JP2615715C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気光学素子、さらに詳しくは電界効果型液晶の電気光学素子に関す
る。 〔従来の技術〕 従来のスーパーツイステッドネマチック（以下「ＳＴＮ」という。）モードを
利用した電気光学素子は波長に対する透過率特性が平坦ではなく、そのため黄色
や緑の着色が避けられなかった。そこで表示用ＳＴＮ液晶パネルの複屈折で生じ
た着色を色消し用の光学異方体（補償セル）を通過させることにより補償し、着
色を発生させないようにすることが考えられる。この原理を詳述する。第３図は
従来のＳＴＮを利用した電気光学素子にさらに補償セルを備えた電気光学素子で ある。１は検光子（出射側の偏光板）であり、その偏光軸は方向１９、２は補償
セル、３は表示セルであってＳＴＮモードを利用した電気光学素子、４は偏光子
（入射側の偏光板）でありその偏光軸は方向１８である。入射光（白色）２５に
は偏光はなく進行方向の直角方向２５１のすべてに対し均一である。これが偏光
子４を通過すると、各波長の光（例えば青２６１、緑２６２、赤２６３）も直線
偏光２６１、２６２、２６３、となり、その偏光方向は方向１８と同じ方向とな
る。そして直線偏光２６が表示セル３を通るとき、表示セル３には複屈折性があ
るため直線偏光２６１、２６２、２６３はいずれも楕円偏光２７１、２７２、２
７３に変わり、楕円偏光の状態は波長（色）によって異なる。従って楕円偏光２
７がこのまま検光子１を通るとすれば波長（色）によって透過光量に差が生じ、
透過光２９は色付いて見えることになる。このような着色の発生をなくすために
、楕円偏光２７を補償セル２に通過させることにより、各波長につき元の直線偏
光２８１、２８２、２８３に戻すことができる。検光子１の偏光方向１９が直線
偏光２８の偏光方向２８１、２８２、２８３と互いに直交していれば光はほとん
ど通らず、つまり黒色表示が得られることになる。 以上は表示セル３に電圧を印加しない場合であり、表示セル３に電圧を印加し
た場合は、白色表示が得られる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来の電気光学素子においては、着色のない完全な白黒表示を得るために
は、補償セルは表示セルと同じ液晶材料、同じ層厚（セルギャップ）、同じねじ
れ角（ねじれ配向角が同一でかつねじれ方向が逆向き）である液晶でなければな
らない。厳密にいうならば液晶材料の屈折率異方性△ｎと層厚ｄの積である複屈
折の光路長△ｎｄを同一にするために、同一の液晶材料である場合（△ｎが等し
い）は、層厚ｄが同一でなければならない。 一方表示セルに使用される液晶は、良好な応答スピード性能や良好な温度特性
の要求から高価な添加剤等の添加によって液晶材料を調整する必要があり、この
ため材料費の高騰、製造工程の複雑化、製造時間の増大等をまねき、表示セルの
液晶材料のコストは高い。上記従来の電気光学素子においては、補償セルの液晶
を表示セルの液晶と同一のものを用いるので、材料コストの高騰になるばかりで はなく、補償セルと表示セルの各層厚ｄを等しくするための製造工程が不可欠と
なる欠点を有している。 本発明は上記従来の欠点を解消し、補償セルの液晶材料の選択の範囲を拡大し
、さらにセルギップ調整に係わる工程が簡素化でき、かつ、着色のない白黒表示
が可能な電気光学素子の製造方法を提供することを目的とする。 ロ．発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 本発明による電気光学素子の製造方法は、屈折率分散α１、液晶の屈折率異方
性△ｎ１と液晶層の厚さｄ１の積△ｎ１・ｄ１、液晶のねじれ角の値とをパラメ
ータとして有する液晶セルと、該液晶セルに隣接して配置され屈折率分散α２、
△ｎ２・ｄ２を有する補償手段と、該補償手段と前記液晶セルとを挟むように配
置された偏光板とを有する電気光学素子の製造方法であって、 前記液晶セルの屈折率分散α１と△ｎ１・ｄ１の値と液晶のねじれ角との値を
決定し、それらの値に応じた前記屈折率分散α２及び前記△ｎ２・ｄ２の値に対
応する視感透過率の関係に基づき前記視感透過率が最小付近となるように、前記
補償手段が有する屈折率分散α２と△ｎ２・ｄ２の値とを設定することを特徴と
する。 液晶材料の屈折率異方性△ｎは一般に波長λ（ｎｍ）に対し依存性があり、そ
の特性は一般的には波長λに対して負の傾向を有する。波長λ＝４５０ｎｍ及び
λ＝５９０ｎｍにおけるそれぞれの屈折率異方性（以下「△ｎ（４５０）」、「△
ｎ（５９０）」と表す。）の比を屈折率分散α と定義する。αは液晶材料が全く同一ならば同一であるが、異なった液晶材料
でも同一となることはある。 本発明の電気光学素子としては、従来より周知の液晶表示装置の他に光学シャ
ッター等にも適用可能である。また、用いられている液晶組成物は周知の配向処 理により、ねじれ配向されるものばかりではなく基板と平行に配向（ねじれてい
ない）するものでも適用できるので以下に述べる実施例に限定されるものではな
い。さらに、ねじれ配向させる場合には、そのねじれ角に制限があるわけではな
いが、コントラストや表示特性また製造する上から９０°〜３６０°が望ましい
範囲である。しかし、９０°未満や３６０°を超えるねじれ配向であっても本発
明は適用できるものである。（以上のことは補償セルと表示セルの両方に適用で
きる。） 次に、光学的異方体の配置に関しては、第１図では表示セルの上方に配置した
が、表示セルの下方に配置してもよいし、表示セルの上方及び下方に配置しても
よい、さらに光学的異方体を積層しても同様の効果が得られる。 また、第１図では透過型の電気光学素子を示しているが、例えば下側偏光板４
の下方に従来より周知の反射板を設けて反射型の電気光学素子とすることもでき
る。 （実施例） 第１図は、本発明の電気光学素子の一実施例の構造を示した断面図である。１
は上側偏光板、２は光学的異方体としての液晶セル（以下「Ａセル」という。）
、３は表示を行う液晶セル（以下「Ｂセル」という。）、４は下側偏光板、５は
Ａセルの液晶、６はＢセルの液晶、７、８はそれぞれＡセル２の上基板と下基板
、９は配向膜、１０はスペーサー、１１、１２はそれぞれＢセル３の上基板と下
基板、１３は透明電極である。配向膜９はＡセル２とＢセル３のそれぞれの上基
板７、１１とそれぞれの下基板８、１２の対向する面上に形成され、それぞれラ
ビング処理（配向処理）されている。Ａセル２とＢセル３のそれぞれの層厚（セ
ルギャップ）はスペーサー１０によって一定の間隔にされ、スペーサー１０は上
基板７、１１と下基板８、１２に接着している。透明電極１３はＢセル３の上基
板１１と下基板１２の対向する面上に形成され、Ｂセル３の配向膜９は透明電極
１３上に形成されている。Ａセル２に透明電極が形成されていてもよいが本実施
例では形成しなかった。Ａセル２の液晶５は、フェニルシクロヘキサン系又はビ
フェニル系の液晶組成物にＢＤＨ社製ＣＢ−１５が適量添加され、右ねじれ（Ａ
セル２からＢセル３に向かっての回転を示す。以下同じ）のらせん構造になって
い る。液晶５はスメクチック型あるいはコレスチック型の液晶でもよいが本実施例
においてはネマチック型である。なお、本実施例ではネマチック型液晶組成物に
光学活性剤又はコレステリック型液晶等が添加混合されたものを総称してネマチ
ック液晶と呼ぶことにする。本発明においては、このネマチック液晶のみならず
、複数のネマチック液晶の混合されたものやネマチック液晶に他の物質を添加し
たものでもよい。Ｂセル３の液晶６はフェニルシクロヘキサン系の液晶組成物に
メルク社製の光学活性剤Ｓ−８１１が適量添加され、左ねじれのらせん構造にな
っている。偏光板１、４は三立電気社製ＬＬＣ₂−８１−１８を使用し、偏光軸
（吸収軸）は、それぞれ隣接する基板７、１２のラビング方向（配向膜９のラビ
ング方向）と４５°の角度を有する。なお、この４５°の配置の仕方、即ち基板
のラビング方向を基準として右側か左側かは、本実施例の電気光学素子をネガ状
態で実験しているので、常にネガ状態になる側に選択して配置した。 Ａセル２の下基板８におけるラビング方向とＢセル３の上基板１１におけるラビ
ング方向とは直交している。ただし、この下基板８におけるラビング方向と上基
板１１におけるラビング方向とのなす角度は７０°〜１１０°の範囲が望ましく
最も望ましいのは９０°（直交）である。従って、本実施例では９０°で行った
。 第２図は本発明の電気光学素子の各軸の関係を示した図である。１４はＢセル
の下基板のラビング方向、１５はＢセルの上基板のラビング方向、１６はＡセル
の下基板のラビング方向、１７はＡセルの上基板のラビング方向、１８は下側偏
光板の偏光軸の方向、１９は上側偏光板の偏光軸の方向、２０は上側偏光板の偏
光軸の方向とＡセルの上基板のラビング方向とのなす角度、２１はＡセルの液晶
のねじれ角の大きさ、２２はＡセルの下基板のラビング方向とＢセルの上基板の
ラビング方向とのなす角度、２３はＢセルの液晶のねじれ角の大きさ、２４はＢ
セルの下基板のラビング方向と下側偏光板の偏光軸とのなす角度を示す。 電気光学素子としての電界効果型液晶はネガタイプ（電圧無印加状態で光が透
過せず黒色、電圧印加状態で光が透過して白色の表示をするものすなわち表示文
字が白、背景が黒）と逆の関係のポジタイプがあり、本発明はいずれかのタイプ
のものに限定されないが本実施例においてはネガタイプのものである。 （１）Ｂセルは、液晶のねじれ角が左ねじれの２４０°、α＝１．１０、△ｎ （５９０）ｄ＝０．９μのものを用い、Ａセルは液晶のねじれ角が右ねじれの２
４０°の液晶である。△ｎ（５９０）ｄは、波長λ＝５９０ｎｍにおける屈折率
異方性△ｎ（５９０）と層厚ｄとの積である光路長を表す。第４図はＡセルのα
と△ｎ（５９０）ｄの視感透過率Ｔに対する関係を示した図である。αは主成分
若しくは主成分以外の組成を変化させ又は添加物等の添加によって適宜調整した
。視感透過率Ｔは光がＢセル及びＡセルを透過する時の透過率を測定し、各波長
における透過率に視感度補正をしたものである。この値が小さいほど黒色の良好
な状態すなわちＡセルによって着色の補正が良好に行われたことを示す。例えば
α＝１．１６の液晶のＡセルは△ｎ（５９０）ｄ＝０．８９μにおいて視感透過
率Ｔは最少になりその値Ｔ＝０．１４％となる。視感透過率Ｔが最少（その時の
値をＴｍｉｎとする）となる点は、である。第５図はαに対するＴｍｉｎの関係を示した図であり、α＝１．１０の
場合がＴｍｉｎが最少となり最も良好な状態であることがわかる。本実施例は、
ＡセルとＢセルの液晶ねじれ角の大きさが同じで、方向が異なる（右ねじれと左
ねじれ）の場合、ＡセルとＢセルのαを同じ値にすると（この場合ＡセルとＢセ
ルの光路長は△ｎ（５９０）ｄ＝０．９０μで同じ）最も良好な電気光学素子が
得られることを示す。 第６図及び第７図はそれぞれ上記（i）、（ii）の各状態の電気光学素子につ
いての光透過率のスペクトラムを示したものである。波長（横軸）に対する透過
率（縦軸）の変化が平坦かつ低い値であるほど着色のない良好な黒色表示となる
。Ａセルが（ii）の場合（第７図）、すなわちＴｍｉｎの値が最も小さい場合が
最も良好な電気光学素子であることを裏づけている。本実施例において最も良好
な電気光学素子となるＡセルとＢセルの各液晶の特性をまとめると表１のとおり
に なる。 （以下表において△ｎ（ ）ｄは△ｎ（５９０）ｄを意味する。） （２）第８図は、Ｂセルは前記（１）と同じものとし、Ａセルはねじれ角１６
０°（右）の液晶を用いた場合のＡセルのα、△ｎ（５９０）ｄとＴとの関係を
示した図である。Ｔが最少となる点はである。第９図はαに対するＴｍｉｎの関係を示した図である。第１０図、第１
１図は上記（i）（ii）（iii）の各スペクトラムを表したものであり、Ｔｍｉｎ
の値が最も小さい（iii）の状態が最も良好な電気光学素子であることがわかる
。前記（１）と同様に最も良好な電気光学素子なるＡセルとＢセルの各液晶の特
性をまとめると表２のとおりになる。 （３）第１２図は前記（２）の実施例につき、△ｎ（５９０）ｄがさらに高い
範囲の電気光学素子の例につき、Ａセルのα、△ｎ（５９０）ｄとＴとの関係を 示たものである。Ｔが最少となる点を例示すれば、 である。第１３図はαに対するＴｍｉｎの関係を示したものである。最も良好な
電気光学素子が得られる場合を示すと、表３のとおりである。 （４）前記（１）乃至（３）と同様の方法により、ねじれ角３００°（右）の
Ａセルについて最も良好な電気光学素子を得た結果を示す。Ｔｍｉｎが得られる
点は であった。第１４図はαに対するＴｎｉｍの関係を示す。最も良好な電気光学素
子が得られる場合は表４のとおりである。 （５）前記（４）の実施例につき△ｎ（５９０）ｄがさらに高い範囲について
の電気光学素子の例を示す。Ｔｍｉｎか得られる点は であった。第１５図はαに対するＴｍｉｎの関係を示す。最も良好な電気光学素
子が得られる場合は表５のとおりである。 （６）Ｂセルは液晶のねじれ角が左ねじれの２７０°、α＝１．２０、△ｎ(
５９０)ｄ＝０．８μ、Ａセルは液晶のねじれ角が右ねじれの１４０°とし、Ａ
セルのα、△ｎ（５９０）ｄとＴとの関係を測定した結果、Ｔが最少となる点は であった。第１６図はαに対するＴｍｉｎの関係を示す。最も良好な電気光学素
子が得られる場合は表６のとおりである。 （７）第１７図は、（１）乃至（５）の実施例で用いられたＢセルに対し、Ａ
セルのねじれ角を変化させ、（１）乃至（５）と同様に最も良好な電気光学素子
を得た場合のＡセルのねじれ角、α、△ｎ（５９０）ｄの関係をプロットした図
である。 各点に記載された数値は最適なαの値である。Ａ、Ｂ各点はそれぞれ前記（１）
、（２）の各実施例のものである。 （８）第１８図は（６）の実施例で用いられたＢセルに対し、Ａセルのねじれ
角を変化させ、最も良好な電気光学素子を得た場合のＡセルのねじれ角、α、△
ｎ（５９０）ｄの関係をプロットした図である。 第１７図、第１８図によれば、Ａセルのねじれ角（但し回転方向は反対）、α
、△ｎ(５９０)ｄがすべてＢセルと相等しい場合最適な電気光学素子となるが(
第１７図Ａ点、第１８図Ｃ点)、Ａセルのねじれ角がＢセルと異なっていてもα
と△ｎ（５９０）ｄを適宜選択すれば最適な電気光学素子が得られることを示す
。 また、第１７図、第１８図の各点以外の領域に関しては、白黒表示が得られな
いというものではなく、各点を中心として、ある範囲において実用上支障のない
条件として存在する。その範囲は、白黒として要求されるレベル（例えば黒さ加
減といったもの）により電気光学素子の用途や使用者側の基準により許容範囲が
広くなったりするので変動する。 （９）第１９図は、本発明の他の実施例として反射型の電気光学素子の構造を 示した断面図である。１乃至１３は第１図と同じであり、３０は反射板である。
本実施例においては、上側偏光板１から入射し下側偏光板４を通過した光は反射
板３０によって反射され上側偏光板１から出射される。反射板３０につき、偏光
機能を有する反射板を用いると、反射板が偏光機能と反射機能を兼ね備えている
ので下側偏光板４は不要となり、より簡素化された構造の電気光学素子となる。 ハ．発明の効果 本発明は前記の構成であるから、前記従来技術の問題点が解消され、かつ電気
光学素子の外観が電圧無印加状態で黒に近い色、電圧印加状態で白に近い色とな
り、コントラストの良い白黒表示が可能な電気光学素子が得られた。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の電気光学素子を説明した断面図、第２図は本発明の電気光学
素子の各軸の関係を示した図、第３図は従来技術の原理を簡単に説明した図、第
４図、第８図、第１２図は本発明の実施例につき、α、△ｎ（５９０）ｄとＴと
の関係を示した図、第５図、第９図、第１３図、乃至第１６図は本発明の実施例
につきαとＴｍｉｎとの関係を示した図、第６図、第１０図はスペクトラムの比
較図、第７図、第１１図は本発明の実施例のスペクトラム図、第１７図、第１８
図はいずれも、Ａセルのねじれ角を変えたときの最適な電気光学素子となるα、
△ｎ（５９０）ｄの関係をプロットした図、第１９図は反射型の電気光学素子を
説明した断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 屈折率分散α１、液晶の屈折率異方性△ｎ１と液晶層の厚さｄ１の積△ｎ１・
   ｄ１、液晶のねじれ角の値とをパラメータとして有する液晶セルと、該液晶セル
   に隣接して配置され屈折率分散α２、△ｎ２・ｄ２を有する補償手段と、該補償
   手段と前記液晶セルとを挟むように配置された偏光板とを有する電気光学素子の
   製造方法であって、 前記液晶セルの屈折率分散α１と△ｎ１・ｄ１の値と液晶のねじれ角との値を
   決定し、それらの値に応じた前記屈折率分散α２及び前記△ｎ２・ｄ２の値に対
   応する視感透過率の関係に基づき前記視感透過率が最小付近となるように、前記
   補償手段が有する屈折率分散α２と△ｎ２・ｄ２の値とを設定することを特徴と
   する電気光学素子の製造方法。