JP2674508B2 - 液晶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は液晶装置、特にスーパー
ツイステッドネマチック型の液晶装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のスーパーツイステッドネマチック
型（以下、ＳＴＮ型という）の液晶装置は、特開昭６０
−５０５１１号公報のように液晶分子のねじれ角が９０
度以上であり、液晶セルの上下に一対の偏光板を設け、
これらの偏光軸（吸収軸）と、電極基板に隣接する液晶
分子の分子軸方向とがなす挟角が３０度から６０度の範
囲であった。そのために、複屈折による着色により液晶
セルに対し電圧無印加状態での外観の色相が白色ではな
く、一般に緑色から黄赤色にかけての色相になってい
る。また、選択電圧印加状態での外観の色相も黒色では
なく一般に青色となっている。 【０００３】図１７は従来のＳＴＮ型液晶装置の模式図
である。図において、１７１は上側偏光板、１７２は液
晶セルであり、基板１７３上にＩＴＯ電極等の透明電極
１７４が形成されており、さらに配向膜１７５が塗布さ
れラビング処理されている。上下基板はスペーサー１７
６を介して対向し、液晶１７７を挟持した構成をなして
いる。１７８は下側偏光板である。 【０００４】図１９は上記の液晶装置における液晶セル
と偏光板の偏光軸（吸収軸）との関係を示す説明図であ
り、図において、１９０は液晶セルの上側電極基板のラ
ビング方向、１９１は液晶セルの下側電極基板のラビン
グ方向、１９２は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方
向、１９３は下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、１
９４は液晶セルの液晶分子のねじれ角の大きさ、１９５
は上側電極基板のラビング方向１９０と上側偏光板の偏
光軸（吸収軸）の方向１９２とのなす角、１９６は下側
電極基板のラビング方向１９１と下側偏光板の偏光軸
（吸収軸）の方向１９３とのなす角を表す。 【０００５】上記図１９において、角度１９４を２００
度、角度１９５、１９６をそれぞれ約５０度、さらに液
晶の屈折率異方性Δｎと液晶層の厚さｄとの積Δｎ・ｄ
を０．９μｍとしたときの液晶装置の光学的特性を図２
０に示す。同図は、この種の液晶装置の駆動法として通
常用いられているマルチプレックス駆動法によって、上
記液晶装置が駆動されたときのポジモード（電界無印加
状態で明るい）のオン状態の画素と、オフ状態の画素の
光透過率のスペクトルを示したものである。 【０００６】なお、オフ状態とは電界無印加状態ない
し、電界印加状態であってもほぼ無印加状態の分子配向
が維持されている状態のことをいい、またオン状態とは
液晶の分子配向の変化が光学的変化を引き起こすのに必
要かつ充分に生じている状態のことをいうものとする。
上記図２０におけるカーブＩはオフ状態、カーブIIはオ
ン状態の画素のスペクトルを示すもので、カーブＩは "
明るく" カーブIIは "暗い" 即ち、カーブＩとIIが視覚
的に区別することが可能であることがわかる。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
２０に示したスペクトルを色座標上にプロットすると、
図２１のようになり、従来の液晶装置では、ポジモード
でオフ状態は黄色に、オン状態では青色に着色している
ことがわかる。このように、従来技術では、ポジモード
のときには液晶装置のオフ状態の外観色が緑色、黄緑
色、黄色あるいは黄赤色などに着色、さらにオン状態で
は青色あるいは紺色となる。又ネガモード（電圧無印加
状態で暗い）のときにはオフ状態では紺色となり、オン
状態では黄色となる。 【０００８】これらの色は、液晶装置の表示色としては
一般に好まれる色ではない。やはり、液晶装置の表示色
は、白色と黒色の組み合わせ、すなわち、スペクトルで
示すならば、フラットなスペクトルの組み合わせが心理
的、物理的にもっとも適しているのであり、白黒表示の
できる液晶装置が求められている。特に、カラーフィル
ターとの組み合わせによりカラー表示を行う場合には、
スペクトルがフラットであるか否かは、色の鮮やかさに
大きな影響を及ぼし、前記図２０にスペクトルを示した
従来の方式では、緑色はともかく、青色及び赤色を高輝
度で表示することが困難となる。 【０００９】ところで、上記のような着色を解消する手
段としてツイステッドネマチック型（以下、ＴＮ型とい
う）の液晶装置において、単層型ツイステッドネマチッ
ク電界効果型液晶表示セルに給電手段を具設しないツイ
ステッドネマチック液晶層を重畳した二層型構造の液晶
装置が知られている（例えば特開昭５７−９６３１５号
公報参照）。 【００１０】しかしながら、上記公報に示されている液
晶装置は、そのまま前述したＳＴＮ型の液晶装置に適用
できるものではない。すなわち、上記公報に記載の液晶
装置はいわゆるＴＮ型である。即ち、ねじれ角は９０
度、偏光板は隣接する液晶分子方向と平行又は直交に配
置されたものであり、その動作原理は旋光性を利用した
ものである。従って、積極的に複屈折を動作原理に利用
したＳＴＮ型の構造とは大きく異なるものであるので、
単にそのままＳＴＮ型の液晶装置に適用することはでき
ない。 【００１１】本発明は上記のような問題点を解決するも
ので、その目的とするところは、白黒表示のできる液晶
装置を提供すること、さらには、カラー表示に適した液
晶装置を提供することにある。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による液晶装置は、以下の構成としたもので
ある。すなわち、対向する内面に電極が形成された一対
の基板間に、１２０°以上にねじれ配向されたネマチッ
ク液晶層を介在させてなる表示セルと、少なくとも一層
の分子長軸方向が連続的に変化している光学的異方体で
ある高分子フィルムとを、一対の偏光板間に有してな
り、各偏光板の偏光軸方向を、それに近接する表示セル
の液晶分子の長軸方向もしくは前記高分子フィルムの分
子長軸方向と略平行または略直交する方向を除く所定の
方向に設定すると共に、一方の偏光板を入射した光が、
前記表示セルと該表示セルに隣接する前記高分子フィル
ムとの間で各波長ごとに長軸方向の異なる楕円偏光とな
り、その後他方の偏光板に入射する際には各波長ごとに
長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前記表示セ
ルのネマチック液晶層のねじれ角とΔｎ・ｄの値に応じ
て前記高分子フィルムの分子長軸のねじれ角とΔｎ・ｄ
の値とを所定の条件に設定して表示セルのオン状態およ
びオフ状態における表示の着色を解消するようにしたこ
とを特徴とする。 【００１３】以下、本発明による液晶装置の基本的な原
理や装置構成および具体例を説明する。図１はその典型
的な一例を示す断面図であり、図において１１及び１８
は直線偏光板、１２は表示用液晶セル、１９は光学的異
方体である。表示用液晶セル１２の構造は、基板１３上
に透明電極１４が形成されており、さらに配向膜１５が
形成されラビング処理されている。上下基板はスペーサ
ー１６を介して対向し、液晶１７を挟んだ構造をしてい
る。 【００１４】本発明で用いる偏光板、液晶材料、液晶の
配向方法、液晶素子の駆動方法等は、従来のＴＮ型、も
しくはＳＴＮ型液晶装置等において一般的に知られてい
るものと同一のものが適用可能である。以下具体的に述
べる。 【００１５】光学特性は、用いた偏光板の偏光特性に大
きく影響を受ける。後述する本発明の具体的な実施例に
おいてはすべて三立電気社製ＬＬＣ２−８２−１８が用
いられているが、これに限定されないことはいうまでも
ない。図１５に上記偏光板２枚の光透過率の波長依存性
を示した。同図において、Ｉは一対の偏光板を互いに平
行に配置した場合、IIは互いに垂直に配置した場合のス
ペクトル曲線である。 【００１６】本発明で用いられる液晶組成物は、誘電異
方性が正のネマチック液晶である。好ましい液晶の一例
として、チッソ社製ＳＳ−４００８が挙げられる。他の
好ましい液晶組成物の一例として、以下に示したような
ものもある。 【００１７】 【化１】 【００１８】液晶組成物中には、液晶のねじれ構造を安
定に保つためにカイラルドーパントを添加することが好
ましい。そのカイラルドーパントとしては、例えば、右
ねじれのラセン構造をとらせるためにＢＤＨ社製ＣＢ−
１５、左ねじれのラセン構造をとらせるためにメルク社
製Ｓ−８１１を用いることができる。 【００１９】本発明で用いられる表示用液晶セル１２の
構成は前記図１７に示した従来技術で用いられる液晶セ
ル１７２と全く同一の構成のものが使用可能である。図
１において基板１３には例えばガラス、プラスチック等
の透明な基板が用いられる。基板上には例えばＩＴＯの
ような透明電極１４およびその透明電極上には液晶の配
向を定める配向膜層１５が形成される。 【００２０】配向膜層として用いられる好ましい例とし
て、ポリイミドやポリビニールアルコール等がある。こ
れらの配向膜層を一般的には、ラビングすることにより
液晶に一定の配向をあたえることができる。又他の液晶
の配向方法として、ＳｉＯ等の斜方蒸着法を用いること
もできる。 【００２１】本発明の液晶装置の駆動方法の一例を、図
１６に示した。同図に示したマルチプレックス駆動方法
は現在一般に用いられている方法であり、実用化されて
いるものであるが、本発明においては、他の駆動方法を
用いることもできる。 【００２２】光学的異方体１９には例えば、液晶組成
物、一軸延伸フィルム、液晶性高分子フィルム、液晶と
高分子化合物の混合物で作成したフィルム等が用いられ
る。液晶組成物を用いる場合にはスメクチック液晶、コ
レステリック液晶、ネマチック液晶等を用いることがで
きる。具体的には、ネマチック液晶、さらには、表示セ
ルと同じ、ネマチック液晶を用いることも望ましい方法
である。一軸延伸フィルムにおいては、例えばポリビニ
ルアルコール、ポリエステル、ポリエーテルアミド、ポ
リエチレン等を一軸延伸処理したフィルムを用いること
ができる。液晶性高分子フィルムにおいては、例えば、
ポリペプチドーポリメタクリレート混合フィルムを用い
ることができる。又、ポリペプチドに限らず、他の液晶
性高分子も用いることができるが、具体的にはコレステ
リック相を示す液晶性高分子であることが望ましい。一
例として以下に構造式を示す。 【００２３】 【化２】 【００２４】液晶と高分子の混合物から成るフィルムを
光学的異方体として用いる場合においては、例えば、Ｐ
ＣＨ系、ＣＣＨ系、ビフェニル等の低分子液晶にカイラ
ルドーパントを混合し、ラセン構造をもたせた液晶組成
物を、高分子、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポ
リ酢酸ビニル、ポリアミド等に混合させたものを用いる
ことができる。高分子中に混合される液晶組成物の好ま
しい一例を示した。 【００２５】 【化３】 【００２６】 【作用】本発明の新規な点は、従来のＳＴＮ型液晶装置
における着色を防止するために光学的異方体を備えたこ
とにある。この光学的異方体が果たしている作用につい
て以下詳細に説明する。 【００２７】図１８は前記図１７における従来のＳＴＮ
型液晶装置のオフ状態の光学的特性の説明図であり、図
において１８１は入射光である。その入射光１８１は一
般に自然光であり、可視領域の全波長の光を含み偏光方
向もランダムである。その入射光１８１が直線偏光板１
８２を通過すると偏光方向が整った直線偏光１８３１・
１８３２・１８３３等の集合となる。ここで１８３１・
１８３２・１８３３はそれぞれ波長４５０nm、５５０n
m、６５０nmの偏光を示す。当然これ以外の波長の直線
偏光も含まれるが、ここでは青、緑、赤の三色の代表的
波長としてこれら三つの波長のみを示した。 【００２８】これ等の直線偏光１８３１・１８３２・１
８３３は次に液晶セル１８４を通過する。液晶セル中の
液晶層は、光学的には一軸性の屈折率異方性を示すネマ
チック液晶がねじれた構造をとっている。このような構
造を持った液晶層中を前記直線偏光１８３１・１８３２
・１８３３等が通過したときに偏光状態がどのように変
化するかについては、後述する方法により予測可能であ
る。例えば前記図２０にスペクトルが示されている前述
従来の液晶装置の場合の結果を示すと、各々１８５１・
１８５２・１８５３のような偏光状態となる。このよう
に液晶層を通過することにより、偏光状態に波長分散が
生じてくる。 【００２９】これらの偏光１８５１・１８５２・１８５
３は最後に直線偏光板１８６を通過する。各々の波長の
偏光は直線偏光板１８６の方向に対応した成分のみが通
過してくる。例えば図２０にスペクトルが示されている
前述従来の液晶装置では、各々１８７１・１８７２・１
８７３のようになる。これより波長５５０nmの光量が多
く、波長４５０nm、６５０nmの光量が少ないことがわか
る。これらの結果をスペクトル的に表したものが図２０
のＩであり、更にこれを色座標上にプロットしたものが
図２１のＩである。このように従来のＳＴＮ型液晶装置
は複屈折による波長分散により着色状態にならざるを得
なかった。 【００３０】次に本発明による液晶装置のオフ状態の光
学的特性の説明図を図２に示した。図１８と図２を比較
すると図２では光学的異方体２８が構成要素として追加
されている点が図１８と異なっている。説明の便のた
め、光学的異方体２８と偏光板２６を除く構成要素の条
件は上記図１８に示された従来の例、すなわち、図２０
にスペクトルが示されている液晶装置と同一であるとす
る。 【００３１】従って図２において偏光板２２及び液晶セ
ル２４を通過した後の各波長の偏光の状態２５１・２５
２・２５３は、図１８の１８５１・１８５２・１８５３
と全く同一である。異なっているのは、図２における上
記各偏光２５１・２５２・２５３が次に通過するのが光
学的異方体２８であるという点である。本発明において
は、この光学的異方体２８が、偏光２３１・２３２・２
３３が液晶セル２４を通過することにより生じた波長分
散を、光学的異方体がキャンセルする作用をしているの
である。 【００３２】この作用をわかりやすく説明するために、
液晶セル２４の光学関数をＭと定義する。さらに２３１
・２３２・２３３の偏光状態をＰ、２５１・２５２・２
５３の偏光状態をＰ’とすると、Ｐ’はＰとＭから次式
で求められる。 Ｐ’＝Ｍ＊Ｐ ‥‥（１） 【００３３】ここで光学的異方体２８の光学的関数をＭ
の逆変換を行う関数Ｍ^-1であると仮定する。２９１・２
９２・２９３の偏光状態をＰ”とすると、Ｐ”はＰ’と
Ｍ^-1から次式で求められる。 Ｐ”＝Ｍ^-1＊Ｐ’ ‥‥（２） 【００３４】上記の（１）式と（２）式から次式が求ま
る。 Ｐ”＝Ｍ^-1＊Ｍ＊Ｐ ‥‥（３） 明らかに、 Ｍ^-1＊Ｍ＝１ ‥‥（４） 従って、 Ｐ”＝Ｐ ‥‥（５） 【００３５】上記の（５）式は２９１・２９２・２９３
の偏光状態（Ｐ”）が、それぞれ２３１・２３２・２３
３の偏光状態（Ｐ）と同一であることを示している。２
３１・２３２・２３３は自然光２１が直線偏光板２２を
通過した直後の偏光であるから、全ての波長が偏光板２
２の方位に対応した振動方向を持つ直線偏光である。従
って２９１・２９２・２９３も２３１・２３２・２３３
と同じ方位に振動方向を持つ直線偏光である。直線偏光
板２６の偏光軸方位が、偏光２９１・２９２・２９３の
振動方向と一致している場合には、この直線偏光はその
まま直線偏光板２６を通過し、２７１・２７２・２７３
となる。 【００３６】このときの出射光のスペクトルは、前記図
１５のＩに示した偏光板のスペクトルと一致する（ただ
し液晶セル及び光学的異方体等での光吸収を無視す
る）。偏光板のスペクトルは、ほぼフラットであり無色
である。この様に本発明における液晶装置では、オフ状
態の着色現象を解消することができる。 【００３７】本発明の要点は以上であるが問題は図２に
おいて液晶セル２４に入射した直線偏光２３１・２３２
・２３３等に対して液晶セル２４が行った変換の逆変換
をすべての波長にわたって行いうる光学的異方体が実際
に存在しうるかということである。結論的に云うと本発
明者等はその様な光学的異方体２８の条件が存在しうる
ことをみいだした。しかもこの様な条件は、液晶セル２
４の条件の如何にかかわらず、存在しうることをみいだ
した。 【００３８】この条件を説明するために前記図１に示す
本発明の液晶装置における液晶セルと偏光板と光学的異
方体との関係を図３に示した。同図において、３１は液
晶セルの下側電極基板のラビング方向、３２は液晶セル
の上側電極基板のラビング方向、３３は光学的異方体の
液晶セルと対向する表面の光軸方向、３４は光学的異方
体の偏光板と対向する表面の光軸方向、３５は下側偏光
板の偏光軸（吸収軸）の方向、３６は上側偏光板の偏光
軸（吸収軸）の方向、３７は上側偏光板の偏光軸の方向
３６と光学的異方体の光軸方向３４とのなす角度、３８
は光学的異方体の光軸方向３３と３４のなす角度、３９
は３３と３２とのなす角度、４０は液晶セル内の液晶層
のねじれ角の大きさ、３０は液晶セルのラビング方向３
１と下側偏光板の偏光軸の方向３５とのなす角度であ
る。 【００３９】ここで例えば液晶セルの条件を前記図２０
にスペクトルが示されている従来のポジモードの液晶装
置と全く同一条件、すなわち液晶セル中の液晶層のねじ
れ角の角度４０を２００度でΔｎ・ｄが０．９μｍとし
た場合の白色化条件について述べる。光学的異方体がな
い場合には当然ながら図２０に示す様なスペクトルとな
り着色状態となる。しかし光学的異方体として例えば液
晶セルを用い、その液晶層のツイスト角３８がマイナス
２００度（すなわち表示用液晶セルに対し逆ねじれでツ
イスト角の絶対値が等しい）でΔｎ・ｄが０．９μｍを
用いた場合には図４に示すように、そのオフ状態におけ
るスペクトルは、ほぼフラットとなる。ただし、このと
きの他の条件は図３における３７が４５度、３０が同じ
く４５度、３９が９０度である。図４に示したスペクト
ルを色座標上にプロットしたのが図５である。前記図２
０に示した従来の方式に比べほぼ白色であることがわか
る。 【００４０】上記実例に示した様に、波長の如何にかか
わらず図２に示した如く液晶セル２４の逆変換を行う光
学的異方体２８の条件が実在する。この対応関係を示す
と次の様になる。すなわち、 (1) 液晶セルのΔｎ・ｄと、光学的異方体のΔｎ・ｄの
絶対値が等しい。 (2) 液晶セルのツイスト角をθとすると光学的異方体の
ツイスト角はマイナスθである（ねじれの向きが逆であ
る）。 (3) 光学的異方体の液晶セルと対向する表面の光軸方向
３３と液晶セルの上側電極基板のラビング方向３２との
なす角度３９は９０度である。 【００４１】以上の３条件が成り立つとき、Δｎ・ｄの
値やツイスト角θの値の如何にかかわらず液晶装置のオ
フ状態における着色の完全な解消、すなわち白色化がで
きる。 【００４２】以上の説明は全てオフ状態における着色の
解消のメカニズムについてのものであった。本発明にお
いてはオン状態における着色も同時に解消されている。
オン状態の着色の解消の理由について厳密に説明するこ
とは不可能ではないが、煩雑である。いずれにせよ発明
者は後述する実施例に多くの実例を示した様に実験的に
様々な条件においてもオン状態の着色が全く、あるいは
ほとんど無いことを確認した。 【００４３】上記した様にポジモードのオフ状態の着色
の完全な解消をするためには前記の３条件が成り立つこ
とが必要である。しかし現実的には必ずしも図２に示し
た様に光学的異方体が液晶セルの変換の完全な逆変換に
ならなくても実用的には十分であることが多い。このこ
とを図６に概念的に示した。図６は図２と対応してい
る。図２と異なるのは光学的異方体６８を通過した後の
各偏光の状態６９１・６９２・６９３が図２の２９１・
２９２・２９３の如く完全な直線偏光ではなくわずかに
楕円偏光になっていることである。この結果、偏光板６
６を通過した後の偏光６７１・６７２・６７３はその強
度にわずかではあるが波長依存性を生じている。 【００４４】例えば、後述する具体例２０に示された条
件の様な場合のスペクトルを図８に、又図９にそのスペ
クトルを色座標上にプロットした。具体例２０に示され
た条件の場合、図６の６９１・６９２・６９３の様に光
学的異方体通過後の偏光の状態は楕円偏光になってい
る。にもかかわらず、図９に示した様にほぼ完全に着色
は解消されている。尚、図７にこの場合の光学的異方体
と、液晶セルと、偏光板の各軸の関係を示した。 【００４５】この様に前記３条件が満足されない条件に
おいても実用的には、十分に着色の解消が可能な光学的
異方体の条件が存在する。あるいは、他の理由により、
積極的な意味で上記３条件以外の光学的異方体を用いる
ほうがむしろ望ましいこともある。その理由の一つは偏
光板の特性が一般的に波長依存性があるという点であ
る。その実例が図１５に示されている。このような波長
特性を、光学的異方体の条件を適当に選択することによ
って、液晶装置としての着色を改良することができる。
これはオフ状態はもちろん、オン状態についてもそうで
ある。他の理由としては、視野角の広さを考慮して、光
学的異方体の条件を変えることがある。 【００４６】以上図１に示した構成における光学的異方
体の様々な条件について述べてきた。図１に示した構成
においては図面上光学的異方体が液晶セルよりも上にあ
る。しかし、この上下関係が本発明の本質と全く関係な
いことは明らかである。このことは図２及び図６での液
晶セルと光学的異方体の位置関係にもあてはまる。 【００４７】図１０に本発明の液晶装置の他の構成例を
示した。図１０が図１の構成と異なるのは光学的異方体
が液晶セルの上下双方に存在している点である。この様
な構成においても実効的に図２に示した様に完全な着色
の解消が可能である。当然ながら図６に示したようなほ
ぼ完全な着色の解消も可能である。 【００４８】以上の説明はオフ状態の透過率が高い状
態、すなわち、ポジモードの説明であった。オフ状態の
透過率の低い状態、すなわちネガモードの説明を次にす
る。図２の偏光板２６の偏光軸の方位が偏光板２２の偏
光軸と互いに直交した状態に設定されていれば偏光２９
１・２９２・２９３等はいずれも偏光板２６を通過する
ことができない。したがって、このときの透過光のスペ
クトルは図１５のIIに示したクロスニコル状態での偏光
板のスペクトルと一致する（ただし液晶セル及び光学的
異方体等での光吸収などを無視する）。この状態は図１
５に示した偏光板を用いて得ることのできる最も暗い状
態である。この様に本発明においては光学的異方体を用
いることによりネガモードの状態においても、望みうる
最良のフラットな分光特性を得ることができる。すなわ
ち、いずれの場合でも着色の解消が可能である。なお以
下の説明はポジモードについて行う。 【００４９】次に、液晶セル等の光学的異方体を通過し
た光の偏光状態変化を算出する具体的な方法について、
以下にその概略を説明する。光学的異方体に入射する光
は、一般に楕円偏光である。いまＺ軸正方向へ進む楕円
偏光の参照面跡は、ｘｙ成分を要素とする列ベクトルで
次のように表すことができる。 【００５０】 【数１】【００５１】ここでａ_x ・ａ_y はそれぞれｘｙ成分の振
幅、ωは角振動数、ψ_x ・ψ_y はｘｙ成分の位相角を示
す。しかしこの場合、波動の絶対位相は問題にしないの
で、（６）式の光周波数と絶対位相の項を省き、さらに
各成分の振幅も基準化した、次式の基準化ジョーンズベ
クトルで偏光状態を記述した。 【００５２】 【数２】 【００５３】さて、（７）式の偏光Ｅは、光学的異方体
を通過して偏光状態が変化し、偏光Ｅ’となる。光学的
異方体は、この変換を行う２×２のジョーンズ行列によ
って表される。例えばこの光学的異方体が、フィルム状
高分子のように一軸性の直線位相子であるとした場合の
ジョーンズ行列Ｒ は次式で表すことができる。 【００５４】 【数３】 【００５５】ここで、θは直線位相子の進相軸がＸ軸と
なす角度を、Δはリターディションを示す。なお、リタ
ーディションΔは、直線位相子のΔｎ・ｄと光の波長λ
を用いて、Δ≡２πΔｎ・ｄ／λで定義される。 【００５６】このフィルム状高分子を通過した光の偏光
状態は、入射光ベクトルＥの左側から、（８）式のジョ
ーンズ行列Ｒ を作用させて、次式のように求められ
る。 【００５７】 【数４】 【００５８】また光学的異方体が、フィルム状高分子を
複数枚重ねたものであるとした場合には、入射光ベクト
ルＥの左側から、光の通過する順序に従って、逐次に
式のジョーンズ行列を作用させて次式のように求められ
る。 【００５９】 【数５】 【００６０】光学的異方体が液晶セルである場合には、
液晶分子がねじれ配向しているために、位相子としては
複雑である。しかしながら、図１１（ａ）のように液晶
層を充分多くの層に分割すれば、図１１（ｂ）に示すよ
うな、ねじれ配向していない液晶層の積み重ねで近似す
ることができる。ねじれ配向していない液晶層は、フィ
ルム状高分子と同じ一軸性の直線位相子であるから、前
述のフィルム状高分子を複数枚重ねた場合と同様にし
て、液晶セルを通過した光の偏光状態を求めることがで
きる。 【００６１】以上説明した方法を用いて、図３の角度４
０を２００度、角度３８をマイナス２００度、角度３０
を４５度、角度３７を４５度、角度３９を９０度、表示
用液晶セルおよび光学的異方体のΔｎ・ｄをいずれも
０．９μｍとした、前述の条件下で、液晶層をそれぞれ
２０分割して計算した光の偏光状態の推移を、図１２か
ら図１４に示した。図１２・図１３、図１４はそれぞ
れ、波長４５０nm、５５０nm、６５０nmの光の偏光状態
推移を示している。 【００６２】例えば図１２の場合、同図（ａ）において
表示用液晶セルに入射した直線偏光１２１は、５層を経
るごとに１２２・１２３・１２４と偏光状態が推移し、
１２５の楕円偏光でセルを出射する。この楕円偏光１２
５は引き続き同図（ｂ）において光学的異方体に入射
し、やはり５層を経るごとに１２６・１２７・１２８と
偏光状態が推移して、１２９の直線偏光で光学的異方体
を出射する。 【００６３】以上の各過程において、同図（ｂ）の光学
的異方体による偏光状態の変換は、同図（ａ）の表示用
液晶セルによる変換のちょうど逆変換に相当しており、
従って表示用液晶セルに入射した光は、全く同じ偏光状
態で光学的異方体を出射する。この効果は図１３及び図
１４からも明らかなように、光の波長に関係なく存在し
ているので、本発明の構成の液晶表示装置ではオフ状態
における着色が完全に解消し、白色化が可能となる。 【００６４】また前述のように前記３条件を満たさなく
ても十分に着色の解消が可能な光学的異方体の条件が存
在する。その条件としては、一方の偏光板を入射した光
が、前記液晶セルと該液晶セルと隣接する前記光学的異
方体との間で各波長ごとに長軸方向の異なる楕円偏光と
なり、その後他方の偏光板に入射する際には各波長ごと
に長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前記光学
的異方体が配置されればよい。具体的には表示用液晶セ
ルのねじれ角とΔｎ・ｄの値に応じて光学的異方体の条
件を適宜設定すればよく、以下その条件を光学的異方体
として液晶を用いた場合を例にして具体的に説明する。 【００６５】〔具体例〕 図２２は、液晶装置において光学的異方体として液晶を
用いた場合の液晶装置の構造をモデル的に示した断面図
である。同図において、２２０１は上側偏光板、２２０
２は光学的異方体としての液晶を２枚の基板で挟んだ液
晶セル（以後、Ａセルと呼ぶ）、２２０３はＡセルの上
側基板、２２０４はＡセルの下側基板、２２０５は光学
的異方体として用いる液晶、２２０６は電圧印加により
表示を行う液晶セル（以後、Ｂセルと呼ぶ）、２２０７
はＢセルの上側電極基板、２２０８はＢセルの下側電極
基板、２２０９はＢセルの液晶、２２１０は下側偏光板
を示したものである。 【００６６】図２３は液晶装置の各軸の関係を示した図
である。同図において、２３１１はＢセルの下側電極基
板のラビング方向、２３１２は、Ｂセルの上側電極基板
のラビング方向、２３１３はＡセルの下側基板のラビン
グ方向、２３１４はＡセルの上側基板のラビング方向、
２３１５は下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、２３
１６は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、２３１７
は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向２３１６とＡセ
ルの上側基板のラビング方向２３１４とのなす角度、２
３１８はＡセル内の液晶ねじれ角の大きさ、２３１９は
Ａセルの下側基板のラビング方向２３１３とＢセルの上
側電極基板のラビング方向２３１２とのなす角度、２３
２０はＢセル内の液晶のねじれ角の大きさ、２３２１は
Ｂセルの下側電極基板のラビング方向２３１１と下側偏
光板の偏光軸（吸収軸）の方向２３１５とのなす角度で
ある。以後、各セル内の液晶分子のねじれ方向はセルの
上から下に向かってのねじれ方向で示すこととする。 【００６７】〔具体例１〕 図２３において、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約
２００度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約０．９μｍ、角度２
３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度ま
で、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とする
と、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８とΔｎ・ｄを図２
４（ａ）の斜線の部分としたときに、オフ状態でほぼ白
色となり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られ
る。 【００６８】上記の条件は、前記（６）〜（８）式を用
いて計算により求めることができ、以下その計算方法の
一例を説明する。即ち、左に２００°ねじれているΔｎ
・ｄ＝０．９μｍのＢセルの液晶を、セルの厚さ方向に
２００分割し、１層につきΔｎ・ｄ＝０．００４５μｍ
の１軸性の位相子が左に１°ずつねじれた構造をしてい
るものとして前記の計算式により計算を行う。このとき
に用いる光の波長は４００nmから７００nmの範囲であ
る。 【００６９】また、Ｂセルの液晶に入射する光の偏光の
状態は、用いる偏光板の種類と軸の方向で異なるが、こ
こでは理想偏光板（平行ニコル時の透過率５０％、クロ
スニコル時の透過率０％）を用いるものとする。そして
偏光板に隣接する基板のラビング方向（基板表面の液晶
分子の方向）と偏光板の偏光軸の方向とのなす角度を４
５°とする。すると、Ｂセルには偏光板を通過した直線
偏光が入射することになり、Ｂセルを通過した各波長の
光の楕円偏光の状態が求まる。 【００７０】次に、この楕円偏光がＡセルに入って通過
した後の楕円偏光の状態を求める。Ａセルに入射する楕
円偏光は上記と同様な計算で求まり、ＡセルとＢセルの
隣接する基板のラビング方向のなす角度は９０度とす
る。また、Ａセルの液晶もセルの厚さ方向に２００分割
し、一軸性の位相子が右に０．７度ずつねじれて全体と
しては右に１４０度ねじれた構造をしているものとして
液晶層のΔｎ・ｄを適当な値とすると、前記の計算式か
らＡセルを通過した楕円偏光の状態が求まる。さらに、
ここで偏光板に隣接する基板のラビング方向と偏光板の
偏光軸の方向とのなす角度を４５度として偏光板を通過
した後のスペクトルを求め視感度補正をしたＹ値を求め
る。 【００７１】上記の計算において、Ａセルの液晶のΔｎ
・ｄの値を０μｍから１．５μｍまでとして、Ａセルの
Δｎ・ｄと視感度補正したＹ値の関係を求める。このと
きＡセルのΔｎ・ｄを横軸にＹ値を縦軸にとると図２４
（ｂ）のように、Ｙ値は極大、極小値を持ち周期的に変
化する。偏光軸とラビング方向のなす角度が４５度とな
る方向は２方向あるので、上記図２４（ｂ）には２本の
曲線が描かれている。 【００７２】表示のモードとしては、ネガモード（電圧
無印加状態で暗い）とポジモード（電圧無印加状態で明
るい）がある。ネガモードのときは電圧無印加状態がよ
り暗い方が望ましく、ポジモードのときは電圧無印加状
態がより明るい方が望ましい。したがって図２４（ｂ）
でＹ値が極大となる部分がポジモードに、Ｙ値が極小と
なる部分がネガモードに適している。 【００７３】従来のネガモードの電圧印加状態のＹ値は
５％程度と高く、また目視でも色座標上でもはっきりと
青色に着色していることが認められる。これに対し、図
２４（ｂ）で極小となるＹ値は従来のＳＴＮ型液晶装置
のネガモードのＹ値の半分以下となっている。このとき
の色は色座標上では少し着色しているがＹ値が小さいた
めに目視では充分黒に近い色として認められる。また電
圧を印加した状態では白色として認められる。従ってネ
ガモードのときはＹ値が極小となる部分で白黒表示が得
られるのでこのときΔｎ・ｄが求める値となる。 【００７４】Ｙ値が極大となる部分は従来のポジモード
のときの電圧無印加状態の色と比較すると目視でも色座
標上でも白色に近くなる。しかし、Ｙ値が極大となる部
分の前後でも白色に近くなっている。そのためポジモー
ドでは白黒表示が得られる部分はかなり広い範囲とな
り、その境界を判断するのは非常に困難である。また、
偏光軸とラビング方向のなす角度が４５度なので図２４
（ｂ）の一方の曲線のときの偏光軸の方向を９０度ずら
すと、もう一方の曲線となる偏光軸と一致する。そのた
め図２４（ｂ）での極大、極小となるΔｎ・ｄの値は同
じである。 【００７５】以上のことから白黒となるのはＹ値が極小
となるΔｎ・ｄである。つまり、Ｂセルが左ねじれの２
００度でΔｎ・ｄ＝０．９μｍとして、偏光板に隣接す
るＢセルの基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向
とのなす角度を４５度とし、ＢセルとＡセルの隣接する
基板の各々のラビング方向のなす角度を９０度とし、Ａ
セルが右ねじれの１４０度とし、偏光板に隣接するＡセ
ルの基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向とのな
す角度を４５度としたときに、ＡセルのΔｎ・ｄが０．
３３μｍ、０．７μｍ、１．０μｍ、１．３μｍ（Ａセ
ルのΔｎ・ｄが１．５μｍ以下では）のときに白黒表示
が得られる（図２４（ｂ）参照）。 【００７６】次に、偏光板に隣接する各セルの基板のラ
ビング方向と偏光板の偏光軸の方向が４５度以外の場合
や、ＢセルとＡセルの隣接する基板の各々のラビング方
向のなす角度が９０度以外の場合についても同様の手順
で計算を行う。そうすると、Ｙ値が極小となるＡセルの
Δｎ・ｄは、ある幅を持ち周期的に現れる範囲として求
まる（図２４（ａ）においてねじれ角を右１４０度に固
定した場合のΔｎ・ｄの分布）。ただし、このときの各
軸の方向のなす角度はＹ値の極小値が３％以下になる
か、極端に着色することがない範囲である。 【００７７】また、Ｂセルの条件はそのままとして、Ａ
セルのねじれ角の大きさのみを変えた場合についても上
記と同様にＹ値が極小となるＡセルのΔｎ・ｄの範囲が
周期的に現れてくる。このようにして求めたＡセルのね
じれ角の大きさとΔｎ・ｄの関係をまとめたものが図２
４（ａ）となる。つまり、図２４（ａ）から、Ｂセルが
２００度の左ねじれでΔｎ・ｄが０．９μｍのときに
は、白黒表示が得られるＡセルのねじれ角の大きさとΔ
ｎ・ｄの条件はただひとつだけ存在するのではなく、あ
る扇状の範囲が周期的に存在していることがわかる。 【００７８】さらに、Ｂセルのねじれ角の大きさとΔｎ
・ｄを変えた場合にも、上記と同様の手順により白黒表
示が得られるＡセルのねじれ角の大きさとΔｎ・ｄが求
められる。この場合にもＡセルのねじれ角の大きさとΔ
ｎ・ｄの関係は扇状となり、周期的に現れてくる。この
ようにして任意のＢセルのねじれ角とΔｎ・ｄに対し
て、白黒表示となるためのＡセルのねじれ角とΔｎ・ｄ
を求めることができ、そのＡセルのねじれ角とΔｎ・ｄ
は唯ひとつではなく、数多く存在しているものである。 【００７９】〔具体例２〕具体 例１において、図２３の角度２３１７を約４０度、
Ａセルの液晶のねじれ角２３１８を約１４０度の右ねじ
れ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねじれ角
２３２０を約２００度の左ねじれ、角度２３２１を約４
０度、Ａセルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．７μｍ、Ｂセ
ルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．９μｍとする。このとき
の液晶装置の外観のスペクトルを図２５に示す。同図に
おいて、カーブＩはオフ状態を、カーブIIはオン状態を
示す。図２０に示した従来技術による液晶装置の外観の
スペクトルは、オフ（カーブＩ）のときには黄色とな
り、オン（カーブII）のときには青色となっている。し
かし、上記図２５に示したように、本発明の液晶装置で
は、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色と
なっている。 【００８０】〔具体例３〕具体 例１において、図２３の角度２３１７を約４０度、
Ａセルの液晶のねじれ角２３１８を約２００度の右ねじ
れ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねじれ角
２３２０を約２００度の左ねじれ、角度２３２１を約５
０度、Ａセルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．９μｍ、Ｂセ
ルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．９μｍとする。このとき
の液晶装置の外観のスペクトルを図２６に示す。同図に
おいて、カーブＩはオフ状態を、カーブIIはオン状態を
示す。この場合も具体例２と同様に、オフ状態でほぼ白
色となり、オン状態でほぼ黒色となっている。 【００８１】〔具体例４〕具体 例１において、図２３の角度２３１７を約４０度、
Ａセルの液晶のねじれ角２３１８を約２６０度の右ねじ
れ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねじれ角
２３２０を約２００度の左ねじれ、角度２３２１を約４
０度、Ａセルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．８μｍ、Ｂセ
ルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．９μｍとする。このとき
の液晶装置の外観のスペクトルを図２７に示す。同図に
おいて、カーブＩはオフ状態を、カーブIIはオン状態を
示す。この場合も、具体例２、具体例３と同様に、オフ
状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となってい
る。 【００８２】〔具体例５〕 図２３において、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約
２５０度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約０．９μｍ、角度２
３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度ま
で、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とする
と、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８とΔｎ・ｄを図２
８の斜線の部分としたときに、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。 【００８３】〔具体例６〕具体 例５において、図２３の角度２３１７を約４０度、
Ａセルの液晶のねじれ角２３１８を約１６０度の右ねじ
れ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねじれ角
２３２０を約２５０度の左ねじれ、角度２３２１を約４
０度、Ａセルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．８μｍ、Ｂセ
ルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．９μｍとする。このとき
の液晶装置の外観のスペクトルを図２９に示す。同図に
おいて、カーブＩはオフ状態を、カーブIIはオン状態を
示す。この場合も具体例２と同様に、オフ状態でほぼ白
色となり、オン状態でほぼ黒色となっている。 【００８４】〔具体例７〕 図２３において、角度２３１７を約４０度、Ａセルの液
晶のねじれ角２３１８を約３６０度の右ねじれ、角度２
３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を
約２５０度の左ねじれ、角度２３２１を約４０度とし、
さらにＡセルの液晶層のΔｎ・ｄを約１．０μｍ、Ｂセ
ルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．９μｍとする。このとき
もオフ状態では白色となり、オン状態ではより黒色とな
る液晶装置となる。 【００８５】〔具体例８〕 図２３において、角度２３１７を約５０度、Ａセルの液
晶のねじれ角２３１８を約１７０度の右ねじれ、角度２
３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を
約１７０度の左ねじれ、角度２３２１を約４０度とし、
さらにＡセルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．７μｍ、Ｂセ
ルの液晶層のΔｎ・ｄを約０．７μｍとする。このとき
もオフ状態では白色となり、オン状態ではより黒色の液
晶装置となる。 【００８６】〔具体例９〕 図２３において、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約
１２０度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約０．９μｍ、角度２
３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度ま
で、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とする
と、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８とΔｎ・ｄを図３
０の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。 【００８７】〔具体例１０〕 図２３において、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約
２００度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約０．６μｍ、角度２
３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度ま
で、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とする
と、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８とΔｎ・ｄを図３
１の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。 【００８８】〔具体例１１〕 図２３において、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約
２００度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約１．５μｍ、角度２
３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度ま
で、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とする
と、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８とΔｎ・ｄを図３
２の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。 【００８９】〔具体例１２〕 図２３において、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約
３５０度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約０．９μｍ、角度２
３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度ま
で、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とする
と、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８とΔｎ・ｄを図３
３の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。 【００９０】〔具体例１３〕具体 例１から具体例１２において、ＡセルとＢセルを上
下逆に配置しても同様の効果が得られる。また図２２に
示したＡセルの下側基板２２０４とＢセルの上側電極基
板２２０７の２枚の基板を１枚の基板に置き換えても同
様の効果が得られる。 【００９１】〔具体例１４〕 図３４において３４２２は上側偏光板、３４２３は上側
Ａセル、３４２４はＢセル、３４２５は下側Ａセル、３
４２６は下側偏光板である。同図の構造の液晶装置にお
いて、上側Ａセル３４２３、下側Ａセル３４２５ともに
液晶分子は右ねじれである。またＢセル３４２４の液晶
分子は左ねじれである。このときの上側Ａセル３４２３
の液晶分子のねじれ角と下側Ａセル３４２５の液晶分子
のねじれ角を加えたものをＡセル全体のねじれ角とし、
上側Ａセル３４２３の液晶層のΔｎ・ｄと下側Ａセル３
４２５の液晶層のΔｎ・ｄを加えたものをＡセル全体の
Δｎ・ｄとする。このＡセル全体のねじれ角とＡセル全
体のΔｎ・ｄを具体例１から具体例１２までのＡセルの
条件にした場合でも、具体例１から具体例１２までと同
様の効果がえられる。上記各セル３４２３・３４２４・
３４２５の配置順序を任意に換えても同様の効果が得ら
れる。またＡセルは上記と同様の条件で３層以上設ける
こともできる。 【００９２】〔具体例１５〕具体 例１４の構造において、上側Ａセル３４２３の下側
基板３４２９とＢセル３４２４の上側電極基板３４３０
の２枚の基板を１枚の基板に置き換える。さらにＢセル
３４２４の下側電極基板３４３２と下側Ａセル３４２５
の上側基板３４３３の２枚の基板を１枚の基板に置き換
える。このようにすると基板数が減り構造が簡単にな
り、しかも具体例１４と同様の効果が得られる。 【００９３】〔具体例１６〕具体 例１から具体例１５において、Ａセルの液晶ＮＩ点
の温度ＴA （Ｋ）、Ｂセルの液晶のＮＩ点の温度をＴB
（Ｋ）とする。このときに ０．８６≦ＴA ／ＴB ≦１．１５ となる液晶を用いると、温度変化によりＢセルとＡセル
の液晶層のΔｎ・ｄが変化しても液晶装置の外観色はほ
とんど変化しない。 【００９４】〔具体例１７〕具体 例１から具体例１６において、Ａセルの液晶として
誘電率異方性Δεが正である液晶を用いると、外部から
の静電気の影響によりＡセルの液晶の配向が乱れ、液晶
装置の外観に色ムラが現れてしまうことがある。そこ
で、Ａセルの液晶として誘電率異方性Δεが負である液
晶を用いれば、たとえ外部から静電気の影響があっても
外観の色ムラが発生しない液晶装置となる。 【００９５】〔具体例１８〕具体 例１から具体例１６において、Ａセルの上下基板の
内側に電極を付け、Ａセルの液晶にΔεが正のものを用
いる。そうすることにより、たとえ温度変化により液晶
装置の外観の色が変化をしても、Ａセルの上下基板に付
けた電極間に電圧を印加することにより色の変化を打ち
消すことが可能となる。 【００９６】〔具体例１９〕具体 例１３と具体例１５を除く具体例１から具体例１８
までにおいて、ＡセルとＢセルの接する基板面での光の
反射を防ぐために、ＡセルとＢセルを光学的に接着す
る。接着層としてエンボス加工したポリビニルブチラー
ルフィルムを用いて加熱加圧により接着する。また、接
着剤として熱硬化のエポキシ系およびウレタン系接着剤
を用いても良い。さらにアクリル系の紫外線接着剤を用
いても良い。以上のようにしてＡセルとＢセルを接着す
ると両セルの境界面での反射を減らすことができる。 【００９７】〔具体例２０〕 図３５は光学的異方体として高分子フィルム（以後、Ａ
フィルムと呼ぶ）を用いた場合の構造の一例を示す。同
図において３５３６は上側偏光板、３５３７は上側Ａフ
ィルム、３５３８はＢセル、３５３９は下側Ａフィル
ム、３５４０は下側偏光板である。 【００９８】また、図３６はＡフィルムを用いた液晶装
置の各軸の関係を示した図である。同図において３６４
５はＢセルの上側電極基板のラビング方向、３６４６は
Ｂセルの下側電極基板のラビング方向、３６４７は上側
Ａフィルムの光軸の方向、３６４８は下側Ａフィルムの
光軸の方向、３６４９は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）
の方向、３６５０は下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方
向、３６５１は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３
６４９と上側Ａフィルムの光軸の方向３６４７とのなす
角度、３６５２は上側Ａフィルムの光軸の方向３６４７
とＢセルの上側電極基板のラビング方向３６４５とのな
す角度、３６５３はＢセルの液晶のねじれ角の大きさ、
３６５４はＢセルの下側電極基板のラビング方向３６４
６と下側Ａフィルムの光軸の方向３６４８とのなす角
度、３６５５は下側Ａフィルムの光軸方向３６４８と下
側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角
度である。 【００９９】同図において角度３６５１を約４０度、角
度３６５２を約９０度、角度３６５３を約２００度の左
ねじれ下側Ａフィルムを入れずにＢセルの下側電極基板
のラビング方向３６４６と下側偏光板の偏光軸（吸収
軸）の方向３６５０とのなす角度を約４０度とする。ま
た、上側Ａフィルムの屈折率異方性Δｎと上側Ａフィル
ムの層厚ｄの積Δｎ・ｄが約０．５５μｍ、ＢセルのΔ
ｎ・ｄが約０．９μｍとする。このときにも液晶表示装
置の外観の色がオフ状態ではほぼ白色となり、オン状態
ではほぼ黒色となる。 【０１００】このＡフィルムは、ＤＡＣ、ＰＥＴ、二酢
酸セルロース、ＰＶＡ、ポリアミド、ポリエーテルサル
フォン、アクリル、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリ
オレフィン系などの一軸延伸フィルムを用いる。 【０１０１】〔具体例２１〕 図３６において、角度３６５１を約５０度、角度３６５
２を約９０度、Ｂセルの液晶のねじれ角３６５３を約２
００度の左ねじれ、角度３６５４を約９０度、角度３６
５５を約５０度とする。また、上側ＡフィルムのΔｎ・
ｄと下側ＡフィルムのΔｎ・ｄを加えたものが約０．６
μｍ、ＢセルのΔｎ・ｄが約０．９μｍとする。このと
きも具体例２０と同様の効果が得られる。 【０１０２】〔具体例２２〕 図３６において、下側Ａフィルムがない構造としたとき
に上側ＡフィルムのΔｎ・ｄを約０．５５μｍ、角度３
６５１を約５０度、角度３６５２を約９０度、Ｂセルの
液晶のねじれ角３６５３を約２５０度の左ねじれ、Ｂセ
ルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下側偏光板
の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角を約５０
度、Ｂセルの液晶のΔｎ・ｄを約０．９μｍとしたとき
にも液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白色となり
オン状態ではほぼ黒色となる。 【０１０３】〔具体例２３〕 図３６において、下側Ａフィルムがなく、上側Ａフィル
ムが上から下に向かって１５度ずつ右ねじれの方向に光
軸がずれた１１枚のフィルムから成り、そのΔｎ・ｄの
和が約０．７μｍとする。さらに上側偏光板の偏光軸
（吸収軸）と上側Ａフィルムの最上層のフィルムの光軸
の方向とのなす角度を約５０度、上側Ａフィルムの最下
層のフィルムの光軸の方向とＢセルの上側電極基板のラ
ビング方向とのなす角度を約９０度、Ｂセルの下側電極
基板のラビング方向と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）と
のなす角度を約４０度とし、Ｂセルの液晶のねじれ角３
６５３を約２００度の左ねじれ、Ｂセルの液晶のΔｎ・
ｄを約０．９μｍとする。このときに液晶装置の外観の
色はオフ状態ではほぼ白色となり、オン状態ではほぼ黒
色となる。 【０１０４】〔具体例２４〕 図３５において、下側Ａフィルム３５３９がない構造と
したときに、上側Ａフィルム３５３７のΔｎ・ｄを約
０．６５〜０．８５μｍ、図３６の角度３６５１を３５
度から５５度、角度３６５２を８０度から１００度、Ｂ
セルの液晶のねじれ角３６５３を約２００度の左ねじ
れ、Ｂセルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下
側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角
を３５度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ・ｄを約０．
９μｍとした。この液晶装置の外観の色はオフ状態では
ほぼ白色となりオン状態ではほぼ黒色となった。 【０１０５】〔具体例２５〕 図３５において、下側Ａフィルム３５３９がない構造と
したときに、上側Ａフィルム３５３７のΔｎ・ｄを約
０．２５〜０．４５μｍ、図３６の角度３６５１を３５
度から５５度、角度３６５２を８０度から１００度、Ｂ
セルの液晶のねじれ角３６５３を約２００度の左ねじ
れ、Ｂセルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下
側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角
度を３５度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ・ｄを約
０．９μｍとした。この液晶装置の外観の色はオフ状態
ではほぼ白色となりオン状態ではほぼ黒色となった。 【０１０６】〔具体例２６〕 図３５において、下側Ａフィルム３５３９がない構造と
したときに、上側Ａフィルム３５３７のΔｎ・ｄを約
０．４〜０．６μｍ、図３６の角度３６５１を３５度か
ら５５度、角度３６５２を８０度から１００度、Ｂセル
の液晶のねじれ角３６５３を約１８０度の左ねじれ、Ｂ
セルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下側偏光
板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角を３５
度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ・ｄを約０．９μｍ
とした。この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白
色となりオン状態ではほぼ黒色となった。 【０１０７】〔具体例２７〕 図３５において、下側Ａフィルム３５３９がない構造と
したときに、上側Ａフィルム３５３７のΔｎ・ｄを約
０．５〜０．７μｍ、角度３６５１を３５度から５５
度、図３６の角度３６５２を８０度から１００度、Ｂセ
ルの液晶のねじれ角３６５３を約１８０度の左ねじれ、
Ｂセルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下側偏
光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角を３
５度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ・ｄを約１．０μ
ｍとした。この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ
白色となりオン状態ではほぼ黒色となった。 【０１０８】〔具体例２８〕 図３５において、下側Ａフィルム３５３９がない構造と
したときに、上側Ａフィルム３５３７のΔｎ・ｄを約
０．５〜０．６μｍ、図３６の角度３６５１を３５度か
ら５５度、角度３６５２を８０度から１００度、Ｂセル
の液晶のねじれ角３６５３を約２３０度の左ねじれ、Ｂ
セルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下側偏光
板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角を３５
度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ・ｄを約０．９μｍ
とした。この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白
色となりオン状態ではほぼ黒色となった。 【０１０９】〔具体例２９〕具体 例２０から具体例２８において、Ａフィルムを偏光
板と一体にした構造にする。図３７に偏光板とＡフィル
ムを一体としたときの構造をモデル的に示す。同図にお
いて３７５６は偏光板の保護フィルム、３７５７は偏光
子、３７５８はＡフィルム、３７５９は偏光板の保護フ
ィルムである。同図のようにＡフィルムを偏光板と一体
にして液晶装置に用いても同様の効果がある。 【０１１０】〔具体例３０〕具体 例１から具体例２９において、反射板を上下どちら
の偏光板の外側に置いても、白黒表示の反射型の液晶装
置が得られる。以上の具体例は光学的異方体として液晶
性高分子フィルムを用いた場合も同様である。 【０１１１】【実施例】 〔実施例１〕以下、前記具体 例２０に示したＡフィルムを光学的異方
体として用いるかわりに、コレステリック相を示す液晶
性高分子フィルム（以後、Ａｃｈフィルムと呼ぶ）を光
学的異方体として用いた場合の実施例について詳述す
る。図３８に光学的異方体としてＡｃｈフィルムを用い
た場合の構造を示す。同図において３８６１は上側偏光
板、３８６２はＡｃｈフィルム、３８６３はＢセル、３
８６４はＢセルの上側電極基板、３８６５はＢセルの液
晶、３８６６はＢセルの下側電極基板、３８６７は下側
偏光板である。 【０１１２】又、図３９はＡｃｈフィルムを用いた液晶
表示装置の各軸の関係を示した図である。同図において
３９６８はＢセルの下側電極基板のラビング方向、３９
６９はＢセルの上側電極基板のラビング方向、３９７０
はＡｃｈフィルムのＢセルに隣接する液晶分子の長軸方
向、３９７１はＡｃｈフィルムの上側偏光板に隣接する
液晶分子の長軸方向、３９７２は下側偏光板の偏光軸
（吸収軸）の方向、３９７３は上側偏光板の偏光軸（吸
収軸）の方向、３９７４はＢセルの液晶のねじれ角の大
きさ、３９７５は前記３９７０と前記３９６９のなす角
度、３９７６は前記３９７３と前記３９７１のなす角
度、３９７７は前記３９６８と前記３９７２のなす角
度、３９７８は前記３９７１と前記３９７０とのなす角
度を示すこととする。 【０１１３】ここで、偏光板とＡｃｈフィルムとＢセル
を図３８に示す如く配置し、各軸の条件を次のように設
定した。Ｂセルの液晶のねじれ角３９７４を約２００度
の左ねじれ、Δｎ・ｄが０．９μｍとなるようにＢセル
を組み立てた。一方、Ａｃｈフィルムをあらかじめ角度
３９７８を約３３０度の右ねじれ、Δｎ・ｄを一軸延伸
フィルムに換算して約１．０５μｍとなるように調整
し、角度３９７５を８０度から１００度、角度３９７６
および３９７７をそれぞれ４０度から５０度の範囲に設
定して液晶装置を製造した。このときの液晶装置の透過
光スペクトルを測定したところ、外観の色がオフ状態で
はほぼ白色となり、オン状態ではほぼ黒色となった。本
実施例ではＡｃｈフィルムとして、ポリペプチドとポル
メチルメタクリレートの混合体を用いた。 【０１１４】〔実施例２〕 図３９において、Ｂセルの液晶のねじれ角３９７４を約
２００度の左ねじれ、Δｎ・ｄが０．９μｍとなるよう
にＢセルを組み立てた。一方、Ａｃｈフィルムをあらか
じめ、角度３９７８を約３６０度の右ねじれ、Δｎ・ｄ
を一軸延伸フィルムに換算して約１．０μｍとなるよう
に調整し、角度３９７５を８０度から１００度の範囲、
角度３９７６および３９７７をそれぞれ４０度から５０
度の範囲に設定して液晶装置を製造した。このときも外
観の色がオフ状態ではほぼ白色となり、オン状態ではほ
ぼ黒色となった。 【０１１５】〔実施例３〕 図３９において、Ｂセルの液晶のねじれ角３９７４を約
２００度の左ねじれ、Δｎ・ｄが０．９μｍとなるよう
にＢセルを組み立てた。一方、Ａｃｈフィルムをあらか
じめ、角度３９７８を約２１０度の右ねじれ、Δｎ・ｄ
を一軸延伸フィルムに換算して約０．９５μｍとなるよ
うに調整し、角度３９７５を８０度から１００度の範
囲、角度３９７６を４０度から５０度の範囲、角度３９
７７を４０度から５０度の範囲に設定して液晶装置を製
造した。このときも外観の色がオフ状態ではほぼ白色と
なり、オン状態ではほぼ黒色となった。 【０１１６】〔実施例４〕 図３９において、Ｂセルの液晶のねじれ角３９７４を約
１８０度の左ねじれ、Δｎ・ｄが０．９μｍとなるよう
にＢセルを組み立てた。一方、Ａｃｈフィルムをあらか
じめ、角度３９７８を約１８０度の右ねじれ、Δｎ・ｄ
を一軸延伸フィルムに換算して約０．９μｍとなるよう
に調整し、角度３９７５を８０度から１００度の範囲、
角度３９７６を４０度から５０度の範囲、角度３９７７
を４０度から５０度の範囲に設定して液晶装置を製造し
た。このときも外観の色がオフ状態ではほぼ白色とな
り、オン状態ではほぼ黒色となった。 【０１１７】〔実施例５〕 実施例１〜４において、液晶性高分子フィルムのかわり
に高分子及び低分子液晶の混合物を用いても、実施例１
〜４と同様の結果が得られた。 【０１１８】〔実施例６〕 実施例１〜４において、Ａｃｈフィルムとしてメルク社
製ＴＮ液晶ＺＬＩ３２８５及びＢＤＨ社製カイラルドー
パント ＣＢ−１５と低重合ポリメチルメタクリレート
の混合体から成るポリマーフィルムを用いた場合も実施
例１〜４と同様の効果が得られた。 【０１１９】〔実施例７〕 実施例１〜６において、上側偏光板あるいは下側偏光板
の外側に反射板を用いた場合にもオフ状態ではほぼ白色
となり、オン状態ではほぼ黒色となった。 【０１２０】 【発明の効果】本発明によって、従来のＳＴＮ型液晶装
置の大きな欠点であった着色現象が解決できた。つまり
本発明は完全な白黒表示を可能とした。それのみなら
ず、透過状態の光量が増加し、明るい表示となった。更
に、非透過状態でのもれ光量が非常に少なくなり、透過
状態の光量の増加と相まってコントラスト比が大きく向
上した。 【０１２１】以上の効果によって、本発明はカラー表示
に応用したときに良好なカラー表示特性を示すことがで
きた。特にツイスト角が１８０度以上の場合、明視方向
が正面となり、正面を中心に、同心円に近い領域が明視
領域となった。このためフルカラー画像表示素子とし
て、従来のＴＮ型液晶装置を用いたものに比較し、視野
角の広さ、視野角の方向（ＴＮ型のものは斜め方向が明
視方向である）、コントラスト比などが大きく改善され
た。当然階調表示を行わないカラー表示（８色表示）の
場合もＴＮ型のものに比べ改善されている。 【０１２２】本発明は表示用液晶セルの液晶層の厚さに
関係なく上記効果が得られる為、表示用液晶セルの液晶
層の厚さを薄くしてゆくことにより高速応答の表示装置
を容易に実現することができる。なぜなら応答速度は概
ね液晶層の厚みの２乗に比例するからである。 【０１２３】更に本発明は前記したようにコントラスト
比の向上にも効果があるので、マルチプレックス駆動の
駆動ライン数の向上にも効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の液晶装置の典型的な一例を示した図。 【図２】本発明による液晶装置のオフ状態の光学的特性
を示した図。 【図３】本発明の液晶装置での液晶セルと偏光板と光学
的異方体との関係を示した図。 【図４】光学的異方体として液晶セルを用いた液晶装置
のオフ状態のスペクトルを示した図。 【図５】図４に示した液晶装置のオフ状態のスペクトル
を色座標上にプロットしたｘｙ色度図。 【図６】光学的異方体が液晶セルの変換の完全な逆変換
にならない場合を概念的に示した図。 【図７】本発明の液晶装置において光学異方体として高
分子フィルムを用いた場合の各軸方向の関係を示した
図。 【図８】具体例２０に示された条件におけるスペクトル
曲線を示した図。 【図９】図８に示したスペクトル曲線を色座標に示した
ｘｙ色度図。 【図１０】本発明の液晶装置の他の構成例を示した図。 【図１１】（ａ）は液晶層を１０分割したときの断面を
模式的に描いた図。 （ｂ）は（ａ）の液晶層厚とねじれ角の関係を概念的に
示した図。 【図１２】液晶層を２０分割して計算した波長４５０nm
の光の偏光状態の推移を示した図。 【図１３】液晶層を２０分割して計算した波長５５０nm
の光の偏光状態の推移を示した図。 【図１４】液晶層を２０分割して計算した波長６５０nm
の光の偏光状態の推移を示した図。 【図１５】本発明の具体的な実施例で用いた偏光板２枚
の光透過率の波長依存性を示した図。 【図１６】本発明の液晶装置の駆動方法の一例を示した
図。 【図１７】従来のスーパーツイステッドネマチック型液
晶装置の模式図。 【図１８】従来のＳＴＮ−ＬＣＤのオフ状態の光学的特
性を示した図。 【図１９】従来の液晶装置の液晶セルと偏光板の偏光軸
（吸収軸）の関係を示した図。 【図２０】従来の液晶装置のマルチプレックス駆動時の
オン状態の画素とオフ状態の画素の光透過率のスペクト
ルを示した図。 【図２１】図２０に示したスペクトル曲線を色座標にプ
ロットしたｘｙ色度図。 【図２２】光学的異方体として液晶を用いた液晶装置の
構造を示した図。 【図２３】光学的異方体として液晶を用いた図２２の液
晶装置の各軸の関係を示した図。 【図２４】（ａ）は具体例１において、Ｂセルの条件を
固定したときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄの望
ましい範囲を示した図。 （ｂ）は（ａ）の範囲を計算により導く際のΔｎ・ｄに
対するＹ値の関係を示す図。 【図２５】具体例２の液晶装置の外観の波長と透過率特
性の関係を示した図。 【図２６】具体例３の液晶装置の外観の波長と透過率特
性の関係を示した図。 【図２７】具体例４の液晶装置の外観の波長と透過率特
性の関係を示した図。 【図２８】具体例５において、Ｂセルの条件を固定した
ときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄの望ましい範
囲を示した図。 【図２９】具体例６の液晶装置の外観の波長と透過率特
性の関係を示した図。 【図３０】具体例９において、Ｂセルの条件を固定した
ときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄの望ましい範
囲を示した図。 【図３１】具体例１０において、Ｂセルの条件を固定し
たときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄの望ましい
範囲を示した図。 【図３２】具体例１１において、Ｂセルの条件を固定し
たときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄの望ましい
範囲を示した図。 【図３３】具体例１２において、Ｂセルの条件を固定し
たときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄの望ましい
範囲を示した図。 【図３４】具体例１４の液晶装置の構造を示した図。 【図３５】具体例２０の液晶装置の構造を示した図。 【図３６】具体例２０の液晶装置の各軸の関係を示した
図。 【図３７】具体例２９の液晶装置の偏光板の構造を示し
た図。 【図３８】本発明の実施例１の液晶装置の構造を示した
図。 【図３９】本発明の実施例１の液晶装置の各軸の関係を
示した図。 【符号の説明】 １１、１８、３８６１、３８６７ 偏光板 １２、３８６３ 液晶セル １９、３８６２ 光学的異方体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願昭61−303168 (32)優先日 昭61(1986)12月19日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願昭62−64828 (32)優先日 昭62(1987)３月19日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 永田 光夫 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (72)発明者 青木 和雄 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 （１）対向する内面に電極が形成された一対の基板間
   に、１２０°以上にねじれ配向されたネマチック液晶層
   を介在させてなる表示セルと、少なくとも一層の分子長
   軸方向が連続的に変化している光学的異方体である高分
   子フィルムとを、一対の偏光板間に有してなり、各偏光
   板の偏光軸方向を、それに近接する表示セルの液晶分子
   の長軸方向もしくは前記高分子フィルムの分子長軸方向
   と略平行または略直交する方向を除く所定の方向に設定
   すると共に、一方の偏光板を入射した光が、前記表示セ
   ルと該表示セルに隣接する前記高分子フィルムとの間で
   各波長ごとに長軸方向の異なる楕円偏光となり、その後
   他方の偏光板に入射する際には各波長ごとに長軸方向の
   ほぼ揃った楕円偏光となるように前記表示セルのネマチ
   ック液晶層のねじれ角とΔｎ・ｄの値に応じて前記高分
   子フィルムの分子長軸のねじれ角とΔｎ・ｄの値とを所
   定の条件に設定して表示セルのオン状態およびオフ状態
   における表示の着色を解消するようにしたことを特徴と
   する液晶装置。