JP2003515190A - 通常白色の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ - Google Patents

通常白色の超ねじれネマチック液晶ディスプレイ

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JP2003515190A JP2001539068A JP2001539068A JP2003515190A JP 2003515190 A JP2003515190 A JP 2003515190A JP 2001539068 A JP2001539068 A JP 2001539068A JP 2001539068 A JP2001539068 A JP 2001539068A JP 2003515190 A JP2003515190 A JP 2003515190A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、超ねじれネマチック（STN）ディスプレイセルおよび補償層を含む通常白色の超ねじれネマチック(NW-STN)ディスプレイであって、補償層がねじれ液晶ポリマーであり、かつオフ状態でのディスプレイセルのORの10〜50％である光リターデーション (OR) を有することを特徴とし、ここで、補償層のねじれ角の絶対値は150〜10°であり、かつSTNディスプレイセルのねじれ角の絶対値より少なくとも90°小さいディスプレイに関する。好ましくは、NW-STNディスプレイの補償層は、STNディスプレイセルと温度適合されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通常白色の超ねじれネマチック（NW-STN）ディスプレイおよびそ
れを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および課題】
超ねじれネマチック（STN）ディスプレイは、例えば欧州特許第0,936,490号
に開示されているように従来公知である。それらは、慣用のねじれネマチック（
TN）液晶ディスプレイ(LCD)と比べて大きいねじれ角（典型的には約180〜270°
）を有する。STN構造は、非常に急な電気光学応答特性をもたらし、これは高マ
ルチプレックス駆動のために必要とされる。このために、STN-LCDは、高度の受
動マルチプレックスを有する大きいディスプレイのために使用されるときに、慣
用のTN-LCDと比べて優れた画像品質を有する。しかしながら、STN液晶(LC)層の
複屈折効果のために、これらのディスプレイは劣ったコントラストを示し、かつ
無色でなく、このことは、黒白(BW)およびカラーのディスプレイにおける使用を
制限する。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】
STNディスプレイのこれらの望まない着色効果の解決は、ディスプレイ層の光
軸に垂直な光軸を用いて重ねられた第２のSTN-層を使用して、これらの着色効果
を補償することによって見出された。この補償方法は、バビネット(Babinett)補
償器の原理に基づいている：垂直な入射光については、均質な複屈折層により引
き起こされる光学効果は、第１の層に対して垂直に置かれた第２の同一層によっ
て完全に補償され得る。このことから、STNディスプレイセルにおいて生じる光
学効果は、第２のSTN層（＝補償層またはリターデーション層）を用いて完全に
補償され得ることが、この層がSTN-ディスプレイセルと較べて同じ値の光リター
デーション(OR)および等しいが反対のねじれ角を有するなら、次に起こり、それ
によって、ORは層厚および複屈折の積(d・Δn)として表される。
【０００４】 そのようなSTN-補償層の高い補償品質は、二重セル超ねじれネマチック(DSTN)
ディスプレイにおいて証明され、ここで、アドレス可能な(addressable)STN-LC-
セルの光学効果は、反対のねじれを有する第２の同一の（アドレスされない(non
-addressed)）STN-LCセルを用いることにより補償される。そのようなDSTNディ
スプレイが交差した偏光子間におかれるなら、オフ状態の補償されたディスプレ
イは非常に黒く、これらの標準黒色(NB)ディスプレイのコントラスト比は（セル
のリターデーション値およびねじれ角の適当な調整によって）非常に高いことが
できる。そのようなNBディスプレイはオフ状態で暗く、オン状態で明るい。これ
らのDSTNディスプレイは、高い画像品質を有するが、重量および厚みの増加、脆
性および高い製造費用を欠点としてもつ。
【０００５】 DSTNディスプレイの欠点を避けるために、均質に引き伸ばされた（ねじれてい
ない）ポリマー、主としてポリカーボネートのフィルムが、STNディスプレイの
光学補償のために現今しばしば使用される。ただ、これらの層は、必要とされる
ねじれ角およびリターデーションの温度依存性を欠くので、アドレス可能なディ
スプレイセルを完全には補償することはできない。引き伸ばされたポリマーの補
償層のねじれ角および温度依存性の問題は、ねじれた温度適合したLCP補償層、
例えば欧州特許第0,868,680号に開示され、Twistar（商標）として市販されてい
て入手可能な層を用いることによって避けることができる。
【０００６】 ディスプレイセルおよびリターデーション層のねじれ角および光リターデーシ
ョンについて特定の値を有するディスプレイは、欧州特許第0,584,943号に開示
された。これらのディスプレイは、単軸的に伸び、かつ標準黒色ディスプレイで
あるポリマーフィルムの位相板を含む。
【０００７】 通常白色のディスプレイは欧州特許第0,795,773号に開示された。これらのデ
ィスプレイは液晶ポリマーを含まないが、２つの基盤間にはさまれた２対の液晶
モノマーを含み、それに対して、これらの対のうちの１つは、電圧を施与するこ
とにより活性であり、他は受動である。これらのディスプレイのリターデーショ
ンセルおよびディスプレイセルのねじれ角は、大きく異なるか、および／または
リターデーションセルの光リターデーション(OR)は、オフ状態でのディスプレイ
セルのORの50％より（はるかに）大きい。そのようなディスプレイは理想的なコ
ントラストからは遠く、そのうえ、全波長範囲にわたって一定ではない。
【０００８】 しかしながら、均質に引き伸ばされたポリマーリターダー(retarder)を用いて
補償されたディスプレイならびにオフ状態でのディスプレイセルと同じリターデ
ーション値および同じであるが反対のねじれ角を有する補償器で補償されたディ
スプレイはすべて、高品質の通常白色の(NW)ディスプレイのためにあまり適当で
ないという欠点を有する。これらのNWディスプレイは、オフ状態で明るく、オン
状態で黒色である。幾らかの用途においては、NWディスプレイは、NBディスプレ
イより、例えば反射用途または能動式のディスプレイにおいて好ましい（＝明る
い背景での暗い特性）。ねじれていない補償フィルムが使用されるか、または、
アドレス可能なセルと等しいが反対のねじれ角および等しいリターデーション値
を有する補償層が使用されるなら、補償されたディスプレイのオフ状態の明るさ
は、高いことができる。しかしながら、これらの補償されたディスプレイの重大
な欠点は、そのオン状態があまり暗くなく、低いコントラスト比（＝明るい状態
での透過度と暗い状態での透過度との比）をもたらすことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、オフ状態で良好な明るさを有し、かつ完全に黒いオン状態を有するNW
-STNディスプレイを得ることを目的とする。したがって、（STN-ディスプレイの オン状態 を補償するのに最適化された）少しねじれた補償層を使用することが提
案される。これらの少しねじれた補償層は、低い光リターデーション値を有し、
これはオフ状態でのディスプレイセルのリターデーション値よりはるかに小さい
。より特には、本発明は、超ねじれネマチック（STN）ディスプレイセルおよび
補償層を含む通常白色のの超ねじれネマチック(NW-STN)ディスプレイであって、
補償層がねじれ液晶ポリマーであり、かつオフ状態でのディスプレイセルのORの
10〜50％である光リターデーション (OR) を有することを特徴とし、ここで、補
償層のねじれ角の絶対値は150〜10°であり、STNディスプレイセルのねじれ角の
絶対値より少なくとも90°小さいディスプレイに関する。
【００１０】 好ましい実施態様においては、補償層がねじれ液晶ポリマーであり、かつオフ
状態でのディスプレイセルのORの10〜35％である光リターデーションを有する。
【００１１】 別の好ましい実施態様においては、補償層のねじれ角の絶対値は、STNディス
プレイセルのねじれ角の50％以下であり、より好ましくは補償層のねじれ角の符
号は、STNディスプレイセルのねじれ角の符号と反対である。
【００１２】 これらの有利な特性が広い温度範囲にわたって維持されることが必要とされる
なら、本発明のNW-STNディスプレイは、温度適合された補償層、例えば温度適合
されたLCP補償層、例えば欧州特許第0,868,680号に開示されており、Twistar（
商標）として市販されていて入手可能な補償層を備えることができ、ここで、補
償層は、STNディスプレイセルと温度適合されている。より特には、NW-STNディ
スプレイはよって、Tgより上のネマチック相および少なくとも100Pa.秒の稼動温
度での動的粘度を有する高分子量液晶物質を有する補償層を含み、それによって
、高分子量物質のTcとSTNディスプレイセルのTcとの差は−30〜＋30℃の範囲、
好ましくは−20〜＋20℃の範囲、より好ましくは−10〜＋10℃の範囲にあり、高
分子量液晶物質のTgは50℃より下である。オフ状態での白色ディスプレイを得る
ために、本発明の液晶ディスプレイは２つの偏光子を含み、かつ単軸的に引き伸
ばされたポリマーフィルムを含まない。
【００１３】 本発明はさらに、上記したNW-STNディスプレイの製造方法であって、補償層が
、オフ状態でのディスプレイセルの10〜50％、より好ましくはオフ状態でのディ
スプレイセルの10〜35％である光リターデーションを有するように、STNディス
プレイセルおよび補償層が選択され、補償層のねじれ角の絶対値が150〜10°で
あり、かつSTNディスプレイセルのねじれ角の絶対値より少なくとも90°小さい
方法に関する。
【００１４】 提案された補償層を用いて補償され、２つの（ほとんど）交差した偏光子間に
おかれた本発明のNW-STNディスプレイは、非常に黒色のオン状態および非常に高
いコントラスト比を示す。温度適合された、少しねじれた補償層が使用されるな
ら、高められた温度ですら、オン状態は非常に暗いままであり、コントラスト比
は非常に高いままである。
【００１５】 以下の実施例によって本発明をさらに説明する。
【００１６】
【実施例】比較例１ ポリカーボネート補償層（ねじれていない、Ｒ550nm＝566nm、ディスプレイセ
ルの出力方向に対して−75°で、スロー軸(slow axis）を用いて上部に積層され
ている）で補償され、ディスプレイの正面および背面でそれぞれ−10°および10
5°でそれらの吸収軸を用いて積層された２つの高効率偏光子（T1//＝31.7％；T
x＝0.02％）間に置かれた典型的なNW-STNディスプレイセル（Ｒ550nm＝788nm、 φ＝+240°）は、オン状態で1.9％の輝度および15:1のコントラスト比を有する
（垂直入射、白色光；反射なし）。 1T＝輝度量。輝度値は、可視波長範囲における透過量の計量した平均である。
特定の波長での重量因子は、その特定波長での（平均の）ヒトの目での感度に依
存する。 T//＝２つの平行な偏光子についての輝度。 Tx＝２つの交差した偏光子についての輝度。
【００１７】実施例１ 比較例１の同じディスプレイセルが、Ｒ550nm＝234nm、φ＝−40°を有する補
償層を用いて補償され、この補償されたディスプレイが同じ（しかしここでは交
差した）偏光子間に置かれたなら、オン状態についての輝度量は0.2％であり、
コントラスト比は120：1である（垂直入射、白色光；反射なし）。
【００１８】実施例２ 比較例１で使用したのと同じディスプレイセルが、Ｒ550nm＝258nm、φ＝−46
°を有する補償層を用いて補償され、この補償されたディスプレイが同じ（しか
しここでは交差した）偏光子間に置かれたなら、オン状態についての輝度量は0.
07％であり、コントラスト比は350：1である（垂直入射、白色光；反射なし）。
【００１９】実施例３ 実施例１または２の補償されたNW-STNディスプレイのオフ状態の明るさを増加
するために、ディスプレイのリターデーション値（および補償層のリターデーシ
ョン値）を増加することができる。 比較例１で使用したより20％高いリターデーション値を有するNW-STNディスプ
レイセル（Ｒ550nm＝946nm、φ＝+240°）が、RがＲ550nm＝310nm（φ＝−46°
）に対して20％増加され、同じ（しかしここでは交差した）偏光子間に置かれる
補償層を用いて補償される。オフ状態についての輝度量は実施例２のディスプレ
イに比べて17％増加し、それに対してオン状態についての輝度量は0.1％で低い
ままであり、コントラスト比は250：1で高いままである（垂直入射、白色光；反
射なし）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA06 BA42 BC22 2H089 HA02 HA24 HA25 HA30 JA01 JA02 JA04 KA02 QA16 RA10 SA02 SA04 SA07 TA14 2H091 FA11X FB02 FB12 FD06 HA10 JA01 KA02 LA16 LA17 LA20 2H093 ND02 ND04 NE10 NF05 NF28

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超ねじれネマチック（STN）ディスプレイセルおよび補償層
    を含む通常白色の超ねじれネマチック(NW-STN)ディスプレイであって、補償層が
    ねじれ液晶ポリマーであり、かつオフ状態でのディスプレイセルの光リターデー
    ション (OR)の10〜50％であるORを有することを特徴とし、ここで、補償層のね
    じれ角の絶対値は150〜10°であり、かつSTNディスプレイセルのねじれ角の絶対
    値より少なくとも90°小さいところのNW-STNディスプレイ。
  2. 【請求項２】 補償層が、オフ状態でのディスプレイセルのORの10〜35％で
    あるORを有する請求項１記載のNW-STNディスプレイ。
  3. 【請求項３】 補償層のねじれ角の絶対値が、STNディスプレイセルのねじ
    れ角の絶対値の50％以下である請求項１または２記載のNW-STNディスプレイ。
  4. 【請求項４】 補償層のねじれ角の符号が、STNディスプレイセルのねじれ
    角の符号の反対である請求項１〜３のいずれか１項記載のNW-STNディスプレイ。
  5. 【請求項５】 補償層が、STNディスプレイセルと温度適合されている請求
    項１〜４のいずれか１項記載のNW-STNディスプレイ。
  6. 【請求項６】 補償層が、Tgより上のネマチック相および少なくとも100Pa.
    秒の稼動温度での動的粘度を有する高分子量液晶物質を含み、それによって高分
    子量物質のTcとSTNディスプレイセルのTcとの差は−30〜＋30℃の範囲にあり、 高分子量液晶物質のTgは50℃より下である請求項５記載のNW-STNディスプレイ。
  7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１項記載のNW-STNディスプレイの製
    造方法であって、補償層が、オフ状態でのディスプレイセルの光リターデーショ
    ン (OR)の10〜50％であるORを有するように、STNディスプレイセルおよび補償層
    が選択され、補償層のねじれ角の絶対値が150〜10°であり、かつSTNディスプレ
    イセルのねじれ角の絶対値より少なくとも90°小さいところの方法。
  8. 【請求項８】 補償層が、オフ状態でのディスプレイセルの光リターデーシ
    ョン (OR)の10〜35％であるORを有するように、STNディスプレイセルおよび補償
    層が選択され、補償層のねじれ角の絶対値が150〜10°であり、かつSTNディスプ
    レイセルのねじれ角の絶対値より少なくとも90°小さいところの請求項７記載の
    方法。
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