JPH0416916A - Liquid crystal display element - Google Patents
Liquid crystal display elementInfo
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- JPH0416916A JPH0416916A JP2122283A JP12228390A JPH0416916A JP H0416916 A JPH0416916 A JP H0416916A JP 2122283 A JP2122283 A JP 2122283A JP 12228390 A JP12228390 A JP 12228390A JP H0416916 A JPH0416916 A JP H0416916A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は液晶表示素子に関し、さらに詳しくは、色補償
板を用いたスーパーツイステッドネマテインク型液晶表
示素子等の複屈折型液晶表示素子に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a liquid crystal display element, and more particularly to a birefringent liquid crystal display element such as a super twisted nematic liquid crystal display element using a color compensation plate.
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕従来主
に用いられてきた液晶表示素子の表示モートは、ツィス
テッドネマティック(TN)型と呼ばれ、一対の上下基
板間で液晶分子が約90°ねしれた構造をとっており、
液晶による偏光面の回転と電圧印加時におけるその効果
の消失を利用している。この表示方式は、白黒表示であ
るため優れたシャッター効果がありカラーフィルターを
画素ごとに設けることにより比較的容易に多色表示がで
きるという利点があるが、電圧−透過率特性のしきい値
特性が悪いため高時分割駆動が困難であるという欠点あ
り、大容量表示ではコントラスト低下や視野角が狭くな
る等の問題があった。[Prior art and problems to be solved by the invention] The display mode of liquid crystal display elements that has been mainly used in the past is called the twisted nematic (TN) type, in which approximately 90 liquid crystal molecules are arranged between a pair of upper and lower substrates. °It has a twisted structure,
It utilizes the rotation of the plane of polarization by liquid crystals and the disappearance of this effect when voltage is applied. This display method has the advantage that it has an excellent shutter effect because it is a black and white display, and can relatively easily display multiple colors by providing a color filter for each pixel. Due to the poor performance, high time division driving is difficult, and large-capacity displays have problems such as reduced contrast and narrow viewing angles.
そこで電圧−透過率特性の急峻性を改良すべく液晶分子
のねじれ角を大きくし、偏光板の偏光軸を液晶の配向方
向とすらすことにより液晶による複屈折効果を利用する
方式が提案され、5BE(super t+++1st
ed birefringence effect)ま
たは5TN(super twisted nemat
ic)モードと呼ばれている。この方式はしきい値特性
に優れているため時分割駆動においてもコントラスト低
下が少なく、視野角も広いという優れた特性を持つ反面
、複屈折効果を利用するため着色表示となってしまい、
さらにこのままではカラー化も困難であった。Therefore, in order to improve the steepness of the voltage-transmittance characteristic, a method has been proposed in which the twist angle of the liquid crystal molecules is increased and the polarization axis of the polarizing plate is aligned with the alignment direction of the liquid crystal, thereby making use of the birefringence effect of the liquid crystal. 5BE(super t+++1st
ed birefringence effect) or 5TN (super twisted nemat
ic) mode. This method has excellent threshold characteristics, so there is little decrease in contrast even in time-division driving, and it has a wide viewing angle.
Furthermore, it was difficult to create colors in this state.
最近になってSTNモードの着色現象を軽減化するため
に、液晶層が逆のねじれの向きを持つ液晶セルを2つ積
層し、一方を駆動用、もう一方を補償板として用い、複
屈折による色付きを補償して白黒表示を行わせる2層型
のSTN型液晶表示素子が開発された。しかしながらこ
の2層方式は、液晶セルを2枚用いるために素子が厚く
また重くなってしまう上、生産性が悪いという問題があ
る。Recently, in order to reduce the coloring phenomenon in STN mode, two liquid crystal cells with liquid crystal layers with opposite twist directions are stacked, one for driving and the other as a compensator, and the birefringence A two-layer STN liquid crystal display element that compensates for coloration and provides black and white display has been developed. However, this two-layer system has problems in that since two liquid crystal cells are used, the device becomes thick and heavy, and productivity is poor.
これらの問題は補償セルを複屈折性の高分子フィルムに
置き換えることにより改善することができる(位相板型
白黒表示STN液晶表示素子)。しかしながらこの位相
板方式では視野角が狭くなるという問題があった。これ
は液晶セルに較べて位相板の複屈折の視角依存性が大き
いことに起因するものである。位相板としてはポリビニ
ルアルコールやポリカーボネートなどの延伸フィルムな
どが用いられている。位相板の視角依存性は、位相板の
厚み方向の屈折率を面内の屈折率の最小値より大きくす
ればよい(Japan Display ’89.p3
39;特願平1−32219号)が、ポリビニルアルコ
ールやポリカーボネートの延伸フィルムでは延伸条件を
変えてもそのような補償板を具体化するのは難しく、補
償板自体の構成が複雑となってしまう。上記文献Jap
an Displayではこの様な補償板を得るために
、従来公知の位相板に垂直配向させた液晶セルを重ねる
というような方法をとっている。These problems can be improved by replacing the compensation cell with a birefringent polymer film (phase plate type monochrome display STN liquid crystal display element). However, this phase plate method has a problem in that the viewing angle becomes narrow. This is due to the fact that the birefringence of the phase plate has a greater viewing angle dependence than that of a liquid crystal cell. As the phase plate, a stretched film made of polyvinyl alcohol, polycarbonate, or the like is used. The viewing angle dependence of the phase plate can be determined by making the refractive index in the thickness direction of the phase plate larger than the minimum value of the in-plane refractive index (Japan Display '89. p3
39; Japanese Patent Application No. 1-32219), it is difficult to embody such a compensating plate even if the stretching conditions are changed with a stretched film of polyvinyl alcohol or polycarbonate, and the structure of the compensating plate itself becomes complicated. . The above document Jap
In order to obtain such a compensator in an Display, a method is used in which a conventionally known phase plate is stacked with vertically aligned liquid crystal cells.
本発明は以上のような従来技術の問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、厚み方向の屈折率が面内の
屈折率よりも犬であるシンプルな構成の位相板を用いて
、視角依存性の低減されたSTN型液晶表示素子を提供
することにある。The present invention was made in view of the problems of the prior art as described above, and its purpose is to use a phase plate with a simple structure in which the refractive index in the thickness direction is smaller than the in-plane refractive index. The object of the present invention is to provide an STN liquid crystal display element with reduced viewing angle dependence.
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明によれば
、基板に挟持され、電圧無印加時に略水平配向した正の
誘電異方性を有する液晶層と、基板の外側に配置された
偏光板と、液晶層と偏光板の間に設けられ、少なくとも
一層がその厚み方向の屈折率が面内の屈折率の最小値よ
りも大である一層以上の複屈折層とから構成され、厚み
方向の屈折率が面内の屈折率の最小値よりも犬である層
の少なくとも一層が、液晶性高分子からなることを特徴
とする液晶表示素子が提供される。[Means and effects for solving the problem] According to the present invention, a liquid crystal layer having positive dielectric anisotropy that is sandwiched between substrates and is oriented substantially horizontally when no voltage is applied, and polarized light disposed outside the substrates. It is composed of a plate and one or more birefringent layers provided between the liquid crystal layer and the polarizing plate, at least one of which has a refractive index in the thickness direction larger than the minimum value of the refractive index in the plane. There is provided a liquid crystal display element characterized in that at least one of the layers whose refractive index is closer than the minimum value of the in-plane refractive index is made of a liquid crystalline polymer.
以下、本発明の構成を詳述する。Hereinafter, the configuration of the present invention will be explained in detail.
先ず、本発明の液晶表示素子に使用される補償板につい
て述べる。第2図に示すように、補償板の屈折率はフィ
ルム面内の屈折率nx+ny(但しn12時とする)と
厚み方向の屈折率nzで代表される。STN等の電圧無
印加時に略水平配向した正の誘電異方性を有する液晶層
の複屈折を利用する液晶動作モードにおいては、厚み方
向の屈折率(n2)が面内の屈折率(ny)よりも大で
ある補償板を設けることにより視野角を改善することが
できる。本発明においては補償板として液晶性高分子を
用いることにより従来困難であった上記のような屈折率
分布を有する補償板を容易に得るものである。液晶性高
分子は低分子液晶と同様に電場や磁場などの外場や、接
触する基板界面の影響、すり等の外的応力によって配向
させることが容易であるという特徴に加え、ガラス転移
温度を適当に選択することにより、高温の液晶相形成温
度で配向させたのちに急冷することによって液晶相での
配向状態を同相に反映させることができる。すなわち、
同相で使用することが可能であるため自己支持性があり
、低分子液晶を利用するときには不可欠であった基板に
よるサンドイッチ構造が不要となり、簡単な構成で薄い
補償板が得られる。First, the compensating plate used in the liquid crystal display element of the present invention will be described. As shown in FIG. 2, the refractive index of the compensator is represented by the refractive index nx+ny in the film plane (assuming n12) and the refractive index nz in the thickness direction. In a liquid crystal operation mode that utilizes the birefringence of a liquid crystal layer with positive dielectric anisotropy that is oriented approximately horizontally when no voltage is applied, such as STN, the refractive index in the thickness direction (n2) is equal to the in-plane refractive index (ny). The viewing angle can be improved by providing a compensator that is larger than the angle of view. In the present invention, by using a liquid crystalline polymer as a compensating plate, it is possible to easily obtain a compensating plate having the above-mentioned refractive index distribution, which has been difficult in the past. Like low-molecular liquid crystals, liquid crystalline polymers have the characteristic that they can be easily aligned by external fields such as electric fields and magnetic fields, by the influence of contacting substrate interfaces, and by external stress such as abrasion. By selecting an appropriate material, the alignment state in the liquid crystal phase can be reflected in the same phase by aligning at a high liquid crystal phase forming temperature and then rapidly cooling. That is,
Since it can be used in the same phase, it is self-supporting, and the sandwich structure of substrates, which is essential when using low-molecular liquid crystals, is no longer necessary, and a thin compensator plate can be obtained with a simple structure.
n2がnyよりも大きな補償板を得るには、液晶性高分
子をその液晶温度でほぼ垂直に配向した配向構造をとら
せればよい。液晶性高分子を垂直配向させるには1例え
ば誘電異方性が正の液晶性高分子を液晶温度に加熱した
のち厚み方向に電場を印加する二とにより行うことがで
きる。このとき液晶性高分子は電圧印加用の導電性基板
に挟持させることも可能であるし、また液晶性高分子の
片面または両面を電圧印加用電極と離間させることも可
能である。この様にして垂直配向させた液晶性高分子を
急冷することにより垂直配向した固体の液晶性高分子膜
が得られる。液晶性高分子膜は基板に接触したままで用
いてもよく、また基板から剥離させて用いることもでき
る。以上は電場で配向させる場合であるが、磁場配向に
よる場合も同様である。また、別の方法として、低分子
液晶と同様の垂直配向剤を利用する方法も例示できる。In order to obtain a compensator in which n2 is larger than ny, the liquid crystalline polymer may be oriented almost vertically at the liquid crystal temperature. Vertical alignment of a liquid crystalline polymer can be carried out by (1) heating a liquid crystalline polymer having positive dielectric anisotropy to a liquid crystal temperature, and (2) applying an electric field in the thickness direction. At this time, the liquid crystalline polymer can be sandwiched between conductive substrates for voltage application, or one or both sides of the liquid crystalline polymer can be separated from the voltage application electrode. By rapidly cooling the vertically aligned liquid crystalline polymer, a vertically aligned solid liquid crystalline polymer film can be obtained. The liquid crystalline polymer film may be used while being in contact with the substrate, or may be used after being peeled off from the substrate. The above is a case of orientation using an electric field, but the same applies to the case of orientation using a magnetic field. Further, as another method, a method using a vertical alignment agent similar to that used for low-molecular liquid crystals can also be exemplified.
例えば、ガラス等の基板を長鎖アルキル基を有するシラ
ン化合物(チッソ社DMOAP、005−Eなど)やレ
シチンなどの垂直配向剤で処理したのち、液晶性高分子
を処理した2枚の基板で挟み込み、液晶温度に加熱する
ことによって垂直配向した液晶性高分子膜を得る。これ
を室温に冷却すれば垂直配向した固体の液晶性高分子膜
が得られる。液晶性高分子膜は基板に接触したままで用
いてもよく、また基板から剥離させて用いることもでき
る。この例では、基板に処理を行ったが、例えばテトラ
フロロエチレン等の表面張力が小さい基板を用いた場合
には基板自体で液晶性高分子を垂直に配向させることが
できる。For example, a substrate such as glass is treated with a vertical alignment agent such as a silane compound having a long-chain alkyl group (Chisso's DMOAP, 005-E, etc.) or lecithin, and then sandwiched between two substrates treated with a liquid crystalline polymer. , a vertically aligned liquid crystalline polymer film is obtained by heating to the liquid crystal temperature. If this is cooled to room temperature, a vertically aligned solid liquid crystalline polymer film can be obtained. The liquid crystalline polymer film may be used while being in contact with the substrate, or may be used after being peeled off from the substrate. In this example, the substrate was treated, but if a substrate with low surface tension, such as tetrafluoroethylene, is used, the liquid crystalline polymer can be vertically aligned on the substrate itself.
用いることのできる液晶性高分子はサーモトロピックな
液晶性を示すものが特に好ましく、相としてはネマティ
ック相やスメクティック相を呈するものが好ましい。均
一な配向が容易に得られる点でネマティック相を呈する
ものを特に好ましく用いる。液晶相を呈する温度は室温
での使用を考えて、60℃以上であることが好ましい。The liquid crystalline polymer that can be used is particularly preferably one that exhibits thermotropic liquid crystallinity, and preferably exhibits a nematic phase or a smectic phase. Those exhibiting a nematic phase are particularly preferably used since uniform orientation can be easily obtained. Considering the use at room temperature, the temperature at which the liquid crystal phase is exhibited is preferably 60° C. or higher.
60℃以下でも用いることはできるが、この場合透光性
基板で液晶性高分子層を挟持すること′が必要となる。Although it can be used at temperatures below 60° C., in this case it is necessary to sandwich the liquid crystalline polymer layer between transparent substrates.
この様にして作成された補償板は厚み方向の屈折率が最
も大きな正の一軸性を示し、STNや水平配向させたE
CB等の液晶表示素子の視角依存性を大幅に低減させる
ことができるが、この補償板単独ではSTNや水平配向
させたECB等の液晶表示素子における複屈折による正
面からの着色を補償することはできない。The compensator plate created in this way exhibits positive uniaxiality with the largest refractive index in the thickness direction, and has a positive uniaxial property with the largest refractive index in the thickness direction.
Although the viewing angle dependence of liquid crystal display elements such as CB can be significantly reduced, this compensation plate alone cannot compensate for coloring from the front due to birefringence in liquid crystal display elements such as STN and horizontally aligned ECB. Can not.
したがって、本補償板は色補償用の補償板と併用するこ
とが好ましい。色補償用の補償板は従来公知のポリビニ
ルアルコールやポリカーボネート、ポリプロピレン等の
延伸高分子フィルムを用いることができる。一般に、こ
れらのフィルムは延伸方向に最大の屈折率(nx)を持
ち、ついでフィルム面内の延伸方向と直交する方向の屈
折率(ny)が大きく、厚み方向の屈折率(nz)は最
も小さいかまたはnyとほぼ等しい。この様な延伸フィ
ルムと先の液晶性高分子からなる視角補償板を組み合わ
せることにより、補償板全体としてnzをnyより大き
くすることができる。補償板全体としてはnzの値の範
囲は下記の式を満足することが好ましい。Therefore, it is preferable to use this compensator in combination with a compensator for color compensation. As the compensating plate for color compensation, a conventional stretched polymer film made of polyvinyl alcohol, polycarbonate, polypropylene, or the like can be used. In general, these films have the highest refractive index (nx) in the stretching direction, the second largest refractive index (ny) in the direction perpendicular to the stretching direction within the film plane, and the smallest refractive index (nz) in the thickness direction. or approximately equal to ny. By combining such a stretched film with the aforementioned viewing angle compensator made of a liquid crystalline polymer, nz can be made larger than ny for the compensator as a whole. It is preferable that the value range of nz for the compensator plate as a whole satisfies the following formula.
nx)nz>ny
n2が大きすぎた場合にも視野角が狭くなる傾向があり
、好ましくない。上式の関係は、視角補償板と色補償板
の組合せにより比較的任意に設定することができる。nx) nz>ny If n2 is too large, the viewing angle tends to become narrow, which is not preferable. The relationship in the above equation can be set relatively arbitrarily depending on the combination of the viewing angle compensator and the color compensator.
また、別の例として、垂直配向させた液晶性高分子を面
内の一方向に延伸して、面内に複屈折性をもたせること
もできる。この場合にも、上記関係を満足することが好
ましく、また他の延伸フィルムと組み合わせることもで
きる。As another example, a vertically aligned liquid crystalline polymer can be stretched in one direction within the plane to provide birefringence within the plane. In this case as well, it is preferable that the above relationship is satisfied, and it is also possible to combine with other stretched films.
上述のように本発明に係る補償板は全体としてフィルム
面内に複屈折を有することが白黒表示を行うためには必
要である。補償板は液晶セルを透過することにより波長
により異なる楕円率、方位角を持つ楕円偏光となった光
を再度直線偏光に戻すように作用することが必要である
。複屈折(Δn・d)は補償板の面内の屈折率異方性(
Δn=n)(−ny)と膜厚(d)の積で与えられる。As described above, it is necessary for the compensator according to the present invention to have birefringence within the film plane as a whole in order to perform black and white display. The compensating plate is required to function so as to return the light, which has become elliptically polarized light having different ellipticity and azimuth angle depending on the wavelength by passing through the liquid crystal cell, back to linearly polarized light again. Birefringence (Δn・d) is the in-plane refractive index anisotropy (
It is given by the product of Δn=n)(-ny) and film thickness (d).
補償板を一枚だけ用いる場合について説明すると、好ま
しいΔn−dの範囲はおおむね0.1μm〜1.2μm
の範囲、さらに好ましくは0.2ρ〜1.0μsの範囲
である。これ以外の範囲では表示が白または黒にならな
かったり、コントラストが著しく低下したりする。To explain the case where only one compensator is used, the preferable range of Δn-d is approximately 0.1 μm to 1.2 μm.
The range is more preferably 0.2ρ to 1.0μs. Outside this range, the display may not become white or black, or the contrast may drop significantly.
用いることのできる液晶性高分子については、本発明は
特に限定するものでは無い。−船釣に知られている側鎖
型や主鎖型の液晶性高分子を用いることができる。The present invention does not particularly limit the liquid crystalline polymer that can be used. - Side chain type or main chain type liquid crystal polymers known for boat fishing can be used.
ついで、上記補償板を用いた液晶表示素子の構成と作用
について説明する。Next, the structure and operation of a liquid crystal display element using the above compensating plate will be explained.
本発明の液晶表示素子の構成例を第1図に断面図として
示す。補償板が基板と偏光板の間に挿入されている他は
、おおむね従来のSTN型液晶表示素子と同様の構成で
ある。An example of the structure of the liquid crystal display element of the present invention is shown in a cross-sectional view in FIG. The structure is generally the same as that of a conventional STN type liquid crystal display element, except that a compensating plate is inserted between the substrate and the polarizing plate.
第1の透光性基板11と第2の透光性基板21とが離間
、対向して配設され、両基板11.21と外周シール1
4とによって形成された空間に液晶が封入されて液晶層
15をなし、液晶セル16が形成されている。The first light-transmitting substrate 11 and the second light-transmitting substrate 21 are arranged apart and facing each other, and both substrates 11.21 and the outer peripheral seal 1
A liquid crystal is sealed in the space formed by 4 to form a liquid crystal layer 15, and a liquid crystal cell 16 is formed.
基板11はガラスあるいは光学的に等方性のプラスティ
ックフィルムで構成されている。基板11と21の内面
には液晶層15に電圧を印加するための透明電極12.
22と液晶を一定方向に配向させるための配向膜13,
23が形成されている。液晶セル16と偏光板27の間
には本発明の特徴である、nz)nyなる関係を満足す
る液晶性高分子からなる補償板8と延伸高分子フィルム
からなる補償板9が配置される。この補償板8,9が複
屈折層を構成する。本例では補償板8,9が液晶セルの
上部に配設される場合について説明するが、この上下関
係は逆でもよい。17は偏光板である。The substrate 11 is made of glass or an optically isotropic plastic film. On the inner surfaces of the substrates 11 and 21 are transparent electrodes 12 for applying voltage to the liquid crystal layer 15.
22 and an alignment film 13 for aligning the liquid crystal in a certain direction,
23 is formed. Disposed between the liquid crystal cell 16 and the polarizing plate 27 are a compensating plate 8 made of a liquid crystalline polymer that satisfies the relationship nz)ny, which is a feature of the present invention, and a compensating plate 9 made of a stretched polymer film. These compensating plates 8 and 9 constitute a birefringent layer. In this example, a case will be described in which the compensating plates 8 and 9 are disposed above the liquid crystal cell, but this vertical relationship may be reversed. 17 is a polarizing plate.
ここで用いる液晶は誘電異方性が正であるネマティック
またはコレステリック液晶である。液晶分子は上下基板
間で電圧無印加時に厚み方向に160°〜360°の範
囲のねじれた構造をとり、いわゆるSTN型のセルを形
成していることが好ましい。The liquid crystal used here is a nematic or cholesteric liquid crystal with positive dielectric anisotropy. It is preferable that the liquid crystal molecules have a twisted structure in the range of 160° to 360° in the thickness direction when no voltage is applied between the upper and lower substrates, forming a so-called STN type cell.
ねじれ角が小さい場合、例えばねじれの無い場合(水平
配向ECB)には電圧−透過率特性の急峻性が多少低下
する。When the twist angle is small, for example when there is no twist (horizontally aligned ECB), the steepness of the voltage-transmittance characteristic is somewhat reduced.
この液晶表示素子は、一方の偏光板の外側に反射板を配
設して、反射型のものとして用いることもできる。また
、本発明の別の構成例として、補償板を偏光板自体の構
成要素として組み込むこともできる。一般に用いられる
よう素や色素の二色性を利用する偏光板では、延伸フィ
ルムによう素や色素を吸着させて偏光能をもたせ、さら
にその保護のため他の二枚のフィルムで該延伸フィルム
をサンドインチした構成となっているが、複屈折層を液
晶層側の該保護フィルムと該延伸フィルムとの間に配す
ることができるし、またその液晶層側の保護フィルムを
複屈折層で構成することもできる。以上のように、本発
明で用いる複屈折層は、液晶層と偏光子との間であれば
どこに配置してもよい。This liquid crystal display element can also be used as a reflective type by disposing a reflective plate on the outside of one polarizing plate. Furthermore, as another configuration example of the present invention, the compensating plate can be incorporated as a component of the polarizing plate itself. In general polarizing plates that utilize the dichroism of iodine and pigments, a stretched film has polarizing ability by adsorbing iodine and pigments, and then two other films are used to protect the stretched film. Although it has a sandwiched structure, a birefringent layer can be disposed between the protective film on the liquid crystal layer side and the stretched film, and the protective film on the liquid crystal layer side can be composed of a birefringent layer. You can also. As described above, the birefringent layer used in the present invention may be placed anywhere between the liquid crystal layer and the polarizer.
本発明の液晶表示素子の各基板における配向処理は、液
晶分子が電圧無印加時に略水平配向するように行われ、
この配向処理方向に沿って液晶分子が配向する。この場
合、液晶分子の配向に関していう略水平とは、液晶分子
の基板に対する傾き角がおおよそO°〜30°の範囲に
あることを言う。この配向制御は、基板に対して、従来
公知の斜方蒸着や、無機または有機被膜を形成した後に
綿布などでラビングすることにより行うことができる。The alignment treatment on each substrate of the liquid crystal display element of the present invention is performed so that the liquid crystal molecules are aligned substantially horizontally when no voltage is applied,
Liquid crystal molecules are aligned along this alignment treatment direction. In this case, "substantially horizontal" in terms of the orientation of liquid crystal molecules means that the tilt angle of the liquid crystal molecules with respect to the substrate is approximately in the range of 0° to 30°. This orientation control can be performed by conventionally known oblique vapor deposition or by forming an inorganic or organic film on the substrate and then rubbing it with cotton cloth or the like.
具体的にはポリアミド、ポリイミドなどの高分子被膜等
にラビング処理したものや、Sin、 MgO1MgF
2などを斜め蒸着したものを好適に用いる。Specifically, polymer coatings such as polyamide and polyimide that have been subjected to rubbing treatment, Sin, MgO1MgF
2 or the like is preferably used.
第3図は、本発明に関わる角度の定義を示したものであ
る。D□、D2は第1の基板11、第2の基板21上の
液晶分子を下側基板11上に射影した方向で、矢印は液
晶分子を射影するときに基板11に対してわずかに上を
向いた方の向きを示している。液晶層15は、D□とD
2との間で液晶分子がω1だけねじれた構造をとってい
る。この場合、ω1が小さいと、急峻度が悪化し時分割
特性を低下してしまう。FIG. 3 shows the definition of angles related to the present invention. D□, D2 are the directions in which the liquid crystal molecules on the first substrate 11 and the second substrate 21 are projected onto the lower substrate 11, and the arrows indicate directions slightly above the substrate 11 when projecting the liquid crystal molecules. It shows the direction you are facing. The liquid crystal layer 15 has D□ and D
2, the liquid crystal molecules have a twisted structure by ω1. In this case, if ω1 is small, the steepness will worsen and the time division characteristics will deteriorate.
また、ω、が大きすぎると電圧印加時に散乱組織を生じ
9表示品質が低下するため好ましくない。On the other hand, if ω is too large, a scattering structure will be generated when a voltage is applied, and the display quality will deteriorate, which is not preferable.
このことより、ω1は160°以上360’以下である
ことが特に好ましい。第3図では、セルを基板21側か
らみたときに、基板11から基板21へ向けてツイスト
方向が時計回りとなるように構成したが、配向処理の方
向や、コレステリック液晶の選択により反時計回りとす
ることもできる。From this, it is particularly preferable that ω1 is 160° or more and 360′ or less. In FIG. 3, when the cell is viewed from the substrate 21 side, the twist direction is clockwise from the substrate 11 to the substrate 21, but depending on the orientation treatment direction and the selection of cholesteric liquid crystal, the twist direction is counterclockwise. It is also possible to do this.
Xは補償板の面内の屈折率が最大となる方向であり、隣
接する基板21上における液晶分子配向方向D2に対し
てδの角度を有している。また、補償@9に隣接する偏
光板27の透過軸P2は、X方向に対してβ2の角度を
成して配設される。さらに、偏光板17の透過軸P□は
、基板11上での液晶分子配向方向D工とβ□の角度を
成す。なお、角度は液晶のねしれの向きを正とする。δ
は補償板を一枚用いる場合と複数枚用いる場合では好適
な条件が異なる。−枚用いる場合の好適な値はδ=−5
0°〜50°である。X is the direction in which the in-plane refractive index of the compensator plate is maximum, and has an angle of δ with respect to the liquid crystal molecule alignment direction D2 on the adjacent substrate 21. Furthermore, the transmission axis P2 of the polarizing plate 27 adjacent to the compensation @9 is arranged at an angle of β2 with respect to the X direction. Further, the transmission axis P□ of the polarizing plate 17 forms an angle β□ with the orientation direction D of liquid crystal molecules on the substrate 11. Note that the angle assumes that the direction of the twist of the liquid crystal is positive. δ
The preferable conditions differ depending on whether one compensating plate is used or a plurality of compensating plates are used. The preferred value when using - sheets is δ=-5
It is 0° to 50°.
以上補償板を液晶セルの片側に配する場合について説明
したが、液晶セルを挟むように両側に配することもでき
る。Although the case where the compensation plate is disposed on one side of the liquid crystal cell has been described above, it is also possible to dispose it on both sides so as to sandwich the liquid crystal cell.
補償板を偏光板で挟んだときに生じる色は、補償板のり
タープ−ジョン及び偏光板の方向によって決まる。また
、色の視角方向による変化は、補償板のりタープ−ジョ
ンの視角依存性によって左右される。補償板のりタープ
−ジョンの視角依存性が小さければ、色の視角依存性も
小さくなる。The color produced when a compensating plate is sandwiched between polarizing plates is determined by the turbulence of the compensating plate and the direction of the polarizing plates. Further, the change in color depending on the viewing angle direction is influenced by the viewing angle dependence of the compensating plate adhesive tarpsion. If the viewing angle dependence of the compensating plate adhesive tarpsion is small, the viewing angle dependence of the color will also be small.
したがって、STN型液晶表示素子の色補償に用いる補
償板も、そのリターデーションの視角依存性が小さい方
が、液晶表示素子の色の視角依存性が小さくなる。本発
明の液晶表示素子では補償板の厚み方向の屈折率が面内
の屈折率よりも大であるため、補償板自体の視角による
色変化が小さく、そのため、 STN等の液晶表示素子
と組み合わせた場合にきわめて広い視野角を有する液晶
表示素子を得ることができる。また、補償板を簡単な構
成で作成できるため、素子の寸法増加、重量増加を抑え
ることができる。Therefore, the smaller the viewing angle dependence of the retardation of the compensation plate used for color compensation of the STN liquid crystal display element, the smaller the viewing angle dependence of the color of the liquid crystal display element. In the liquid crystal display element of the present invention, since the refractive index in the thickness direction of the compensator is larger than the refractive index in the in-plane direction, the color change of the compensator itself due to the viewing angle is small. In some cases, a liquid crystal display element having an extremely wide viewing angle can be obtained. Furthermore, since the compensating plate can be created with a simple configuration, an increase in the dimensions and weight of the element can be suppressed.
以下に本発明の実施例を述べるが、本発明はこれらに限
定されるもので、はない。Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these.
(実施例1)
下記式(1)で示される繰返し単位を持つポリシロキサ
ン系の液晶性高分子をチッソ社製の垂直配向剤0DS−
Eを塗布したガラス基板とテフロン製の板の間に挟み、
液晶性高分子(1)がネマティック液晶相を呈する16
5°で1時間加熱した後、室温に急冷し、ついでテフロ
ンを剥して厚さが約2碑の垂直配向した液晶性高分子の
膜を得た。この液晶性高分子は室温では液晶相を示さな
いため、得られた膜はガラス状態であった。この膜の屈
折率はnz=1.68、nえ=ny=1.52であった
。(Example 1) A polysiloxane-based liquid crystal polymer having a repeating unit represented by the following formula (1) was treated with a vertical alignment agent 0DS- manufactured by Chisso Corporation.
Sandwiched between a glass substrate coated with E and a Teflon plate,
16 in which the liquid crystalline polymer (1) exhibits a nematic liquid crystal phase
After heating at 5° for 1 hour, it was rapidly cooled to room temperature, and then the Teflon layer was peeled off to obtain a vertically aligned liquid crystalline polymer film about 2 mm thick. Since this liquid crystalline polymer does not exhibit a liquid crystal phase at room temperature, the obtained film was in a glass state. The refractive index of this film was nz=1.68, ny=1.52.
融点 100℃。Melting point: 100℃.
ネマティック−アイソトロピック転移温度 170℃上
記液上記液晶性膜を延伸ポリカーボネート製位相板(n
l、=1.589.ny=1.582.nz=1.58
1.レターデーション: (nx−ny) ・d=58
0nm)に重ねたところ、補償板全体の屈折率はn1=
1.588.ny=1.581.nz=1.583とな
り、1)()nz>nyとなった。この補償板を直交し
た偏光板で挟んでレターデーションの視角依存性を測定
したところ、第4図にA、aとして示すように、視角に
よるレターデーション変化はほとんど見られなかった。Nematic-isotropic transition temperature: 170°C
l,=1.589. ny=1.582. nz=1.58
1. Retardation: (nx-ny) ・d=58
0nm), the refractive index of the entire compensator plate is n1=
1.588. ny=1.581. nz=1.583, and 1)()nz>ny. When the viewing angle dependence of retardation was measured by sandwiching this compensating plate between orthogonal polarizing plates, almost no change in retardation due to viewing angle was observed, as shown as A and a in FIG. 4.
なお、第4図の角度は法線方向からの角度であり、Aは
補償板のXの方向から観察した場合を示し、aはX方向
から観察した場合を示す。Note that the angles in FIG. 4 are angles from the normal direction, A indicates the case observed from the X direction of the compensating plate, and a indicates the case observed from the X direction.
ついで、この補償板を第1図の様にSTN型液晶セルと
偏光板の間に設置し、本発明の液晶表示素子とした。該
液晶セルは下記のように構成した。Next, this compensating plate was installed between the STN type liquid crystal cell and the polarizing plate as shown in FIG. 1 to obtain a liquid crystal display element of the present invention. The liquid crystal cell was constructed as follows.
透明電極を有し、上下ガラス基板間での液晶のねじれ角
ω、が200°であり、液晶層のレターデーション(液
晶分子の複屈折異方性と液晶層の厚みの積)が0.92
4であるSTNセルを作製した。液晶は、正の誘電異方
性を有するネマティック液晶ZLI2:293(メルク
社製)にカイラルネマティック液晶5811(メルク社
製)を添加したものを用いた。配向処理は、ポリイミド
膜のラビング処理により行った。It has a transparent electrode, the twist angle ω of the liquid crystal between the upper and lower glass substrates is 200°, and the retardation of the liquid crystal layer (the product of the birefringence anisotropy of the liquid crystal molecules and the thickness of the liquid crystal layer) is 0.92.
An STN cell of No. 4 was prepared. The liquid crystal used was a nematic liquid crystal ZLI2:293 (manufactured by Merck & Co., Ltd.) having positive dielectric anisotropy to which chiral nematic liquid crystal 5811 (manufactured by Merck & Co., Ltd.) was added. The alignment treatment was performed by rubbing the polyimide film.
STNセルの下部には、ニュートラルグレー偏光板をそ
の透過軸が下側基板上の液晶分子配向方向に対して45
°の角度を成す(β2:45°)のように配置した。さ
らに、この偏光板の下には、冷陰極管を用いたバックラ
イトを設置した。液晶セルの上に配する本発明の特徴を
なす補償板は、X方向が上基板のラビング方向と90°
の角度(:δ)をなすように設置した。補償板上部には
、ニュートラルグレー偏光板をその透過軸が補償板のX
方向に対して=45°の角度を成す(β1・−45°)
のように配置した。At the bottom of the STN cell, a neutral gray polarizing plate is installed with its transmission axis 45 degrees with respect to the liquid crystal molecule alignment direction on the lower substrate.
They were arranged so as to form an angle of (β2: 45°). Furthermore, a backlight using cold cathode tubes was installed below this polarizing plate. The compensation plate, which is a feature of the present invention and is placed on top of the liquid crystal cell, has an X direction that is 90° with respect to the rubbing direction of the upper substrate.
It was installed so that it formed an angle (: δ). A neutral gray polarizing plate is placed above the compensator with its transmission axis aligned with the X of the compensator.
Makes an angle of =45° with the direction (β1・-45°)
It was arranged like this.
前記のように構成された液晶表示素子は、電圧無印加時
には黒色で、電圧印加によって白色となり、視角方向に
よる色変化が小さく、優れた視角特性を有したものであ
った。The liquid crystal display element configured as described above was black when no voltage was applied, turned white when voltage was applied, had small color change depending on the viewing angle direction, and had excellent viewing angle characteristics.
(実施例2)
下記式(2)で示される繰返し単位を持つアクリル系液
晶性高分子を透明導電膜付のガラス基板に挟み、該液晶
性高分子がネマティック相を呈する220°Cまで加熱
した。温度を保持しながら上下電極間に周波数50Hz
、電圧50Vの矩形波を印加し、ついで室温に急冷した
。液晶性高分子膜の厚さは約2声であった。偏光顕微鏡
のコノスコープ観察より液晶性高分子が基板に対して垂
直に配向していることを確認した。(Example 2) An acrylic liquid crystalline polymer having a repeating unit represented by the following formula (2) was sandwiched between glass substrates with a transparent conductive film and heated to 220°C at which the liquid crystalline polymer exhibits a nematic phase. . Frequency of 50Hz between upper and lower electrodes while maintaining temperature
, a rectangular wave with a voltage of 50 V was applied, and then the sample was rapidly cooled to room temperature. The thickness of the liquid crystalline polymer film was about 2 tones. Conoscopic observation using a polarizing microscope confirmed that the liquid crystalline polymer was oriented perpendicularly to the substrate.
融点60℃
ネマティック−アイソトロピック転移温度227℃
上記液晶性高分子膜延伸ポリカーボネート製位相板(n
z=1.589.ny=1.582.nz=1.581
.レターデーション: (nz−ny)・d=580n
m)に重ねた補償板を用い、他は実施例1と同様にして
液晶表示素子を作成した。Melting point: 60°C Nematic-isotropic transition temperature: 227°C Phase plate made of the above-mentioned liquid crystalline polymer film stretched polycarbonate (n
z=1.589. ny=1.582. nz=1.581
.. Retardation: (nz-ny)・d=580n
A liquid crystal display element was produced in the same manner as in Example 1 except for using the compensating plate superimposed on (m).
前記のように構成された液晶表示素子は、電圧無印加時
には黒色で、電圧印加によって白色となり、視角方向に
よる色変化が小さく、優れた視角特性を有していた。The liquid crystal display element configured as described above was black when no voltage was applied, turned white when voltage was applied, had small color change depending on the viewing angle direction, and had excellent viewing angle characteristics.
(比較例)
延伸ポリカーボネートのみでレターデーションの視角依
存性を測定した結果は第4図においてB、bとして示す
ように大きなものであった。Bは補償板のX方向から観
察した場合を示し、bはy方向からm察した場合を示す
6
延伸ポリカーボネートのみを補償板として実施例1とま
ったく同様にして液晶表示素子を作成したところ、正面
からは白黒表示が行えたが、視角が30’以上では色付
きが生じ、きわめて視角の狭い液晶表示素子となってし
まった。(Comparative Example) The viewing angle dependence of retardation was measured using only stretched polycarbonate, and the results were large as shown as B and b in FIG. B shows the case when the compensator is observed from the X direction, and b shows the case when it is observed from the Y direction.6 A liquid crystal display element was prepared in exactly the same manner as in Example 1 using only stretched polycarbonate as the compensator. Although it was possible to display black and white, coloring occurred at viewing angles of 30' or more, resulting in a liquid crystal display element with an extremely narrow viewing angle.
本発明によれば、少なくとも一層がその厚み方向の屈折
率が面内の屈折率の最小値よりも大である一層以上の複
屈折層を補償板として設けたので、色の視角依存性が改
良されるとともに、補償板の作成が容易となる上、素子
の寸法増加、重量増加を抑えることができる。According to the present invention, one or more birefringent layers, at least one of which has a refractive index in the thickness direction that is larger than the minimum value of the in-plane refractive index, are provided as compensators, so that the viewing angle dependence of color is improved. At the same time, the compensating plate can be easily produced, and an increase in the dimensions and weight of the element can be suppressed.
第1図は本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図、
第2図は複屈折フィルムの屈折率の方向を示す図、第3
図は本発明の液晶表示素子の液晶分子配向方向、偏光板
の方向等の角度関係の説明図、第4図は本発明の実施例
の液晶表示素子のレターデーションの視角依存性を比較
例と対比させて示す図である。
8.9・・補償板
11.21・・基板
12.22・・・透明電極
13.23・配向膜
14・・シール剤
15・・液晶層
16・液晶セル
17.27・・・偏光板
特許出願人 株式会社 リ コFIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a liquid crystal display element of the present invention;
Figure 2 shows the direction of the refractive index of a birefringent film, Figure 3
The figure is an explanatory diagram of the angular relationship between the orientation direction of liquid crystal molecules and the direction of the polarizing plate in the liquid crystal display element of the present invention, and Figure 4 shows the viewing angle dependence of the retardation of the liquid crystal display element of the example of the present invention as a comparative example. It is a diagram shown in comparison. 8.9... Compensation plate 11.21... Substrate 12.22... Transparent electrode 13.23... Alignment film 14... Sealing agent 15... Liquid crystal layer 16... Liquid crystal cell 17.27... Polarizing plate patent Applicant Riko Co., Ltd.
Claims (1)
正の誘電異方性を有する液晶層と、基板の外側に配置さ
れた偏光板と、液晶層と偏光板の間に設けられ、少なく
とも一層がその厚み方向の屈折率が面内の屈折率の最小
値よりも大である一層以上の複屈折層とから構成され、
厚み方向の屈折率が面内の屈折率の最小値よりも大であ
る層の少なくとも一層が、液晶性高分子からなることを
特徴とする液晶表示素子。(1) A liquid crystal layer sandwiched between the substrates and having positive dielectric anisotropy that is oriented substantially horizontally when no voltage is applied; a polarizing plate disposed outside the substrate; and at least one layer provided between the liquid crystal layer and the polarizing plate. is composed of one or more birefringent layers whose refractive index in the thickness direction is larger than the minimum value of the in-plane refractive index,
1. A liquid crystal display element, wherein at least one of the layers whose refractive index in the thickness direction is larger than the minimum value of the in-plane refractive index is made of a liquid crystalline polymer.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2122283A JP2921585B2 (en) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | Liquid crystal display device |
| US07/687,502 US5380459A (en) | 1990-04-20 | 1991-04-19 | Liquid crystal display device with improved viewing angle dependence of color |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2122283A JP2921585B2 (en) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | Liquid crystal display device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0416916A true JPH0416916A (en) | 1992-01-21 |
| JP2921585B2 JP2921585B2 (en) | 1999-07-19 |
Family
ID=14832128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2122283A Expired - Lifetime JP2921585B2 (en) | 1990-04-20 | 1990-05-11 | Liquid crystal display device |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2921585B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0815691A (en) * | 1993-11-19 | 1996-01-19 | Casio Comput Co Ltd | Color liquid crystal display |
| JPH09105866A (en) * | 1995-10-11 | 1997-04-22 | Olympus Optical Co Ltd | Stereoscopic microscope |
| US5688436A (en) * | 1993-03-25 | 1997-11-18 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Optically anisotropic material, process for producing it, and retardation plate and liquid crystal display device using same |
| US5699137A (en) * | 1995-10-06 | 1997-12-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device having compensator with particular retardation in the inclined direction |
| US7755728B2 (en) | 2005-03-31 | 2010-07-13 | Fujifilm Corporation | Optically anisotropic film, brightness increasing film, laminated optical film, and image display device using the same |
-
1990
- 1990-05-11 JP JP2122283A patent/JP2921585B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US5688436A (en) * | 1993-03-25 | 1997-11-18 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Optically anisotropic material, process for producing it, and retardation plate and liquid crystal display device using same |
| US5693253A (en) * | 1993-03-25 | 1997-12-02 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Optically anisotropic material, process for producing it, and retardation plate and liquid crystal device using same |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2921585B2 (en) | 1999-07-19 |
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