquid crystal display element, the degree of whiteness was further increased and a more complete black and white display was possible.

第3図(a)はΔn−d=6.0における本発明の液晶
表示素子の分光透過率を示したものである。短波長側の
透過率が大きいため、若干青色の色相となっている。第
3図(b)は、この青色を補正するためのフィルターの
分光透過率で、短波長側に吸収をもつ、ごくりすい橙色
のフィルターである。
FIG. 3(a) shows the spectral transmittance of the liquid crystal display element of the present invention at Δn-d=6.0. Since the transmittance on the short wavelength side is high, the color has a slightly blue hue. FIG. 3(b) shows the spectral transmittance of a filter for correcting this blue color, which is a faint orange filter that has absorption on the short wavelength side.

このフィルターと本発明の液晶表示素子を重ねて分光透
過率を測定したものが第3図(C)である、(a)と比
べてかなり平担な分光透過率となり、白色度が増したこ
とがわかる。実験では補正用のカラーフィルターを別置
タイプとしたが、必ずしもその必要はなく、偏光板の支
持層や、液晶表示素子の保護板等を直接染色しても良い
し、光源のギャップ等にフィルターをかぶせたり染色し
ても良い。
Figure 3 (C) shows the spectral transmittance measured by stacking this filter and the liquid crystal display element of the present invention.The spectral transmittance was considerably flat compared to (a), and the whiteness was increased. I understand. In the experiment, a color filter for correction was installed separately, but it is not necessarily necessary.You can directly dye the support layer of the polarizing plate, the protection plate of the liquid crystal display element, etc., or place the filter in the gap of the light source. It may be covered with or dyed.

背景色を白色化するもう1つの方法として、光源の発光
スペクトルを変えて補正する方法がある。第4図はこの
ための三波長光源の発光スペクトル(実線)と従来の三
波長光源のそれ(破線)を同時に示したものである。こ
の新しい三波長光源は、長波長側程発光強度が強くなる
よう設計されており、具体的には、青色よりも緑色を、
緑色よりも赤色を強くしたものであり、本発明の液晶表
示素子と組み合せると、白色度の良い背景色が実現でき
た。また、三波長光源のかわりに、三波長光源でも同様
な操作を行うことにより、同等な効果が実現できる。ま
た、前述のフィルターによる補正と、光源による補正を
同時に行うことにより、さらに白色度の良い色相が得ら
れた。
Another method for whitening the background color is to correct it by changing the emission spectrum of the light source. FIG. 4 simultaneously shows the emission spectrum of a three-wavelength light source for this purpose (solid line) and that of a conventional three-wavelength light source (broken line). This new three-wavelength light source is designed so that the longer the wavelength, the stronger the emission intensity.
The red color is stronger than the green color, and when combined with the liquid crystal display element of the present invention, a background color with good whiteness can be achieved. Moreover, the same effect can be achieved by performing the same operation with a three-wavelength light source instead of the three-wavelength light source. Further, by simultaneously performing the above-described correction using the filter and correction using the light source, a hue with even better whiteness was obtained.

これらの色相補正を行うと、はとんど白黒の表示が可能
となるうえ、第2図に示したように電圧に対する透過率
変化が急峻なため時分割特性がすぐれているので、赤、
緑、青の微細なカラーフィルターを各電極に対応して形
成することにより、高密度なマルチカラー表示を行うこ
とができた。
By performing these hue corrections, it is possible to display almost black and white, and as shown in Figure 2, the transmittance change with respect to voltage is steep, so the time division characteristics are excellent, so red,
By forming fine green and blue color filters corresponding to each electrode, it was possible to perform high-density multicolor display.

なお以上の例では、液晶分子のらせん構造のねじれ方向
を反時計回りとして説明したが1時計回りの場合でも、
α、βの方向を逆回りとすれば全く同等な作用効果が得
られるのは言うまでもない。
In the above example, the twist direction of the helical structure of the liquid crystal molecules was explained as being counterclockwise, but even if it is one clockwise,
Needless to say, if the directions of α and β are reversed, exactly the same effect can be obtained.

表  1 [発明の効果] 以上説明したように本発明は、従来のスーパーツイスト
素子と比べて、背景色を白くできるため、表示として最
も自然でかつ見やすい白黒表示が可能であるうえ、時分
割表示特性や視野角の広さも従来のスーパーツイスト素
子と遜色ない等の優れた効果を有し、特に色補正用のカ
ラーフィルターを使用したり、光源の発光スペクトルを
補正することにより、かなり完全な白黒表示ができる。
Table 1 [Effects of the Invention] As explained above, the present invention allows the background color to be made whiter than the conventional super twist element, so it is possible to provide the most natural and easy-to-see black and white display as well as time-division display. It has excellent effects such as characteristics and wide viewing angle comparable to conventional super twist elements, and in particular, by using color filters for color correction and correcting the emission spectrum of the light source, it can produce a fairly complete black and white image. Can be displayed.

また、赤、緑、青のカラーフィルターを画素ごとに配置
することにより、マルチカラーやフルカラーの表示も実
現できるという効果も認められる。
Additionally, by arranging red, green, and blue color filters for each pixel, it is possible to achieve multicolor or full-color display.

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

第1図は、本発明による液晶表示素子における構成要素
の配置図。 1.2:上下基板におけるラビング方向3.4:上下基
板近傍における液晶分子の配列方向 5.6:セル上下に配置する偏光板の偏光軸方向もしく
は吸収軸方向 第2図は本発明の液晶表示素子の電圧対透過率曲線を示
すグラフ。 第3図(a)は本発明の液晶表示素子の分光透過率、(
b)は補正フィルターの分光透過率、(c)は両者を組
み合せた場合の分光透過率を示すグラフ。 第4図は色補正用の三波長光源と従来の三波長光源の発
光スペクトルの比較を示すグラフ。 写ユ回 、り:イ扁デt1≦にλIqtt<はロ4之fス粉考に
]判明−菅←× 第3 図 (c)諸Uん淑ホ1−計のa矛 シル〔イミ(nh) 惺+IZ 波長(h−) 手続補正書 昭和62年 5月14日 2、発明の名称 液晶表示素子 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  東京都千代田区丸の内二丁目1番2号名称 
(004)旭硝子株式会社 4、代理人 6、補正により増加する発明の数    なし7、補正
の対象   明細書の発明の詳細な説明の欄8、補正の
内容
FIG. 1 is a layout diagram of constituent elements in a liquid crystal display element according to the present invention. 1.2: Rubbing direction on the upper and lower substrates 3.4: Arrangement direction of liquid crystal molecules near the upper and lower substrates 5.6: Polarization axis direction or absorption axis direction of polarizing plates placed above and below the cell FIG. 2 shows the liquid crystal display of the present invention. Graph showing the voltage versus transmittance curve of the device. FIG. 3(a) shows the spectral transmittance of the liquid crystal display element of the present invention, (
(b) is a graph showing the spectral transmittance of the correction filter, and (c) is a graph showing the spectral transmittance when both are combined. FIG. 4 is a graph showing a comparison of the emission spectra of a three-wavelength light source for color correction and a conventional three-wavelength light source. 3 times, ri: Ibian de t1 ≦ and λIqtt nh) 惺+IZ Wavelength (h-) Procedural amendment May 14, 1988 2, Name of the invention Liquid crystal display element 3, Relationship to the case of the person making the amendment Patent applicant Address 2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Number 2 name
(004) Asahi Glass Co., Ltd. 4, Agent 6, Number of inventions increased by amendment None 7, Subject of amendment Detailed explanation of the invention in the specification column 8, Contents of amendment

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)透明電極が所定の形状に形成され、その表面には
液晶分子長軸が傾きを持って一定方向に配列する様に処
理された一対の透明電極基板間に光学活性物質を含有し
た誘電異方性が正のネマチック液晶を封入し、両電極基
板をほぼ平行に接着するとともに、液晶を封入するため
の周辺シール材、および両電極基板の外側に夫々少なく
とも1枚以上の偏光板を設置した液晶表示素子において
電圧無印加時における両電極間での液晶分子のツイスト
角が250度であり、かつ液晶の屈折率の異方性(Δn
)と液晶層の厚み(d)の積が、室温を含む使用温度範
囲において、0.5〜0.7μmの間にあり、更に観察
者に対して手前側の電極表面上における液晶分子長軸の
配列方向と、隣接する偏光板の偏光軸もしくは吸収軸と
のなす角が、電極平面と平行な面を投影面とした場合に
、偏光軸もしくは吸収軸が液晶分子の配列方向から液晶
分子のねじれ方向とは逆の方向に40度から60度の角
度をなし、観察者に対して、向う側にある電極表面上に
おける液晶分子長軸と、隣接する偏光板の偏光軸もしく
は吸収軸とのなす角が、同様に液晶分子のねじれ方向と
は逆の方向に30度から50度の角度をなしている事を
特徴とする液晶表示素子。
(1) A dielectric material containing an optically active substance is formed between a pair of transparent electrode substrates on which a transparent electrode is formed into a predetermined shape and whose surface is treated so that the long axes of liquid crystal molecules are aligned in a certain direction with an inclination. A nematic liquid crystal with positive anisotropy is encapsulated, and both electrode substrates are adhered almost parallel to each other, and a peripheral sealing material for encapsulating the liquid crystal and at least one polarizing plate are installed on the outside of both electrode substrates. In this liquid crystal display element, the twist angle of the liquid crystal molecules between the two electrodes when no voltage is applied is 250 degrees, and the anisotropy of the refractive index of the liquid crystal (Δn
) and the thickness (d) of the liquid crystal layer is between 0.5 and 0.7 μm in the operating temperature range including room temperature, and the long axis of the liquid crystal molecule on the electrode surface on the near side to the observer The angle between the alignment direction of the liquid crystal molecules and the polarization axis or absorption axis of the adjacent polarizing plate is such that when the projection plane is a plane parallel to the electrode plane, the polarization axis or absorption axis is from the alignment direction of the liquid crystal molecules. Forms an angle of 40 to 60 degrees in the direction opposite to the twisting direction, and the relationship between the long axis of the liquid crystal molecules on the electrode surface on the opposite side to the observer and the polarization axis or absorption axis of the adjacent polarizing plate. A liquid crystal display element characterized in that the angle similarly forms an angle of 30 degrees to 50 degrees in a direction opposite to the twist direction of the liquid crystal molecules.
(2)観察者に対して手前側の偏光板の偏光軸が、これ
に隣接する電極表面上における液晶分子長軸の配列方向
から、液晶分子のねじれ方向とは逆の方向に40度から
60度の角度をなし、観察者に対して、向う側にある偏
光板の偏光軸が、これに隣接する電極表面上における液
晶分子長軸の配列方向から、同様に液晶分子のねじれ方
向とは逆の方向に30度から50度の角度をなしている
特許請求の範囲第1項記載の液晶表示素子。
(2) The polarization axis of the polarizing plate on the near side of the viewer is 40 to 60 degrees from the alignment direction of the long axes of liquid crystal molecules on the adjacent electrode surface in the opposite direction to the twist direction of the liquid crystal molecules. The polarizing axis of the polarizing plate on the opposite side of the viewer is located at an angle of The liquid crystal display element according to claim 1, which forms an angle of 30 degrees to 50 degrees in the direction.
(3)観察者に対して手前側の偏光板の吸収軸が、これ
に隣接する電極表面上における液晶分子長軸の配列方向
から、液晶分子のねじれ方向とは逆の方向に40度から
60度の角度をなし、観察者に対して、向う側にある偏
光板の吸収軸が、これに隣接する電極表面上における液
晶分子長軸の配列方向から、同様に液晶分子のねじれ方
向とは逆の方向に30度から50度の角度をなしている
特許請求の範囲第1項記載の液晶表示素子。
(3) The absorption axis of the polarizing plate in front of the viewer is 40 degrees to 60 degrees from the alignment direction of the long axes of liquid crystal molecules on the adjacent electrode surface in the opposite direction to the twist direction of the liquid crystal molecules. The absorption axis of the polarizing plate on the opposite side to the observer is located at an angle of 100° from the alignment direction of the long axes of the liquid crystal molecules on the adjacent electrode surface, which is also opposite to the twisting direction of the liquid crystal molecules. The liquid crystal display element according to claim 1, which forms an angle of 30 degrees to 50 degrees in the direction.
(4)片側の偏光板の上に、光源の発光スペクトルと液
晶表示素子の吸収スペクトルを補正して、ほぼ白色と黒
色が得られる様に分光透過率を調節したフィルターを設
置した特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれか一項記
載の液晶表示素子。
(4) The scope of the patent claims that a filter is installed on one side of the polarizing plate to correct the emission spectrum of the light source and the absorption spectrum of the liquid crystal display element and adjust the spectral transmittance so as to obtain almost white and black colors. The liquid crystal display element according to any one of items 1 to 3.
(5)光源のスペクトル強度比を、青色より緑色を、緑
色より赤色を大きくして、液晶表示素子を透過する光を
、電圧印加に対応して、より白色および黒色に近づけた
特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれか一項記載の液
晶表示素子。
(5) Claims in which the spectral intensity ratio of the light source is made larger for green than blue and red than green, so that the light transmitted through the liquid crystal display element becomes closer to white and black in response to voltage application. The liquid crystal display element according to any one of items 1 to 3.
(6)カラーフィルターを各電極に対応して形成し、印
加する電圧の選択によってカラー表示を可能とした特許
請求の範囲第1項〜第5項のいずれか一項記載の液晶表
示素子。
(6) A liquid crystal display element according to any one of claims 1 to 5, in which a color filter is formed corresponding to each electrode, and color display is possible by selecting the applied voltage.
(7)カラーフィルターがセル内部に形成されている特
許請求の範囲第6項記載の液晶表示素子。
(7) The liquid crystal display element according to claim 6, wherein the color filter is formed inside the cell.
(8)カラーフィルターが赤、緑、青のカラー層であり
、マルチカラー表示をする特許請求の範囲第6項記載の
液晶表示素子。
(8) The liquid crystal display element according to claim 6, in which the color filter is a red, green, and blue color layer, and provides multicolor display.
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JPH02272519A (en) * 1989-04-14 1990-11-07 Konica Corp Transmission type liquid crystal display device
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