JPH02822A - Liquid crystal display element - Google Patents
Liquid crystal display elementInfo
- Publication number
- JPH02822A JPH02822A JP7821988A JP7821988A JPH02822A JP H02822 A JPH02822 A JP H02822A JP 7821988 A JP7821988 A JP 7821988A JP 7821988 A JP7821988 A JP 7821988A JP H02822 A JPH02822 A JP H02822A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal layer
- display
- display element
- light
- 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
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
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、両電掻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 J、 Nehr
ing、 Appl、、 Phys、、 Lett、
45(10) 1021−1023 (1984)
)が知られていた。[Prior art] Conventionally, by increasing the twist angle of liquid crystal molecules between both electrodes,
A super twist element (T
, J., 5chefferand 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晶の複
屈折率Δnと液晶層の厚みdとの禎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 Δn-d between the birefringence Δn of the liquid crystal 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 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-10
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−ciを0.6μm付近と小さく設定することに
より、ほぼ白と黒に近い表示が得られる方式か提案され
ている。 (M、 5chadtet al、
Appl、 Phys、 Lett、 50(5)、
1987゜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大きくなく、青味を
帯びるため、表示の鮮明度に欠ける欠点があった。On the other hand, a method has been proposed that uses a similar method and sets the product Δn-ci of the liquid crystal's birefringence and thickness to a small value of around 0.6 μm, thereby providing a nearly white and black display. . (M, 5chadtet al,
Appl, Phys, Lett, 50(5),
1987, p. 236) However, when this method was used, the display was dark, the maximum contrast was not very high, and the display had a bluish tinge, so there was a drawback that the display lacked sharpness.
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。(奥村は
か、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2Nセルでの
八〇−dのマツチングが非常に厳しく、歩留りの向上が
困難な上、液晶セルか2層必要なため、液晶セルの薄く
軽いという特長を犠牲にしている欠点があった。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. (Haka Okumura, Television Society Technical Report, 11(27), p. 7
9. (1987)) However, with this method, the 80-d matching in a 2N cell is extremely difficult, making it difficult to improve yield, and because it requires two layers of liquid crystal cells, it sacrifices the thin and light characteristics of liquid crystal cells. It had its drawbacks.
[発明の解決しようとする課題l
従来の方式では、明るく白黒度の良い液晶表示素子を、
歩留り良く生産することが困難であった。[Problem to be solved by the invention l In the conventional method, a bright liquid crystal display element with good black and white
It was difficult to produce with good yield.
明るい白黒表示素子は、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。Bright black-and-white display elements are not only easy to see without any distinctive coloring, but also have color filters formed inside or outside the cells, unlike conventional twisted nematic (TN) elements with a 90° twist. It is expected that the market will expand dramatically as it can realize mono-color, multi-color, or full-color display, and is thin, lightweight, and has low power consumption.
このため、コントラストがよく、かつ明るい白黒表示素
子であって、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 is a bright monochrome display element with good contrast and can be produced with high yield.
1課題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、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160
〜300°の液晶層と、この液晶層を挟持するL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、と液晶
層の厚みdlとの積Δn、・d、か0.4〜1.5μm
とされ、非表示部分の少なくとも一部に遮光膜を設け、
液晶層と偏光板との間の少なくとも一方に一釉件の複屈
折板を配ft L/、裏側に光源を設けたことを特徴と
する液晶表示素子、及び、液晶層での液晶の屈折率異方
性Δn1と液晶層の厚みdlとの禎Δn1・d、が0.
4〜1.5μmとされ、非表示部分の少なくとも一部に
遮光膜を設け、液晶層の両外側であって一対の偏光板の
内側に一対の複屈折板を配置し、裏側に光源を設けたこ
とを特徴とする液晶表示素子、並びに、それらの複屈折
板の八〇2・d2を液晶層のΔn1・d、の大きさの2
73以下、かつ1/12以上とする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 1 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes an optically active optical system sandwiched between a pair of substrates with transparent electrodes arranged substantially in parallel and having alignment control films. The twist angle of the nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy containing a polar substance is 160
A liquid crystal display element that has a liquid crystal layer with an angle of ~300°, a driving means that applies a voltage between transparent electrodes on a substrate under L that sandwich this liquid crystal layer, and a pair of polarizing plates installed on the outside of this liquid crystal layer. In, the product Δn,・d, of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal in the liquid crystal layer and the thickness dl of the liquid crystal layer, is 0.4 to 1.5 μm
and a light-shielding film is provided on at least part of the non-display area,
A liquid crystal display element characterized in that a birefringent plate is disposed on at least one side between a liquid crystal layer and a polarizing plate, and a light source is provided on the back side, and the refractive index of liquid crystal in the liquid crystal layer. The ratio Δn1·d between the anisotropy Δn1 and the thickness dl of the liquid crystal layer is 0.
4 to 1.5 μm, a light shielding film is provided on at least part of the non-display area, a pair of birefringent plates are placed on both sides of the liquid crystal layer and inside a pair of polarizing plates, and a light source is provided on the back side. 802·d2 of the liquid crystal display element and its birefringent plate is 2 of the size of Δn1·d of the liquid crystal layer.
73 or less and 1/12 or more.
本発明では、液晶層と偏光板との間の少なくとも一方に
一軸性の複屈折板を配置したものである。In the present invention, a uniaxial birefringent plate is disposed at least on one side between the liquid crystal layer and the polarizing plate.
このため、液晶層は1層でよく、生産性を下げたり、色
ムラを起こしやすい第2の液晶層を設けなくても、明る
い白黒表示の液晶表示素子が容易に得られる。Therefore, only one liquid crystal layer is required, and a liquid crystal display element with bright black and white display can be easily obtained without reducing productivity or providing a second liquid crystal layer that tends to cause color unevenness.
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
、これにより各ドツ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。特に、200〜260°程度がコントラスト、ドメ
イン等からみて好ましい。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, thereby making it possible to control on/off for each dot. The twist angle of this liquid crystal layer is about 160 to 300@. In particular, about 200 to 260 degrees is preferable in terms of contrast, domain, etc.
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か正のネマチック
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く、逆に
300°を越えるとヒステリシスや光を散乱するドメイ
ンを生じ易いためである。Specifically, a dielectric anisotropic or positive nematic liquid crystal 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 should be between 60 and 300 degrees. This is because if it is less than 160 degrees, there will be little improvement in contrast during time-division driving at high duty, which requires a steep change in transmittance, and if it exceeds 300 degrees, it will be difficult to improve the contrast. This is because hysteresis and domains that scatter light are likely to occur.
また液晶層の液晶の屈折率異方性(Δn、)とその液晶
層のJ7み(dl)との積Δn、・d、か0.4〜1.
5μmとされる。Also, the product Δn,·d of the refractive index anisotropy (Δn,) of the liquid crystal of the liquid crystal layer and the J7 value (dl) of the liquid crystal layer is 0.4 to 1.
It is assumed to be 5 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
表示となりにくい。This is because when the thickness is less than 0.4 μm, the transmittance when on is low;
The display color tends to be bluish, and the thickness of 1.5 μm
If the value exceeds , the hue when turned on changes from yellow to red, making it difficult to display black and white.
特に、表示色の無彩色化が厳しく要求される用途では、
液晶層のΔn、・dlは0.5〜1.0μmとされるこ
とが好ましい。In particular, in applications where achromatic display colors are strictly required,
It is preferable that Δn,·dl of the liquid crystal layer be 0.5 to 1.0 μm.
なお、このΔn1・do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、Δn、・dl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。Note that this range of Δn1·do is preferably 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 in which the range of Δn,·dl deviates from the above range, the display may become colored or the viewing angle characteristics may deteriorate.
所望のパターンにパターニングをしたITO(In*O
101−3no 、5nu2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、ポリア
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 1
60〜300°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
成されたドツトマトリックス液晶表示素子があり、一方
の基板に640本のストライプ状の電極が形成され、他
方の基板にこれに直交するように400本のストライブ
状の電極が形成され、 640X 400ドツトのよ
うな表示がなされる。さらにこの640本のストライプ
状の電極を夫々3本−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640 X 400ドツトの表示をするこ
ともできる。ITO (In*O) patterned into the desired pattern
A film of polyimide, polyamide, etc. is provided on the surface of a substrate made of plastic, glass, etc. on which a transparent electrode such as 101-3no, 5nu2, etc. 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 prepared between the substrates with transparent electrodes.
A liquid crystal layer with a twist of 60 to 300° is sandwiched between them. A typical example of this is a dot matrix liquid crystal display element in which many electrodes are formed in rows and columns, with 640 striped electrodes formed on one substrate and perpendicular to these on the other substrate. 400 stripe-shaped electrodes are formed on the screen, resulting in a display of 640 x 400 dots. Further, each of these 640 striped electrodes can be arranged in groups of 3 to form 1920 striped electrodes, and RGB color filters can be arranged to provide a full-color display of 640 x 400 dots.
なお、電極と配向制御膜との間に基板間短絡防止のため
ニTio2.5in2、A1.03等の絶縁膜を設けた
り、透明電極にAI、Cr、’ri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く
は下にMfijjシたりしてもよい。Note that an insulating film such as NiTio2.5in2 or A1.03 may be provided between the electrode and the alignment control film to prevent short circuits between the substrates, or a lead electrode of low resistance such as AI, Cr, 'ri, etc. may be provided on the transparent electrode. Alternatively, a color filter may be placed above or below the electrode.
本発明では、この素子の非表示部の少なくとも一部に遮
光膜を形成する。In the present invention, a light shielding film is formed on at least a portion of the non-display portion of this element.
この遮光膜の形成方法としては、黒色インクの印刷によ
る方法、染色による方法、クロム、ニッケル等の金属薄
膜の蒸着、メツキ等による方法、黒色フォトレジストに
よる方法、電着による方法等種々の方法か使用できる。There are various methods for forming this light-shielding film, including printing with black ink, dyeing, vapor deposition of thin metal films such as chromium and nickel, plating, etc., black photoresist, and electrodeposition. Can be used.
また、遮光膜をセル内面に設ける場合等、必要に応じて
遮光膜の上または下に絶縁膜を形成してもよい。Furthermore, when a light-shielding film is provided on the inner surface of a cell, an insulating film may be formed on or under the light-shielding film as necessary.
遮光膜により見かけ上、素子のコントラストが向上する
ため、光の透過率は低い方か良く、この遮光膜の光の透
過率は10%以下、特には5%以下とされることが好ま
しい。これは、本発明の液晶表示素子の表示部のコント
ラストが10〜50程度であるためである。Since the light shielding film apparently improves the contrast of the element, the light transmittance is preferably lower, and the light transmittance of the light shielding film is preferably 10% or less, particularly 5% or less. This is because the contrast of the display portion of the liquid crystal display element of the present invention is about 10 to 50.
この遮光膜は、セルの内面に設けても、セルの外面に設
けてもよいが、パターンずれの点からみてセルの内面に
設けることが好ましい。This light-shielding film may be provided on the inner surface of the cell or on the outer surface of the cell, but it is preferable to provide it on the inner surface of the cell from the viewpoint of pattern misalignment.
遮光膜をセル内面に印刷、染色のような方法て設ける場
合には、遮光度を株端に高くしようとすると膜厚が厚く
なり、基板間で短絡を生じたり、セル間隙の均一性を悪
化させる危険性がある。このため、このような方法で遮
光膜を形成する場合には、遮光膜の光の透過率は、表示
部分の黒色部の光の透過率の115以上、特には1/2
以上とされることか好ましい、具体的には1〜5%程度
とされることが好ましい。When providing a light-shielding film on the inner surface of the cell by printing or dyeing, trying to increase the degree of light-shielding at the end of the cell will result in a thicker film, which may cause short circuits between the substrates or worsen the uniformity of the cell gap. There is a risk of causing Therefore, when forming a light shielding film using such a method, the light transmittance of the light shielding film should be 115 or more, particularly 1/2, of the light transmittance of the black part of the display area.
It is preferable that the amount is above 1%, specifically about 1 to 5%.
この場合、本発明の液晶表示素子では、高デユーテイ駆
動をするため、従来のオーディオ機器等に使用されてい
た遮光膜付き液晶表示素子に比してコントラストが低い
。このため、従来オーディオ機器等に使用されていた遮
光膜付き液晶表示素子の遮光膜のように高遮光度を得る
ために遮光膜厚を厚くする必要がなくなり、セル内面に
遮光膜を設けても、セル間隙の均一性の低下、短絡等の
問題を生じにくい。In this case, since the liquid crystal display element of the present invention performs high-duty driving, the contrast is lower than that of a liquid crystal display element with a light-shielding film used in conventional audio equipment and the like. This eliminates the need to increase the thickness of the light-shielding film in order to obtain a high degree of light-shielding, unlike the light-shielding films of liquid crystal display elements with light-shielding films conventionally used in audio equipment. , problems such as decreased uniformity of cell gaps and short circuits are less likely to occur.
また、この遮光膜は非表示部分の少なくとも一部に設け
られるものであるが、通常は、画素電極に相当する表示
部分を除く全ての非表示部分に遮光膜を設けて使用され
ることが多い。Furthermore, although this light-shielding film is provided on at least part of the non-display area, it is usually used by providing a light-shielding film on all non-display areas except for the display area corresponding to the pixel electrode. .
この遮光膜は、表示画素でない非表示部に設けるもので
あるが、非表示部であっても遮光膜を設けない部分を設
けてもよい。This light-shielding film is provided in a non-display portion that is not a display pixel, but a portion without a light-shielding film may be provided even in the non-display portion.
この遮光膜のパターンとしては、例えば、ドツトマトリ
ックス表示の場合には、そのドツト間隙にストライプ状
や格子状に設ければよく、一方の基板に設けてもよいし
、両方の基板に分けて設けてもよい。For example, in the case of a dot matrix display, the light shielding film may be provided in a stripe or grid pattern between the dots, and may be provided on one substrate or separately on both substrates. You can.
これにより、液晶表示素子の偏光膜の配置を電圧印加時
に表示部分が黒くなるポジ型セルの構成でも、ネガ型表
示が可能となる。As a result, even with a positive type cell configuration in which the display portion becomes black when a voltage is applied to the arrangement of the polarizing film of the liquid crystal display element, negative type display is possible.
この液晶層の百姓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、性能か許せば、基板自体を偏光板で構
成したり、基板と電極との間に偏光層として設けてもよ
い。A pair of polarizing plates is placed on the consumer side of this liquid crystal layer. This polarizing plate itself is generally placed outside the substrate that makes up the cell, but if performance permits, the substrate itself may be made up of a polarizing plate, or it may be provided as a polarizing layer between the substrate and the electrode. Good too.
本発明では、上記液晶層に隣接して複屈折板を積層する
。この複屈折板は、液晶層と偏光板との間に設ければよ
く、液晶層の片面のみに設けても、両面に設けてもよい
。In the present invention, a birefringent plate is laminated adjacent to the liquid crystal layer. This birefringent plate may be provided between the liquid crystal layer and the polarizing plate, and may be provided on only one side of the liquid crystal layer or on both sides.
また、この複屈折板は液晶層と偏光板との間に設ければ
よく、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。Further, this birefringent plate may be provided between the liquid crystal layer and the polarizing plate; for example, it may be provided in a layer between the liquid crystal layer and the electrode, or it may be provided in a layer between the electrode and the substrate, or the substrate itself may be provided as a layer. It may be provided as a refractive plate, as a layer between a substrate and a polarizing plate, or as a combination of these.
この複屈折板としては、−軸性で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。所望の複屈折効果を得るために
Δn2・d2を調整して使用するが、1枚の板ではTA
整できない場合には、同じ複屈折板または異なる複屈折
板を複数枚組合せて用いてもよい。As this birefringent plate, any transparent plate that exhibits -axial birefringence can be used, and plastic films, inorganic crystal plates, etc. can be used. In order to obtain the desired birefringence effect, Δn2・d2 is adjusted and used, but with one plate, TA
If it is not possible to adjust the birefringence, the same birefringence plate or a combination of a plurality of different birefringence 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・dlを持った液晶層に対し、−軸性の複屈折
板のΔn2・d2の大きさ及びそれらの光軸の方向、さ
らに一対の偏光板の偏光軸の方向を最適化することか重
要である。In order to perform a good black and white display, for a liquid crystal layer with a certain twist angle and Δn1・dl, the magnitude of Δn2・d2 of the −axial birefringent plate and the direction of their optical axes, and It is important to optimize the direction of the polarization axes of the pair of polarizing plates.
複屈折板のΔn2・d2の大きさ(複数枚使用した場合
にはその総和)は、概略液晶層のΔn1・d、の大きさ
の273以下、かつ1/12以トに設定すれば良好な白
黒表示を得易い。具体的には、約0.05〜0.7μm
とすることが好ましい。The size of Δn2・d2 of the birefringent plate (or the sum of the birefringent plates when multiple plates are used) should be set to approximately 273 or less and 1/12 or more of the size of Δn1・d of the liquid crystal layer. Easy to obtain black and white display. Specifically, about 0.05 to 0.7 μm
It is preferable that
複屈折板のΔn2・d2の大きさは、これよりも大きく
ても、即ち、液晶層のΔn、 * d、の大きさとほぼ
等しい程度でも、白黒表示を得ることはできるが、Δn
2・d2は大きいほど視角が狭くなる傾向がある。した
がって、コントラストが高く、視野角の広い表示を得る
ためには、Δn2・d2を液晶層のΔn1・dlの大き
さの273以下に設定することが好ましい。Even if the magnitude of Δn2·d2 of the birefringent plate is larger than this, that is, even if it is approximately equal to the magnitude of Δn,*d of the liquid crystal layer, a black and white display can be obtained, but Δn
The larger 2·d2 is, the narrower the viewing angle tends to be. Therefore, in order to obtain a display with high contrast and a wide viewing angle, it is preferable to set Δn2·d2 to 273 or less of the magnitude of Δn1·dl of the liquid crystal layer.
また、Δn、・d2を液晶層のΔn1・dlの大きさの
l/12よりも小さく設定すると、コントラストの低下
、及び白黒表示からのずれが増大するため、1/12以
上に設定する。Further, if Δn,·d2 is set smaller than 1/12 of the magnitude of Δn1·dl of the liquid crystal layer, the contrast will decrease and the deviation from black and white display will increase, so it is set to 1/12 or more.
このため、Δn、・d2を液晶層のΔn0・d、の大き
さの273以下、かつ1/12以1−に設定する、具体
的には約0.05〜0.7μmとすることが好ましい。For this reason, it is preferable to set Δn,·d2 to 273 or less of the size of Δn0·d of the liquid crystal layer, and to 1/12 or more, specifically, approximately 0.05 to 0.7 μm. .
このように設定すると、コントラストの高いネガ表示は
得られにくく、コントラストの高いポジ表示となる。そ
こで、このコントラストの高いポジ表示の液晶表示素子
と遮光層とを組み合せて、コントラストの高いネガ表示
の液晶表示素子を得ることができる。When set in this way, it is difficult to obtain a high-contrast negative display, but a high-contrast positive display is obtained. Therefore, by combining this high-contrast, positive-display liquid crystal display element and a light shielding layer, a high-contrast, negative-display liquid crystal display element can be obtained.
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 described 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、複屈折板の光軸方向及び液晶
層の下側の液晶分子の長袖方向の相対位置な示した平面
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, the optical axis direction of the birefringent plate, and the long sleeve direction of the liquid crystal molecules under the liquid crystal layer.
第1図において、 1.2は一対の偏光板、3は文字や
図形を表示するためのΔn、 * d、か0.4〜1.
5μmの誘電異方性が正のネマヂッグ液晶によるねしれ
角が160〜300’の液晶層、4八、4Bはその」−
下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、9Aは上側の複屈折
板の光軸方向、9Bは下側の複屈折板の光軸方向を示し
ている。この下側の偏光板の下側に図示されていない光
源を設ける。In FIG. 1, 1.2 is a pair of polarizing plates, 3 is Δn, *d, or 0.4 to 1.2 for displaying characters and figures.
48, 4B is a liquid crystal layer with a torsion angle of 160 to 300' made of Nemadig liquid crystal with a positive dielectric anisotropy of 5 μm.
Birefringent plate laminated below, 5 is the polarization axis of the upper polarizing plate,
6 is the polarization axis of the lower polarizing plate, 7 is the liquid crystal molecule above the liquid crystal layer, 8 is the liquid crystal molecule below the liquid crystal layer, 9A is the optical axis direction of the upper birefringent plate, and 9B is the lower birefringent plate. It shows the optical axis direction of the refracting plate. A light source (not shown) is provided below this lower polarizing 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01、液晶層の上側の液晶分子7の長軸方向
からみた上側の複屈折板の光軸方向9A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03、液晶層の下側の′液晶分子8の長袖方
向からみた下側の複屈折板の光軸方向9Bを時計回りに
計ったものを04とする。In FIG. 2, 01 is the direction of the polarization axis 5 of the upper polarizing plate when viewed from the long axis direction of the liquid crystal molecules 7 above the liquid crystal layer, and 01 is the long axis of the liquid crystal molecules 7 above the liquid crystal layer. 02 is the optical axis direction 9A of the upper birefringent plate measured clockwise when viewed from the direction, and 02 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. 03 is measured clockwise, and 04 is measured clockwise in the optical axis direction 9B of the lower birefringent plate viewed from the long sleeve direction of the liquid crystal molecules 8 below the liquid crystal layer.
本発明では、このθ8、θ2、θ3、θ4を白黒表示と
なるように最適化すればよい。In the present invention, these θ8, θ2, θ3, and θ4 may be optimized so that black and white display is achieved.
本発明の液晶表示素子の画素部分をネガ型駆動で使用す
る場合に、例えば、液晶層のねじれ角を240′″程度
とし、そのΔn、・d、を0.8μm程度とし、その上
下に配置した一対の一軸性の複屈折板のΔn2・d2を
0.4μm程度とすれば、一対の偏光板の偏光軸をほぼ
60〜120@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 pixel portion of the liquid crystal display element of the present invention in a negative drive mode, for example, the twist angle of the liquid crystal layer is set to be about 240''', its Δn,·d is set to be about 0.8 μm, and the liquid crystal layer is placed above and below it. If Δn2·d2 of the pair of uniaxial birefringent plates is about 0.4 μm, it is preferable that the polarizing axes of the pair of polarizing plates intersect at an angle of about 60 to 120@.
また、同じ液晶層と一軸性の複屈折板とを使用し、画素
部分をポジ型駆動で使用する場合には、一対の偏光板の
偏光軸をほぼ±30°稈度の角度で交差するように配置
することが好ましい6本発明では、非表示部分に遮光膜
を設けているため、画素部分の駆動は電圧を印加した部
分が黒くなるポジ型駆動であっても、ネガ型表示が可能
になる。In addition, when using the same liquid crystal layer and a uniaxial birefringent plate and using the pixel part with positive drive, it is necessary to make the polarization axes of the pair of polarizing plates intersect at an angle of approximately ±30 degrees. 6 In the present invention, since a light-shielding film is provided in the non-display area, even if the drive of the pixel part is a positive drive in which the part to which voltage is applied becomes black, negative display is possible. Become.
即ち、ポジ型表示では、画素部分において、識別したい
画素は電圧が印加され黒くなり、識別したくない画素は
電圧が印加されなく白くなり、結果として白い背景に黒
く表示される。これに対して、このポジ型駆動によるネ
ガ型表示では、電極の無い非表示部分は遮光膜で黒くさ
れており、画素部分において、識別したい画素は電圧が
印加されなく白くなり、識別したくない画素は電圧が印
加され黒くなり、黒い背景に白く表示されることとなる
。That is, in a positive type display, in a pixel portion, a voltage is applied to the pixels to be identified and the pixels become black, and to pixels not to be identified, no voltage is applied and the pixels become white, resulting in a black display on a white background. On the other hand, in this negative type display using positive type drive, the non-display area without electrodes is blackened with a light shielding film, and in the pixel area, no voltage is applied to the pixel that you want to identify, so it becomes white and you do not want to identify it. A voltage is applied to the pixel and the pixel turns black, resulting in a white display on a black background.
本発明では、このポジ型駆動によるネガ型表示により、
前述の如く単純なネガ型表示に比して、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。In the present invention, by this negative type display by positive type drive,
Compared to a simple negative type display as described above, a high-contrast black-and-white display with excellent viewing angle characteristics is possible.
この場合、02.04に関しては、51≦02≦ 14
0@、 40′″≦04≦ 170”とすることにより
、オフの透過率が高く、オンの透過率か低いコントラス
トの高いポジ表示が実現できるため好ましい。In this case, for 02.04, 51≦02≦14
By setting 0@, 40'''≦04≦170'', it is possible to realize a high-contrast positive display with high off-state transmittance and low on-state transmittance, which is preferable.
これにより、この液晶表示素子は、視野角特性に優れた
コントラスト比の高い白黒表示か可能となる。As a result, this liquid crystal display element is capable of black-and-white display with excellent viewing angle characteristics and a high contrast ratio.
また、上記例では、液晶層を左らせんとしたが、らせん
か逆であっても、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θ1、θ
2.01、θ4を適当に選ぶことにより、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 spiral, but even if it is spiral or reverse, 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 different. Relationship θ1, θ
2.01 and θ4, a black and white display can be easily obtained as in the above example.
なお、本発明では、白黒表示に近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、高デユーテイ駆動でも、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。Note that in the present invention, since a display close to a black and white display 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 achieved, 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、視角によるズレな生じなく、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 deviations due to viewing angles. 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の電極に電圧を印
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 is connected to the electrodes of the liquid crystal cell having such a configuration, and the liquid crystal cell is driven.
なお、本発明では遮光膜を併用するため、表示方式がポ
ジ型であっても、外観上はネガ型表示が実現できる。ネ
ガ型表示は透過型で用いた場合に、極めて視認性が良い
という特長を有するか、この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 in the present invention, since a light-shielding film is also used, even if the display method is a positive type, a negative type display can be realized in terms of appearance. A negative type display has a feature of extremely good visibility when used as a transmission type, or in this case, 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笠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. Therefore, fine color filters of the three primary colors of red, green, and blue are used as a shade inside the cell. 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
として好適であるか、この外液晶テレビ、魚群探知器、
レーダー、オシロスコープ、各種民生用ドツトマトリッ
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., LCD TVs, fish finders, etc.
It can be used for a variety of purposes, including radars, oscilloscopes, 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.
第3図(A)は、本発明の液晶表示素子と対比するため
に複屈折板のみ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160〜300゜で、Δn、 * d、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13、とその上下に配置された一対の偏光板1
1.12とを示している。この例では」1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. 3(A) is a schematic side view showing the structure of a super-twist liquid crystal display element that does not use only a birefringent plate in comparison with the liquid crystal display element of the present invention, and shows a twist angle of 160 to 300. °, Δn, * d, is 0.4 to 1
.. A liquid crystal layer 13 made of nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy of 5 μm, and a pair of polarizing plates 1 disposed above and below the liquid crystal layer 13.
1.12. In this example, the intersecting angle of the polarization axes of the pair of polarizing plates 11 and 12 arranged below 1 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
圧か印加された状態において、入射側の下側の偏光板1
2を通してほぼ完全に直線偏光化された光か、この液晶
層13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3図(B)のようになる。こ
れらの形も方向も異なったた円偏光か出射側の上側の偏
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3図(B)において15.16
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 1 on the incident side
When almost completely linearly polarized light passes through the 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 the result as shown in Figure 3 (B). When these circularly polarized lights with 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 it appears colored in a specific color. . In addition, in Fig. 3 (B), 15.16
indicate the polarization axes of the polarizing plates 11 and 12, respectively.
これに対して、本発明では第4図(A)にその側面から
見た模式図を示ずように、ねじれ角が 160〜300
″で、Δnl ’ dlか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−ヒに配置された2枚の一軸性の複屈折板24A、2
4B、さらにその上下に配置された一対の偏光板21.
22とを示している。On the other hand, in the present invention, the torsion angle is 160 to 300, as shown in FIG.
'', a liquid crystal layer 23 made of a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy of Δnl' dl or 0.4 to 1.5 μm, two uniaxial birefringent plates 24A and 2 disposed on the
4B, and a pair of polarizing plates 21 disposed above and below it.
22.
この例では、液晶層のねじれ角を240゜Δn、・d、
を0.82μmとし、−上下に配置された一対の偏光板
21.22の偏光軸の交差角を90°としている。なお
、この例では説明を簡単にするために一軸性の複屈折板
を片側に2桟積層して使用しているが、片側に1枚また
は3枚以にの一軸性の複屈折板を用いたり、前述したよ
うに液晶層の上下に一対の1枚ないしはそれ以1−の枚
数の一軸性の複屈折板を設けても良い。In this example, the twist angle of the liquid crystal layer is 240°Δn,・d,
is 0.82 μm, and the crossing angle of the polarization axes of the pair of polarizing plates 21 and 22 arranged above and below is 90°. Note that in this example, two uniaxial birefringent plates are stacked on one side to simplify the explanation, but it is also possible to use one or three or more uniaxial birefringent plates on one side. Alternatively, as described above, a pair of one or more uniaxial birefringent plates may be provided above and below the liquid crystal layer.
この−軸性の複屈折板は、それ自体を偏光板の間に挟持
すると、その−軸性の複屈折板の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4図([3)のようにすることか
できる。When this -axial birefringent plate is sandwiched between polarizing plates, it can convert incident linearly polarized light into arbitrary elliptical polarization or circularly polarized light depending on the value of Δn2・d2 of the -axial birefringence plate. , or it has the property of being able to return 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. 4 ([3)] can be obtained.
即ち、液晶層に電圧か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
された光か、この液晶M2:1を透過すると、た円偏光
状態となる。このだ円偏光となった光をさらに複屈折板
24A、24Bを通過させることにより、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, either the light is almost completely linearly polarized through the lower polarizing plate 22 on the incident side, or the light is almost completely linearly polarized through the lower polarizing plate 22 on the incident side. When transmitted through liquid crystal M2:1, the light becomes circularly polarized. By further passing this elliptically polarized light through the birefringent plates 24A and 24B, 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4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くすことができる。即ち、無彩色化
することかできることとなる。If we consider that light is divided into the three primary colors of red, green, and blue, it becomes as shown in Figure 4 (B). As in this example, when the directions of the red, green, and blue polarization axes are almost the same and the polarization returns to almost linear polarization, the wavelength dependence of the intensity of the passing light can be eliminated regardless of the direction of the polarization axis on the output side. I can do it. In other words, it is possible to make it 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、−軸性の複屈折板のへ02・d2を液晶層の
Δn、 ・d、の2/3〜1/12程度と低くし、出射
側での偏光か出射側である上側の偏光板の偏光軸と一致
するようにした場合には、透過光強度は無彩色に近く、
かつ最も高くなり、白く見えることとなる。これと非表
示部分の遮光膜とを組み合せることにより、ネガ表示と
なる。なお、第4図(B)において25.26は夫々偏
光板21.22の偏光軸を示す。As in this example, a polarizing plate is installed so that the polarization axes intersect by 90 degrees, and 02·d2 of the -axial birefringent plate is 2/3 to 1/2 of Δn, ·d, of the liquid crystal layer. If it is as low as about 12 and the polarization on the output side matches the polarization axis of the upper polarizing plate on the output side, the transmitted light intensity is close to achromatic,
It becomes the highest and appears white. By combining this with the light-shielding film in the non-display area, negative display is achieved. In FIG. 4(B), 25 and 26 indicate the polarization axes of the polarizing plates 21 and 22, respectively.
−軸性の複屈折板のΔn、・d、を液晶層のΔn・dl
とほぼ同じにして、出射側での偏光か出射側である上側
の偏光板の吸収軸と一致するようにした場合には、透過
光強度は最も低くなり、黒く見えることとなり、ネガ表
示となる。この場合は、前述の如く、良好なコントラス
トと広い視野角を同時に得ることが困難となる傾向があ
る。- Δn, d of the axial birefringent plate is Δn dl of the liquid crystal layer
If the polarization on the output side matches the absorption axis of the upper polarizing plate on the output side, the transmitted light intensity will be the lowest and it will appear black, resulting in a negative display. . In this case, as described above, it tends to be difficult to simultaneously obtain good contrast and a wide viewing angle.
なお、表示のネガ、ポジは、液晶層のねじれ角、そのΔ
n、 e d、、−軸性の複屈折板の八〇、・d2、そ
れらと偏光板との角度θ0、θ2、o3.04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, e, d, -80, d2 of the axial birefringent plate, angles θ0, θ2, o3.04 between them and the polarizing plate, etc., can be changed by changing the structural conditions.
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
前と異なってくる。On the other hand, if a sufficient voltage is applied to the liquid crystal layer with this configuration, the shape and direction of the elliptical 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y4
なり、これによって透過率か変化し、表示が可能になる
。Therefore, the elliptical polarization state after passing through the birefringent plate is also y4
This changes the transmittance and makes display possible.
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・dl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·dl.
この複屈折板の効果は、複屈折板を液晶層の入射側に配
置しても同様に働く。This effect of the birefringent plate works similarly even if the birefringent plate is placed on the incident side of the liquid crystal layer.
本発明の液晶表示素子は、透明電極の対向した部分以外
、即ち、表示1ilj素以外の非表示部分の少なくとも
一部を遮光膜で覆っている。通常は、遮光膜は表示画素
以外の非表示部分の全てを覆うようにされるが、その一
部にポジ型表示をさせたりするために、非表示部分の一
部に遮光膜を設けないようにしてもよい。In the liquid crystal display element of the present invention, at least a portion of the non-display portion other than the opposed portions of the transparent electrodes, that is, the non-display portion other than the display element, is covered with a light-shielding film. Normally, a light-shielding film is made to cover all non-display areas other than display pixels, but in order to display a positive tone on some of the non-display areas, it is recommended not to provide a light-shielding film on some of the non-display areas. You may also do so.
このように非表示部分に遮光膜を設けて、ネガ型表示に
することにより、表示コントラストか見かけ上、著しく
改善される。なお、ポジ型表示の液晶セルとこの遮光膜
とを組み合わせて用い、擬似的にネガ型表示にすること
により、視野角が広くなるという利点も有する。By providing a light-shielding film in the non-display portion in this way and creating a negative type display, the display contrast is apparently significantly improved. Note that by using a positive type display liquid crystal cell and this light shielding film in combination to create a pseudo negative type display, there is also the advantage that the viewing angle becomes wider.
この見かけ上、表示コントラストか向上するのは、次の
ような理由か考えられる。This apparent improvement in display contrast may be due to the following reasons.
即ち、 640X 400ドツトのような大規模のド
ツトマトリクス型の液晶表示素子を透過型で使用し、「
黒」を表示する場合、ドツトが微細であるために、肉眼
ではドツトの黒とともに、ドツト間から漏れる光も同時
に知覚し、両者が混合した光量として「黒」を認識して
いる。このため、1画素のみでのオンオフによるコント
ラストに比して、ドツト間隙からの漏れた光により、見
かけのコントラストが低下することとなる。That is, a large-scale dot matrix type liquid crystal display element such as 640 x 400 dots is used in a transmission type, and
When displaying "black", the dots are so minute that the naked eye simultaneously perceives the black dots and the light leaking between the dots, and perceives "black" as the amount of light that is a mixture of both. Therefore, compared to the contrast caused by turning on and off only one pixel, the apparent contrast is lowered due to light leaking from the dot gaps.
しかし、本発明では、このドツト間隙のような非表示部
を遮光膜で覆っている。このため、遮光膜でドツト間が
充分遮光されている場合、各ドツトでの肉眼で認識され
る黒は、1画素のみのセルでの黒と同レベルとなる。そ
こで、光源の輝度を充分採ってやれば、本来の1画素の
みのセルでのコントラストと同しコントラストで、かつ
明るい表示が容易に得られる。However, in the present invention, the non-display portions such as the dot gaps are covered with a light shielding film. Therefore, if the light-shielding film sufficiently blocks light between the dots, the black perceived by the naked eye at each dot will be at the same level as the black at a cell with only one pixel. Therefore, if the brightness of the light source is set to a sufficient level, a bright display with the same contrast as the original one-pixel cell can be easily obtained.
特に、前述の如く、ポジ型表示の液晶セルとこの遮光膜
とを組み合わせて用い、擬似的にネガ型表示にすること
により、視野角が広く、コントラストの高い液晶表示素
子となる。In particular, as described above, by using a positive type display liquid crystal cell in combination with this light shielding film to create a pseudo negative type display, a liquid crystal display element with a wide viewing angle and high contrast can be obtained.
[実施例]
実施例1
第1の基板として、ガラス基板上に設けられたITO透
明電極をストライプ状にパターニングし、蒸着法により
SiO□による短絡防止用の絶縁膜を形成し、この電極
間隙に染色法で透過率か約3%の黒の遮光膜をストライ
プ状に形成し、ポリイミドのオーバーコートをスピンコ
ードし、これをラビングして配自制#M膜を形成した基
板を作成した。[Example] Example 1 As a first substrate, an ITO transparent electrode provided on a glass substrate was patterned into a stripe shape, and an insulating film made of SiO□ for short-circuit prevention was formed by vapor deposition, and an insulating film was formed in the gap between the electrodes. A black light-shielding film with a transmittance of approximately 3% was formed in stripes using a dyeing method, a polyimide overcoat was spin-coded, and this was rubbed to form a self-regulating #M film to create a substrate.
第2の基板として、ガラス基板上に設けられたITO透
明電極を第1の基板と直交するようにストライプ状にパ
ターニングし、SiO□の絶縁膜を形成し、第1の基板
と同様にこの電極間隙に染色法で透過率が約3%の黒の
遮光膜をストライプ状に形成し、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。As a second substrate, an ITO transparent electrode provided on a glass substrate is patterned into a stripe shape perpendicular to the first substrate, an insulating film of SiO□ is formed, and the electrode is A black light-shielding film with a transmittance of about 3% is formed in stripes in the gap using a dyeing method, overcoated with polyimide, and rubbed at an intersection angle of 60'' with the rubbing direction of the first substrate. A substrate on which an alignment control film was formed was prepared.
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か正のネマチ
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。この液晶層ではΔn、・d、
は0.82μmであった。The periphery of these two substrates is sealed with a sealing material to form a liquid crystal cell, and dielectric anisotropy or positive nematic liquid crystal is injected into this liquid crystal cell to form a liquid crystal layer twisted at 240 degrees. The injection port was sealed. In this liquid crystal layer, Δn,・d,
was 0.82 μm.
この液晶セルの両面にΔn、・d、か0.14μmの一
軸性の複屈折板を夫々積層し、さらにその上下に一対の
偏光板を積層した。Uniaxial birefringent plates of Δn,·d, or 0.14 μm were laminated on both sides of this liquid crystal cell, and a pair of polarizing plates were further laminated above and below the birefringent plates.
こ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、0
+=115@ θ、=95゜O:1=130@、θ、
=110”とした。The relative relationship between the long axis direction of the liquid crystal molecules of this liquid crystal display element, the polarization axis direction of the polarizing plate, and the optical axis direction of the birefringent plate is 0.
+=115@θ,=95°O:1=130@,θ,
= 110''.
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5図に示すように良好なしきい値電圧特性
が得られ、マルチプレックス駆動を行ワた場合に良好な
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 its transmittance change, as shown in Figure 5, good threshold voltage characteristics were obtained, and a good contrast ratio was obtained when multiplex driving was performed. I found out that I can get it.
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デユーテイ、l/15バイアスで駆
動してオン、オフ状態ての色相を観察した。この結果を
第6図に示す、この結果からも明らかなように、オフで
良好な自レベルが得られ、オンで若干青色っぽいが透過
率が低いため、充分に黒く見えるようなポジ型の白黒表
示か得られた。A backlight of a C light source was arranged on the back side of this liquid crystal display element, and the element was driven at a duty of 1/200 and a bias of 1/15, and the hue in the on and off states was observed. The results are shown in Figure 6.As is clear from the results, a good self-level is obtained when the camera is off, and a positive black-and-white with a slightly bluish tinge when it is on, but because the transmittance is low, it looks sufficiently black. Display or obtained.
この液晶表示素子の見かけ上のコントラスト比を測定し
たところ、約30であり、1画素のみのコントラスト比
では実質的に同しであるはずの遮光膜を設けないほかは
同じ構成のポジ型表示の液晶表示素子に比して、見かけ
上、4倍高いコントラスト比が得られた。When we measured the apparent contrast ratio of this liquid crystal display element, we found that it was approximately 30, and the contrast ratio of only one pixel should be substantially the same, but that of a positive type display with the same configuration except for the absence of a light-shielding film. An apparent contrast ratio four times higher than that of a liquid crystal display element was obtained.
また、視角特性も良好であった。Furthermore, the viewing angle characteristics were also good.
実施例2
実施例1で作成した液晶セルの両面にΔn2・d、が0
.40μmの一軸性の複屈折板を夫々積層し、さらにそ
の上下に一対の偏光板を積層した。Example 2 Δn2・d was 0 on both sides of the liquid crystal cell prepared in Example 1.
.. Uniaxial birefringent plates of 40 μm were laminated, and a pair of polarizing plates were further laminated above and below the plates.
こ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、0
.= 150”、 02=8560、= 120’
、O,=95@とじた。The relative relationship between the long axis direction of the liquid crystal molecules of this liquid crystal display element, the polarization axis direction of the polarizing plate, and the optical axis direction of the birefringent plate is 0.
.. = 150", 02=8560, = 120'
,O,=95@closed.
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デユーテイ、1/15バイアスで駆
動してオン、オフ状態での色相を観察したところ、オン
で良好な白レベルが得られ、オフで若干黄色っぽいか透
過率か低いため、充分に黒く見えるようなネガ型の白黒
表示が得られた。When this liquid crystal display element was placed on the backside with a C light source backlight and driven at 1/200 duty and 1/15 bias, the hue in the on and off states was observed, and a good white level was obtained when it was on. When off, the light was slightly yellowish or the transmittance was low, so a negative black-and-white display that appeared sufficiently black was obtained.
この液晶表示素子は、正面でのコントラスト比は実施例
1と同様高いものであったが、垂直から30″傾いた方
向からみたコントラスト比は実施例1の約半分となって
しまい、実施例1に比して視野角が狭いものであった。Although this liquid crystal display element had a high contrast ratio when viewed from the front, as in Example 1, the contrast ratio when viewed from a direction tilted 30'' from the vertical was about half that of Example 1; The viewing angle was narrower than the previous one.
実施例3
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
、0 、 = 100″′02 =70@、Ox =6
5’ 、 Q < =85”とシタ。Example 3 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, 0, = 100″'02 = 70@, Ox = 6
5', Q < = 85''.
この液晶表示素子を実施例1と同様に 1/200デユ
ーテイ、1/15バイアスで駆動したところ、実施例1
とほぼ同等な白黒表示か得られ、見かけのコントラスト
比も約30てあった。When this liquid crystal display element was driven at 1/200 duty and 1/15 bias in the same manner as in Example 1, Example 1
Almost the same black and white display was obtained, and the apparent contrast ratio was about 30.
実施例4
実施例1の液晶表示素子の電極上にストライプ状に3色
のカラーフィルター層を形成して駆動したところ、フル
カラーの階調駆動が可能であった。Example 4 When three color filter layers were formed in stripes on the electrodes of the liquid crystal display element of Example 1 and the device was driven, full color gradation driving was possible.
[発明の効果コ
以北に説明したように本発明は、従来のスーパーツイス
ト液晶表示素子と比べて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ネガ型
の表示が得られる。[Effects of the Invention] As explained above, the present invention enables a black and white display with a better contrast ratio than the conventional super twist liquid crystal display element, and enables a negative type display with clear and high display quality. can get.
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、表示が白黒に近いということから、カラーフィル
ターとMl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
のある応用か開ける。In addition, since the display is close to black and white, by combining color filters with Ml, colorful displays are possible.In particular, by arranging red, green, and blue color filters for each pixel, multi-color and full-color It has also been recognized that it is effective in displaying images, opening up more diverse applications.
さらに、本発明では、単に複屈折板を配置するのみで、
第2の液晶層を設けなくて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,
Bright black and white display is possible without providing a second liquid crystal layer, and the liquid crystal display element has the advantage of extremely high productivity.
特に、前述の如く、ポジ型表示の液晶セルとこの遮光膜
とを組み合わせて用い、凝似的にネガ型表示にすること
により、視野角が広く、コントラストの高い液晶表示素
子を得ることかできる。In particular, as mentioned above, by using a positive type display liquid crystal cell in combination with this light-shielding film to create a negative type display, it is possible to obtain a liquid crystal display element with a wide viewing angle and high contrast. .
本発明は、本発明の効果を損しない範囲内て今後とも種
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.
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)([3)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(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4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5図は、実施例1のしきい値電圧特性を示すグラフ。
第6図は、実施例1のオン、オフ状態での色相を示す色
相図。
1.2.11.12.21.22は偏光板、3.13.
23は液晶層、
4A、4B、24A、24Bは複屈折板、5.6.15
.16.25.26は偏光軸、7.8は液晶分子の長軸
方向、
9^、9Bは複屈折板の光軸方向
宏1国FIG. 1 is a perspective view schematically showing a liquid crystal display element according to the present invention. Figure 2 (A) ([3) is a plane showing the relative positions of the long axis direction 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 a diagram. FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams showing the structure of a simple super-twist liquid crystal display element, and a plan view illustrating the state of polarization thereof. FIGS. 4(A) and 4(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. 5 is a graph showing the threshold voltage characteristics of Example 1. FIG. 6 is a hue diagram showing hues in the on and off states of Example 1. 1.2.11.12.21.22 is a polarizing plate, 3.13.
23 is a liquid crystal layer, 4A, 4B, 24A, 24B are birefringent plates, 5.6.15
.. 16.25.26 is the polarization axis, 7.8 is the long axis direction of liquid crystal molecules, 9^, 9B is the optical axis direction of the birefringent plate.
Claims (3)
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、非表示部分の少なくとも一部に遮光
膜を設け、液晶層と偏光板との間の少なくとも一方に一
軸性の複屈折板を配置し、裏側に光源を設けたことを特
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 of 0 to 300° and a driving means for applying a voltage between transparent electrodes of upper and lower substrates sandwiching this liquid crystal layer,
In a liquid crystal display element in which a pair of polarizing plates is installed outside the liquid crystal layer, the product Δn_1·d_1 of the refractive index anisotropy Δn_1 of the liquid crystal in the liquid crystal layer and the thickness d_1 of the liquid crystal layer is 0.4 to
1.5 μm, a light shielding film is provided on at least a part of the non-display area, a uniaxial birefringent plate is arranged on at least one side between the liquid crystal layer and the polarizing plate, and a light source is provided on the back side. A liquid crystal display element.
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、非表示部分の少なくとも一部に遮光
膜を設け、液晶層の両外側であって一対の偏光板の内側
に一対の複屈折板を配置し、裏側に光源を設けたことを
特徴とする液晶表示素子。(2) A twist angle of 16 by a nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy containing an optically active substance and sandwiched between a pair of substrates with transparent electrodes arranged almost in parallel and having alignment control films.
It has a liquid crystal layer of 0 to 300° and a driving means for applying a voltage between transparent electrodes of upper and lower substrates sandwiching this liquid crystal layer,
In a liquid crystal display element in which a pair of polarizing plates is installed outside the liquid crystal layer, the product Δn_1·d_1 of the refractive index anisotropy Δn_1 of the liquid crystal in the liquid crystal layer and the thickness d_1 of the liquid crystal layer is 0.4 to
1.5 μm, a light shielding film is provided on at least part of the non-display area, a pair of birefringent plates are placed on both sides of the liquid crystal layer and inside a pair of polarizing plates, and a light source is provided on the back side. A liquid crystal display element featuring:
折板のΔn_2・d_2を液晶層のΔn_1・d_1の
大きさの2/3以下、かつ1/12以上とすることを特
徴とする液晶表示素子。(3) The liquid crystal display element according to claim 1 or 2, wherein Δn_2·d_2 of the birefringent plate is 2/3 or less and 1/12 or more of the magnitude of Δn_1·d_1 of the liquid crystal layer. display element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7821988A JPH02822A (en) | 1988-02-19 | 1988-04-01 | Liquid crystal display element |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63-35132 | 1988-02-19 | ||
| JP3513288 | 1988-02-19 | ||
| JP7821988A JPH02822A (en) | 1988-02-19 | 1988-04-01 | Liquid crystal display element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02822A true JPH02822A (en) | 1990-01-05 |
Family
ID=26374059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7821988A Pending JPH02822A (en) | 1988-02-19 | 1988-04-01 | Liquid crystal display element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02822A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03230120A (en) * | 1990-02-05 | 1991-10-14 | Sharp Corp | Liquid crystal display device |
| WO2020026928A1 (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | キョーラク株式会社 | Structure manufacturing method and retaining device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS64519A (en) * | 1986-05-19 | 1989-01-05 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal display device |
| JPH01120527A (en) * | 1987-11-04 | 1989-05-12 | Sharp Corp | liquid crystal display device |
-
1988
- 1988-04-01 JP JP7821988A patent/JPH02822A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS64519A (en) * | 1986-05-19 | 1989-01-05 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal display device |
| JPH01120527A (en) * | 1987-11-04 | 1989-05-12 | Sharp Corp | liquid crystal display device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03230120A (en) * | 1990-02-05 | 1991-10-14 | Sharp Corp | Liquid crystal display device |
| WO2020026928A1 (en) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | キョーラク株式会社 | Structure manufacturing method and retaining device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5369513A (en) | Liquid crystal display device with biaxial birefringent plates and light shielding film | |
| US5136406A (en) | Plural layer liquid crystal display device for a high density display | |
| KR100237404B1 (en) | Color liquid crystal display device | |
| US7365813B2 (en) | Color liquid crystal display device | |
| JP2768977B2 (en) | Liquid crystal element and device using the same | |
| JP2768319B2 (en) | Color liquid crystal display device | |
| JP2915430B2 (en) | Liquid crystal display device | |
| JP2775823B2 (en) | Liquid crystal display device | |
| JPH01254917A (en) | Liquid crystal display element and office automation device using said liquid crystal display element | |
| JP2841734B2 (en) | Liquid crystal display device | |
| JP2775827B2 (en) | Liquid crystal display device | |
| JPH02822A (en) | Liquid crystal display element | |
| JP2819602B2 (en) | Liquid crystal display device | |
| JPH02821A (en) | Liquid crystal display element | |
| JP2757380B2 (en) | Color liquid crystal display device | |
| JPH04179923A (en) | Liquid crystal display element | |
| JPH0247625A (en) | Liquid crystal display element | |
| JP2625851B2 (en) | Liquid crystal display element and liquid crystal display device using the same | |
| JPH04179922A (en) | Liquid crystal display element | |
| JPH02291519A (en) | Liquid crystal display element | |
| JPH07294910A (en) | Color liquid crystal display element | |
| JPH01131533A (en) | Liquid crystal display element | |
| JPH02275412A (en) | Liquid crystal display element | |
| JP3843157B2 (en) | Liquid crystal display | |
| JPH01295219A (en) | Color liquid crystal display element |