JP2926624B2

JP2926624B2 - 液晶表示素子

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Publication number: JP2926624B2
Application number: JP2166067A
Authority: JP
Inventors: 治雄飯村; 康之滝口; 明彦金本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-06-25
Filing date: 1990-06-25
Publication date: 1999-07-28
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: JPH0456823A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液晶表示素子に関し、特に正の誘電異方性を
有する液晶が液晶層の厚み方向に90゜以上ねじられた構
造を有するSTN型液晶表示素子に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

従来主に用いられてきた液晶の表示モードは、ツイス
トネマティック（TN）型と呼ばれ、一対の基板間で液晶
分子が約90゜ねじれた構造をとっており、液晶による偏
光綿の回転と、電圧印加によるその効果の消失を利用し
ている。この表示モードは、時計や電卓等の低時分割駆
動では十分なものであったが、表示内容を増大させるた
めに高時分割駆動させると、コントラストが低下した
り、視角がせまくなるという欠点があった。これは、高
時分割駆動になると、選択点と非選択点にかかる電圧の
比が１に近づくためで、高コントラスト、広視角の表示
素子を得るためには、素子の相対透過率が10％変化する
電圧V₁₀に対する50％変化する電圧V₅₀の比（V₅₀/V₁₀）
で表わされる急峻度γをできるだけ小さくすることが必
要である。

ツイストネマティック型の場合、このγ値は1.13程度
である。このγ値を小さくするために、液晶分子のねじ
れ角を大きくし、偏光軸を液晶配向方向とずらす方式が
提案されており、SBEモードやSTNモードと呼ばれてい
る。このような方式によると、γ値を1.1以下にするこ
とができ、1/400デューティ程度の高時分割駆動が可能
になる。

しかし、このような方式では、複屈折による着色及び
その電圧による変化を利用するため、原理的に白黒表示
を行うことは困難であり、液晶セルの透過光または反射
光には着色を生じ、着色背景上への表示となる。

STN型液晶表示素子の着色を解消する色補償板とし
て、複屈折性媒質を用いる方法が知られている（特開昭
64−519号公報）。しかし、複屈折層を用いて色補償し
たSTN型液晶表示素子は、液晶セルを時分割駆動すると
比選択画素にも電圧が印加されるので、非画素と非選択
画素または選択画素の明るさが異なり、画面全体のコン
トラストが低下する。

本発明は、従来の液晶表示素子にみられる前記欠点を
解消し、優れた表示品質を有する液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上記目的を達成するために、本発明によれば、正の誘
電異方性を有する液晶組成物からなる液晶層が、電極を
備えた一対の基板間で、電圧無印加時に基板に対して略
水平に配向し、液晶層の厚み方向に120゜以上、360゜以
下のねじれた構造を有するように構成された液晶セル
と、該液晶層を挟むようにして設けた一対の偏光子との
間の少なくとも一方に複屈折層が設置され、該液晶セル
の画素部と非画素部に対応する該複屈折層の領域におけ
るリターデーションの値が異なり、特に、該液晶セルを
時分割駆動した時の非選択画素または選択画素の明るさ
と非画素部の明るさがほぼ等しくなるように該複屈折層
のリターデーションが調整されていることを特徴とする
液晶表示素子が提供される。

次に、図面を参照して、本発明の構成を詳述する。第
１図は本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図であ
る。この図において、セル10はSTNセルで、基板1,11は
それぞれ配向処理が施された配向膜3,13と透明電極4,14
を有し、離間、対向して配設され、その間に液晶６が封
入され、シール剤５によって外気と遮断される。この液
晶セル10が第１偏光子２および第２偏光子12に挟まれ、
基板１と偏光子２との間に複屈折層７が配設されて液晶
表示素子を構成している。

本発明の液晶表示素子の構成例のように、基板と偏光
子の間に複屈折層を設ける場合、基板としては透光性を
有するガラス、プラスチックなどを用いる。プラスチッ
ク基板を用いたときは、基板の厚さを0.2mm以下の膜厚
にすることが容易であり、そのため表示素子をきわめて
薄く、かつ軽量にすることができる。また、基板が薄い
ために、表示が二重像にならず広視角の表示素子を得る
ことができる。

本発明の液晶表示素子の各基板における配向処理は、
液晶分子が電圧無印加時に略水平配向するように行わ
れ、この配向処理方向に沿って液晶分子が優先配向す
る。この場合、液晶分子の配向に関していう略水平と
は、液晶分子の基板に対する傾き角がおおよそ０゜から
30゜の範囲にあることを言う。この配向制御は、基板に
対して、従来公知の斜方蒸着や、無機または有機被膜を
形成した後に綿布などでラビングすることにより行うこ
とができる。本発明に使用する配向膜3,13としては、ポ
リアミド、ポリイミドなどの高分子被膜等にラビング処
理したものや、SiO、MgO、MgF₂などを用いて斜め蒸着し
たものが用いられる。

本発明の複屈折層７は、第２図に示すように、画素部
と非画素部に対応する領域のリターデーションの値R₁、
R₂が異なるように作製したもので、特に、液晶セル10を
時分割駆動した時の非選択画素または選択画素と非画素
部の明るさが等しくなるようにリターデーションを調整
したものが好ましい。このような複屈折層７は、例え
ば、表示用液晶セルと同一の電極パターンを有する基板
間で、表示用液晶セルとねじれの向きが逆でねじれ角及
びリターデーションが表示用液晶セルのそれと等しい液
晶セルに、表示用液晶セルの非選択画素に印加される電
圧と等しい電圧を印加することにより構成することがで
きる。また、高分子液晶を表示用液晶セルの画素部と非
画素部に対応する領域にリターデーションが異なるよう
に印加することによっても、あるいは高分子フィルムの
厚さまたは屈折率異方性を部分的に変えることによって
も実現できる。

〔実施例〕

以下、実施例を用いて本発明を更に詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

（実施例１）ストライプ状の透明電極を有する上下ガラス基板間で
の液晶のねじれ角が240゜であり、液晶層のリターデー
ションが0.87μｍであるSTNセルＡを作製した。液晶は
正の誘電異方性を有するネマティック液晶ZLI2293（メ
ルク社製）にカイラルネマティック液晶S811（メルク社
製）を添加したものを用いた。配向処理は、ポリイミド
膜のラビング処理により行った。

次にセルＡと同じストライプ状の透明電極を有する上
下ガラス基板間での液晶のねじれ角が240゜であり、液
晶層のリターデーションが0.87μｍで、液晶として上記
と同様のネマティック液晶ZLI2293（メルク社製）にカ
イラルネマティック液晶R811（メルク社製）を添加した
ものを用い、液晶セルＢを作製した。配向処理はセルＡ
と同様にポリイミド膜のラビング処理により行った。セ
ルＡとセルＢのカイラルネマティック液晶は、ねじれの
向きが逆で、液晶セルのねじれの向きも互いに逆向きで
ある。また、セルＢのラビングの向きは、セルＡの上に
セルＢを互いの画素が一致するように積層した時に、セ
ルＡの上側の基板のラビングの向きと直交するようにし
た。

下側偏光板の透過軸がセルＡの下側基板ラビング方向
と45゜の角度をなし、上側偏光板の透過軸が下側偏光板
の透過軸と直交するようにセルＡ、Ｂを挾んで上下偏光
板を設置し、本発明の液晶表示素子とした。

以上のようにして作製した液晶表示素子のセルＡを1/
200デューティで時分割駆動し、非選択画素の明るさが
最も暗くなるようにセルＢに電圧を印加したところ、セ
ルＡの非選択画素のリターデーションとセルＢの対応す
る画素のリターデーションが一致して完全に色補償され
た。非画素部は、セルＡとセルＢのリターデーションが
一致しているため完全に色補償がなされた。したがっ
て、非選択画素と非画素部の明るさは一致し、通常の色
補償されたSTN型液晶表示素子よりも画面全体のコント
ラストが向上したことが確認された。

また、上下偏光板の透過軸が平行になるようにこれら
偏光板を設置して液晶表示素子を構成した場合は、非選
択画素の明るさが最も明るくなるようにセルＢに電圧を
印加することにより、上記と同様にコントラストが向上
した。

（実施例２）実施例１のセルＡの画素部をマスクする印刷マスクＰ
及び非画素部をマスクする印刷マスクＱを作製した。ガ
ラス基板上にマスクＰを設置し、下記（Ｉ）式で表わさ
れる繰返し単位を持つポリシロキサン系液晶性高分子と
下記（II）式で表わされる繰返し単位を持ち光学活性基
を有するポリシロキサン系液晶性高分子の混合溶液をリ
ターデーションが0.87μｍとなるように印刷した。ただ
し、ねじれの向きはセルＡのねじれの向きと逆向きで、
ねじれ角は等しくなるように調整した。

次い、マスクＱを設置し、リターデーションが0.83〜
0.85μｍ、ねじれの向きはセルＡのねじれの向きと逆向
き、ねじれ角は等しくなるようにポリシロキサン系高分
子液晶を印刷した。ただし、ガラス基板上の高分子液晶
の配向方向は、セルＡの画素部と該画素部に対応する高
分子液晶層の領域が一致するように該高分子液晶層をセ
ルＡの上に重ねた時に、セルＡの上側基板のラビング方
向と直交するようにした。

そして上下偏光板を実施例１と同様に配置し、本発明
の液晶表示素子とした。

以上のようにして作製した液晶表示素子のセルＡを1/
200デューティで時分割駆動させたところ、非選択画素
と非画素部の明るさがほぼ一致し、通常の色補償された
STN型液晶表示素子よりも画面全体のコントラストが向
上したことが確認された。

（実施例３）実施例１のセルＡのストライプ電極間のギャップ部に
対応する所に電極を設けたガラス基板間に、ねじれ角24
0゜、リターデーション0.83〜0.85μｍ、ねじれの向き
がセルＡと逆となる液晶層を形成した液晶セルＣを作製
した。液晶は実施例１のセルＢと同じものを用い、配向
処理もセルＢと同様に行った。また、ラビングの向きも
セルＢと同じ向きにした。

そして下側偏光板の透過軸がセルＡの下側基板ラビン
ク方向と45゜の角度をなし、上側偏光板の透過軸が下側
偏光板の透過軸と直交するように上下偏光板を設置し、
本発明の液晶表示素子とした。

以上のようにして作製した液晶表示素子のセルＡを1/
200デューティで時分割駆動し、選択画素の明るさと非
画素部の明るさが等しくなるようにセルＢに電圧を印加
したところ、非選択画素は黒、選択画素は白、非画素部
も白となった。通常の色補償されたSTN型液晶表示素子
を反転駆動させた場合、非画素部が黒くなってしまうの
で明るさが低下していたが、本実施例の液晶表示素子は
非画素部が白くなり、画面全体の明るさが向上した。

（実施例４）実施例２と同様にして、画素部に対応する領域のリタ
ーデーションが0.83〜0.85μｍ、非画素部に対応する領
域のリターデーションが0.6〜0.7μｍとなるように、ポ
リシロキサン系高分子液晶をガラス基板上に印刷した。
ねじれの向き、ねじれ角、ラビングの向きは実施例２の
高分子液晶層と同様にした。

そして上下偏光板を実施例３と同様に設置して本発明
の液晶表示素子とし、この液晶表示素子のセルＡを1/20
0デューティで時分割駆動させたところ、実施例３と同
様の結果が得られた。

（実施例５）実施例１のセルＡと同じストライプ状の透明電極を有
する上下ガラス基板間で、ホモジニアス配向するように
構成したホモジニアスセルＤを作製した。液晶はZLI229
3を用い、リターデーションは0.55μｍとした。配向処
理は、ポリイミド膜をラビング処理した。セルＤのラビ
ング方向は、セルＡの上にセルＤを互いの画素が一致す
るように積層した時に、セルＡの上側基板のラビング方
向と直交するようにした。

そして上下偏光板を実施例１と同様に設置して本発明
の液晶表示素子とし、この液晶表示素子のセルＡを1/20
0デューティで時分割駆動し、非選択画素の明るさと非
画素部の明るさがほぼ等しくなるようにセルＤに電圧を
印加したところ、通常の色補償されたSTN型液晶表示素
子よりも画面全体のコントラストが向上することが確認
された。

（実施例６）実施例２と同様にして、画素部に対応する領域のリタ
ーデーションが0.52〜0.54μｍ、非画素部に対応する領
域のリターデーションが0.55μｍとなるようにホモジニ
アス配向したポリシロキサン系高分子液晶をガラス基板
上に印刷した。ラビングの向きは実施例５と同様にし
た。

そして上下偏光板を実施例１と同様に設置して本発明
の液晶表示素子とし、この液晶表示素子のセルＡを1/20
0デューティで時分割駆動したところ実施例５と同様の
結果が得られた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、STN型液晶表示素子において、非選
択画素または選択画素と非画素部の明るさが等しくなる
ように、液晶層と偏光子の間に、画素部と非画素部に対
応する領域のリターデーションの値が異なるような複屈
折層を設置したので、画面全体のコントラストの低下が
防止され、表示品質を向上させることできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図、
第２図は第１図の液晶表示素子の複屈折層の説明図であ
る。 1,11……基板 2,12……偏光子 3,13……配向膜 4,14……透明電極５……シール剤６……液晶７……複屈折層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−146925（ＪＰ，Ａ) 特開平２−116829（ＪＰ，Ａ) 特開平２−103516（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1333 G02F 1/133 G02F 1/1335

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】正の誘電異方性を有する液晶組成物からな
る液晶層が、電極を備えた一対の基板間で、電圧無印加
時に基板に対して略水平に配向し、液晶層の厚み方向に
120゜以上、360゜以下のねじれ構造を有するように構成
された液晶セルと、該液晶層を挟むように設けられた一
対の偏光子との間の少なくとも一方に複屈折層が設置さ
れ、該液晶セルの画素部と非画素部に対応する該複屈折
層の領域におけるリターデーションの値が異なることを
特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】該液晶セルを時分割駆動した時の非選択画
素または選択画素の明るさと非画素部の明るさがほぼ等
しくなるように該複屈折層のリターデーションが調整さ
れていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素
子。