JP3405337B2 - Liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は反射型の液晶表示素
子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の反射型TNモードや反射型STN
モードは、バックライトが不要で消費電力が小さいた
め、携帯型のパーソナルコンピュータやワードプロセッ
サ等に幅広く採用されている。
【0003】図27に、従来の反射型TNモードや反射
型STNモードを用いた液晶表示素子の断面図を示す。
従来の液晶表示素子は、液晶セル1と、これを挟んで両
側に配置した偏光板2と3、そして偏光板3の外側に設
けられる反射板4とから成り立っていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
反射型TNモードや反射型STNモードを用いた液晶表
示素子には、表示が暗いという課題があった。特に反射
型STNモードの場合には、表示の着色も課題になって
いた。
【0005】さらには反射型モード特有の、表示が二重
に見えるという課題もあった。
【0006】図28に、従来の反射型STN液晶表示素
子の、電界オフ時とオン時の分光特性を示した。図中4
1は電界オフ時の、また42は電界オン時の分光特性で
ある。但しセル条件は、ツイスト角が255度、△n×
dが0.85μm、偏光軸方向とラビング方向とのなす
角度が45度である。STNモードは、このようにオフ
時に黄緑、オン時に青と、表示の着色が著しい上、視感
反射率も65%と低く、視認性に劣っていた。
【0007】本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、新しい反射型液晶モード
を導入することによって、明るく、色付きが少なく、し
かも表示が二重に見えない液晶表示素子を提供すること
にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、一対の基板間にツイスト配向した液晶層が挟持され
てなり、一方の前記基板に配置された偏光手段と、他方
の前記基板の前記液晶層側に形成された凹凸を有する反
射手段とを備えた液晶表示素子において、電界オフ状態
での視感反射率が電界オン状態での視感反射率より高く
設定されてなり、前記液晶層は、電界オフ状態で前記偏
光手段を介して前記液晶層に入射する光を前記液晶層内
で楕円偏光状態に変換され、その後ほぼ直線偏光状態に
変換されて前記反射手段の反射面に到達するように設定
されていることを特徴とする。
【0009】また、前記液晶セルにおいて、液晶のツイ
スト角が0度以上70度以下であり、△n×d値が0.
2μm以上0.7μm以下であり、角度θが35度以上
115度以下であることを特徴とする。より好ましく
は、ツイスト角が30度以上70度以下であり、△n×
d値が0.25μm以上0.64μm以下であり、角度
θが58度以上111度以下であることが望ましい。
【0010】また、前記液晶セルにおいて、液晶のツイ
スト角が170度以上270度以下であり、△n×d値
が0.4μm以上1.0μm以下であることを特徴とす
る。
【0011】より好ましくは、ツイスト角が175度以
上210度以下であり、△n×d値が0.51μm以上
0.75μm以下であり、角度θが42度以上71度以
下であるか、あるいはツイスト角が250度以上265
度以下であり、△n×d値が055μm以上0.96μ
m以下であり、角度θが−2度以上30度以下であるこ
とが望ましい。
【0012】また、前記液晶セルの2枚の基板のうち、
少なくとも一方の基板の液晶側表面に、段差0.1μm
以上2μm以下の凹凸を有することを特徴とする。
【0013】また、前記反射板が、前記液晶セル基板の
液晶側表面に設けられていることを特徴とする。
【0014】なお、以上の数値限定の根拠については、
以下の作用の項において、詳しく述べる。
【作用】本発明の液晶表示素子では、特に明るさの改良
を重視し、従来2枚用いていた偏光板を1枚とした。偏
光板を1枚とすることによって、少なくとも偏光板の効
率分だけ明るくなり、これだけでも約12%の明るさ向
上が見込まれる。
【0015】さら理想的な明るさを得るためには、偏光
板を通って液晶セルに入射した直線偏光が、液晶層を2
回通過して再び同じ直線偏光の状態で偏光板を通過する
必要がある。ところがこのような偏光の変化は、限られ
た条件のもとでしか生じない。この条件を鋭意検討した
結果、液晶セルに入射し反射面に到達した光が直線偏光
になるように、液晶セルの諸条件を整えればよいことが
判明した。
【0016】図4に基づいて詳しく説明する。図4
(a)は、液晶分子の配向を示す図であり、2は偏光
板、11は上基板、16は液晶分子、4は反射板であ
る。一方、図4(b)は、偏光状態の変化を示す図であ
る。左方から入射した光は偏光板2によって直線偏光と
なる。次に液晶分子の複屈折性によって位相差を生じな
がら、一般的には楕円偏光に変化する。この光が反射板
に到達したときに、図のような直線偏光になっている
と、光が反射されて左方に進む復路において、往路と全
く同じ偏光変化をたどって元の直線偏光に戻り、光量の
損失無しに偏光板を通過することができる。
【0017】この現象は次のように説明できる。図5
(a)に示した本発明の反射型液晶モードは、図5
(b)の透過型液晶モードと光学的に等価である。この
図5(b)は、反射板が存在した面17に対称になるよ
うに液晶分子と偏光板を配置したものである。
【0018】ところで、リターデーションが等しい2枚
の位相差板を、光学的な異常軸が直交するように重ね合
わせると、位相差板の位相差が補償される現象は、古く
からよく知られている。この原理を液晶表示素子に応用
したのが、特公昭64−519号等で提案されているニ
ューツイステッドネマテチックモード(以下NTNモー
ドと呼ぶ)である。NTNモードは、リターデーション
が等しく、ツイスト方向が逆の関係にある2枚の液晶セ
ルを積層したモードである。図5(c)は、その液晶分
子配列を示す図であって、液晶層の中心面17に対称な
位置関係にある一対の液晶分子が互いに直交しており、
まさに上記の原理によって、補償がなされている。
【0019】反射型の液晶表示素子において、入射した
直線偏光が同じ直線偏光の状態で出射するためには、
(b)図の液晶分子配列が、(c)図のそれと同様の働
きをする必要がある。本発明人は液晶層の中心面17に
おいて、光が直線偏光の状態にある時に、この条件が満
たされることを発見した。これは、液晶セルを挟む一対
の偏光板を90度回転させても、その光学特性に変化が
無い事実から、容易に確かめられる。
【0020】さて、液晶セルに入射し反射面に到達した
光がほぼ直線偏光となるセル条件は決して少なくない。
ところがその全ての条件が液晶表示体として使えるわけ
ではなく、電圧を印加したときに十分なコントラスト比
が得られるセル条件は、さらに限定される。
【0021】例えばツイスト角が60度のときに、液晶
セルに入射し反射面に到達した光がほぼ直線偏光になる
セル条件の範囲は、図8のハッチングで示した領域であ
る。
【0022】一方図12は、同じくツイスト角が60度
のときに、良好なコントラスト比が得られるセル条件の
範囲を示す図である。但し、ここで横軸はリターデーシ
ョン△n×dであり、縦軸は偏光板の偏光軸方向が上基
板の液晶の配向方向となす角度θである。また51、5
2、53は、それぞれ1:20、1:10、1:5以上
のコントラスト比が取れる領域である。ここで角度θに
は、90度の整数倍を加えても全く同じ結果が得られる
ので、これらの図においては、0度と90度が連続して
いると考えてよい。
【0023】さて、図12より、60度ツイストの場合
には、△n×d=0.46μm、θ=4度でコントラス
ト比が最大になり、十分なコントラスト比が得られるセ
ル条件は、その近傍に限られていることがわかる。
【0024】このように、液晶セルに入射し反射面に到
達した光がほぼ直線偏光になるという条件は、良好な表
示を得る上での十分条件ではないが、必要条件であると
は云える。
【0025】同様にして、0度から270度の各ツイス
ト角において、コントラスト比が最大になるセル条件を
調べ、図6にまとめた。
【0026】図7は、図6の各条件下で得られる液晶セ
ルの光学特性をまとめたものである。横軸は液晶のツイ
スト角であり、縦軸は上から順にコントラスト比C.
R.、オフ時の視感反射率Yoff、そして色付きの度
合い△Eである。Yoffは偏光板を貼った反射板の明
るさを100%としているが、表面反射の影響で、最大
でも85%程度にしかならない。また△Eは、CIE1
976L*A*B*表色系におけるa*、b*を用い
て、a*2+b*2の平方根で定義される値であり、この
値が小さいほど表示の色付きの度合いが小さいことを示
している。
【0027】図7より、高画質ディスプレイとして十分
な1:10以上のコントラスト比を得るためには、ツイ
スト角が0度以上70度以下であるか、あるいは170
度以上265度以下の範囲にあることが必要である。な
おツイスト角が265度以上270度以下の場合は、コ
ントラスト比が1:6程度にまで低下するが、しかしそ
の電気光学特性は急峻性で大容量ディスプレイに適して
いるため、十分実用になる。
【0028】また、特にツイスト角が30度以上70度
以下であるか、175度以上210度以下であるか、2
50度以上265度以下である場合には、表示の色付き
も少なくなるため、より良好な表示が可能である。
【0029】なお、前述の請求の範囲、並びに課題を解
決するための手段の項において、ツイスト角範囲の限定
に伴い、△n×d値と角度θも限定したが、これは、最
大コントラストを取るセル条件をまとめた図6と、各ツ
イスト角において良好なコントラスト比を示すセル条件
の範囲を示した図9〜図23をその根拠としている。な
お図9〜図23においては、51、52、53が、それ
ぞれコントラスト比1:20、1:10、1:5の等コ
ントラスト曲線になっており、通常の表示には1:5以
上、高画質表示には1:10以上のコントラスト比が必
要であると判断した。
【0030】一方、液晶セルの内面に凹凸を設けると、
表示の色付きを、さらに軽減することができる。これは
液晶層厚の変化によって着色が平均化される効果であ
る。また、特に凹凸のある金属膜をセル内面に設けた場
合には、これが無指向反射板を兼ねて、表示が二重に見
えるという問題を解決することもできる。ところが、凹
凸の段差が0.1μm未満の場合には、表示の色付き軽
減の効果が殆ど無い上に、金属膜も無指向性を示さずに
鏡面になってしまう。また、段差が2μmを超えた場合
には、液晶の色付きがかえって大きくなる上に、コント
ラスト比の低下が著しい。これは、図12において、△
n=0.08という一般的な液晶を用いたときに生じ
る、0.16μmという△n×d値のばらつき考慮すれ
ば、容易に理解できる。以下、実施例により本発明の詳
細を示す。
【0031】
【発明の実施の形態】(実施例1)図1は、本発明の液
晶表示素子の断面図である。図中、1は液晶セル、2は
偏光板、4は反射板である。また、11は上基板、12
は下基板、13は透明電極、15は液晶である。液晶
は、メルク社製のZLI−4472(△n=0.087
1)を用い、セルギャップ5.3μmの液晶セルにツイ
スト配向させた。リターデーション△n×dは0.46
μmである。
【0032】図3は、本発明の液晶表示素子の各軸の関
係を、観察方向から見た図である。21は偏光板2の偏
光軸方向、22は上基板のラビング方向、23は下基板
のラビング方向である。また、31は21が22となす
角度θ(液晶のツイスト方向が正の値)を、32は液晶
のツイスト角を示す。ここでは角度θを4度、ツイスト
角を左60度に設定した。
【0033】図24は、以上の条件の下で作製した液晶
表示素子の分光特性を示す図である。図中41は電界オ
フ時の、また42は電界オン時の分光特性である。オフ
時の視感反射率Yoffは81%と高く、しかもその表
示色は白に近い。またオン時の視感反射率も2.4%と
低いため、最大取り得るコントラスト比C.R.は、
1:34である。
【0034】本実施例の液晶表示素子は、ツイスト角が
60度と小さいが、その電圧透過率特性の急峻性は通常
のツイステッドネマチックモードと同程度であって、1
/2デューテイ〜1/16デューテイのマルチプレック
ス駆動も可能である。
【0035】図12には、ツイスト角が本実施例と同じ
60度のときに、良好な表示コントラストが得られるセ
ル条件の範囲を示した。なお、角度θには、90度の整
数倍を加えても全く同じ結果が得られる。従ってθ=−
10度は、θ=80度や、θ=170度の場合と等価で
ある。また、図中の51、52、53は、それぞれコン
トラスト比1:20、1:10、1:5の等コントラス
トカーブである。
【0036】これらの等コントラストカーブの内側で
は、それぞれ良好な表示が期待できる。例えば、△n×
d=0.60μmでθ=16度の時には、C.R.=
1:16、Yoff=80%である。また、△n×d=
0.34μmでθ=−6度の時には、C.R.=1:1
0、Yoff=71%である。また、△n×d=0.4
8μmでθ=−6度の時には、C.R.=1:6、Yo
ff=84%である。
【0037】逆にカーブの外側では、良好な表示ができ
ない。例えば、△n×d=0.28μmでθ=−12度
の時には、C.R.=1:3、Yoff=62%であ
る。また、△n×d=0.72μmでθ=4度の時に
は、C.R.=1:2、Yoff=76%である。ま
た、△n×d=0.40μmでθ=30度の時には、
C.R.=1:0.4、Yoff=24%である。
【0038】従って、ツイスト角60度の場合には、少
なくとも△n×d値が0.3μm以上0.7μm以下
に、角度θが−13度以上25度以下に収まっている必
要がある。
【0039】(実施例2)実施例2の液晶表示素子も実
施例1と同様の構成である。但し、図1の液晶セル1に
は、メルク社製のZLI−4436(△n=0.110
0)を用いた。セルギャップは5.4μmであり、リタ
ーデーション△n×dは0.59μmである。
【0040】また、図3において、角度31(θ)を6
0度、ツイスト角32を左200度に設定した。
【0041】図25は、以上の条件の下で作製した液晶
表示素子の分光特性を示す図である。オフ時の視感反射
率Yoffは70%と比較的高く、しかもその表示色は
白に近い。またオン時の視感反射率も3.3%と低いた
め、最大取り得るコントラスト比C.R.は、1:21
である。
【0042】本実施例の液晶表示素子は、実施例1の液
晶表示素子よりもツイスト角が大きい分だけ急峻であ
り、マルチプレックス駆動に適している。
【0043】図17には、ツイスト角が本実施例と同じ
200度のときに、良好な表示コントラストが得られる
セル条件の範囲を示した。
【0044】51、52、53の各等コントラストカー
ブの内側では、それぞれ良好な表示が期待できる。例え
ば、△n×d=0.66μmでθ=64度の時には、
C.R.=1:11、Yoff=75%である。
【0045】また、△n×d=0.58μmでθ=52
度の時には、C.R.=1:8、Yoff=77%であ
る。
【0046】逆にカーブの外側では、良好な表示ができ
ない。例えば、△n×d=0.70μmでθ=46度の
時には、C.R.=1:2、Yoff=62%である。
また、△n×d=0.5μでθ=90度の時には、C.
R.=1:0.3、Yoff=19%である。
【0047】従って、ツイスト角200度の場合には、
少なくとも△n×d値が0.48μm以上0.72μm
以下に、角度閧ェ48度以上70度以下に収まっている
必要がある。
【0048】(実施例3)実施例3の液晶表示素子も実
施例1と同様の構成である。但し、図1の液晶セル1に
は、メルク社製のZLI−4427(△n=0.112
7)を用いた。セルギャップは6.6μmであり、リタ
ーデーション△n×dは0.74μmである。ここで、
配向膜には日産化学工業社製のポリイミドRN−721
を用い、レーヨン植毛布の回転ラビングによって液晶に
約10度のプレチルト角を与えた。また、図3におい
て、角度31(θ)を14度、ツイスト角32を左25
5度に設定した。
【0049】図26は、以上の条件の下で作製した液晶
表示素子の分光特性を示す図である。オフ時の視感反射
率Yoffは79%と高く、しかもその表示色は白に近
い。またオン時の視感反射率も3.2%と低いため、最
大取り得るコントラスト比C.R.は、1:25であ
る。
【0050】本実施例の液晶表示素子は、ツイスト角が
255度と大きく電圧透過率特性の急峻性が非常に良い
ため、1/480デューテイのマルチプレックス駆動を
行っても、1:18という高い表示コントラストが得ら
れた。
【0051】図20には、ツイスト角が本実施例と同じ
255度のときに、良好な表示コントラストが得られる
セル条件の範囲を示した。
【0052】51、52、53の各等コントラストカー
ブの内側では、それぞれ良好な表示が期待できる。例え
ば、△n×d=0.70μmでθ=5度の時には、C.
R.=1:11、Yoff=78%である。また、△n
×d=0.90μmでθ=28度の時には、C.R.=
1:9、Yoff=71%である。
【0053】逆にカーブの外側では、良好な表示ができ
ない。例えば、△n×d=0.50μmでθ=55度の
時には、C.R.=1:1、Yoff=81%である。
【0054】また、△n×d=1.1μmでθ=30度
の時には、C.R.=1:3、Yoff=63%であ
る。
【0055】従って、ツイスト角255度の場合には、
少なくとも△n×d値が0.52μm以上0.98μm
以下に、角度θが−4度以上32度以下に収まっている
必要がある。
【0056】(実施例4)図2は、本実施例の液晶表示
素子の断面図である。図中、1は液晶セル、2は偏光板
である。また、11は上基板、12は下基板、13は透
明電極、14は画素電極を兼ねた反射膜、15は液晶で
ある。液晶セルの条件は実施例1と同様に、液晶として
ZLI−4472(△n=0.0871)を用いて平均
の△n×dを0.46μmとし、ツイスト角を60度、
角度θを4度にした。
【0057】反射膜14は、表面凹凸0.5μmのすり
ガラスの表面に、スパッタ法により金属アルミニウム薄
膜を設けたものであり、指向性の少ない反射特性を有す
る。なお、金属としてはアルミニウムの他にニッケルや
クロム等の銀白色を有する材料ならば何でもよく、表面
凹凸は金属の表面を荒く研磨したり、薬品処理を行うこ
とによって設けてもよい。
【0058】この反射膜を櫛形等にパターン形成する場
合には、この金属薄膜を直接パターニングする方法と、
金属薄膜上に絶縁物を介して透明電極を設け、この透明
電極をパターニングする方法とがある。この絶縁物は、
表面凹凸を緩和する効果があるため、ツイスト角が大き
くd/pマージン(d:セルギャップ、p:自発ピッ
チ)が狭い場合には有効である。
【0059】このように、反射板を液晶セルの中に設け
ることによって、従来の反射型液晶表示素子に特有の、
表示が二重に見えるという問題を解決することができ
る。さらに液晶厚の微小なばらつきが、表示色を平均化
し、色付きを少なくするという副次的な効果もある。な
おこの場合の0.5μmという液晶厚のばらつきは、△
n×d値の0.04μmに相当するが、この程度のばら
つきがコントラスト比に殆ど影響を及ぼさないことは、
図12より明らかである。
【0060】(実施例5)実施例1において、ツイスト
角を0度、△n×dを0.28μm、角度θを44度に
した以外は、実施例1と同様にした。この時C.R.=
1:27、Yoff=76%であった。
【0061】本実施例の液晶表示素子は、ツイスト角が
0度であるということで、製造が容易であるという特徴
がある。
【0062】図9には、ツイスト角が0度のときに、良
好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲を示し
た。この場合には、少なくとも△n×d値が0.22μ
m以上0.32μm以下に、角度θが34度以上55度
以下に収まっていることが、良い表示を得る上で不可欠
である。
【0063】(実施例6)実施例1において、ツイスト
角を30度、△n×dを0.30μm、角度θを66度
にした以外は、実施例1と同様にした。この時C.R.
=1:32、Yoff=78%であった。
【0064】図10には、ツイスト角が30度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
22μm以上0.3μm以下に、角度θが55度以上7
7度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で不
可欠である。
【0065】(実施例7)実施例1において、ツイスト
角を45度、△n×dを0.34μm、角度θを76度
にした以外は、実施例1と同様にした。この時C.R.
=1:34、Yoff=80%であった。
【0066】図11には、ツイスト角が45度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
25μm以上0.50μm以下に、角度θが64度以上
94度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。
【0067】(実施例8)実施例1において、ツイスト
角を70度、△n×dを0.48μm、角度θを8度に
した以外は、実施例1と同様にした。この時C.R.=
1:10、Yoff=81%であった。
【0068】図13には、ツイスト角が70度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
36μm以上0.61μm以下に、角度θが−6度以上
21度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。
【0069】(実施例9)実施例2において、ツイスト
角を170度、△n×dを0.72μm、角度θを46
度にした以外は、実施例2と同様にした。この時C.
R.=1:13、Yoff=67%であった。
【0070】図14には、ツイスト角が170度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
60μm以上0.82μm以下に、角度θが37度以上
55度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。
【0071】(実施例10)実施例2において、ツイス
ト角を175度、△n×dを0.70μm、角度θを4
8度にした以外は、実施例2と同様にした。この時C.
R.=116.Yoff=71%であった。
【0072】図15には、ツイスト角が175度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
58μm以上0.81μm以下に、角度θが37度以上
57度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。
【0073】(実施例11)実施例2において、ツイス
ト角を180度、△n×dを0.68μm、角度θを5
0度にした以外は、実施例2と同様にした。この時C.
R.=1:18、Yoff=74%であった。
【0074】本実施例の液晶表示素子は、表示の色付き
が少ないという点で、実施例2の液晶表示素子よりも優
秀である。
【0075】図16には、ツイスト角が180度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
55μm以上0.79μm以下に、角度θが40度以上
60度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。
【0076】(実施例12)実施例2において、ツイス
ト角を190度、△n×dを0.62μm、角度θを5
4度にした以外は、実施例2と同様にした。この時C.
R.=1:21、Yoff=74%であった。
【0077】(実施例13)実施例2において、ツイス
ト角を210度、△n×dを0.58μm、角度θを6
6度にした以外は、実施例2と同様にした。この時C.
R.=1:20、Yoff=64%であった。
【0078】図18には、ツイスト角が210度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
46μm以上0.71μm以下に、角度θが54度以上
76度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。
【0079】(実施例14)実施例2において、ツイス
ト角を225度、△n×dを0.56μm、角度θを7
6度にした以外は、実施例2と同様にした。この時C.
R.=1:20、Yoff=54%であった。
【0080】(実施例15)実施例3において、ツイス
ト角を240度、△n×dを0.62μm、角度θを−
2度にした以外は、実施例2と同様にした。この時C.
R.=1:23、Yoff=62%であった。
【0081】(実施例16)実施例3において、ツイス
ト角を250度、△n×dを0.70μm、角度θを8
度にした以外は、実施例3と同様にした。この時C.
R.=1:27、Yoff=74%であった。
【0082】図19には、ツイスト角が250度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
51μm以上1.05μm以下に、角度θが−7度以上
35度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。
【0083】(実施例17)実施例3において、ツイス
ト角を260度、△n×dを0.74μm、角度θを1
6度にした以外は、実施例3と同様にした。この時C.
R.=1:16、Yoff=80%であった。
【0084】本実施例の液晶表示素子は、表示の色付き
が少ないという点で、実施例3の液晶表示素子よりも優
秀である。
【0085】図21には、ツイスト角が260度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が05
5μm以上0.96μm以下に、角度θが0度以上32
度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で不可
欠である。
【0086】(実施例18)実施例3において、ツイス
ト角を265度、△n×dを0.74μm、角度θを1
8度にした以外は、実施例3と同様にした。この時C.
R.=1:10、Yoff=81%であった。
【0087】本実施例の液晶表示素子は、表示の色付き
が少ないという点で、実施例3や実施例16の液晶表示
素子よりも優秀である。
【0088】図22には、ツイスト角が265度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
57μm以上0.90μm以下に、角度θが4度以上3
0度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で不
可欠である。
【0089】(実施例19)実施例3において、ツイス
ト角を270度、△n×dを0.70μm、角度θを1
8度にした以外は、実施例3と同様にした。この時C,
R.=1:6、Yoff=80%であった。
【0090】本実施例の液晶表示素子は、電気光学特性
の急峻性が良いという点で、実施例3や実施例16、実
施例17の液晶表示素子よりも優秀である。
【0091】図23には、ツイスト角が270度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△n×d値が0.
64μm以上0.81μm以下に、角度θが12度以上
26度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。
【0092】(比較例1)実施例1において、ツイスト
角を75度、△n×dを0.48μm、角度θを10度
にした以外は、実施例1と同様にした。この時C.R.
=1:6、Yoff=81%であった。この特性はこの
ツイスト角で取れる最良のものであり、1:5以上のコ
ントラスト比が取れる条件範囲は非常に狭い。これは本
発明の請求の範囲外であり、このような条件では満足な
表示を行うことができない。
【0093】(比較例2)実施例2において、ツイスト
角を165度、△n×dを0.76μm、角度θを46
度にした以外は、実施例2と同様にした。この時C,
R.=1:10、Yoff=61%であった。また表示
の色付きが実施例10等に比較して著しく大きい。これ
は本発明の請求の範囲外であり、このような条件では満
足な表示を行うことができない。
【0094】(比較例3)実施例3において、ツイスト
角を285度、△n×dを0.70μm、角度θを20
度にした以外は、実施例3と同様にした。この時C.
R.=1:2、Yoff=82%であった。この特性は
このツイスト角で取れる最良のものである。これは本発
明の請求の範囲外であり、このような条件では満足な表
示を行うことができない。
【0095】尚、以上の実施例においては、ツイスト角
は5度単位の離散的な値を取っているが、これは単に実
験の都合によるものである。ツイスト角による特性の変
化は連続的なものであるから、請求項等で示したツイス
ト角範囲で、どの値を取ってもかまわない。
【0096】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、新
しい反射型液晶モードを導入することにより、明るく色
付きの少なく、しかも表示が二重に見えない液晶表示素
子を提供することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type liquid crystal display element.
About the child. 2. Description of the Related Art Conventional reflection type TN mode and reflection type STN
In mode, no backlight is required and power consumption is low.
Mobile personal computers and word processors.
It has been widely used in products such as FIG. 27 shows a conventional reflection type TN mode and a reflection type TN mode.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device using a type STN mode.
A conventional liquid crystal display element includes a liquid crystal cell 1 and both sides thereof.
Polarizing plates 2 and 3 arranged on the side and outside the polarizing plate 3
And a reflecting plate 4 that can be used. [0004] However, the conventional
Liquid crystal display using reflective TN mode or reflective STN mode
The display element has a problem that the display is dark. Especially reflection
In the case of the type STN mode, coloring of display is also an issue.
Was. Further, the display unique to the reflection mode has a double display.
There was also a problem that it looked like. FIG. 28 shows a conventional reflection type STN liquid crystal display element.
The spectral characteristics of the element when the electric field is off and when it is on are shown. 4 in the figure
1 is the spectral characteristic when the electric field is off, and 42 is the spectral characteristic when the electric field is on.
is there. However, the cell condition is such that the twist angle is 255 degrees, Δn ×
d is 0.85 μm, the distance between the polarization axis direction and the rubbing direction is
The angle is 45 degrees. STN mode is thus off
The color of the display is remarkable, yellowish green when turned on and blue when turned on.
The reflectance was as low as 65%, and the visibility was poor. The present invention solves such a problem.
The goal is to use a new reflective LCD mode
By introducing a bright, less colored,
To provide a liquid crystal display device in which the display does not look double
It is in. [0008] A liquid crystal display device of the present invention.
Has a twisted liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates.
And polarizing means disposed on one of the substrates, and the other
The substrate having irregularities formed on the liquid crystal layer side of the substrate
Electric field off state in a liquid crystal display device comprising
Luminous reflectance in the field is higher than luminous reflectance in the electric field on state
And the liquid crystal layer is in the state where the electric field is off.
Light incident on the liquid crystal layer via optical means is transmitted through the liquid crystal layer.
Is converted to an elliptically polarized state by
Set to be converted and reach the reflection surface of the reflection means
It is characterized by having been done. In the above-mentioned liquid crystal cell, the twist of liquid crystal
The strike angle is 0 degree or more and 70 degrees or less, and the Δn × d value is 0.
2 μm or more and 0.7 μm or less, and the angle θ is 35 degrees or more
It is characterized by being at most 115 degrees. More preferred
Is a twist angle of 30 degrees or more and 70 degrees or less, Δn ×
d value is 0.25 μm or more and 0.64 μm or less, and the angle is
is desirably 58 degrees or more and 111 degrees or less. In the above-mentioned liquid crystal cell, the twist of liquid crystal
The strike angle is 170 degrees or more and 270 degrees or less, and Δn × d value
Is 0.4 μm or more and 1.0 μm or less.
You. [0011] More preferably, the twist angle is 175 degrees or less.
Upper 210 degrees or less, Δn × d value is 0.51 μm or more
0.75 μm or less, and the angle θ is 42 degrees or more and 71 degrees or less
Bottom or twist angle is more than 250 degrees and 265
Degrees or less, Δn × d value is 055 μm or more and 0.96 μm
m and the angle θ is not less than −2 degrees and not more than 30 degrees.
Is desirable. Further, among the two substrates of the liquid crystal cell,
A step of 0.1 μm is formed on the liquid crystal side surface of at least one of the substrates.
It is characterized by having irregularities of 2 μm or less. Further, the reflection plate is provided on the liquid crystal cell substrate.
It is characterized by being provided on the liquid crystal side surface. The reason for the above numerical limitation is as follows.
This will be described in detail in the following operation section. According to the liquid crystal display device of the present invention, the brightness is particularly improved.
Was emphasized, and one polarizing plate, which was conventionally used in two sheets, was changed to one sheet. side
By using one light plate, at least the effect of the polarizing plate can be obtained.
It becomes brighter by the percentage, and this alone has a brightness of about 12%
The top is expected. In order to obtain more ideal brightness, polarization
Linearly polarized light entering the liquid crystal cell through the plate causes the liquid crystal layer to
Passes through the polarizer with the same linear polarization again
There is a need. However, such changes in polarization are limited.
It only occurs under the conditions. We examined this condition diligently.
As a result, the light that enters the liquid crystal cell and reaches the reflective surface is linearly polarized.
What is necessary is to adjust the conditions of the liquid crystal cell so that
found. This will be described in detail with reference to FIG. FIG.
(A) is a figure which shows the orientation of a liquid crystal molecule, 2 is polarization.
Plate, 11 is an upper substrate, 16 is a liquid crystal molecule, and 4 is a reflector.
You. On the other hand, FIG. 4B is a diagram showing a change in the polarization state.
You. Light incident from the left is converted into linearly polarized light by the polarizing plate 2.
Become. Next, no phase difference is caused by the birefringence of the liquid crystal molecules.
However, it generally changes to elliptically polarized light. This light is a reflector
When it reaches, it is linearly polarized as shown
In the return path, where light is reflected and travels to the left,
Following the same polarization change, it returns to the original linear polarization,
It can pass through the polarizer without loss. This phenomenon can be explained as follows. FIG.
The reflection type liquid crystal mode of the present invention shown in FIG.
It is optically equivalent to the transmission type liquid crystal mode of (b). this
FIG. 5B shows a symmetrical shape with respect to the surface 17 on which the reflection plate exists.
In this example, liquid crystal molecules and a polarizing plate are arranged. By the way, two sheets having the same retardation
Are superimposed so that the optical extraordinary axes are orthogonal to each other.
The phenomenon that the phase difference of the phase difference plate is compensated is
Well known from Applying this principle to liquid crystal display devices
The reason is that d proposed in Japanese Patent Publication No. 64-519, etc.
New Twisted Nematic mode (hereafter NTN mode)
C). NTN mode is retardation
Are equal and the twist directions are opposite.
This is a mode in which files are stacked. FIG. 5C shows the liquid crystal component.
FIG. 9 is a view showing a cell arrangement, which is
A pair of liquid crystal molecules in a positional relationship are orthogonal to each other,
Compensation is provided by exactly the above principle. In the reflection type liquid crystal display device,
In order for linearly polarized light to be emitted in the same linearly polarized state,
(B) The liquid crystal molecule arrangement shown in FIG.
Need to be done. The present inventor has proposed that the center plane 17 of the liquid crystal layer
This condition is satisfied when the light is linearly polarized.
I found it to be done. This is a pair of liquid crystal cells
Even if the polarizing plate is rotated by 90 degrees, the optical characteristics change.
You can easily confirm from the facts that do not exist. Now, the light enters the liquid crystal cell and reaches the reflection surface.
There are many cell conditions under which light becomes almost linearly polarized light.
However, all the conditions can be used as a liquid crystal display
Not enough contrast ratio when voltage is applied
Are further limited. For example, when the twist angle is 60 degrees, the liquid crystal
Light incident on the cell and reaching the reflecting surface becomes almost linearly polarized light
The range of the cell condition is the area indicated by hatching in FIG.
You. FIG. 12 shows a twist angle of 60 degrees.
At the time of the cell condition to obtain a good contrast ratio
It is a figure showing a range. However, the horizontal axis here is the retardance
△ n × d, and the vertical axis is based on the polarization axis direction of the polarizing plate.
This is the angle θ between the plate and the orientation of the liquid crystal. 51, 5
2, 53 are respectively 1:20, 1:10, 1: 5 or more
Is a region in which the contrast ratio can be obtained. Where the angle θ
Gives exactly the same result even if an integer multiple of 90 degrees is added.
So, in these figures, 0 degree and 90 degree are continuous
You can think that there is. Now, from FIG. 12, in the case of a 60 degree twist
Has a contrast of Δn × d = 0.46 μm and θ = 4 degrees
To maximize the contrast ratio and obtain a sufficient contrast ratio.
It can be seen that the file condition is limited to its vicinity. Thus, the light enters the liquid crystal cell and reaches the reflecting surface.
The condition that the light reached is almost linearly polarized is a good table.
Not enough to get an indication, but
I can say. Similarly, each twist of 0 to 270 degrees
Cell conditions that maximize the contrast ratio at
Investigations are summarized in FIG. FIG. 7 shows a liquid crystal cell obtained under the conditions shown in FIG.
This is a summary of the optical characteristics of the device. The horizontal axis is the twist of the liquid crystal
The vertical axis represents the contrast ratio C.I.
R. , Off-state luminous reflectance Yoff, and degree of coloring
The match is $ E. Yoff is the brightness of the reflector with a polarizing plate
100%, but due to surface reflections,
But it is only about 85%. $ E is CIE1
Using a * and b * in 976L * A * B * color system
And a * Two + B * Two Is the value defined by the square root of
The smaller the value, the smaller the color of the display.
are doing. From FIG. 7, it is sufficient for a high-quality display.
To obtain a contrast ratio of 1:10 or more,
The strike angle is 0 to 70 degrees, or 170
It is necessary to be within the range of not less than 265 degrees. What
If the twist angle is between 265 degrees and 270 degrees,
The trust ratio drops to about 1: 6, but
Has a steep electro-optical characteristic suitable for large-capacity displays
Therefore, it becomes practical enough. Further, in particular, the twist angle is 30 degrees or more and 70 degrees.
Less than or equal to, 175 degrees or more and 210 degrees or less, 2
If the angle is 50 degrees or more and 265 degrees or less, the display is colored
, The better display is possible. It should be noted that the claims and the problems described above are solved.
In the section of the means for determining, limit the twist angle range
, The Δn × d value and the angle θ were also limited.
FIG. 6 summarizes cell conditions for obtaining high contrast, and FIG.
Cell condition showing good contrast ratio at ist angle
9 to 23 showing the range of the above are used as the grounds. What
9 to 23, reference numerals 51, 52, and 53 designate
Contrast ratios of 1:20, 1:10, 1: 5, etc.
Contrast curve, 1: 5 or less for normal display
In addition, a contrast ratio of 1:10 or more is required for high image quality display.
It was determined that it was important. On the other hand, if irregularities are provided on the inner surface of the liquid crystal cell,
The coloring of the display can be further reduced. this is
The effect is that the coloring is averaged by the change in the liquid crystal layer thickness.
You. In particular, when a metal film having irregularities is provided on the inner surface of the cell,
In this case, this doubles as an omnidirectional reflector,
Can solve the problem of However, concave
If the convex step is less than 0.1 μm,
There is almost no reduction effect, and the metal film does not show omnidirectionality
It will be a mirror surface. Also, when the step exceeds 2 μm
In addition, the color of the LCD is rather large,
The decrease of the last ratio is remarkable. This is shown in FIG.
This occurs when a general liquid crystal of n = 0.08 is used.
ば ら つ き n × d value variation of 0.16 μm
It is easy to understand. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
Show details. (Embodiment 1) FIG. 1 shows a liquid according to the present invention.
It is sectional drawing of a crystal display element. In the figure, 1 is a liquid crystal cell, 2 is
The polarizing plate 4 is a reflection plate. 11 is the upper substrate, 12
Is a lower substrate, 13 is a transparent electrode, and 15 is a liquid crystal. liquid crystal
Is ZLI-4472 manufactured by Merck (87n = 0.087)
Using 1), twist the liquid crystal cell with a cell gap of 5.3 μm.
A strike orientation was performed. Retardation △ nxd is 0.46
μm. FIG. 3 shows the relationship between the axes of the liquid crystal display device of the present invention.
It is the figure which looked at the person from the observation direction. 21 is the polarization of the polarizing plate 2
Optical axis direction, 22 is the rubbing direction of the upper substrate, 23 is the lower substrate
Rubbing direction. Also, 31 becomes 22 from 21
Angle θ (the twist direction of the liquid crystal is a positive value);
Is shown. Here, angle θ is 4 degrees, twist
The corner was set at 60 degrees to the left. FIG. 24 shows a liquid crystal produced under the above conditions.
FIG. 3 is a diagram illustrating spectral characteristics of a display element. In the figure, 41 is an electric field
Reference numeral 42 denotes spectral characteristics when the electric field is turned on. off
Luminous reflectance Yoff is as high as 81%.
The color is almost white. In addition, the luminous reflectance when on is 2.4%
Low, the maximum possible contrast ratio C.I. R. Is
1:34. The liquid crystal display element of this embodiment has a twist angle
Although it is as small as 60 degrees, the steepness of its voltage transmittance characteristics is usually
Of the twisted nematic mode of
1/2 Duty to 1/16 Duty Multiplex
Drive is also possible. In FIG. 12, the twist angle is the same as in this embodiment.
When the angle is 60 degrees, it is possible to obtain a good display contrast.
The range of the rule conditions is shown. Note that the angle θ has a 90-degree
Exactly the same result can be obtained by adding several times. Therefore, θ =-
10 degrees is equivalent to θ = 80 degrees or θ = 170 degrees.
is there. Also, 51, 52 and 53 in the figure are
Equal contrasts with a trust ratio of 1:20, 1:10, 1: 5
It is a curve. Inside these equal contrast curves,
Can be expected to have good display. For example, △ n ×
When d = 0.60 μm and θ = 16 degrees, C.I. R. =
1:16, Yoff = 80%. Also, △ n × d =
When θ = −6 degrees at 0.34 μm, C.I. R. = 1: 1
0, Yoff = 71%. Also, Δn × d = 0.4
When θ = −6 degrees at 8 μm, C.I. R. = 1: 6, Yo
ff = 84%. Conversely, good display is not possible outside the curve.
Absent. For example, θ = −12 degrees when Δn × d = 0.28 μm
At the time of C. R. = 1: 3, Yoff = 62%
You. Also, when Δn × d = 0.72 μm and θ = 4 degrees
Is C.I. R. = 1: 2, Yoff = 76%. Ma
Also, when Δn × d = 0.40 μm and θ = 30 degrees,
C. R. = 1: 0.4, Yoff = 24%. Therefore, when the twist angle is 60 degrees, the twist angle is small.
At least Δn × d value is 0.3 μm or more and 0.7 μm or less
The angle θ must be within the range of −13 degrees to 25 degrees.
It is necessary. (Embodiment 2) The liquid crystal display device of Embodiment 2 is also
The configuration is similar to that of the first embodiment. However, the liquid crystal cell 1 of FIG.
Is ZLI-4436 manufactured by Merck (10n = 0.110)
0) was used. The cell gap is 5.4 μm,
The gradation Δn × d is 0.59 μm. In FIG. 3, the angle 31 (θ) is 6
0 degree and the twist angle 32 were set to 200 degrees to the left. FIG. 25 shows a liquid crystal produced under the above conditions.
FIG. 3 is a diagram illustrating spectral characteristics of a display element. Luminous reflection when off
The rate Yoff is relatively high at 70%, and the display color is
Close to white. In addition, the luminous reflectance at the time of on is as low as 3.3%.
The maximum possible contrast ratio C.I. R. Is 1:21
It is. The liquid crystal display device of this embodiment is the same as the liquid crystal display device of the first embodiment.
Is steeper by the larger twist angle than the crystal display element.
Suitable for multiplex driving. FIG. 17 shows that the twist angle is the same as that of this embodiment.
Good display contrast can be obtained at 200 degrees
The range of cell conditions is shown. Contrast cars 51, 52, 53, etc.
Good display can be expected on the inside of the wing. example
For example, when Δn × d = 0.66 μm and θ = 64 degrees,
C. R. = 1: 11, Yoff = 75%. Also, when Δn × d = 0.58 μm and θ = 52
At the time, C.I. R. = 1: 8, Yoff = 77%
You. Conversely, good display is not possible outside the curve.
Absent. For example, Δn × d = 0.70 μm and θ = 46 degrees
Sometimes C.I. R. = 1: 2, Yoff = 62%.
When Δn × d = 0.5 μ and θ = 90 degrees, C.I.
R. = 1: 0.3, Yoff = 19%. Therefore, when the twist angle is 200 degrees,
At least Δn × d value is 0.48 μm or more and 0.72 μm
Below, the angle is between 48 degrees and 70 degrees
There is a need. (Embodiment 3) The liquid crystal display device of Embodiment 3 is also
The configuration is similar to that of the first embodiment. However, the liquid crystal cell 1 of FIG.
Is ZLI-4427 (@ n = 0.112) manufactured by Merck
7) was used. The cell gap is 6.6 μm,
The gradation Δn × d is 0.74 μm. here,
For the alignment film, polyimide RN-721 manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
Into a liquid crystal by rotating rubbing of rayon flocking cloth
A pretilt angle of about 10 degrees was provided. Also, in FIG.
Angle 31 (θ) is 14 degrees and twist angle 32 is 25
Set to 5 degrees. FIG. 26 shows a liquid crystal produced under the above conditions.
FIG. 3 is a diagram illustrating spectral characteristics of a display element. Luminous reflection when off
The ratio Yoff is as high as 79%, and the display color is close to white.
No. Also, the luminous reflectance at the time of on is as low as 3.2%,
Large contrast ratio C.I. R. Is 1:25
You. The liquid crystal display element of this embodiment has a twist angle
Very large at 255 degrees with very good voltage transmittance characteristics
Multiplex drive with 1/480 duty
High display contrast of 1:18
Was. FIG. 20 shows that the twist angle is the same as that of this embodiment.
At 255 degrees, good display contrast is obtained
The range of cell conditions is shown. Each of the contrast cars 51, 52, 53
Good display can be expected on the inside of the wing. example
For example, when Δn × d = 0.70 μm and θ = 5 degrees, C.I.
R. = 1: 11, Yoff = 78%. Also, △ n
× d = 0.90 μm and θ = 28 degrees, C.I. R. =
1: 9, Yoff = 71%. On the other hand, outside the curve, good display is not possible.
Absent. For example, Δn × d = 0.50 μm and θ = 55 degrees
Sometimes C.I. R. = 1: 1, Yoff = 81%. Further, θ = 30 degrees when Δn × d = 1.1 μm
At the time of C. R. = 1: 3, Yoff = 63%
You. Therefore, when the twist angle is 255 degrees,
At least Δn × d value is 0.52 μm or more and 0.98 μm
Below, the angle θ falls within the range of −4 degrees to 32 degrees.
There is a need. (Embodiment 4) FIG. 2 shows a liquid crystal display of this embodiment.
It is sectional drawing of an element. In the figure, 1 is a liquid crystal cell, 2 is a polarizing plate
It is. 11 is an upper substrate, 12 is a lower substrate, and 13 is transparent.
A bright electrode, 14 is a reflection film also serving as a pixel electrode, and 15 is a liquid crystal.
is there. The conditions of the liquid crystal cell were the same as those in Example 1,
Averaged using ZLI-4472 (Δn = 0.0871)
Δn × d is 0.46 μm, the twist angle is 60 degrees,
The angle θ was 4 degrees. The reflection film 14 is made of a rub having a surface irregularity of 0.5 μm.
Metallic aluminum thin film on the glass surface by sputtering
It is provided with a film and has reflection characteristics with little directivity.
You. In addition, as metal, nickel and nickel
Any material having a silvery white color such as chrome can be used.
Roughness can be caused by rough metal surface polishing or chemical treatment.
May be provided. When this reflective film is patterned into a comb shape or the like,
In this case, a method of directly patterning the metal thin film,
A transparent electrode is provided on a metal thin film via an insulator.
There is a method of patterning an electrode. This insulation is
Large twist angle due to the effect of reducing surface irregularities
D / p margin (d: cell gap, p: spontaneous
(H) is effective when it is narrow. As described above, the reflection plate is provided in the liquid crystal cell.
By doing so, it is unique to conventional reflective liquid crystal display elements,
Can solve the problem that the display looks double
You. In addition, minute variations in liquid crystal thickness average display colors
There is also a secondary effect of reducing coloring. What
In this case, the variation of the liquid crystal thickness of 0.5 μm is represented by △
It corresponds to the nxd value of 0.04 μm,
The fact that the influence has little effect on the contrast ratio
It is clear from FIG. (Embodiment 5) In Embodiment 1, the twist
Angle to 0 degree, Δn × d to 0.28 μm, angle θ to 44 degrees
Except having performed, it carried out similarly to Example 1. At this time, C. R. =
1:27, Yoff = 76%. The liquid crystal display element of this embodiment has a twist angle
The feature that it is easy to manufacture because it is 0 degrees
There is. FIG. 9 shows that when the twist angle is 0 degree,
Indicates the range of cell conditions that provide good display contrast.
Was. In this case, at least the Δn × d value is 0.22 μm.
The angle θ is 34 degrees or more and 55 degrees or less in a range from m to 0.32 μm.
It is indispensable to get good display in the following
It is. (Embodiment 6) In Embodiment 1, the twist
Angle 30 degrees, Δn × d 0.30 μm, angle θ 66 degrees
The procedure was the same as in Example 1 except for the above. At this time, C. R.
= 1: 32, Yoff = 78%. FIG. 10 shows a case where the twist angle is 30 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
22 μm or more and 0.3 μm or less, and the angle θ is 55 degrees or more and 7
Being less than 7 degrees is not good for obtaining a good display.
It is vital. (Embodiment 7) In Embodiment 1, the twist
Angle 45 degrees, Δn × d 0.34 μm, angle θ 76 degrees
The procedure was the same as in Example 1 except for the above. At this time, C. R.
= 1: 34, Yoff = 80%. FIG. 11 shows a case where the twist angle is 45 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
25 ° or more and 0.50µm or less, angle θ is 64 ° or more
The fact that the angle is less than 94 degrees is important for obtaining a good display.
It is essential. (Eighth Embodiment) In the first embodiment, the twist
Angle to 70 degrees, Δn × d to 0.48 μm, angle θ to 8 degrees
Except having performed, it carried out similarly to Example 1. At this time, C. R. =
1:10, Yoff = 81%. FIG. 13 shows a case where the twist angle is 70 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
36 to 0.61 μm, angle θ is -6 degrees or more
Being within 21 degrees is important for obtaining a good display.
It is essential. (Embodiment 9) In Embodiment 2, the twist
Angle is 170 degrees, Δn × d is 0.72 μm, angle θ is 46
The procedure was the same as in Example 2 except that the procedure was repeated. At this time, C.
R. = 1: 13, Yoff = 67%. FIG. 14 shows a case where the twist angle is 170 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
60μm or more and 0.82μm or less, angle θ is 37 ° or more
Being less than 55 degrees is important for obtaining a good display.
It is essential. (Embodiment 10) In Embodiment 2, the twist
Angle 175 degrees, Δn × d 0.70 μm, angle θ 4
The procedure was the same as Example 2 except that the angle was changed to 8 degrees. At this time, C.
R. = 116. Yoff = 71%. FIG. 15 shows a case where the twist angle is 175 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
58μm or more and 0.81μm or less, angle θ is 37 ° or more
Being less than 57 degrees is important for obtaining a good display.
It is essential. (Embodiment 11) In Embodiment 2, the twist
Angle 180 °, Δn × d 0.68 μm, angle θ 5
The procedure was the same as in Example 2, except that the angle was 0 degrees. At this time, C.
R. = 1: 18, Yoff = 74%. The liquid crystal display device of this embodiment has a color display.
Is smaller than the liquid crystal display element of the second embodiment in that
Excellent. FIG. 16 shows a case where the twist angle is 180 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
The angle θ is 40 degrees or more in the range of 55 μm or more and 0.79 μm or less.
Being less than 60 degrees is important for obtaining a good display.
It is essential. (Example 12) In Example 2, the twist
G is 190 degrees, Δn × d is 0.62 μm, and angle θ is 5
The procedure was the same as Example 2 except that the temperature was changed to 4 degrees. At this time, C.
R. = 1: 21, Yoff = 74%. (Embodiment 13) In Embodiment 2, the twist
G is 210 degrees, Δn × d is 0.58 μm, and angle θ is 6
The procedure was the same as in Example 2 except that the temperature was changed to 6 degrees. At this time, C.
R. = 1: 20, Yoff = 64%. FIG. 18 shows a case where the twist angle is 210 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
46μm or more and 0.71μm or less, angle θ is 54 ° or more
Being below 76 degrees is important for obtaining a good display.
It is essential. (Example 14) In Example 2, the twist
Angle 225 degrees, Δn × d 0.56 μm, angle θ 7
The procedure was the same as in Example 2 except that the temperature was changed to 6 degrees. At this time, C.
R. = 1: 20, Yoff = 54%. (Embodiment 15) In Embodiment 3, the twist
Angle is 240 degrees, Δn × d is 0.62 μm, and angle θ is −
The procedure was the same as in Example 2, except for twice. At this time, C.
R. = 1: 23, Yoff = 62%. (Embodiment 16) In Embodiment 3, the twist
Angle is 250 degrees, Δn × d is 0.70 μm, angle θ is 8
The procedure was the same as in Example 3 except that the procedure was repeated. At this time, C.
R. = 1: 27, Yoff = 74%. FIG. 19 shows a case where the twist angle is 250 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
Angle θ is -7 degrees or more in the range from 51 μm to 1.05 μm
The fact that it is within 35 degrees is important for obtaining a good display.
It is essential. (Embodiment 17) In Embodiment 3, the twist
Angle is 260 degrees, Δn × d is 0.74 μm, angle θ is 1
The procedure was the same as Example 3 except that the temperature was changed to 6 degrees. At this time, C.
R. = 1: 16, Yoff = 80%. The liquid crystal display device of this embodiment has a color display.
Is smaller than the liquid crystal display element of Example 3 in that
Excellent. FIG. 21 shows a case where the twist angle is 260 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least Δn × d value is 05
5 to 0.96 μm, the angle θ is 0 to 32
It is impossible to get good display if it is below the degree
Is missing. (Embodiment 18) In Embodiment 3, the twist
Angle 265 degrees, Δn × d 0.74 μm, angle θ 1
The procedure was the same as Example 3 except that the angle was changed to 8 degrees. At this time, C.
R. = 1:10, Yoff = 81%. The liquid crystal display element of this embodiment has a color display.
The liquid crystal display according to the third or sixteenth embodiment is
It is better than the element. FIG. 22 shows a case where the twist angle is 265 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
When the angle θ is 4 degrees or more and 3 μm or more,
If the angle is less than 0 degrees, it is difficult to obtain a good display.
It is vital. (Embodiment 19) In Embodiment 3, the twist
G is 270 degrees, Δn × d is 0.70 μm, and angle θ is 1
The procedure was the same as Example 3 except that the angle was changed to 8 degrees. At this time,
R. = 1: 6, Yoff = 80%. The liquid crystal display device of this embodiment has electro-optical characteristics
Example 3 and Example 16 in the point that the steepness of
It is superior to the liquid crystal display element of Example 17. FIG. 23 shows a case where the twist angle is 270 degrees.
Range of cell conditions to obtain good display contrast
showed that. In this case, at least the Δn × d value is equal to 0.
The angle θ is 12 degrees or more from 64 μm to 0.81 μm.
Being below 26 degrees is a key to obtaining a good display.
It is essential. (Comparative Example 1) In Example 1, the twist
Angle 75 degrees, Δn × d 0.48 μm, angle θ 10 degrees
The procedure was the same as in Example 1 except for the above. At this time, C. R.
= 1: 6, Yoff = 81%. This property is
It is the best that can be obtained with a twist angle.
The condition range in which the contrast ratio can be obtained is very narrow. This is a book
It is out of the scope of the invention and is satisfactory under such conditions.
Display cannot be performed. (Comparative Example 2) In Example 2, the twist
The angle is 165 degrees, Δn × d is 0.76 μm, and the angle θ is 46
The procedure was the same as in Example 2 except that the procedure was repeated. At this time,
R. = 1:10, Yoff = 61%. Also display
Is significantly larger than that of Example 10 or the like. this
Is outside the scope of the claims of the present invention.
It is not possible to perform a brief display. (Comparative Example 3) In Example 3, the twist
The angle is 285 degrees, Δn × d is 0.70 μm, and the angle θ is 20
The procedure was the same as in Example 3 except that the procedure was repeated. At this time, C.
R. = 1: 2, Yoff = 82%. This property is
It is the best that can be obtained with this twist angle. This is the original
Table that is outside the scope of
Cannot be shown. In the above embodiment, the twist angle
Takes discrete values in units of 5 degrees, but this is simply
This is due to experimental circumstances. Characteristic change due to twist angle
Since the conversion is continuous, the twist shown in the claims etc.
Any value is acceptable within the range of the angle. As described above, according to the present invention, a new
Bright color by introducing a new reflective LCD mode
Liquid crystal display element with little stickiness and no double view
A child can be provided.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1〜3及び実施例5〜19及び
比較例1〜3における液晶表示素子の断面図である。
【図2】本発明の実施例4における液晶表示素子の断面
図である。
【図3】本発明の液晶表示素子の各軸の関係を示す図で
ある。
【図4】本発明の液晶表示素子の液晶分子配向(a)
と、偏光状態の変化(b)を示す図である。
【図5】本発明の反射タイプの液晶表示素子の液晶分子
配向(a)と、これと光学的に等価な透過タイプの液晶
分子配向(b)、それに従来のNTNモードの液晶分子
配向(C)を示す図である。
【図6】コントラスト比が最大になるセル条件を示す図
である。
【図7】コントラスト比が最大になるセル条件において
得られる、液晶セルの3つの光学特性(コントラスト比
C.R.、オン時の視感反射率Yoff、色付きの度合
い△E)を示す図である。
【図8】ツイスト角が60度のときに、液晶セルに入射
した光が反射面でほぼ直線偏光になり、高い反射率が得
られる、セル条件の範囲を示す図である。
【図9】ツイスト角が0度のときに、良好な表示コント
ラストが得られる、セル条件の範囲を図である。
【図10】ツイスト角が30度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図11】ツイスト角が45度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図12】ツイスト角が60度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図13】ツイスト角が70度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図14】ツイスト角が170度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図15】ツイスト角が175度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図16】ツイスト角が180度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図17】ツイスト角が200度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図18】ツイスト角が210度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範園を示す図であ
る。
【図19】ツイスト角が250度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図20】ツイスト角が255度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図21】ツイスト角が260度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図22】ツイスト角が265度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図23】ツイスト角が270度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。
【図24】本発明の実施例1における液晶表示素子の電
界オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。
【図25】本発明の実施例2における液晶表示素子の電
界オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。
【図26】本発明の実施例3における液晶表示素子の電
界オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。
【図27】従来の液晶表示素子の断面図である。
【図28】従来の液晶表示素子の電界オフ時と電界オン
時の分光特性を示す図である。
【符号の説明】
1.液晶セル
2.偏光板(上側)
3.偏光板(下側)
4.反射板
11.上基板
12.下基板
13.透明電極
14.画素電極を兼ねた反射膜
15.液晶
16.液晶分子
17.液晶層の中心面
21.偏光板2の偏光軸(吸収軸あるいは透過軸)方向
22.上基板11のラビング方向(液晶配向方向)
23.下基板12のラビング方向(液晶配向方向)
31.21が22となす角度θ
32.液晶15のツイスト角
41.電界オフ時の反射光の分光特性
42.電界オン時の反射光の分光特性
51.コントラスト比1:20の等コントラストカーブ
52.コントラスト比1:10の等コントラストカーブ
53.コントラスト比1:5の等コントラストカーブBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device in Examples 1 to 3 and Examples 5 to 19 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a relationship between axes of the liquid crystal display element of the present invention. FIG. 4 shows the liquid crystal molecular orientation (a) of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a change in polarization state (b). FIG. 5 shows the liquid crystal molecular alignment (a) of the reflection type liquid crystal display device of the present invention, the transmission type liquid crystal molecule alignment optically equivalent thereto (b), and the conventional NTN mode liquid crystal molecular alignment (C). FIG. FIG. 6 is a diagram showing a cell condition that maximizes a contrast ratio. FIG. 7 is a diagram showing three optical characteristics (contrast ratio CR, luminous reflectance Yoff when turned on, and degree of coloring ΔE) of a liquid crystal cell obtained under a cell condition where the contrast ratio is maximized. is there. FIG. 8 is a diagram showing a range of cell conditions in which when a twist angle is 60 degrees, light incident on a liquid crystal cell becomes substantially linearly polarized on a reflection surface and a high reflectance is obtained. FIG. 9 is a diagram illustrating a range of cell conditions in which a good display contrast can be obtained when the twist angle is 0 degree. FIG. 10 is a diagram showing a range of cell conditions in which a good display contrast can be obtained when the twist angle is 30 degrees. FIG. 11 is a diagram showing a range of cell conditions where a good display contrast can be obtained when the twist angle is 45 degrees. FIG. 12 is a diagram showing a range of cell conditions in which a good display contrast can be obtained when the twist angle is 60 degrees. FIG. 13 is a diagram showing a range of cell conditions in which a good display contrast can be obtained when the twist angle is 70 degrees. FIG. 14 is a diagram showing a range of cell conditions where a good display contrast can be obtained when the twist angle is 170 degrees. FIG. 15 is a diagram showing a range of cell conditions where a good display contrast is obtained when the twist angle is 175 degrees. FIG. 16 is a diagram showing a range of cell conditions in which good display contrast can be obtained when the twist angle is 180 degrees. FIG. 17 is a diagram showing a range of cell conditions in which good display contrast can be obtained when the twist angle is 200 degrees. FIG. 18 is a diagram showing a range of cell conditions under which a good display contrast can be obtained when the twist angle is 210 degrees. FIG. 19 is a diagram showing a range of cell conditions in which a good display contrast can be obtained when the twist angle is 250 degrees. FIG. 20 is a diagram showing a range of cell conditions where a good display contrast is obtained when the twist angle is 255 degrees. FIG. 21 is a diagram showing a range of cell conditions in which a good display contrast can be obtained when the twist angle is 260 degrees. FIG. 22 is a diagram showing a range of cell conditions in which a good display contrast can be obtained when the twist angle is 265 degrees. FIG. 23 is a diagram showing a range of cell conditions in which good display contrast can be obtained when the twist angle is 270 degrees. FIG. 24 is a diagram illustrating spectral characteristics of the liquid crystal display element according to Example 1 of the present invention when the electric field is off and when the electric field is on. FIG. 25 is a diagram showing the spectral characteristics of the liquid crystal display element in Example 2 of the present invention when the electric field is off and when the electric field is on. FIG. 26 is a diagram showing the spectral characteristics of the liquid crystal display element in Example 3 of the present invention when the electric field is off and when the electric field is on. FIG. 27 is a sectional view of a conventional liquid crystal display device. FIG. 28 is a diagram illustrating spectral characteristics of a conventional liquid crystal display element when an electric field is off and when an electric field is on. [Explanation of Codes] 1. liquid crystal cell 2. Polarizing plate (upper side) 3. Polarizing plate (lower side) Reflector 11. Upper substrate 12. Lower substrate 13. Transparent electrode 14. 14. Reflective film also serving as pixel electrode Liquid crystal 16. Liquid crystal molecules 17. 21. Central plane of liquid crystal layer 22. Polarization axis (absorption axis or transmission axis) direction of polarizing plate 2 22. Rubbing direction of upper substrate 11 (liquid crystal alignment direction) Rubbing direction of lower substrate 12 (liquid crystal alignment direction) 31. Twist angle of liquid crystal 15 41. 42. Spectral characteristics of reflected light when electric field is off 51. Spectral characteristics of reflected light when electric field is on 52. Isocontrast curve with a contrast ratio of 1:20 Isocontrast curve with contrast ratio 1:10 53. Isocontrast curve with contrast ratio 1: 5
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1335 G02F 1/139 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/1335 G02F 1/139
Claims (1)
挟持されてなり、一方の前記基板に配置された偏光手段
と、他方の前記基板の前記液晶層側に形成された凹凸を
有する反射手段とを備えた液晶表示素子において、 電界オフ状態での視感反射率が電界オン状態での視感反
射率より高く設定されてなり、前記液晶層は、電界オフ
状態で前記偏光手段を介して前記液晶層に入射する光を
前記液晶層内で楕円偏光状態に変換され、その後ほぼ直
線偏光状態に変換されて前記反射手段の反射面に到達す
るように設定されていることを特徴とする液晶表示素
子。(57) Claims 1. A twisted liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and a polarizing means disposed on one of the substrates and the liquid crystal layer of the other substrate are provided. A reflection means having irregularities formed on the side thereof, wherein the luminous reflectance in the electric field off state is set higher than the luminous reflectance in the electric field on state, and the liquid crystal layer comprises: Light incident on the liquid crystal layer via the polarizing means in an electric field off state is converted into an elliptically polarized state in the liquid crystal layer, then converted into a substantially linearly polarized state and reaches the reflecting surface of the reflecting means. A liquid crystal display element characterized by being set.
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