JPH01246522A - Electrooptic element - Google Patents

Electrooptic element

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JPH01246522A
JPH01246522A JP7521888A JP7521888A JPH01246522A JP H01246522 A JPH01246522 A JP H01246522A JP 7521888 A JP7521888 A JP 7521888A JP 7521888 A JP7521888 A JP 7521888A JP H01246522 A JPH01246522 A JP H01246522A
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JP
Japan
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liquid crystal
retardation
electro
display
optically anisotropic
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Application number
JP7521888A
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Japanese (ja)
Inventor
Rei Miyazaki
礼 宮崎
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

PURPOSE:To enhance display contrast by making the retardation DELTAnN.dN of an optical isomer smaller than the retardation of a liquid crystal element. CONSTITUTION:The retardation DELTAnN.dN defined by the product of the double refractive index DELTAnN and layer thickness dN of the optical isomer is smaller than the retardation DELTAnS.dS of the liquid crystal element. The removal of the light from between picture elements arises and the display contrast is not obtainable if the difference DELTAnS.dS-DELTAnN.dN of the retardations of the optical isomer is larger than 0.03mum. In addition, the visual angle characteristic is extremely narrowed and, therefore, the difference of the retardations is preferably <=0.03mum. The removal in the non-voltage impressed state increases gradually and, therefore, the difference of the retardations is preferably >=0mum. The liquid crystal display element having the high contrast is thereby inexpensively obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気光学素子に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an electro-optical element.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のニュートラライズドライストネマチックモード(
以下NTNモードと呼ぶ)は、従来のスーパーツイスト
ネマチックモードに特有の、素子の外観の色づきを解消
したもので、特開昭62−121701号で提案されて
いるように、一対の偏光板の間に少なくとも一層の光学
的異方体を備えることにより、黒地に白色、あるいは白
地に黒色の表示を可能にした。このNTNモードが、従
来のツイストネマチブクモードに比べて優れているのは
、電気光学特性のしきい値が急峻なために、時分割駆動
による大表示容量化が可能な点である。
Traditional neutralized dry nematic mode (
The NTN mode (hereinafter referred to as NTN mode) eliminates the discoloration of the external appearance of the device, which is characteristic of the conventional supertwist nematic mode. By having one layer of optically anisotropic material, it is possible to display white on a black background or black on a white background. The NTN mode is superior to the conventional twisted nematic mode in that the electro-optic characteristic has a steep threshold, so it is possible to increase the display capacity by time-division driving.

NTNモードを利用した従来の電気光学素子の断面図と
各軸の関係図を、それぞれ第5図と第2図に示した。第
5図中、1は上側偏光板、2は表示を行う液晶セル(以
下表示セルと呼ぶ)、3は光学的異方体、4は下側偏光
板である。3の光学的異方体として、ここでは液晶セル
(以下補償セルと呼ぶ)を用いたが、高分子フィルム等
を用いることも可能である。表示セル及び補償セルには
同じ液晶5S−4008(チッソ社製−波長590nm
の光に対するΔn=0.15)を用いることによって両
者の複屈折率Δnをほぼ等しくシ、これにカイラルドー
パントを添加して、第2図中の表示セルの液晶のツイス
ト角20を左210度、補償セルの液晶のツイスト角2
2を右210度に調節した。第2図中の角度19及び角
度23はいずれも45度、角度21は009度とした。
A cross-sectional view of a conventional electro-optical element using the NTN mode and a relationship diagram of each axis are shown in FIG. 5 and FIG. 2, respectively. In FIG. 5, 1 is an upper polarizing plate, 2 is a liquid crystal cell for displaying (hereinafter referred to as a display cell), 3 is an optically anisotropic body, and 4 is a lower polarizing plate. Although a liquid crystal cell (hereinafter referred to as a compensation cell) was used as the optically anisotropic material in Example 3, it is also possible to use a polymer film or the like. The same liquid crystal 5S-4008 (manufactured by Chisso Corporation - wavelength 590 nm) is used for the display cell and the compensation cell.
By using Δn=0.15) for the light of , the twist angle of the liquid crystal of the compensation cell 2
2 was adjusted to the right 210 degrees. Angle 19 and angle 23 in FIG. 2 were both 45 degrees, and angle 21 was 009 degrees.

液晶層厚dは6.0μmとし、表示セル・補償セルのい
ずれでもリターデーションΔn・dが0.90μmにな
るようにした。
The liquid crystal layer thickness d was set to 6.0 μm, and the retardation Δn·d was set to 0.90 μm in both the display cell and the compensation cell.

以上の条件のもとで、従来のNTNモードを利用した電
気光学素子の電気光学特性を測定した結果を第6図に示
す。但し透過率は、偏光軸方向を揃えて貼り合わせた2
枚の偏光板の透過光量を100%としてあられした。
FIG. 6 shows the results of measuring the electro-optic characteristics of a conventional electro-optical element using the NTN mode under the above conditions. However, the transmittance is as follows:
The amount of light transmitted through one polarizing plate was set as 100%.

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

しかしながら、前記のNTNモードを利用した電気光学
素子は、オン時透過率50%として分割数200の時分
割駆動を行なうと1:14の表示フントラストは得られ
るが、これもTV画像表示としては不充分である。TV
画像を充分鮮明に表示するためには、最低でも1:30
の表示フントラストが必要とされる。
However, with the electro-optical element using the NTN mode described above, when time-division driving is performed with 200 divisions and the transmittance when on is 50%, a display load ratio of 1:14 can be obtained, but this is also not suitable for TV image display. It is insufficient. TV
In order to display the image clearly enough, at least 1:30
A display of trust is required.

また、従来のNTNモードを利用した電気光学素子は、
表示セルと補償セルのりクーデージg7Δnodを正確
に合致させる必要から、セル厚に対する要求が厳しく、
製造上の難点となっていた。
Furthermore, electro-optical elements using conventional NTN mode are
Because it is necessary to accurately match the display cell and compensation cell thickness g7Δnod, there are strict requirements for cell thickness.
This was a manufacturing problem.

本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的
とするところは、高コントラストの液晶表示素子を、安
価に提供するところにある。
The present invention is intended to solve these problems, and its purpose is to provide a high-contrast liquid crystal display element at low cost.

(、Kl!を解決するための手段〕 本発明の電気光学素子は、対向する2枚の電極基板間に
ねじれ配向したネマチック液晶を袂持してなる液晶素子
と、少なくとも一層の光学的異方体と、それらを挾んで
両側に配置された一対の偏光板とを備えた液晶表示素子
において、前記光学的異方体の複屈折率ΔnNと層厚d
Nの積で定義されるリターデーシ冒/ΔnN ・dNが
、前記液晶素子のりターデージ1ンΔns”dSよりも
小さいことを特徴とする。
(Means for solving , Kl!) The electro-optical element of the present invention includes a liquid crystal element formed by holding twisted oriented nematic liquid crystal between two opposing electrode substrates, and at least one layer of optical anisotropy. In a liquid crystal display element comprising a body and a pair of polarizing plates disposed on both sides sandwiching them, the birefringence ΔnN and layer thickness d of the optically anisotropic body are
The liquid crystal display device is characterized in that a retardation value /ΔnN·dN defined as the product of N is smaller than the liquid crystal element retardage value 1Δns”dS.

なお、波長590nmの光に対する前記液晶セルと、前
記光学的異方体のリターデーションの差Δns”dS−
ΔnN、IId、、が0.03μmより大きくなると、
画素間からの光の抜けが発生し、表示コントラストが得
られなくなり、かつ、視角特性がたいへんせまくなるの
で、リターデーショ/の差は0.03μm以下が望まし
い。
Note that the difference in retardation between the liquid crystal cell and the optically anisotropic body with respect to light with a wavelength of 590 nm Δns"dS-
When ΔnN, IId, is larger than 0.03 μm,
The difference in retardation is preferably 0.03 μm or less because light leakage occurs between pixels, making it impossible to obtain display contrast and making the viewing angle characteristics very narrow.

また、Δng ・dS−Δnv ・dNの差が0μmよ
り小さくなると、電圧無印加状態での抜けがだんだん太
き(なるので、リターデーションの差は0μm以上が望
ましい。
Further, when the difference between Δng·dS−Δnv·dN becomes smaller than 0 μm, the gap becomes gradually thicker when no voltage is applied, so it is desirable that the difference in retardation is 0 μm or more.

以下に本発明の実施例を挙げ、本発明の詳細な説明する
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to Examples.

〔実施例1〕 第1図と第2図は、それぞれ本発明の実施例1における
電気光学素子の断面図と、各軸の関係図である。構成、
軸関係については、先に説明した従来のNTNモードを
利用した電気光学素子と同様であり、異なるのは液晶層
のりターデージタンΔn@dだけである。
[Example 1] FIGS. 1 and 2 are a cross-sectional view of an electro-optical element according to Example 1 of the present invention and a relationship diagram of each axis, respectively. composition,
The axial relationship is the same as that of the conventional electro-optical element using the NTN mode described above, and the only difference is the tardage tangent Δn@d of the liquid crystal layer.

表示セル及び補償セルには、同じ液晶5S−4008に
カイラルドーパントを添加して用いたため、各々の複屈
折率Δns+ ΔnNの値はほぼ等しく、波長590n
mの光に対して約0.15となる。
Since the same liquid crystal 5S-4008 was used for the display cell and the compensation cell with a chiral dopant added, the values of their birefringence Δns+ΔnN were almost the same, and the wavelength was 590n.
It is approximately 0.15 for light of m.

本実施例は、表示セルの液晶層厚は前述の従来の技術と
同様に6.0μmにして、リターデーションΔns @
 dS =0.900μmに設定した。
In this example, the thickness of the liquid crystal layer of the display cell is set to 6.0 μm as in the conventional technology described above, and the retardation Δns @
It was set to dS = 0.900 μm.

これに対して補償セルの液晶層厚は5.9μmと薄くし
て、リターデーションΔnN  adN=Q。
On the other hand, the liquid crystal layer thickness of the compensation cell is made as thin as 5.9 μm, and the retardation ΔnN adN=Q.

885μmにした。両者のリターデーションの差Δn5
 ”dS−八〇N @dNは、0.015μmである。
It was set to 885 μm. Difference in retardation between the two Δn5
"dS-80N @dN is 0.015 μm.

第3図に本発明の実施例1における電気光学素子の電気
光学特性を測定した結果を示す。この電圧透過率曲線を
第6図の従来の技術における電圧透過率曲線と比較する
と、電圧無印加状態こそ従来の方が漏れ光が少なくなっ
ているものの、実際に駆動するしきい値電圧の近傍にお
いては、本発明の方が漏れ光が少なく、急峻性でもまさ
っている。従ってオン時透過率50%として分割数20
0の時分割駆動を行ったときの表示コントラストも1:
30となり、従来の1:14に比較して向上した。
FIG. 3 shows the results of measuring the electro-optic characteristics of the electro-optic element in Example 1 of the present invention. Comparing this voltage transmittance curve with the voltage transmittance curve of the conventional technology shown in Figure 6, it is found that although the conventional technology has less light leakage when no voltage is applied, it is close to the threshold voltage for actual driving. In this case, the present invention has less light leakage and superior steepness. Therefore, the number of divisions is 20, assuming that the transmittance when on is 50%.
The display contrast when performing time division driving at 0 is also 1:
30, which is an improvement compared to the conventional ratio of 1:14.

〔実施例2〕 本発明の実施例2における電気光学素子の構成ならびに
液晶、軸関係は、前述の実施例1における電気光学素子
と同様である。
[Example 2] The structure, liquid crystal, and axis relationship of the electro-optical element in Example 2 of the present invention are the same as those of the electro-optical element in Example 1 described above.

本実施例は、表示セルの液晶層厚は従来の技術と同様に
6.0amとし、Δns+ a65 =0.90μmと
した。これに対して補償セルの液晶層厚は5.8μmと
更に薄くして、リターデーションΔnN ’dw =0
.870とした。両者ノリタープ−ジョンの差Δns*
dS−ΔnN IIdNは、0.030μmである。
In this example, the thickness of the liquid crystal layer of the display cell was set to 6.0 am, as in the conventional technology, and Δns+a65 =0.90 μm. On the other hand, the liquid crystal layer thickness of the compensation cell is made even thinner to 5.8 μm, and the retardation ΔnN 'dw = 0
.. It was set at 870. Difference between both Noritarpsion Δns*
dS-ΔnN IIdN is 0.030 μm.

第4図に本発明の実施例2における電気光学素子の電気
光学特性を測定した結果を示す。電圧無印加状態におけ
る漏れ光は、実施例1よりも大きくなったが、しきい値
電圧近傍では充分暗くなっており、急峻性も良い。オン
時透過率50%として分割数200の時分割駆動を行っ
たときの表示コントラストは1:47と、実施例1より
更に向上している。
FIG. 4 shows the results of measuring the electro-optic characteristics of the electro-optic element in Example 2 of the present invention. Although the leakage light in the state where no voltage is applied is larger than that in Example 1, it is sufficiently dark near the threshold voltage and has good steepness. The display contrast when time-division driving was performed with 200 divisions at an on-time transmittance of 50% was 1:47, which is further improved than in Example 1.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明はNTNモードを利用した液
晶表示素子において、光学的異方体のリターデーション
八〇2・d9を、液晶素子のりターデージ3ノよりも小
さくすることによって、表示コントラストを高くする効
果を存する。
As described above, the present invention improves display contrast by making the retardation 802·d9 of an optically anisotropic body smaller than the retardation 3 of the liquid crystal element in a liquid crystal display element using the NTN mode. It has the effect of increasing the

また、本発明においては、従来のように表示セルと補償
セルのリターデーションを一致させる必要が無くなった
ため、セル厚を正確に制御するという製造上の難点をか
なりの部分解消することができた。
Furthermore, in the present invention, it is no longer necessary to match the retardations of the display cell and the compensation cell as in the prior art, so that the manufacturing difficulty of accurately controlling the cell thickness can be largely eliminated.

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

第1図は本発明の実施例における電気光学素子の断面図
である。 第2図は本発明の実施例および従来技術における電気光
学素子の各軸関係を示す図である。 第3図は本発明の実施例1における電気光学素子の電気
光学特性を示す図である。 第4図は本発明の実施例2における電気光学素子の電気
光学特性を示す図である。 第5図は従来技術における電気光学素子の断面図である
。 第6図は従来技術における電気光学素子の電気光学特性
を示す図である。 1・・・上側偏光板 2・・・表示を行う液晶セル(表示セル)3・・・光学
的異方体としての液晶セル(補償セル) 4・・・下側偏光板 5・・・表示セルの上側基板 6・・・透明電極 7・・・配向層 8・・・表示セルの液晶 9・・・表示セルの下側基板 10・・・補償セルの上側基板 11・・・補償セルの液晶 12・・・補償セルの下側基板 13・・・上側偏光板1の偏光軸(吸収軸)の方14・
・・表示セルの上側基板5のラビング方向15・・・表
示セルの下側基板9のラビング方向16・・・補償セル
の上側基板10のラビング方向 17・・・補償セルの下側基板12のラビング方向 18・・・下側偏光板4の偏光軸(吸収軸)の方向 19・・・表示セルの上側基板のラビング方向14と上
側偏光板の偏光軸の方向13と のなす角度 °20・・・表示セルの液晶8のツイスト角21・・・
表示セルの下側基板のラビング方向15と補償セルの上
側基板のラビング方 向16とのなす角度 22・・・補償セルの液晶11のツイスト角23・・・
補償セルの下側基板のラビング方向17と下側偏光板の
偏光軸の方向18と のなす角度 7ij1 区 Ol     2    3     A     ’
5坪 カ01  斥 (り 第1 帥 力g 電 圧 (V)
FIG. 1 is a sectional view of an electro-optical element in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between each axis of the electro-optical element in the embodiment of the present invention and in the prior art. FIG. 3 is a diagram showing the electro-optic characteristics of the electro-optic element in Example 1 of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the electro-optical characteristics of the electro-optical element in Example 2 of the present invention. FIG. 5 is a sectional view of an electro-optical element in the prior art. FIG. 6 is a diagram showing electro-optical characteristics of an electro-optical element in the prior art. 1... Upper polarizing plate 2... Liquid crystal cell for display (display cell) 3... Liquid crystal cell as an optically anisotropic body (compensation cell) 4... Lower polarizing plate 5... Display Upper substrate 6 of the cell...Transparent electrode 7...Alignment layer 8...Liquid crystal 9 of the display cell...Lower substrate 10 of the display cell...Upper substrate 11 of the compensation cell... Liquid crystal 12...lower substrate 13 of compensation cell...polarization axis (absorption axis) of upper polarizing plate 1 14...
--Rubbing direction 15 of the upper substrate 5 of the display cell --Rubbing direction 16 of the lower substrate 9 of the display cell --Rubbing direction 17 of the upper substrate 10 of the compensation cell --Rubbing direction 17 of the upper substrate 10 of the compensation cell Rubbing direction 18...Direction 19 of the polarization axis (absorption axis) of the lower polarizing plate 4...Angle of 20° between the rubbing direction 14 of the upper substrate of the display cell and the direction 13 of the polarization axis of the upper polarizing plate. ...Twist angle 21 of the liquid crystal 8 of the display cell...
Angle 22 between the rubbing direction 15 of the lower substrate of the display cell and the rubbing direction 16 of the upper substrate of the compensation cell...Twist angle 23 of the liquid crystal 11 of the compensation cell...
Angle 7ij1 between the rubbing direction 17 of the lower substrate of the compensation cell and the direction 18 of the polarization axis of the lower polarizing plate
5 tsubo force g voltage (V)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)対向する2枚の電極基板間にねじれ配向したネマ
チック液晶を挟持してなる液晶素子と、少なくとも一層
の光学的異方体と、それらを挟んで両側に配置された一
対の偏光板とを備えた液晶表示素子において、前記光学
的異方体の複屈折率Δn_Nと層厚d_Nの積で定義さ
れるリターデーションΔn_N・d_Nが、前記液晶素
子のリターデーションΔn_S、d_Sより小さいこと
を特徴とする電気光学素子。
(1) A liquid crystal element formed by sandwiching twisted oriented nematic liquid crystal between two opposing electrode substrates, at least one layer of optically anisotropic material, and a pair of polarizing plates disposed on both sides with them in between. In the liquid crystal display element, a retardation Δn_N・d_N defined as the product of the birefringence Δn_N of the optically anisotropic body and the layer thickness d_N is smaller than the retardation Δn_S, d_S of the liquid crystal element. Electro-optical element.
(2)波長590nmの光に対する前記液晶素子と、前
記光学的異方体のリターデーションの差Δn_S・d_
S−Δn_N・d_Nが0μm以上0.03μm以下の
範囲であることを特徴とする請求項1記載の電気光学素
子。
(2) Difference in retardation Δn_S・d_ between the liquid crystal element and the optically anisotropic body for light with a wavelength of 590 nm
The electro-optical element according to claim 1, wherein S-Δn_N·d_N is in a range of 0 μm or more and 0.03 μm or less.
(3)前記光学的異方体が、対向する2枚の基板間に挟
持され、ねじれ配向したネマチック液晶であることを特
徴とする請求項1記載の電気光学素子。
(3) The electro-optical element according to claim 1, wherein the optically anisotropic body is a twisted oriented nematic liquid crystal sandwiched between two opposing substrates.
(4)前記光学的異方体の液晶のねじれ角22が、前記
液晶素子の液晶のねじれ角20と、絶対値が同じで向き
が逆であり、かつ光学的異方体の上側基板10のラビン
グ方向16と、液晶素子の下側基板9のラビング方向1
5とのなす角21が約90度であることを特徴とする請
求項3記載の電気光学素子。
(4) The twist angle 22 of the liquid crystal of the optically anisotropic body has the same absolute value and the opposite direction as the twist angle 20 of the liquid crystal of the liquid crystal element, and Rubbing direction 16 and rubbing direction 1 of lower substrate 9 of liquid crystal element
4. The electro-optical element according to claim 3, wherein the angle 21 with respect to the second electrode 5 is about 90 degrees.
JP7521888A 1988-03-29 1988-03-29 Electrooptic element Pending JPH01246522A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0540277A (en) * 1991-02-07 1993-02-19 Toshiba Corp Liquid crystal display element

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