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JPH02291519A - Liquid crystal display element - Google Patents

Liquid crystal display element

Info

Publication number
JPH02291519A
JPH02291519A JP1109188A JP10918889A JPH02291519A JP H02291519 A JPH02291519 A JP H02291519A JP 1109188 A JP1109188 A JP 1109188A JP 10918889 A JP10918889 A JP 10918889A JP H02291519 A JPH02291519 A JP H02291519A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display element
plate
birefringent plate
crystal display
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP1109188A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Akatsuka
赤塚 實
Yuji Hayata
祐二 早田
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 JP1109188A priority Critical patent/JPH02291519A/en
Priority to PCT/JP1990/000394 priority patent/WO1990011546A1/en
Priority to KR1019900702531A priority patent/KR970009490B1/en
Priority to DE69020855T priority patent/DE69020855T2/en
Priority to US07/613,558 priority patent/US5194975A/en
Priority to EP90904949A priority patent/EP0425685B1/en
Publication of JPH02291519A publication Critical patent/JPH02291519A/en
Priority to US07/987,455 priority patent/US5369513A/en
Priority to US08/274,388 priority patent/US5406396A/en
Priority to US08/358,942 priority patent/US5523867A/en
Priority to US08/625,843 priority patent/US5650833A/en
Priority to US08/805,500 priority patent/US5923392A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

PURPOSE:To allow the sharp display of a positive or negative type with a high display grade by disposing a double refractive plate having the uniaxiality to attain nx=nz>ny when nx and ny among three main refractive indices are designated as the refractive indices in the intra-surface direction of the double refractive plate and nz is designated as the refractive index in the thickness direction on one side between a liquid crystal layer and a polarizing plate. CONSTITUTION:The product DELTAn1.d1 of the refractive index anisotropy DELTAn1 of the liquid crystal in the liquid crystal layer 3 of the liquid crystal display element disposed with the double refractive plate 4 on one side between the liquid crystal 3 and the polarizing layers 1, 2 and the thickness d1 of the liquid crystal layer 3 is specified to 0.4 to 1.5mum. The double refractive plate 4 having such uniaxiality as to attain nx=nz>ny when the three main refractive indices of the double refractive plate 4 are designated as nx, ny and nz, nx, ny as the refractive indices in the intra-surface direction of the double refractive plate and (nx>nz), nz as the refractive indices in the thickness direction of the double refractive plate is disposed. The black and white display element which is good in contrast, bright and is wide in an angle of field is produced at a good yield.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、高密度表示に適した液晶表示素子に関するも
のである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal display element suitable for high-density display.

[従来の技術] 従来、両電極間の液晶分子のツイスト角を大きくして、
鋭い電圧一透過率変化を起し、高密度のドットマトリク
ス表示をする方法として、スーパーツイスト素子( T
. J. Schefferand  J. Nehr
ing,  Appl., Phys., Lett.
 45(10) 1021−1023 (1984) 
)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. Schefferand J. Nehr
ing, Appl. , Phys. , Lett.
45(10) 1021-1023 (1984)
) was known.

しかし、この方法は用いられる液晶表示素子の液品の複
屈折率八nと液晶層の厚みdとの積Δn−dの値が実質
的に0.8〜1.2μmの間にあり(特開昭60−10
720号)、表示色として、黄緑色と暗青色、青紫色と
淡黄色等、特定の色相の組み合せでのみ、良いコントラ
ストが得られていた。
However, in this method, the value of the product Δn-d of the birefringence 8n of the liquid product of the liquid crystal display element used and the thickness d of the liquid crystal layer is substantially between 0.8 and 1.2 μm (particularly 1986-10
No. 720), good contrast was obtained only with specific combinations of display colors, such as yellow-green and dark blue, bluish-violet and light 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.

一方、同様な方式を使用し、液晶の複屈折率と厚みとの
積Δn−dを0.6μm付近と小さ《設定することによ
り、ほぼ白と黒に近い表示が得られる方式が提案されて
いる。( M. Schadtet  al,  Ap
pl. Phys. Lett.  50(5),  
19B?,p.236 ) しかし、この方式を使用した場合においては表示が暗く
、かつ、最大コントラストがあまり太き《なく、青味を
帯びるため,表示の鮮明度に欠ける欠点があった. また、白黒表示でかつコントラストの高い液晶表示素子
として、互いに逆らせんの液晶セルを2層積層し、一方
のセルのみ電圧を印加し、他方のセルは単なる光学的な
補償板として使用する方式が提案されている。(奥村ほ
が、テレビジョン学会技術報告、11(27),p.7
9, (1987))しかし,この方式は2層セルでの
Δn−dのマッチングが非常に厳しく、歩留りの向上が
困難な上、液晶セルが2層必要なため、液晶セルの薄《
軽いという特長を犠牲にしている欠点があった. また、上述した2層セルの一方を1軸性の複屈折フィル
ムで置き換え、白黒表示を可能にしたフィルム積層型液
晶表示素子も提案されている(特開昭63− 2714
15号等)。
On the other hand, a method has been proposed that uses a similar method and sets the product Δn-d of the liquid crystal's birefringence and thickness to a small value of around 0.6 μm, thereby obtaining a nearly black and white display. There is. (M. Schadt et al, Ap
pl. Phys. Lett. 50(5),
19B? , p. 236) However, when this method was used, the display was dark, the maximum contrast was not very thick, and the display had a bluish tinge, resulting in a lack of clarity. In addition, as a liquid crystal display element with black and white display and high contrast, there is a method in which two layers of liquid crystal cells with opposite spirals are stacked, a voltage is applied to only one cell, and the other cell is used simply as an optical compensation plate. Proposed. (Hoga Okumura, Television Society Technical Report, 11(27), p.7
9, (1987)) However, in this method, the matching of Δn-d in a two-layer cell is very strict, making it difficult to improve yield, and since two layers of liquid crystal cells are required, the thinness of the liquid crystal cell
The drawback was that it sacrificed its lightness. In addition, a film-stacked liquid crystal display element has been proposed in which one of the two-layer cells described above is replaced with a uniaxial birefringent film to enable black-and-white display (Japanese Patent Laid-Open No. 63-2714).
No. 15, etc.).

[発明の解決しようとする課題l このような通常の1軸性の複屈折フィルムはその3個の
主屈折率をnm. ny. n*とし、n.. n,を
複屈折板面内方向の屈折率とし(n.>ny),nよを
複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合に、nx> n
y= nxという性質を備えている.このような1軸性
の複屈折フィルムを用いたフィルム積層型液晶表示素子
では、液晶セルの補償を上記したような1軸性の複屈折
フィルムで行っているので,垂直方向では見栄えが良い
が、斜め方向から見た場合に色付いたり、白黒が逆転し
たりする欠点があった。
[Problems to be Solved by the Invention I] Such a normal uniaxial birefringent film has three principal refractive indices of nm. ny. Let n* be n. .. When n is the refractive index in the in-plane direction of the birefringent plate (n.>ny), and n is the refractive index in the thickness direction of the birefringent plate, nx> n
It has the property that y = nx. In a film-stacked liquid crystal display device using such a uniaxial birefringent film, compensation for the liquid crystal cell is performed by the uniaxial birefringent film as described above, so although it looks good in the vertical direction, However, it had the disadvantage that when viewed from an angle, it would appear colored or the black and white would be reversed.

このため、明るく、白黒度が良く、かつ、視野角の広い
液晶表示素子を、歩留り良く生産することが困難であっ
た. 明る《視野角の広い白黒表示素子は、単に特有な色付き
がなく見易いというだけでなく、カラーフィルターをセ
ル内部またはセル外部に形成して、従来通常の90°ツ
イストのツイストネマチック(TN)素子で実現されて
いた様な、モノカラーまたはマルチカラーまたはフルカ
ラー表示を実現でき、薄く、軽く、低消費電力という特
長を発揮して、その市場が飛躍的に拡大すると予想され
る。
For this reason, it has been difficult to produce liquid crystal display elements that are bright, have good black and white, and have a wide viewing angle with a high yield. Bright 《Black and white display elements with a wide viewing angle are not only easy to see without any distinctive coloring, but also have a color filter formed inside or outside the cell, making it possible to use conventional twisted nematic (TN) elements with a 90° twist. It is expected that the market will expand dramatically as it will be able to realize mono-color, multi-color, or full-color displays, and will exhibit its characteristics of being thin, light, and low power consumption.

このため、コントラストがよく、明る《,かつ、視野角
の広い白黒表示素子を、歩留りよく生産できる液晶表示
素子が望まれていた。
For this reason, there has been a desire for a liquid crystal display element that can produce a black and white display element with good contrast, brightness, and a wide viewing angle with a high yield.

[課題を解決するための手段] 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、ほぼ平行に配置され配自制御膜を有する一対の透明
電極付きの基板間に挟持された旋光性物質を含有した誘
電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が160
〜300゜の液晶層と、この液晶層を挟持する上下の基
板の透明電極間に電圧を印加する駆動手段とを有し、こ
の液晶層の外側に一対の偏光板を設置し、液晶層と偏光
板との間の片側に複屈折板を配置した液晶表示素子にお
いて、液晶層での液晶の屈折率異方性Δn1と液晶層の
厚みd+との積Δn1・d,が0.4〜1.5μmとさ
れ、前記複屈折板が3個の主屈折率をnm, ny. 
nxとし、n,, n,を複屈折板面内方向の屈折率と
し(nヨ> ny) * nxを複屈折板の厚み方向の
屈折率とした場合、+1+1= nu> nyとなるよ
うな1軸性の複屈折板を配置したことを特徴とする液晶
表示素子を提供するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. The twist angle of nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy containing an optically active substance is 160
It has a liquid crystal layer of ~300° and a driving means that applies voltage between transparent electrodes of upper and lower substrates that sandwich this liquid crystal layer. A pair of polarizing plates is installed outside this liquid crystal layer, and the liquid crystal layer and In a liquid crystal display element in which a birefringent plate is arranged on one side between the polarizer and the polarizing plate, the product Δn1·d of the refractive index anisotropy Δn1 of the liquid crystal in the liquid crystal layer and the thickness d+ of the liquid crystal layer is 0.4 to 1. .5 μm, and the birefringent plate has three principal refractive indices of nm, ny.
Let nx be the refractive index in the in-plane direction of the birefringent plate (n yo > ny) * If nx is the refractive index in the thickness direction of the birefringent plate, then +1+1= nu > ny. The present invention provides a liquid crystal display element characterized by disposing a uniaxial birefringent plate.

本発明では、3個の主屈折率を夫々n++. ny. 
nlとし、nm.nyを複屈折板面内方向の屈折率とし
(n.>n,) , nxを複屈折板の厚み方向の屈折
率とした場合、nx= n,> n,となるようなl軸
性の複屈折板を用いて、このl軸性の複屈折板を液晶層
と偏光板との間の片側に配置したものである。
In the present invention, each of the three principal refractive indices is n++. ny.
nl, nm. If ny is the refractive index in the in-plane direction of the birefringent plate (n.>n,) and nx is the refractive index in the thickness direction of the birefringent plate, then A birefringent plate is used, and this l-axis birefringent plate is placed on one side between the liquid crystal layer and the polarizing plate.

このため、従来のn.> n,= n.なる関係を有す
る1軸性の複屈折板を用いた場合に比して、中心部にお
いて同等のコントラスト比を有し、かつ、視野角が広《
なり、特に、白黒が反転してしまう領域が狭《なるとい
う利点を有している。
For this reason, the conventional n. >n,=n. Compared to the case of using a uniaxial birefringent plate with the following relationship, it has the same contrast ratio at the center and a wider viewing angle.
In particular, this has the advantage that the area where black and white are reversed becomes narrower.

この液晶層は従来のスーパーツイスト液晶表示素子の液
晶層と同じ構成の液晶層であり、電極群が対向しており
、これにより各ドット毎にオンオフを制御可能とされる
。この液晶層のツイスト角は約160〜300′ とさ
れる。
This liquid crystal layer has the same structure as the liquid crystal layer of a conventional super twist liquid crystal display element, and has electrode groups facing each other, so that it is possible to control on/off for each dot. The twist angle of this liquid crystal layer is approximately 160 to 300'.

具体的には、ほぼ平行に配置された一対の透明電極基板
間に旋光性物質を含有した誘電異方性が正のネマチック
液晶を挟持し、両電極間での液晶分子のツイスト角を1
60〜300゜とすれば良い。これは、 160゜未満
では急峻な透過率変化が必要とされる高デーティでの時
分割駆動をした際のコントラストの向上が少な《、逆に
300゜を越えるとヒステリシスや光を敗乱するドメイ
ンを生じ易いためである。
Specifically, a nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy containing an optically active substance is sandwiched between a pair of transparent electrode substrates arranged almost in parallel, and the twist angle of the liquid crystal molecules between the two electrodes is set to 1.
The angle may be 60 to 300°. This is because when the angle is less than 160°, there is little improvement in contrast when performing time-division driving at high duty rates, which requires a steep change in transmittance.On the other hand, when the angle exceeds 300°, hysteresis and a domain that disrupts the light occur. This is because it is easy to cause

また液晶層の液晶の屈折率異方性(Δn+)とその液晶
層の厚み(a.)との積Δn,・d,が0.4〜1.5
μmとされる。
In addition, the product Δn,·d, of the refractive index anisotropy (Δn+) of the liquid crystal in the liquid crystal layer and the thickness (a.) of the liquid crystal layer is 0.4 to 1.5.
It is assumed to be μm.

これは、0.4μm未満では、オン時の透過率が低く,
青味がかった表示色になりやすく、また、 1.5μm
を越えると、オン時の色相が黄色から赤色を呈し、白黒
表示となりに《い。
This is because when the thickness is less than 0.4 μm, the transmittance when turned on is low.
The display color tends to be bluish, and the thickness of 1.5 μm
If the value exceeds this value, the hue when turned on changes from yellow to red, and the display becomes black and white.

特に、表示色の無彩色化が厳し《要求される用途では、
液晶層の八〇,・d+は0.5〜1.0μmとされるこ
とが好ましい. なお,このΔn1・d.の範囲は、その液晶表示素子の
使用温度範囲内で満足されるようにされることが好まし
く、使用温度範囲内で美しい表示が得られる。もっとも
外の性能の要求のために、使用温度範囲の一部でのみ、
この関係を満足するようにされることもありうる。この
場合には、Δn1・d1の範囲が上記範囲からはずれる
温度範囲では、表示が色付いたり、視野角特性が低下し
たりすることとなる。
In particular, in applications where display colors are strictly required to be achromatic,
80,·d+ of the liquid crystal layer is preferably 0.5 to 1.0 μm. Note that this Δn1・d. It is preferable that the range is satisfied within the operating temperature range of the liquid crystal display element, and a beautiful display can be obtained within the operating temperature range. Due to extreme performance requirements, only in a portion of the operating temperature range,
It is possible that this relationship may be satisfied. In this case, in a temperature range where the range of Δn1·d1 deviates from the above range, the display will be colored or the viewing angle characteristics will deteriorate.

所望のパターンにパターニングをしたITO(InaO
a−Sn02) 、Sno2等の透明電極を設けたプラ
スチック、ガラス等の基板の表面にポリイミド、ボリア
ミド等の膜を設け、この表面をラビングしたり、SiO
等を斜め蒸着したりして配向制御膜を形成した透明電極
付きの基板を準備して、この透明電極付きの基板の間に
、前記した誘電異方性が正のネマチック液晶による16
0〜300゜ツイストの液晶層を挟持するようにされる
。この代表的な例としては、多数の行列状の電極が形成
されたドットマトリックス液晶表示素子があり、一方の
基板に640本のストライブ状の電極が形成され、他方
の基板にこれに直交?るように400本のストライブ状
の電極が形成され、 640X 400ドットのような
表示がなされる。さらにこの640本のストライブ状の
電極を夫々3本一組として1920本のストライブ状の
電極とし、RGBのカラーフィルターを配置してフルカ
ラーで640X 400ドットの表示をすることもでき
る。
ITO (InaO) patterned into a desired pattern
a-Sn02), Sno2, etc. A film of polyimide, polyamide, etc. is provided on the surface of a substrate such as plastic or glass on which a transparent electrode is provided, and this surface is rubbed or SiO
A substrate with transparent electrodes on which an alignment control film is formed by obliquely vapor-depositing the above-mentioned nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy is placed between the substrates with transparent electrodes.
A liquid crystal layer with a twist of 0 to 300 degrees is sandwiched therebetween. A typical example of this is a dot matrix liquid crystal display device in which a large number of electrodes are formed in rows and columns, with 640 striped electrodes formed on one substrate, and 640 striped electrodes perpendicular to these electrodes on the other substrate. 400 strip-shaped electrodes are formed so that a display like 640 x 400 dots is made. Further, these 640 stripe-shaped electrodes can be made into a set of 3 each to make 1920 stripe-shaped electrodes, and RGB color filters can be arranged to display a full-color 640×400 dot display.

なお、電極と配向制御膜との間に基板間短絡防止のため
にTiOz、SiO■、Al−Oa等の絶縁膜を設けた
り、透明電極にAl. Cr. Ti等の低抵抗のリー
ド電極を併設したり、カラーフィルターを電極の上もし
《は下に積層したりしてもよい。
Note that an insulating film such as TiOz, SiO2, Al-Oa, etc. may be provided between the electrode and the alignment control film to prevent short circuit between the substrates, or an Al. Cr. A lead electrode of low resistance such as Ti may also be provided, or a color filter may be laminated above or below the electrode.

この液晶層の両外側に一対の偏光板を配置する。この偏
光板自体もセルを構成する基板の外側に配置することが
一般的であるが、性能が許せば、基板自体を偏光板と複
屈折板で構成したり、基板と電極との間に複屈折層と偏
光層として設けてもよい。
A pair of polarizing plates is placed on both sides of this liquid crystal layer. This polarizing plate itself is generally placed outside the substrate that constitutes the cell, but if performance permits, the substrate itself may be composed of a polarizing plate and a birefringent plate, or a birefringent plate may be placed between the substrate and the electrode. It may be provided as a refractive layer and a polarizing layer.

本発明では、上記液晶層の片側に隣接して、その主屈折
率がQ,=ng> nyとなるようなl軸性の複屈折板
を配置する。
In the present invention, an l-axis birefringent plate whose principal refractive index satisfies Q,=ng>ny is disposed adjacent to one side of the liquid crystal layer.

また、このl軸性の複屈折板は液晶層と偏光板との間に
設ければよ《、例えば、液晶層と電極の間に層状に設け
たり、電極と基板の間に層状に設けたり、基板自体を複
屈折板としたり、基板と偏光板との間に層状に設けたり
、それらを組み合わせて設けたりすれば良い。
In addition, this l-axis birefringent plate may be provided between the liquid crystal layer and the polarizing plate. Alternatively, the substrate itself may be a birefringent plate, a layer may be provided between the substrate and a polarizing plate, or a combination of these may be provided.

本発明の1軸性の複屈折板は、後述の複屈折性を示す透
明板であれば使用でき、プラスチックフィルム、無機の
結晶板等が使用可能である。
As the uniaxial birefringent plate of the present invention, any transparent plate exhibiting birefringence as described below can be used, and plastic films, inorganic crystal plates, etc. can be used.

この1軸性の複屈折板とは、3個の主屈折率をn..n
y、n!とし、 nm. nyを複屈折板面内方向の屈
折率とし(nm> ny) . n*を複屈折板の厚み
方向の屈折率とした場合、n++ ” nz > ny
となるような1軸性の複屈折板である。
This uniaxial birefringent plate has three principal refractive indices of n. .. n
Y, n! and nm. Let ny be the refractive index in the in-plane direction of the birefringent plate (nm>ny). When n* is the refractive index in the thickness direction of the birefringent plate, n++ ” nz > ny
It is a uniaxial birefringent plate such that

所望の複屈折効果を得るためにΔn2・d2=(nx 
 ny)  ・d2を調整して使用するが、1枚の板で
は調整できない場合には、同じ1軸性の複屈折板または
異なるl軸性の複屈折板を複数枚組合せて用いてもよい
To obtain the desired birefringence effect, Δn2・d2=(nx
ny) - Although d2 is adjusted and used, if it cannot be adjusted with a single plate, a combination of the same uniaxial birefringent plate or a plurality of different l-axis birefringent plates may be used.

良好な白黒表示を行うためには、ある特定のツイスト角
とΔn1・d1を持った液晶層に対し、複屈折板のΔn
2・d2の大きさ及びそれらの貼り付け方向、さらに一
対の偏光板の偏光軸の方向を最適化することが重要であ
る。
In order to perform a good black and white display, the Δn of the birefringent plate must be
It is important to optimize the size of 2.d2 and the direction in which they are attached, as well as the direction of the polarization axes of the pair of polarizing plates.

複屈折板のΔn2・d2の大きさは、この複屈折板を液
晶層と偏光板の間の片側に配置するため、概略液晶層の
Δn,・d.の大きさとほぼ同じの値か、それよりも少
し小さめに設定すれば良好な白黒表示を得易い。具体的
には、約0.1〜1.5LLmとされればよい。また、
この複屈折板を複数枚重ねて使用する場合には、総合し
たΔn2・d2の値が上記の範囲になるようにすれば良
い。
Since this birefringent plate is placed on one side between the liquid crystal layer and the polarizing plate, the size of Δn2·d2 of the birefringent plate is approximately the same as Δn,·d2 of the liquid crystal layer. Good black and white display can be easily obtained by setting the value to be approximately the same as or slightly smaller than the size of . Specifically, it may be about 0.1 to 1.5 LLm. Also,
When a plurality of birefringent plates are used in a stacked manner, the total value of Δn2·d2 may be within the above range.

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

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

第1図において、 l、2は一対の偏光板、3は文字や
図形を表示するためのΔn.・d+が0.4〜15μm
の誘電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が1
60〜300゜の左らせん(上から見て反時計方向のね
じれ)液晶層、4はその上に積層された複屈折板、5は
上側の偏光板の偏光軸、 6は下側の偏光板の偏光軸、
7は液晶層の上側の液晶分子、 8は液晶層の下側の液
晶分子、9は複屈折板の光軸方向を示している。
In FIG. 1, 1 and 2 are a pair of polarizing plates, and 3 is Δn. for displaying characters and figures.・d+ is 0.4 to 15 μm
The twist angle of the nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy is 1.
60-300° left-handed spiral (counterclockwise twist when viewed from above) liquid crystal layer, 4 is a birefringent plate laminated on top of it, 5 is the polarizing axis of the upper polarizing plate, 6 is the lower polarizing plate polarization axis,
Reference numeral 7 indicates liquid crystal molecules above the liquid crystal layer, 8 indicates liquid crystal molecules below the liquid crystal layer, and 9 indicates the optical axis direction of the birefringent plate.

本発明で用いるl軸性の複屈折板の主屈折率の定義につ
いて第3図を参照して説明する。
The definition of the principal refractive index of the l-axis birefringent plate used in the present invention will be explained with reference to FIG.

本発明の1軸性の複屈折板は、複屈折板の面内方向での
屈折率の大きい方向をX軸方向とし、屈折率の小さい方
向をy軸方向とし、厚み方向を2軸方向とする。この夫
々の方向の屈折率を08、ny,nxとする。この場合
、n.> n,であり、Δn2=: nX  n,であ
り、本発明では、nエー02>n,とされる。この時、
複屈折板の光軸方向はy軸方向になる。なお、dは複屈
折板の厚みである。
In the uniaxial birefringent plate of the present invention, the direction of the larger refractive index in the in-plane direction of the birefringent plate is the X-axis direction, the direction of the smaller refractive index is the y-axis direction, and the thickness direction is the biaxial direction. do. The refractive index in each direction is assumed to be 08, ny, and nx. In this case, n. > n, and Δn2=: nX n, and in the present invention, nA02>n. At this time,
The optical axis direction of the birefringent plate is the y-axis direction. Note that d is the thickness of the birefringent plate.

第2図において、液晶層の上側の液晶分子7の長軸方向
からみた上側の偏光板の偏光軸5の方向を時計回りに計
ったものをθ,、液晶層の上側の液晶分子7の長軸方向
からみた複屈折坂の光軸方向9を時計回りに計ったもの
を02、液晶層の下側の液晶分子8の長軸方向からみた
下側の偏光板の偏光軸6の方向を時計回りに計ったもの
をθ,とする。本発明では、このθθ2,θ,を白黒表
示となるように最適化すればよい。
In Figure 2, θ is the direction of the polarization axis 5 of the upper polarizing plate viewed from the long axis direction of the liquid crystal molecules 7 above the liquid crystal layer, and the length of the liquid crystal molecules 7 above the liquid crystal layer. 02 is the optical axis direction 9 of the birefringence slope measured clockwise when viewed from the axial direction, and clockwise is the direction of the polarization axis 6 of the lower polarizing plate when viewed from the long axis direction of the liquid crystal molecules 8 below the liquid crystal layer. Let the measured circumference be θ. In the present invention, it is sufficient to optimize these θθ2, θ so that a black and white display is achieved.

本発明の液晶表示素子をネガ型表示で使用する場合に,
例えば、液晶層のねじれ角を240゜程度とし、そのΔ
n1・d.を0,9μm程度とし、その上に配置した複
屈折板のΔn2・d2を0.6μm程度とすれば、一対
の偏光板の偏光軸をほぼ0〜60゜程度の角度で交差す
るように配置することが好ましい。
When using the liquid crystal display element of the present invention in negative type display,
For example, if the twist angle of the liquid crystal layer is about 240°, the Δ
n1・d. If it is about 0.9 μm and Δn2・d2 of the birefringent plate placed above it is about 0.6 μm, then the pair of polarizing plates are arranged so that their polarization axes intersect at an angle of about 0 to 60 degrees. It is preferable to do so.

また、ボジ型表示で使用する場合には、片側の偏光板の
偏光軸をほぼ90゜回転した状態に配置することが好ま
しい。これにより、この液晶表示素子は、視角特性に優
れたコントラストの高い白黒表示が可能となる。
Furthermore, when used in a positive type display, it is preferable that the polarizing axis of one polarizing plate be rotated by approximately 90 degrees. As a result, this liquid crystal display element is capable of high-contrast black-and-white display with excellent viewing angle characteristics.

この場合、特にネガ表示については、−85゜≦02≦
50゜とすることにより、オフの透過率が低く、オンの
透過率が高い充分なコントラストを持つ表示が実現でき
るため好ましい。
In this case, especially for negative display, -85°≦02≦
By setting the angle to 50°, it is possible to realize a display having sufficient contrast with low off-state transmittance and high on-state transmittance, which is preferable.

特に、−50°≦02≦50’ とすることにより、オ
フの透過率が低《、充分なコントラス1・比が得られる
ため好ましい。
In particular, by setting -50°≦02≦50′, it is preferable to obtain a low off-state transmittance and a sufficient contrast ratio of 1.

また、上記例では、液晶層を左らせんとしたが、らせん
が逆の場合には、液晶層の液晶分子の長軸方向、偏光板
の偏光軸の方向、複屈折板の光軸方向との関係θ,、θ
2、θ3を反時計回りにして、同様に選ぶことにより、
上記例と同様に容易に白黒表示が得られる。
In the above example, the liquid crystal layer is left-handed, but if the spiral is reversed, the direction of the long axis of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer, the direction of the polarization axis of the polarizing plate, and the optical axis direction of the birefringent plate may be changed. Relationship θ,, θ
2. By turning θ3 counterclockwise and choosing in the same way,
As in the above example, black and white display can be easily obtained.

また、この複屈折板を液晶セルの下側に挿入した場合に
は、セルを下側から見て前述した関係と同様になるよう
に01、θ2、θ3を選べば良い。
Further, when this birefringence plate is inserted under the liquid crystal cell, 01, θ2, and θ3 may be selected so that the relationship is similar to the above-described relationship when the cell is viewed from below.

本発明では、n++=nx> n,とすることにより、
斜め方向から見た場合の白黒が反転してしまう領域が狭
《なり、視野角を広《することができる。
In the present invention, by setting n++=nx>n,
When viewed from an oblique direction, the area where black and white are reversed becomes narrower, making it possible to widen the viewing angle.

なお、本発明では、白黒表示に近く、視野角の広い表示
が得られるため、カラーフィルターを併用してカラフル
な表示が可能となる。特に、高デューティ駆動でも、コ
ントラスト比が高く採れるため、フルカラーによる階調
表示も可能であり、液晶テレビにも使用できる。
In addition, in the present invention, since a display close to black and white display with a wide viewing angle can be obtained, a colorful display can be achieved by using a color filter in combination. In particular, even with high-duty driving, a high contrast ratio can be obtained, so full-color gradation display is possible, and it can also be used in LCD televisions.

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

また、より色を完全に白黒化する必要がある場合には、
色を補正するためのカラーフィルターや、カラー偏光板
を併用したり、液晶中に色素を添加したり、あるいは特
定の波長分布を有する照明を用いたりしてもよい。
Also, if you need to make the colors completely black and white,
A color filter for color correction or a color polarizing plate may also be used, a dye may be added to the liquid crystal, or illumination having a specific wavelength distribution may be used.

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

特に、本発明では明るい表示が可能なため、透過型でも
反射型でも適用可能であり、その応用範囲が広い。
In particular, since the present invention enables bright display, it can be applied to either a transmissive type or a reflective type, and has a wide range of applications.

なお、透過型で使用する場合には裏側に光源を配置する
。もちろん、これにも導光体、カラーフィルター等を併
用してもよい。
Note that when using a transmission type, a light source is placed on the back side. Of course, a light guide, a color filter, etc. may be used in combination with this.

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

透過型で使用する場合、画素以外の背景部分を印刷等に
よる遮光膜で覆うこともできる。また、遮光膜を用いる
とともに、表示した《ない部分に選択電圧を印加するよ
うに、逆の駆動をすることもできる。
When using a transmissive type, the background portion other than the pixels can be covered with a light-shielding film by printing or the like. Further, in addition to using a light-shielding film, it is also possible to perform reverse driving such that a selection voltage is applied to the displayed portion.

本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で、
通常の液晶表示素子で使用されている種々の技術が適用
可能である。
In addition to this, the present invention includes, within the scope that does not impair the effects of the present invention,
Various techniques used in ordinary liquid crystal display elements can be applied.

本発明では、時分割特性がスーパーツイスト液晶表示素
子と同程度であるうえ、前述したように明るく鮮明な白
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
のマルヂカラー液晶表示素子とすることも可能である。
In the present invention, the time division characteristics are on the same level as super twist liquid crystal display elements, and as mentioned above, bright and clear black and white display is possible. By arranging them, it is possible to obtain a high-density multi-color liquid crystal display element.

本発明の液晶表示素子は、パーソナルコンピューター、
ワードプロセッサー、ワークステーション等の表示素子
として好適であるが、この外液晶テレビ、魚群探知器、
レーダー、オシロスコープ、各種民生用ドットマトリッ
クス表示装置等白黒表示、カラー表示をとわず種々の用
途に使用可能である。
The liquid crystal display element of the present invention can be used for personal computers,
Suitable as a display element for word processors, workstations, etc., but also for LCD TVs, fish finders, etc.
It can be used for a variety of purposes, including radar, oscilloscope, and various consumer dot matrix display devices, regardless of black and white display or color display.

[作用1 本発明の動作原理については、必ずしも明らかではない
が、およそ次のように推定できる。
[Operation 1] Although the principle of operation of the present invention is not necessarily clear, it can be estimated as follows.

まず、液晶表示素子を垂直方向から見た場合について考
察する。
First, the case where the liquid crystal display element is viewed from the vertical direction will be considered.

第4図(A)は、本発明の液晶表示素子と対比するため
に複屈折板を使用しないスーパーツイスト液晶表示素子
の構成を示す側面から見た模式図であり、ねじれ角が1
60〜300゜で,Δnl ” dlが0.4〜1.5
μmの正の誘電異方性を有するネマチック液晶による液
晶[13、とその上下に配置された一対の偏光板11.
12とを示している,この例では上下に配置された一対
の偏光板11.12の偏光軸の交差角を90゜としてい
る。
FIG. 4(A) is a schematic side view showing the structure of a super-twist liquid crystal display element that does not use a birefringent plate in comparison with the liquid crystal display element of the present invention, and the twist angle is 1.
At 60~300°, Δnl'' dl is 0.4~1.5
A liquid crystal [13] made of a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy of μm, and a pair of polarizing plates 11 disposed above and below the liquid crystal [13].
In this example, the crossing angle of the polarization axes of the pair of polarizing plates 11 and 12 arranged above and below is 90°.

このような構成の液晶表示素子の場合、液晶層に電圧が
印加されていない状態または非選択電圧のような低い電
圧が印加された状態において、入射側の下側の偏光板l
2を通してほぼ完全に直線偏光化された光が、この液晶
層l3を透過すると、だ円偏光状態となる。このだ円偏
光の形や方向は光の波長により異なり、光を赤緑青の3
原色に分けて考えると、第4図(B)のようになる。こ
れらの形も方向も異なっただ円偏光が出射側の上側の偏
光板11を通過すると、赤緑青の光によって通過する光
の強度が夫々異なり、そのため特定の色に着色して見え
ることとなる。なお、第4図(B)において15、l6
は夫々偏光板11. 12の偏光軸を示す。
In the case of a liquid crystal display element having such a configuration, when no voltage is applied to the liquid crystal layer or when a low voltage such as a non-selection voltage is applied, the lower polarizing plate l on the incident side
When light that has been almost completely linearly polarized through 2 passes through this liquid crystal layer 13, it becomes elliptically polarized. The shape and direction of this elliptical polarization differ depending on the wavelength of the light, and it divides light into three colors: red, green, and blue.
If we consider the primary colors separately, we get something like Figure 4 (B). When these circularly polarized lights, which have different shapes and directions, pass through the upper polarizing plate 11 on the output side, the intensity of the passing light differs depending on the red, green, and blue light, so that it appears colored in a specific color. In addition, in FIG. 4(B), 15, l6
are respectively polarizing plates 11. 12 polarization axes are shown.

これに対して、本発明では第5図(A)にその側面から
見た模式図を示すように、ねじれ角が160〜300°
で、Δnl ’ dlが0.4〜1.5μmの正の誘電
異方性を有するネマチック液晶による液晶層23、その
上側に配置された1枚のl軸性の複屈折板24、さらに
上下に配置された一対の偏光板2L22とを示している
In contrast, in the present invention, the twist angle is 160 to 300 degrees, as shown in a schematic diagram seen from the side in FIG.
A liquid crystal layer 23 made of nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy with Δnl' dl of 0.4 to 1.5 μm, one l-axis birefringent plate 24 placed above it, and further above and below A pair of arranged polarizing plates 2L22 are shown.

この例では、液晶層のねじれ角を240゜Δn1・d+
を0.87μmとし、上下に配置された一対の偏光板2
1.22の偏光軸の交差角を30゜としている。なお、
この例では説明を簡単にするために本発明の1軸性の複
屈折板を液晶セル上面に1枚配置して使用しているが,
2枚以上の複屈折板を用いても良い. この複屈折板は、それ自体を偏光板の間に挾持すると、
垂直方向から見た場合、この複屈折板のΔn2・d2の
値によって、入射直線偏光を任意のだ円偏光にしたり、
円偏光にしたり、あるいは直線偏光に戻したりできる性
質がある。そのため、適当なΔn2・d2の複屈折板を
液晶層に重ねることにより、第5図(. B )のよう
にすることができる。
In this example, the twist angle of the liquid crystal layer is 240°Δn1・d+
is 0.87 μm, and a pair of polarizing plates 2 are arranged above and below.
The crossing angle of the polarization axes of 1.22 is 30°. In addition,
In this example, in order to simplify the explanation, one uniaxial birefringent plate of the present invention is placed on the top surface of the liquid crystal cell.
Two or more birefringent plates may be used. When this birefringent plate is sandwiched between polarizing plates,
When viewed from the vertical direction, depending on the value of Δn2・d2 of this birefringent plate, the incident linearly polarized light can be made into arbitrary elliptical polarized light,
It has the property of being able to make circularly polarized light or return it to linearly polarized light. Therefore, by superimposing a birefringent plate with an appropriate value of Δn2·d2 on the liquid crystal layer, the structure shown in FIG. 5 (.B) can be obtained.

即ち、液晶層に電圧が印加されていない状態または非選
択電圧のような低い電圧が印加された状態において、入
射側の下側の偏光板22を通してほぼ完全に直線偏光化
された光が、液晶層23を透過するとだ円偏光状態とな
る。このだ円偏光となった光が複屈折板24を通過する
ことにより、条件によってはだ円偏光を再度直線偏光に
近い状態に戻せる場合がある。
That is, in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer or a low voltage such as a non-selective voltage is applied, light that is almost completely linearly polarized through the lower polarizing plate 22 on the incident side passes through the liquid crystal layer. When the light passes through the layer 23, it becomes an elliptical polarized state. When this elliptical polarized light passes through the birefringent plate 24, the elliptical polarized light may be returned to a state close to linearly polarized light depending on the conditions.

これは、光を赤緑青の3原色に分けて考えると、第5図
(B)のようになる。この例のように、赤緑青の偏光軸
の方向がほぼ揃い、かつ、ほぼ直線偏光に戻っている場
合、出射側の偏光軸の向きにかかわらず、通過する光強
度の波長依存性をな《すことができる。即ち、無彩色化
することができることとなる。
If we consider that light is divided into the three primary colors of red, green, and blue, it becomes as shown in Figure 5 (B). As in this example, when the directions of the polarization axes of red, green, and blue are almost the same and the polarization returns to almost linear polarization, regardless of the direction of the polarization axis on the output side, the wavelength dependence of the intensity of the passing light is can be done. In other words, it is possible to make the color achromatic.

この例のように、その偏光軸を90°交差して偏光板を
設置して、出射側での偏光が出射側である上側の偏光板
の吸収軸と一致している場合には、透過光強度は最も小
さくなり、黒く見えることとなる。これにより、ネガ表
示となる。
As in this example, if a polarizing plate is installed with the polarization axes intersecting 90 degrees and the polarized light on the output side matches the absorption axis of the upper polarizing plate on the output side, the transmitted light The intensity is the lowest and it appears black. This results in a negative display.

なお、第5図(B)において25、26は夫々偏光板2
1. 22の偏光軸を示す。
In addition, in FIG. 5(B), 25 and 26 are polarizing plates 2, respectively.
1. 22 polarization axes are shown.

逆に、この上側の偏光板の偏光軸をほぼ90゜に回転し
てあれば、これらの強度は大きいこととなり白く見える
こととなり、ボジ表示となる。
On the other hand, if the polarization axis of the upper polarizing plate is rotated by approximately 90 degrees, the intensity of these will be large and the image will appear white, resulting in a blurred display.

なお、表示のネガ、ボジは、液晶層のねじれ角、そのΔ
n,・d,、複屈折板のΔn2・d2、それらと偏光板
との角度θ.、θ2、08等の構成用件を変えることに
より、変わる。
Note that negative and positive display values are determined by the twist angle of the liquid crystal layer and its Δ
n,·d, Δn2·d2 of the birefringent plate, and the angle θ between them and the polarizing plate. , θ2, 08, etc. by changing the configuration requirements.

一方、この構成で液晶層に充分な電圧を印加した場合に
は,液晶層を透過しただ円偏光の形や方向が電圧印加前
と異なって《る。
On the other hand, if a sufficient voltage is applied to the liquid crystal layer with this configuration, the shape and direction of the circularly polarized light transmitted through the liquid crystal layer will be different from before the voltage was applied.

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

しかし、複屈折板の挿入により、電圧を印加しない状態
でうまくだ円偏光の形や方向を揃えられて黒または白の
状態ができたとはいえ、かならずしも電圧印加状態で白
または黒の状態になるとは限らない。このため、液晶層
のツイスト角、Δn1・d1等のパラメータにより、複
屈折板のΔn2・d2、その先軸方向、偏光板の偏光軸
方向等を実験的に最適化することが好ましい。
However, although the insertion of a birefringent plate successfully aligns the shape and direction of the elliptical polarized light and creates a black or white state when no voltage is applied, this does not necessarily mean that the state becomes white or black when a voltage is applied. is not limited. For this reason, it is preferable to experimentally optimize Δn2·d2 of the birefringent plate, its front axis direction, the polarization axis direction of the polarizing plate, etc. using parameters such as the twist angle of the liquid crystal layer and Δn1·d1.

]実施例l 実施例1〜3、比較例l 第1の基板として、ガラス基板上に設けられたITO透
明電極をストライブ状にパターニングし、蒸着法により
Sinsによる短絡防止用の絶縁膜を形成し、ポリイミ
ドのオーバーコートをスビンコートし、これをラビング
して配向制御膜を形成した基板を作成した. 第2の基板として、ガラス基板上に設けられ?ITO透
明電極を第1の基板と直交するようにストライブ状にパ
ターニングし、SiO■の絶縁膜を形成し、ポリイミド
のオーバーコートをし、これを第1の基板のラビング方
向と交差角60゜となるようにラビングして配向制御膜
を形成した基板を作成した。
]Example 1 Examples 1 to 3, Comparative Example 1 As a first substrate, an ITO transparent electrode provided on a glass substrate was patterned into stripes, and an insulating film for preventing short circuits due to Sins was formed by vapor deposition. Then, a polyimide overcoat was coated, and this was rubbed to create a substrate on which an alignment control film was formed. Is it provided on a glass substrate as a second substrate? The ITO transparent electrode was patterned in a stripe shape perpendicular to the first substrate, an SiO2 insulating film was formed, and a polyimide overcoat was applied. A substrate on which an alignment control film was formed was prepared by rubbing so that the following was obtained.

この2枚の基板の周辺をシール材でシールして、液晶セ
ルを形成し、この液晶セル内に誘電異方性が正のネマチ
ック液晶を注入して240゜ねじれの液晶層となるよう
にし、注入口を封止した。この実施例lの液晶層の八〇
,・d1は0.87μmであった. この液晶セルの上面と上側の偏光板との間に第1表(実
施例1〜3、比較例l)に示すような屈折率を持つ種々
の1軸性の複屈折板を1枚づつ夫々貼り付けた。
The peripheries of these two substrates are sealed with a sealing material to form a liquid crystal cell, and a nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy is injected into this liquid crystal cell to form a liquid crystal layer twisted at 240 degrees. The injection port was sealed. The 80,·d1 of the liquid crystal layer of Example 1 was 0.87 μm. Between the top surface of this liquid crystal cell and the upper polarizing plate, one each of various uniaxial birefringent plates having refractive indexes shown in Table 1 (Examples 1 to 3, Comparative Example 1) was installed. Pasted.

この実施例1〜3の液晶表示素子の液晶分子の長軸方向
、偏光板の偏光軸方向及び複屈折板の光軸方向との相対
的な関係は、θ1=45゜θ2=5°、θs =135
°とした。
The relative relationships between the long axis direction of the liquid crystal molecules, the polarization axis direction of the polarizing plate, and the optical axis direction of the birefringent plate in the liquid crystal display elements of Examples 1 to 3 are as follows: θ1=45°, θ2=5°, θs =135
°.

第 l 表 なお、比較例1では、複屈折板のその定義上光軸方向が
X方向になるので、実施例の場合と90゜ずれるために
、θ2=95゜となる。
Table 1 Note that in Comparative Example 1, the optical axis direction of the birefringent plate is in the X direction by definition, so it is deviated by 90 degrees from that in the example, so θ2=95 degrees.

この液晶表示素子に電圧を印加し、その透過率変化を調
べた結果、第6図に示すような良好なしきい値電圧特性
が得られ、マルチブレックス駆動を行った場合に良好な
コントラスト比が得られることが分かった。
As a result of applying a voltage to this liquid crystal display element and examining the change in transmittance, it was found that good threshold voltage characteristics were obtained as shown in Figure 6, and a good contrast ratio was obtained when multiplex driving was performed. I found out that it can be done.

この液晶表示素子を裏側にC光源のバックライトを配置
して、 1/200デューティ、l/15バイアスで駆
動してオン状態、オフ状態での色相を観察した。この結
果を第7図に示す。この結果からも明らかなように、オ
ンで若干黄緑色っぽい良好な白レベルが得られ、オフで
透過率が低いため、充分に黒く見えるようなネガ型の白
黒表示が得られた。
A backlight of a C light source was placed on the back side of this liquid crystal display element, and the device was driven at a duty of 1/200 and a bias of 1/15, and the hue in the on state and off state was observed. The results are shown in FIG. As is clear from these results, a good white level with a slightly yellow-greenish color was obtained when the display was on, and because the transmittance was low when the display was off, a negative black and white display that appeared sufficiently black was obtained.

この実施例1の液晶表示素子のコントラスト比(画素部
分のみ)を測定したところ、約50であり、従来の単な
るスーパーツイスト液晶表示素子に比してはるかに高い
コントラスト比が得られた。その上、オンにおける透過
率も27%程度が得られ、OMI素子よりも明るいため
、反射型でも使用することも充分可能であった。
When the contrast ratio (pixel portion only) of the liquid crystal display element of Example 1 was measured, it was approximately 50, which was much higher than that of a conventional simple super twist liquid crystal display element. Furthermore, the transmittance in the ON state was about 27%, and since it was brighter than the OMI element, it was also possible to use it as a reflective type.

また、実施例2及び実施例3の液晶表示素子のコントラ
スト比(画素部分のみ)を測定したところ、両方とも4
0以上であった。
In addition, when the contrast ratio (pixel portion only) of the liquid crystal display elements of Example 2 and Example 3 was measured, both were 4.
It was 0 or more.

実施例lと比較例lの等コントラスト曲線を第8図及び
第9図に示す。これらの図においては、セルの観察方向
を極座標表示し、その角度を(θ、甲)と表わした場合
、この(θ、甲)により、液晶セルのコントラスト比が
どのように変化しているかをθを0〜50゜で変化させ
、甲を0〜360゜変化させて示したものである。
The isocontrast curves of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 8 and 9. In these figures, if the observation direction of the cell is expressed in polar coordinates and the angle is expressed as (θ, A), how the contrast ratio of the liquid crystal cell changes depending on (θ, A) is shown. The figures are shown with θ changed from 0 to 50° and the instep changed from 0 to 360°.

なお、ψは図の主視角方向(下方)を0゜とし、反時計
回りに0〜360゛とし、θは中心な0゜とし、同心円
状に0〜50゜とした。コントラスト比の曲線は1、l
O、50のみを示した。
Note that ψ was set at 0° in the main viewing angle direction (downward) of the figure, and ranged from 0 to 360° counterclockwise, and θ was set at 0° at the center, and ranged from 0 to 50° concentrically. The contrast ratio curve is 1, l
Only O, 50 was shown.

第8図が、本発明による液晶表示素子の実施例1であり
、第9図は比較例1である。
FIG. 8 shows Example 1 of the liquid crystal display element according to the present invention, and FIG. 9 shows Comparative Example 1.

本発明では、第1表に示すように、n * = nエ〉
nyとなるような複屈折板を使用しているので、従来の
一軸性の複屈折板の場合( nl) ny= nz、比
較例1、第9図)より、斜線で示したコントラスト比が
1以下、即ち、白黒のコントラストが逆転してしまう領
域が小さ《なり、視野角が広《高コントラスト比の素子
が可能になった。
In the present invention, as shown in Table 1, n*=n〉
Since we are using a birefringent plate such that ny, the contrast ratio shown by diagonal lines is 1 compared to the conventional uniaxial birefringent plate (nl) ny = nz, Comparative Example 1, Figure 9). In other words, the area where the black-and-white contrast is reversed has become smaller, and the viewing angle has become wider, making it possible to create a device with a high contrast ratio.

実施例4 実施例1の液晶表示素子において、液晶分子の長軸方向
、偏光板の偏光軸方向及び複屈折板の光軸方向との相対
的な関係のみを変更して液晶表示素子を作成した。即ち
、θ, = 135゜θ. = 5” .θs =  
135°とした。
Example 4 A liquid crystal display element was created by changing only the relative relationship between the long axis direction of the liquid crystal molecules, the polarization axis direction of the polarizing plate, and the optical axis direction of the birefringent plate in the liquid crystal display element of Example 1. . That is, θ, = 135°θ. = 5”.θs =
It was set to 135°.

この液晶表示素子を実施例lと同様に1/200デュー
ティ、1/15バイアスで駆動したところ、ボジ型の白
黒表示が得られ、コントラスト比(画素部分のみ)は約
40であった。
When this liquid crystal display element was driven at a duty of 1/200 and a bias of 1/15 in the same manner as in Example 1, a positive black and white display was obtained, and the contrast ratio (pixel portion only) was approximately 40.

実施例5 実施例lの液晶表示素子の電極付の基板の方の基板とし
て、基板上にストライブ状に3色のカラーフィルター層
を形成し、その上に電極を形成した電極付基板を用いて
セルを構成し、駆動したところ、フルカラーの階調駆動
が可能であった。
Example 5 As the substrate with electrodes of the liquid crystal display element of Example 1, a substrate with electrodes in which color filter layers of three colors were formed in a stripe shape on the substrate and electrodes were formed on the substrate was used. When a cell was configured and driven, full color gradation driving was possible.

[発明の効果] 以上に説明したように本発明は、従来の2暦型スーパー
ツイスト液晶表示素子または従来の−軸性複屈折板を積
層したスーパーツイスト液晶表示素子と比べて、広い視
野角及びより優れたコントラスト比を持つ白黒表示が可
能となり、鮮明で表示品位の高いボジ型あるいはネガ型
の表示が得られる。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention has a wider viewing angle and a larger viewing angle than the conventional two-calendar type super-twist liquid crystal display element or the conventional super-twist liquid crystal display element in which -axial birefringent plates are laminated. A black-and-white display with a better contrast ratio is possible, and a clear, high-quality positive or negative display can be obtained.

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

また、表示が白黒に近く、かつ、広視野ということから
,カラーフィルターと組み合わせることにより,カラフ
ルな表示が可能となり、特に、赤、緑,青のカラーフィ
ルターを画素ごとに配置することにより、マルチカラー
やフルカラーの表示も実現できるという効果も認められ
、より多様性のある応用が開ける。
In addition, since the display is close to black and white and has a wide field of view, it is possible to create a colorful display by combining it with color filters. It has also been recognized that it can produce color or full-color displays, opening up more diverse applications.

特に、本発明では白黒表示が可能であるにもかかわらず
、明るい表示が可能であり,透過型のみならず、反射型
の表示も可能であり、その応用範囲が広いものである。
In particular, although the present invention enables black-and-white display, bright display is possible, and not only transmissive type display but also reflective type display is possible, and its application range is wide.

さらに、本発明では,単に複屈折板を配置するのみで、
第2の液晶層を設けな《でも明るい白黒表示が可能なも
のであり、液晶表示素子の生産性が極めて高いという利
点も有する。
Furthermore, in the present invention, by simply arranging the birefringent plate,
Even without providing a second liquid crystal layer, bright black and white display is possible, and the liquid crystal display element has the advantage of extremely high productivity.

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で今後とも種
々の応用が可能なものである。
The present invention can be applied in various ways in the future without detracting from the effects of the present invention.

【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を模式的に現わした
斜視図である。 第2図(A)(B)は、夫々上から見た上側及び下側の
液晶分子の長軸方向、偏光板の偏光軸方向及び複屈折板
の光軸方向の相対位置を示した平面図である。 第3図は、複屈折板の主屈折率の定義を示す斜視図。 第4図(A)(B)は、単なるスーパーツイスト液晶表
示素子の構成を示した模式図及びその偏光の状態を説明
する平面図。 第5図(A)(B)は、本発明の液晶表示素子の構成を
示した模式図及びその偏光の状態を説明する平面図。 第6図は、実施例1のしきい値電圧特性を示すグラフ。 第7図は、実施例lのオン、オフ状態での色相を示す色
相図。 第8図及び第9図は、実施例l及び比較例1の等コント
ラスト曲線を示した図。 ■、2、11. 12、21. 22は偏光板、3、1
3、23は液晶層、 4、24は複屈折板、 5、6、l5、l6、25、26は偏光軸、7、8ぱ液
晶分子の長軸方向, 9は複屈折板の光軸方向 第 第 図 X 第 図 1.5 2.0       2.5 印加電圧(V) 3.0 第 図
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a liquid crystal display element according to the present invention. Figures 2 (A) and (B) are plan views showing the relative positions of the long axis directions of the upper and lower liquid crystal molecules, the polarization axis direction of the polarizing plate, and the optical axis direction of the birefringent plate, respectively, when viewed from above. It is. FIG. 3 is a perspective view showing the definition of the principal refractive index of a birefringent plate. FIGS. 4(A) and 4(B) are schematic diagrams showing the structure of a simple super-twist liquid crystal display element, and plan views illustrating the state of polarization thereof. FIGS. 5(A) and 5(B) are schematic diagrams showing the structure of the liquid crystal display element of the present invention and plan views illustrating the state of polarization thereof. FIG. 6 is a graph showing the threshold voltage characteristics of Example 1. FIG. 7 is a hue diagram showing hues in the on and off states of Example 1. FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams showing equal contrast curves of Example 1 and Comparative Example 1. ■, 2, 11. 12, 21. 22 is a polarizing plate, 3, 1
3, 23 are liquid crystal layers, 4, 24 are birefringent plates, 5, 6, l5, l6, 25, 26 are polarization axes, 7, 8 are long axis directions of liquid crystal molecules, 9 are optical axis directions of birefringent plates Figure X Figure 1.5 2.0 2.5 Applied voltage (V) 3.0 Figure

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ほぼ平行に配置され配向制御膜を有する一対の透
明電極付きの基板間に挟持された旋光性物質を含有した
誘電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が16
0〜300゜の液晶層と、この液晶層を挟持する上下の
基板の透明電極間に電圧を印加する駆動手段とを有し、
この液晶層の外側に一対の偏光板を設置し、液晶層と偏
光板との間の片側に複屈折板を配置した液晶表示素子に
おいて、液晶層での液晶の屈折率異方性Δn_1と液晶
層の厚みd_1との積Δn_1・d_1が0.4〜1.
5μmとされ、前記複屈折板が3個の主屈折率をn_x
、n_y、n_zとし、n_x、n_yを複屈折板面内
方向の屈折率とし(n_x>n_y)、n_xを複屈折
板の厚み方向の屈折率とした場合、n_x=n_z>n
_yとなるような1軸性の複屈折板を配置したことを特
徴とする液晶表示素子。
(1) A nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy containing an optically active substance sandwiched between a pair of substrates with transparent electrodes arranged almost in parallel and having an alignment control film has a twist angle of 16
It has a liquid crystal layer with an angle of 0 to 300 degrees, and a driving means for applying a voltage between transparent electrodes of upper and lower substrates that sandwich this liquid crystal layer,
In a liquid crystal display element in which a pair of polarizing plates is installed outside the liquid crystal layer and a birefringent plate is placed on one side between the liquid crystal layer and the polarizing plate, the refractive index anisotropy Δn_1 of the liquid crystal in the liquid crystal layer and the liquid crystal The product Δn_1·d_1 with the layer thickness d_1 is 0.4 to 1.
5 μm, and the birefringent plate has three principal refractive indices n_x
, n_y, n_z, n_x, n_y are the refractive indices in the in-plane direction of the birefringent plate (n_x>n_y), and n_x is the refractive index in the thickness direction of the birefringent plate, then n_x=n_z>n
A liquid crystal display element characterized in that a uniaxial birefringent plate is arranged so that _y.
(2)請求項1記載の液晶表示素子において、液晶分子
軸と複屈折板の光軸との交差角を−50゜≦θ_2≦5
0゜となるように配置されたことを特徴とする液晶表示
素子。
(2) In the liquid crystal display element according to claim 1, the intersection angle between the liquid crystal molecular axis and the optical axis of the birefringent plate is -50°≦θ_2≦5.
A liquid crystal display element characterized in that it is arranged at an angle of 0°.
(3)請求項1または2記載の液晶表示素子において、
セル内面にカラーフィルターが形成されていることを特
徴とする液晶表示素子。
(3) In the liquid crystal display element according to claim 1 or 2,
A liquid crystal display element characterized by having a color filter formed on the inner surface of the cell.
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DE69020855T DE69020855T2 (en) 1989-03-28 1990-03-26 LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE.
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US08/274,388 US5406396A (en) 1989-03-28 1994-07-13 Liquid crystal display device using uniaxial birefringent films for improving viewing angle
US08/358,942 US5523867A (en) 1989-03-28 1994-12-19 Liquid crystal display device having light shielding film and birefringent films with Nx =Nz >Ny
US08/625,843 US5650833A (en) 1989-03-28 1996-04-01 Liquid crystal display device having birefringent films with nx >n.sub. >ny
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0432818A (en) * 1990-05-30 1992-02-04 Hitachi Ltd Liquid crystal display device

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02111918A (en) * 1988-10-21 1990-04-24 Seiko Epson Corp liquid crystal electro-optical element

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