JP2001042323A - ノーマリーブラックモード型ｔｎ液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コントラスト特性を損ねることなく、中間調
表示時の左右の非対称性を低減した高品位な画像表示が
可能なノーマリーブラックモード型ツイステッドネマチ
ック液晶表示素子を提供する。 【解決手段】 電極を備えた一対の透明基板と電圧無印
加時にねじれ配向するネマチック液晶から少なくとも構
成される駆動用液晶セルと、該液晶セルの上下に配置さ
れる２枚の偏光板との間に、光学的に正の一軸性を示す
液晶が液晶状態において形成したツイステッドネマチッ
ク配向を固定化した光学補償フィルムと光学的に負の異
方性を示すフィルムを少なくとも備えたノーマリーブラ
ックモード型ツィステッドネマチック液晶表示素子であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示コントラス
ト、階調特性および表示色の視野角特性が改良されたノ
ーマリーブラックモード型のＴＮ液晶素子、すなわち、
ノーマリーブラックモード型のツイステッドネマチック
液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＦＴ素子あるいはＭＩＭ素子などを用
いたアクティブ駆動のツイステッドネマチック型液晶表
示素子(以下、ＴＮ−ＬＣＤと略す。)は、薄型、軽量、
低消費電力というＬＣＤ本来の特長に加えて、正面から
見た場合ＣＲＴに匹敵する画質を有するために、ノート
パソコン、携帯用テレビ、携帯用情報端末などの表示装
置として広く普及している。電圧無印加時に黒表示とな
り、黒表示時のセル中の液晶配向状態が、ねじれ構造を
形成するノーマリーブラックモード型のＴＮ−ＬＣＤ
（以下、ＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤと略す。）は、光学的な異
方性が平均化されているために電圧無印加時に白表示と
なるノーマリーホワイト型のＴＮ−ＬＣＤ（以下、ＮＷ
−ＴＮ−ＬＣＤと略す。）と比較して視野角特性が良好
である。ただしＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、黒表示時のセル
中の液晶配向状態がねじれ構造であるが故に、可視領域
全体にわたって完全に光を遮光することができず、黒表
示が着色してしまい、表示のコントラストが低下してし
まうことから、ＮＷ−ＴＮ−ＬＣＤでは課題となり得な
い色補償を行わなければならないという課題が残されて
いる。この課題を解決するために様々な色補償方法が近
年報告されており、例えばＬＣＤパネルの各色（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）の画素毎にセルギャップを最適値に設定する方
法（マルチギャップ法：Hatta et al.、 SID 1986 Dige
st、 p296）、複数の延伸フィルムを用いて色補償を行
う方法（Sergan et al.、 Jpn. J. Appl. Phys.、 37(3
A)、 p889）、補償用の液晶セルにて色補償を行う方法
（吉田ら、第16回液晶討論会予稿集(1990)、2L307、p22
2）等が提案されている。しかしながら、マルチギャッ
プ方法ではセル全面にわたって表示画素毎に基板に段差
を設けるなどの微細加工が必要であり、結果としてセル
の歩留り低下およびコスト上昇を招いてしまう。また複
数の延伸フィルムを用いて色補償を行う方法では、コン
トラスト確保のために4枚以上のフィルムを用いる必要
があり、フィルムのばらつき、貼合加工時の精度などに
より安定した特性を得ることが困難である。また補償用
の液晶セルにて色補償を行う方法では、セルを積層する
ことから重量や厚み増加の問題がある。さらには補償用
液晶セルのパネル間のばらつきにより表示特性が変化
し、かつ補償用液晶セルの面内ムラが表示ムラとなって
現れるため、高精度かつ高均一な補償用液晶セルが必要
であり、セルの歩留まり低下およびコスト上昇を招いて
しまうものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
鑑みて成されたものであり、その目的は、コントラスト
特性を損ねることなく、中間調表示時の左右非対称性を
低減したノーマリーブラックモード型のツイステッドネ
マチック液晶表示素子を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、２
枚の偏光板の間に、駆動用液晶セルと、ツイステッドネ
マチック配向が保持されている光学補償フィルムと、光
学的に負の異方性を示すフィルムとを設けたノーマリー
ブラックモード型ＴＮ液晶表示素子を提供する。本発明
において、駆動用液晶セルを構成するネマチック液晶層
は、その屈折率異方性Δｎと当該液晶層の厚みｄとの積
（Δｎｄ値）が、２００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあ
り、当該液晶層のねじれ配向時のねじれ角が、８０゜〜
１００゜の範囲にあり、光学補償フィルムの屈折率異方
性△ｎ1とその厚みｄ1との積（△ｎ１ｄ1値）が、１５
０〜６００ｎｍの範囲にあり、当該フィルムが安定に保
持しているツイステッドネマチック配向のねじれ角が、
８０゜〜１００゜の範囲にあって、そのねじれ方向が駆
動用液晶セルを構成するネマチック液晶層のねじれ配向
方向と逆方向であり、光学的に負の異方性を示すフィル
ムの膜厚方向の複屈折△ｎ２と、フィルムの厚みｄ２と
の積（△ｎ２ｄ２値）が、−２０〜−３００ｎｍの範囲
にあることが好ましい。ここで、光学補償フィルムの屈
折率異方性△ｎ1とは、当該光学補償フィルムを形成し
ている液晶材料の屈折率異方性を意味する。また、光学
補償フィルムの厚みとは、正味の厚みを意味し、当該フ
ィルムが支持基板等に支持されている場合には、その支
持基板の厚みを含まない。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明において使用される駆動用液晶セルは、電
極を備えた一対の透明基板の間に、電圧無印加時にねじ
れ配向を形成するネマチック液晶層を封入した構造にあ
る。このような構造を備えていれば、液晶セルに用いら
れる電極、透明基板及びネマチック液晶の種類や液晶セ
ルの製法などに制限はない。駆動用液晶セルは駆動方式
によって、単純マトリクス方式と、能動素子を電極とし
て用いるアクティブマトリクス方式とに分類され、後者
のアクティブマトリクス方式はさらにＴＦＴ（Ｔｈｉｎ
Ｆｉｌｍ Ｔｒａｓｉｓｔｏｒ）電極を能動素子に用
いるものと、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ
Ｍｅｔａｌ）電極またはＴＦＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ
Ｄｉｏｄｅ）電極を能動素子に用いるものとに分類さ
れるが、いずれの駆動方式であっても、本発明の駆動用
液晶セルとして用いることができる。

【０００６】本発明に用いられる駆動用液晶セルは、当
該液晶セルを構成するネマチック液晶層の屈折率異方性
Δｎと当該液晶層の厚みｄとの積（Δｎｄ値）が、通常
２００〜６００ｎｍ、好ましくは３００〜５００ｎｍの
範囲にある。△ｎｄ値が６００ｎｍより大きい場合は、
当該ネマチック液晶層と後述する光学補償フィルムと組
み合わせた際に、着色が大きくなる恐れがあり、２００
ｎｍより小さい場合は、正面の輝度やコントラストの低
下が起こる恐れがある。また、当該液晶セルの電圧無印
加時におけるネマチック液晶のねじれ角は、通常８０゜
〜１００゜、好ましくは８５゜〜９５゜の範囲にある。
ねじれ角が上記範囲から外れた場合は、旋光効果を十分
に得ることができず、ＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤとしての表示
特性が著しく低下する恐れがある。なお、ねじれ角のね
じれ方向は、左右どちらの方向であってもよい。

【０００７】本発明の光学補償フィルムは、ツイステッ
ドネマチック配向が安定に保持された、換言すれば、ツ
イステッドネマチック配向が固定化された液晶層からな
り、この光学補償フィルムは、その屈折率異方性（厳密
には、当該フイルムを形成している液晶材料の屈折率異
方性、以下同じ）△ｎ１と、フィルムの厚みｄ１との積
（△ｎ１ｄ１値）が、上述した駆動用液晶セルの△ｎｄ
値とほぼ同等であることが望ましい。具体的には、光学
補償フィルムの△ｎ１ｄ１値は、通常２００ｎｍ〜６０
０ｎｍ、好ましくは３００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にあ
る。△ｎ１ｄ１値が６００ｎｍより大きい場合には、Ｎ
Ｂ−ＴＮ−ＬＣＤに不必要な着色が多く見られる可能性
がある。また△ｎ１ｄ１値が２００ｎｍより小さい場合
には、ＬＣＤの正面の輝度やコントラストの低下を生じ
る恐れがある。また、上記光学補償フィルムに保持され
ているツイステッドネマチック配向のねじれ方向は、駆
動用液晶セルにおけるネマチック液晶層のねじれ方向と
逆方向であり、そのねじれ角は駆動用液晶セルにおける
のネマチック液晶層のねじれ角と、絶対値においてほぼ
同等であることが望ましい。つまり、光学補償フィルム
のねじれ角は、通常４０゜〜１２０゜、好ましくは８０
゜〜１００゜の範囲にある。このねじれ角が上記範囲を
外れた場合は、ＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤの正面のコントラス
トが低下する恐れがある。

【０００８】上記の如き光学補償フィルムの調製には、
フィルム形成能を有し、しかも光学的に正の一軸性を示
し、液晶状態で所望のツイステッドネマチック配向を固
定化できる液晶材料が使用される。この種の液晶材料に
は、例えば、高分子液晶、低分子液晶およびこれらの混
合物が含まれる。ここで言う高分子液晶は、主鎖型又は
側鎖型高分子液晶のいずれであっても差し支えない。具
体的には、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶ポリマー、あ
るいはポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリマ
ロネート、ポリシロキサンなどの側鎖型液晶ポリマーな
どが使用できる。なかでも、ツイステッドネマチック配
向を形成する上で配向性が良く、合成も比較的容易であ
る液晶性ポリエステルが望ましい。ポリマーの構成単位
としては、例えば、芳香族あるいは脂肪族ジオール単
位、芳香族あるいは脂肪族ジカルボン酸単位、芳香族あ
るいは脂肪族ヒドロキシカルボン酸単位を好適な例とし
て挙げられる。また、上記した低分子液晶としては、例
えば、アクリロイル基、ビニル基やエポキシ基等の官能
基を導入したビフェニル誘導体、フェニルベンゾエート
誘導体、スチルベン誘導体などを基本骨格としたものが
挙げられる。液晶材料の全部または大部分に低分子液晶
を使用する場合、その低分子液晶は、ライオトロピック
性であっても、サーモトロピック性であっても差し支え
ないが、本発明の光学補償フィルムを調製する際の作業
性の観点から、サーモトロピック性低分子液晶の使用が
より好適である。光学補償フィルムに調製に用いる液晶
材料は、ツイステッドネマチック配向を形成する上で、
光学活性物質を含んでいることが必須である。しかし、
液晶材料に使用する高分子液晶および／または低分子液
晶が光学活性基（不斉炭素原子を持つ基）を含有してい
る場合には、その限りでない。光学活性基を有する高分
子液晶や低分子液晶を主成分とする液晶材料から、本発
明の光学補償フィルムを得る場合、当該液晶材料に占め
る光学活性基の含有量は、高分子液晶や低分子液晶の種
類（組成比等）や諸物性によって、また所望するツイス
テッドネマチック配向におけるねじれ角によって異なる
ため一概には言えないが、液晶材料に対して通常０．０
１〜５０重量％、好ましくは０．０５〜４０重量％、さ
らに好ましくは０．１〜３０重量％、最も好ましくは
０．２〜２０重量％の範囲にある。含有量が上記範囲か
ら外れた場合には、所望のツイステッドネマチック配向
を得ることができない恐れがある。また、最終的に得ら
れる光学補償フィルムの耐熱性を向上させるために、液
晶材料にはツイステッドネマチック相の発現を妨げない
範囲において、例えば、ビスアジド化合物やグリシジル
メタクリレート等の架橋剤を添加することもできる。こ
れら架橋剤を添加することによりツイステッドネマチッ
ク相を発現させた状態で架橋させることができる。さら
に液晶材料には、二色性色素、染料、顔料、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、ハードコート剤等の各種添加剤を、
本発明の効果を損なわない範囲において適宜添加するこ
ともできる。

【０００９】上記の如き液晶材料を使用して本発明の光
学補償フィルムを得る方法の一つは、配向規制力を有す
る基板（以下、これを配向基板と呼ぶ。）の表面に、液
晶材料の塗膜を形成させる方法である。２枚の配向基板
間に液晶材料を挟む方法や、一方が配向基板で、他方が
配向規制力を持たない通常の基板である２枚の基板間
に、液晶材料を挟んで、フィルムを得る方法も採用可能
であるが、上記の塗膜作成法に比較してメリットはな
い。塗膜作成に使用する配向基板は、基板界面での液晶
分子のダイレクターを規定できるように異方性を有して
いるものが望ましく、使用基板が全く液晶分子のダイレ
クターを規定できない場合には、所望とするツイステッ
ドネマチック配向を得ることができない恐れがある。使
用可能な配向基板を例示すると、ポリイミド、ポリアミ
ドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエー
テルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトン
サルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォ
ン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテ
レフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタ
ール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹
脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロー
ス系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェノール樹脂な
どのプラスチック基板、上記プラスチックの一軸延伸フ
ィルム、表面にスリット状の溝を付けたアルミニウム、
鉄、銅などの金属基板、表面をスリット状にエッチング
加工したアルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、フリントガ
ラスなどのガラス基板を挙げることができる。また、上
記プラスチックフィルム基板にラビング処理を施したラ
ビングプラスチック基板、ラビング処理を施したプラス
チックフィルム、例えば、ラビングポリイミドフィル
ム、ラビングポリビニルアルコールフィルムなどを積層
させた各種基板、さらには、酸化珪素の斜め蒸着膜を設
けた各種基板なども配向基板として用いることができ
る。上記各種の配向基板のなかでも好適な配向基板とし
ては、ラビングポリイミド膜を有する各種基板、ラビン
グポリイミド基板、ラビングポリエーテルエーテルケト
ン基板、ラビングポリエーテルケトン基板、ラビングポ
リエーテルスルフォン基板、ラビングポリフェニレンサ
ルファイド基板、ラビングポリエチレンテレフタレート
基板、ラビングポリエチレンナフタレート基板、ラビン
グポリアリレート基板、ラビングセルロース系プラスチ
ック基板を挙げることができる。

【００１０】液晶材料の塗膜作成は、液晶材料の溶融液
を、好ましくは液晶材料の溶液を、配向基板表面に塗布
することで行われる。液晶材料の溶媒は、これに溶解さ
せる液晶材料の種類により異なるが、通常は、トルエ
ン、キシレン、ブチルベンゼン、テトラヒドロナフタレ
ン、デカヒドロナフタレン等の炭化水素系、エチレング
リコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメ
チルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン等のエーテル系、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等
のケトン系、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、γ−
ブチロラクトン等のエステル系、Ｎ−メチル−２−ピロ
リドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
等のアミド系、ジクロロメタン、四塩化炭素、テトラク
ロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素
系、ブチルアルコール、トリエチレングリコール、ジア
セトンアルコール、ヘキシレングリコール等のアルコー
ル系等を用いることができる。これらの溶媒は必要によ
り２種以上を適宜混合して使用することもできる。調製
する溶液の濃度は、溶質である高分子液晶や低分子液晶
の分子量、溶解性、さらには製造せんとする光学補償フ
ィルムの膜厚等により異なるため一概には言えないが、
通常１〜６０重量％、好ましくは３〜４０重量％、さら
に好ましくは７〜３０重量％である。液晶材料の溶液に
は、塗布を容易にするために界面活性剤等を加えても良
い。界面活性剤としては、例えば、イミダゾリン、第四
級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイド、ポリア
ミン誘導体等の陽イオン系界面活性剤、ポリオキシエチ
レン−ポリオキシプロピレン縮合物、第一級あるいは第
二級アルコールエトキシレート、アルキルフェノールエ
トキシレート、ポリエチレングリコール及びそのエステ
ル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウ
ム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳香族スルホ
ン酸塩、アルキルリン酸塩、脂肪族あるいは芳香族スル
ホン酸ホルマリン縮合物等の陰イオン系界面活性剤、ラ
ウリルアミドプロピルベタイン、ラウリルアミノ酢酸ベ
タイン等の両性系界面活性剤、ポリエチレングリコール
脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン
等の非イオン系界面活性剤、パーフルオロアルキルスル
ホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフ
ルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロ
アルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアル
キル基・親水性基含有オリゴマー、パーフルオロアルキ
ル・親油基含有オリゴマー、パーフルオロアルキル基含
有ウレタン等のフッ素系界面活性剤などが使用可能であ
る。界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類や溶剤、
あるいは塗布する配向基板にもよるが、通常、液晶材料
の重量に対する比率にして１０ｐｐｍ〜１０％、好まし
くは５０ｐｐｍ〜５％、さらに好ましくは０．０１％〜
１％の範囲である。液晶材料溶液の配向基板への塗布に
は、例えば、ロールコート法、ダイコート法、バーコー
ト法、グラビアロールコート法、スプレーコート法、デ
ィップコート法、スピンコート法等を採用することがで
きる。塗布後は溶媒を除去するが、溶媒除去条件は特に
限定されず、溶媒がおおむね除去でき、塗膜が流動した
り、流れ落ちたりさえしなければよい。通常、室温での
乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風の吹き付けなどを利
用して溶媒を除去することができる。

【００１１】溶媒除去後の塗膜には、必要な熱処理を施
してツイステッドネマチック配向を完成させる。通常、
ツイステッドネマチック配向におけるねじれ角は、液晶
材料に含まれる光学活性物質ないしは光学活性基の濃度
によって調節できるが、高分子液晶や低分子液晶の種類
によっては、ツイステッドネマチック配向におけるねじ
れ角が熱処理条件等によって異なることがある。このよ
うな液晶材料を用いた場合には、所望のねじれ角を得る
ために熱処理条件を適宜制御することが好ましい。例え
ば、塗膜を形成している液晶材料の如何によっては、こ
れに所望のねじれ角のツイステッドネマチック配向を行
わせるためには、比較的低温度での熱処理を必要とする
が、低い温度では液晶材料の粘性が高いために、所望の
配向を得るのに長時間を要する場合がある。このような
液晶材料の場合には、一旦高温度で熱処理を行い、モノ
ドメインな配向を得た後に、所望のねじれ角のツイステ
ッドネマチック配向が形成される温度まで、段階的また
は連続的に徐冷する方法が有効である。以上のように、
本発明の光学補償フィルムを得るには、用いる液晶材料
の特性に応じて熱処理条件を決めることが必要である。
通常、熱処理温度としては４０〜３００℃、好ましくは
５０〜２８０℃、さらに好ましくは６０〜２６０℃、最
も好ましくは７０〜２５０℃の範囲が採用され、また熱
処理時間としては、通常、５秒〜２時間、好ましくは１
０秒〜１時間、さらに好ましくは２０秒〜３０分の範囲
が採用されるが、これらはあくまでも例示であり、本発
明を何ら制限するものではない。なお、塗膜の熱処理に
際しては、磁場や電場を利用することもできる。上記の
熱処理によって塗膜の液晶層に形成された所望のツイス
テッドネマチック配向は、塗膜を構成している液晶材料
の特性に応じた方法で固定化され、これによって、塗膜
に安定なツイステッドネマチック配向を保持させること
ができる。塗膜形成に使用した液晶材料の全部または大
部分が高分子液晶である場合には、熱処理によってツイ
ステッドネマチック配向が形成された塗膜を、急冷する
ことによって当該配向がガラス固定化される。また液晶
材料の全部または大部分が低分子液晶である場合には、
熱処理によってツイステッドネマチック配向が形成され
ている塗膜中の液晶分子を、光、熱または電子線等によ
り架橋させてツイステッドネマチック配向を固定化する
方法等を適宜採用することができる。以上のような方法
で配向基板上に形成された塗膜、すなわち、安定なツイ
ステッドネマチック配向を保持している液晶層は、前記
配向基板が光学的に等方で、かつ可視光波長域において
透明であれば、配向基板上から剥離することなく、その
まま本発明の光学補償フィルムとして使用することがで
きる。しかし、塗膜形成に使用した配向基板が、光学的
に異方性である場合や可視光波長域において不透明であ
る場合であっては、配向基板から安定なツイステッドネ
マチック配向を保持している液晶層が充分な自己支持性
を有する場合には、液晶層を配向基板から剥離してこれ
を本発明の光学補償フィルムとすることができる。ま
た、液晶層の自己支持性が不充分である場合には、液晶
層を光学的に等方で、かつ可視光波長域において透明な
基板（以下、これを第２の基板と呼ぶ。）に転写し、こ
れを本発明の光学補償フィルムとして使用することも可
能である。転写の手法には、液晶層の表面に接着剤を塗
布して第２の基板に貼り合わせ、接着剤の硬化後、配向
基板を液晶層から剥離させて、液晶層を第２の基板に転
写する方法が採用できる。第２の基板としては、例え
ば、フジタック（富士写真フィルム社製）、コニカタッ
ク（コニカ社製）、ＴＰＸフィルム（三井化学社製）、
アートンフィルム（日本合成ゴム社製）、ゼオネックス
フィルム（日本ゼオン社製）、アクリプレンフィルム
（三菱レーヨン社製）等を好適に使用できる外、ガラス
基板等も使用可能である。また、別法として、駆動用液
晶セルを構成するガラス基板等に、上記の液晶層を直接
転写することもでき、さらには後述する光学的に負の異
方性を示すフィルムに、上記の液晶層を転写することも
できる。

【００１２】本発明の液晶表示素子に使用される光学的
に負の異方性を示すフィルムは、本発明の目的を達成し
うるものであれば特に制限されるものではなく、例え
ば、光学的に負の一軸性フィルム、負の二軸性フィルム
等で例示される如く、フィルム膜厚方向に複屈折（△ｎ
２）を有するものであればよい。より具体的には、ポリ
イミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテル
イミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケ
トン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォ
ン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタ
レート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリ
レート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプ
ロピレン、セルロース、トリアセチルセルロースおよび
その部分鹸化物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等から
なるプラスチックフィルムや、ディスコティック液晶な
どの円盤状化合物からなるフィルム等が使用可能であ
る。本発明の構成要素である光学的に負の異方性を示す
フィルムは、フィルム膜厚方向の複屈折△ｎ２とフィル
ム厚みｄ２との積（△ｎ２ｄ２値）を有するものであ
り、この値は本発明では、通常、−２０〜−３００ｎ
ｍ、好ましくは−３０〜−２５０ｎｍの範囲であること
が望ましい。

【００１３】一般に、液晶表示素子は基本的には、２枚
の偏光板と、その間に挟まれた駆動用液晶セルとで構成
されるが、本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤでは、偏光板と
駆動用液晶セルとの間に、上に説明した光学補償フィル
ムと、光学的に負の異方性を示すフィルムとが設置され
る。この場合、光学補償フィルムを、一方の偏光板と駆
動用液晶セルとの間に設け、光学的に負の異方性を示す
フィルムを、他方の偏光板と駆動用液晶セルとの間に設
けることができる。また上記２つのフィルムを重ね、２
枚の偏光板の一方と駆動用液晶セルとの間に設けること
もできる。そして、２つのフィルムを重ねて設置するに
当っては、駆動用液晶セル側に位置するフィルムは、光
学補償フィルムであって差し支えなく、また光学的に負
の異方性を示すフィルムであっても差し支えない。しか
し、本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤにあっては、駆動用液
晶セルの一方の側に設置された光学補償フィルムと、駆
動用液晶セルとが、次のような配置条件を満たしている
ことが望ましい。すなわち、光学補償フィルムが設置さ
れる側の駆動用液晶セル界面のラビング方向（さらに詳
しくは、セルを構成するガラス基板のラビング方向）
と、光学補償フィルム（液晶層）を形成している液晶分
子の遅相軸とが成す角度が、７０〜１１０゜、好ましく
は７５〜１０５゜、さらに好ましくは８０〜１００゜で
あるか、あるいは−２０〜２０゜、好ましくは−１５〜
１５゜、さらに好ましくは−１０〜１０゜となるよう
に、光学補償フィルムを配置することが望ましい。本発
明で使用される２枚の偏光板は、通常、当該分野におい
て用いることができるものであれば特に制限されるもの
ではない。例えば、一軸延伸ポリビニルアルコールフィ
ルムに、偏光度の高いヨウ素分子を一定方向に配列して
なるハロゲン偏光フィルムや、直接染料で染色したポリ
ビニルアルコールフィルム等を、適当な２枚の保護フィ
ルムで挟んだ積層フィルムが、本発明の液晶表示素子に
おける偏光板として使用することができる。また、本発
明の液晶表示素子においては、通常のＴＮ−ＬＣＤと同
様に、２枚の偏光板の透過軸が互いに直交または平行に
なるように配置することができる。２枚の偏光板の透過
軸が互いに直交するように配置する場合には、偏光板の
透過軸と偏光板に近い側の駆動用液晶セルのラビング方
向とが、直交、平行または４５度の角度をなすように配
置することが望ましい。従って、本発明のＮＢ−ＴＮ−
ＬＣＤにおいては、２枚の偏光板の透過軸の成す角が通
常７０〜１１０゜、好ましくは７５〜１０５゜、さらに
好ましくは８０〜１００゜の範囲にあり、かつ偏光板の
透過軸と偏光板に近い側の駆動用液晶セルのラビング方
向の成す角が、７０〜１１０゜、好ましくは７５〜１０
５゜、さらに好ましくは８０〜１００゜の範囲にある
か、あるいは−１０〜２０゜、好ましくは−５〜１５
゜、さらに好ましくは０〜１０゜の範囲にあるよう配置
することが望ましい。本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤは、
各構成要素を以上説明した配置条件を満足するように、
そのまま積み重ねることによって機能しうるが、各層間
を必要に応じ粘着剤や接着剤等で貼り合わせて使用する
こともできる。また本発明のＮＢ−ＴＮ−ＬＣＤには、
その特性をさらに向上させるために、必要に応じて位相
差フィルム、光拡散層、カラーフィルター等を付設する
こともできる。前記の位相差フィルムとしては、一般的
にポリカーボネート、ポリメタクリレート等を挙げるこ
とができ、光学的異方性を発現するものであれば特に限
定されるものではない。また前記光拡散層とは、入射光
を等方的あるいは異方的に拡散させる性質を有するもの
であれば特に限定されるものではない。カラーフィルタ
ーの付設は、色純度の高いマルチカラー又はフルカラー
表示を可能にする。

【００１４】

【実施例】以下に実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。 （参考例１（補償フィルム１の製造））テレフタル酸５
０ｍｍｏｌ、２，６−ナフタレンジカルボン酸５０ｍｍ
ｏｌ、メチルヒドロキノンジアセテート４０ｍｍｏｌ、
カテコールジアセテート６２ｍｍｏｌ、およびＮ−メチ
ルイミダゾール６０ｍｇを用いて窒素雰囲気下、２７０
℃で１２時間重合を行った。次に得られた反応生成物を
テトラクロロエタンに溶解したのち、メタノールで再沈
殿を行って精製し、液晶性ポリエステル１４．７ｇを得
た。この液晶性ポリエステルの対数粘度は０．１７、液
晶相としてネマチック相をもち、等方相−液晶相転移温
度は２５０℃以上、ガラス転移点は１１５℃であった
（ポリマー１）。ビフェニルジカルボニルクロリド９０
ｍｍｏｌ、テレフタロイルクロリド１０ｍｍｏｌ、２
Ｒ，３Ｒ−ジメトキシブタンジオール１０５ｍｍｏｌを
ジクロロメタン中で室温にて２０時間反応させ、反応液
をメタノール中に投入し再沈殿させることにより液晶性
ポリエステル１２．３ｇを得た（ポリマー２）。ポリマ
ー２の対数粘度は０．１１、室温でキラルスメクチック
相を示し、アイソトロピック転移温度は４０〜５０℃の
間であった。またＴｇは室温付近と思われ、ＤＳＣによ
る測定では観測できなかった。ポリマー１の１９．３ｇ
とポリマー２の０．７ｇを８０ｇのフェノール／テトラ
クロロエタン混合溶媒（６／４重量比）に溶解させ溶液
を調製した。この溶液を、レーヨン布にてラビング処理
したポリイミドフィルム（デュポン社製、商品名カプト
ン）上に、バーコート法により塗布し、乾燥し、２４０
℃で３０分熱処理したのち、室温下で冷却・固定化し、
平均実膜厚２．３４μｍの均一に配向した液晶フィルム
を得た（サンプル１）。実膜厚は触針式膜厚計をもちい
て測定した。次いでアッベ屈折計（アタゴ社製Ｔｙｐｅ
−４）のプリズム面に、サンプル１のポリイミド基板が
接するように配置してサンプル１の液晶の屈折率を測定
した。サンプル１の液晶フィルムにおける基板界面側が
空気界面側より下になるように配置した場合、フィルム
面内の屈折率には異方性があり、ラビング方向に垂直な
面内の屈折率は１．５５、平行な面内の屈折率は１．７
５、膜厚方向の屈折率は試料の方向によらず１．５５で
一定であった。このことから基板側では、棒状の液晶分
子が基板に対して、かつラビング方向に平行に平面配向
しており、液晶のｎｏ、ｎｅはそれぞれ１．５５、１．
７５であることが分かった。次に屈折率計のプリズム面
に液晶フィルムの空気界面側が接するように配置した場
合、面内の屈折率はラビング方向に平行な方向が１．５
５、垂直な方向が１．７５になり、膜厚方向の屈折率は
試料の方向によらず１．５５で一定であった。このこと
から、ポリマー分子は基板界面、空気界面ともおおかた
ホモジニアス配向しており、かつ基板界面側と空気界面
側では棒状の液晶分子がフィルム面内でほぼ９０度ねじ
れている様子が確認された。サンプル１は、不透明かつ
光学的に異方性のあるポリイミドフィルムを含んでいる
ことから、サンプル１の空気界面側にＵＶ硬化型接着剤
（ＵＶ−３４００、東亞合成社製）を約５μｍの厚みに
塗布し、この上に表１に示した３種類の透明基板をそれ
ぞれラミネートし、約６００ｍＪのＵＶ照射により該接
着剤を硬化させ（透明基板／接着剤／液晶フィルム／ポ
リイミドフィルム）、次いでポリイミドフィルムを剥離
することにより、液晶フィルムを各透明基板上に転写
し、３種類の補償フィルムを得た。得られた補償フィル
ムの偏光解析を行い、液晶フィルムの△ｎ１ｄ１とツイ
スト角を測定したところ、４７０ｎｍ、−９０°（右ね
じれ）であることが確認できた。

【００１５】

【表１】

【００１６】（実施例１）液晶材料としてMerck社製ZLI
-4792を用い、セルギャップ４．８μm、Δｎｄ＝４７０
ｎｍ、ツイスト角９０°（左ねじれ）、プレチルト角２
°のＴＮセルを作製した。当該セルに参考例１で作製し
た補償フィルム２を１枚用い、図１に示すように配置し
た。液晶セルに３００Ｈｚの矩形波を印加し、黒表示を
０Ｖ、白表示を６Ｖとし、正面での透過率が８等分され
るように駆動電圧を設定した。浜松ホトニクス社製ＦＦ
Ｐ光学系ＤＶＳ−３０００を用いて液晶セルの全方位の
透過率測定を行い、当該液晶セルの階調特性の視野角依
存性を求めた。得られた左右視角の階調特性を図２に示
した。 （実施例２）補償フィルムとして参考例１で作製した補
償フィルム３を用いた以外は実施例１と同様にして評価
を行った。結果を図３に示した。 （実施例３）補償フィルムとして参考例１で作製した補
償フィルム１とポリアミドフィルム（Δｎ２ｄ２＝−１
５０ｎｍ）を用いて図４に示すように配置し、実施例１
と同様に評価を行った。結果を図５に示した。 （比較例１）補償フィルムとして参考例１で作製した補
償フィルム１を用いた以外は実施例１と同様に評価を行
った。結果を図６に示した。 （比較例２）補償フィルムとして参考例１で作製した補
償フィルム１と変成ポリカーボネイトフィルム２枚（Δ
ｎ２ｄ２＝−４００ｎｍ）を用い、図７に示すように配
置し、実施例１と同様に評価を行った。結果を図８に示
した。以上、本発明の実施例について説明したが、いず
れも各比較例に比べて、コントラスト特性を損ねること
なく、表２に示すとおり、中間調表示時の左右の非対称
性を低減できることが判明した。

【００１７】

【表２】

【００１８】

【発明の効果】本発明のノーマリーブラックモード型ツ
イステッドネマチック液晶表示素子は、ツイステッドネ
マチック配向を固定化した光学補償フィルムと光学的に
負の異方性を示すフィルムを、駆動用液晶セルと上側ま
たは下側偏光板との間に配置することにより、コントラ
スト特性を損ねることなく、中間調表示時の左右の非対
称性を解消した高品位な画像表示が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における各構成要素の配置図を示す。

【図２】実施例1における階調の視角（左右）特性を示
す。

【図３】実施例2における階調の視角（左右）特性を示
す。

【図４】実施例３における各構成要素の配置図を示す。

【図５】実施例3における階調の視角（左右）特性を示
す。

【図６】比較例１における階調の視角（左右）特性を示
す。

【図７】比較例２における各構成要素の配置図を示す。

【図８】比較例２における階調の視角（左右）特性を示
す。

【符号の説明】

１，１’：偏光板 ２ ：駆動セル ３ ：補償フィルム ４，４’：光学的に負の異方性を持つフィルム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の偏光板の間に、駆動用液晶セル
   と、ツイステッドネマチック配向が保持されている光学
   補償フィルムと、光学的に負の異方性を示すフィルムと
   を設けたノーマリーブラックモード型ＴＮ液晶表示素
   子。
2. 【請求項２】 駆動用液晶セルにおけるネマチック液晶
   層の屈折率異方性Δｎと当該液晶層の厚みｄとの積（Δ
   ｎｄ値）が、２００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲にあり、当
   該液晶層のねじれ配向時のねじれ角が、８０゜〜１００
   ゜の範囲にあり、光学補償フィルムの屈折率異方性△ｎ
   1と当該フィルムの厚みｄ1との積（△ｎ１ｄ1値）が、
   １５０〜６００ｎｍの範囲にあり、この光学補償フィル
   ムが保持しているツイステッドネマチック配向のねじれ
   角が、８０゜〜１００゜の範囲にあって、そのねじれ方
   向が、該前記駆動用液晶セルにおけるネマチック液晶層
   のねじれ配向方向と逆方向であり、しかも、光学的に負
   の異方性を示すフィルムの膜厚方向の複屈折△ｎ２と、
   当該フィルムの厚みｄ２との積（△ｎ２ｄ２値）が、−
   ２０〜−３００ｎｍの範囲にある請求項1に記載のノー
   マリーブラックモード型ＴＮ液晶表示素子。