JP3071204B2 - 液晶表示素子 - Google Patents
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
- G02F1/133634—Birefringent elements, e.g. for optical compensation the refractive index Nz perpendicular to the element surface being different from in-plane refractive indices Nx and Ny, e.g. biaxial or with normal optical axis
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- G02F1/137—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/1396—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell
- G02F1/1397—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell the twist being substantially higher than 90°, e.g. STN-, SBE-, OMI-LC cells
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板間に挾持された液晶層と、液晶層の外
側に配置された偏光子を有し、該液晶が電圧無印加時に
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液晶表示素
子に関するものである。
側に配置された偏光子を有し、該液晶が電圧無印加時に
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液晶表示素
子に関するものである。
従来主に用いられてきた液晶の表示モードは、ツイス
テッドネマチック（TN）型と呼ばれ、一対の上下基板間
で液晶分子が約90゜ねじれた構造をとっており、液晶に
よる偏光面の回転と、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、表示容量を増大さ
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。
テッドネマチック（TN）型と呼ばれ、一対の上下基板間
で液晶分子が約90゜ねじれた構造をとっており、液晶に
よる偏光面の回転と、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、表示容量を増大さ
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。
ツイステッドネマチック型の場合、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。
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、液晶セルの透過光又は反射光
には着色を生じ、着色背景上への表示となってしまう。
このような着色を解消するために、STN型液晶セルにも
う１枚液晶分子のねじれ方向が逆の色消し用の液晶セル
を重ねることも知られている。しかし、この場合には、
液晶セルを２枚重ねることから、コスト高になる上、全
体の厚さ及び重量も大きくなり、さらに偏光板と表示液
晶層との距離が大きくなるため、表示文字に浮遊感が発
生する等の欠点がある。
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、液晶セルの透過光又は反射光
には着色を生じ、着色背景上への表示となってしまう。
このような着色を解消するために、STN型液晶セルにも
う１枚液晶分子のねじれ方向が逆の色消し用の液晶セル
を重ねることも知られている。しかし、この場合には、
液晶セルを２枚重ねることから、コスト高になる上、全
体の厚さ及び重量も大きくなり、さらに偏光板と表示液
晶層との距離が大きくなるため、表示文字に浮遊感が発
生する等の欠点がある。
STN型液晶表示素子の着色を解消する色補償板とし
て、液晶セルのかわりに複屈折層を用いる方法も知られ
ている。複屈折層は、その厚み及び重量の増加が少な
く、安価に製造可能なので、複屈折層を用いた方法は、
液晶セルを２枚重ねる方法よりも工業的に有利である。
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、その明るさ及び色が視角方向に依存して変化して
しまうという解決すべき問題がある。
て、液晶セルのかわりに複屈折層を用いる方法も知られ
ている。複屈折層は、その厚み及び重量の増加が少な
く、安価に製造可能なので、複屈折層を用いた方法は、
液晶セルを２枚重ねる方法よりも工業的に有利である。
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、その明るさ及び色が視角方向に依存して変化して
しまうという解決すべき問題がある。
本発明は、従来の液晶表示素子に見られる前記欠点を
克服し、視角特性のすぐれた白黒表示可能の液晶表示素
子を提供することを目的とする。
克服し、視角特性のすぐれた白黒表示可能の液晶表示素
子を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ね
た結果、本発明を完成するに到った。
た結果、本発明を完成するに到った。
即ち、本発明によれば、液晶層が、電極を備えた一対
の基板により挟持され、該液晶層中の液晶分子が、電圧
無印加時に基板表面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
る液晶セルと、該液晶セルの少なくとも一方側に設けら
れた偏光子を有する液晶表示素子であって、該液晶層の
少なくとも一方側に複屈折層を有し、複屈折層設置側の
偏光子の偏光透過軸（P1）が該複屈折層の面内の最大屈
折率方向（ｘ）に対してなす角度（β１）が20゜〜70゜
（絶対値として）の範囲にあり、かつ該複屈折層の面内
の最大屈折率nXと最小屈折率nY、および該複屈折層の面
に垂直な方向の屈折率nZが次式（Ｉ）の関係で表される
ことを特徴とする液晶表示素子が提供される。
の基板により挟持され、該液晶層中の液晶分子が、電圧
無印加時に基板表面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
る液晶セルと、該液晶セルの少なくとも一方側に設けら
れた偏光子を有する液晶表示素子であって、該液晶層の
少なくとも一方側に複屈折層を有し、複屈折層設置側の
偏光子の偏光透過軸（P1）が該複屈折層の面内の最大屈
折率方向（ｘ）に対してなす角度（β１）が20゜〜70゜
（絶対値として）の範囲にあり、かつ該複屈折層の面内
の最大屈折率nXと最小屈折率nY、および該複屈折層の面
に垂直な方向の屈折率nZが次式（Ｉ）の関係で表される
ことを特徴とする液晶表示素子が提供される。
また、本発明によれば、当該フィルム面内の最大屈折
率nxと最小屈折率ny、および当該フィルム面に垂直な方
向の屈折率nzが次式（Ｉ）の関係で表されることを特徴
とする液晶表示素子用フィルムが提供される。
率nxと最小屈折率ny、および当該フィルム面に垂直な方
向の屈折率nzが次式（Ｉ）の関係で表されることを特徴
とする液晶表示素子用フィルムが提供される。
次に、本発明を図面を参照して詳述する。
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、１は第１の基板、11は第２の
基板であり、それぞれの基板1,11は、配向処理が施され
た配向膜3,13と透明電極4,14を有し、両者の基板1,11は
離間、対向して配設され、その間に液晶６が封入され
て、液晶セルが形成されている。５はシール剤を示す。
この液晶セルが第１の偏光子２および第２の偏光子12に
挾まれ、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。
である。この図において、１は第１の基板、11は第２の
基板であり、それぞれの基板1,11は、配向処理が施され
た配向膜3,13と透明電極4,14を有し、両者の基板1,11は
離間、対向して配設され、その間に液晶６が封入され
て、液晶セルが形成されている。５はシール剤を示す。
この液晶セルが第１の偏光子２および第２の偏光子12に
挾まれ、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。
この液晶表示素子は、一方の偏光子の外側に反射板を
配設して、反射型のものとして用いることもできる。
配設して、反射型のものとして用いることもできる。
本発明の液晶表示素子の第１の基板１および第２の基
板11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゜〜30゜の範囲にあることを言う。
板11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゜〜30゜の範囲にあることを言う。
第２図は、本発明に関わる角度の定義を示したもので
ある。D1、D2は、第１の基板１、第２の基板11上の液晶
分子を下側基板11上に射影した方向で、矢印は液晶分子
を射影する時に基板11に対してわずかに上を向いた方の
向きを示している。液晶層はD1とD2との間で液晶分子が
ω１だけねじれた構造をとっている。このように、ω１
は配向処理によって決まるツイスト角であり、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のち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。なお、本発明では、液晶は正
の誘電異方性を有するネマティック液晶にコレステリッ
ク液晶やカイラルネマティック液晶を添加し、適当なピ
ッチに調整したものを好ましく用いる。この場合、ω１
が小であると、急峻度が悪化し、時分割駆動特性が低下
してしまう。また、ω１が大きすぎると電界印加時に散
乱組織を生じ、表示品質が低下するため好ましくない。
このことより、ω１は120゜以上360゜以下である必要が
ある。
ある。D1、D2は、第１の基板１、第２の基板11上の液晶
分子を下側基板11上に射影した方向で、矢印は液晶分子
を射影する時に基板11に対してわずかに上を向いた方の
向きを示している。液晶層はD1とD2との間で液晶分子が
ω１だけねじれた構造をとっている。このように、ω１
は配向処理によって決まるツイスト角であり、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のち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。なお、本発明では、液晶は正
の誘電異方性を有するネマティック液晶にコレステリッ
ク液晶やカイラルネマティック液晶を添加し、適当なピ
ッチに調整したものを好ましく用いる。この場合、ω１
が小であると、急峻度が悪化し、時分割駆動特性が低下
してしまう。また、ω１が大きすぎると電界印加時に散
乱組織を生じ、表示品質が低下するため好ましくない。
このことより、ω１は120゜以上360゜以下である必要が
ある。
第２図では、セルを第１の基板側からみたときに、第
２の基板（下基板）から第１の基板（上基板）へ向けて
ツイスト方向が右回りとなるように構成したが、配向処
理の方向や、コレステリック液晶又はカイラルネマティ
ック液晶の選択により左回りとすることもできる。
２の基板（下基板）から第１の基板（上基板）へ向けて
ツイスト方向が右回りとなるように構成したが、配向処
理の方向や、コレステリック液晶又はカイラルネマティ
ック液晶の選択により左回りとすることもできる。
本発明の液晶表示素子の構成例のように、基板と、偏
光子との間に複屈折層を設ける場合、基板1,11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には、基板の厚さを0.2mm
以下の薄厚にすることが容易であり、そのため表示素子
を極めて薄く、かつ軽量に構成することができる。ま
た、基板が薄いために表示が２重像とならず広視角の表
示素子を得ることができる。
光子との間に複屈折層を設ける場合、基板1,11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には、基板の厚さを0.2mm
以下の薄厚にすることが容易であり、そのため表示素子
を極めて薄く、かつ軽量に構成することができる。ま
た、基板が薄いために表示が２重像とならず広視角の表
示素子を得ることができる。
また、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成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。
ミド、ポリイミドなどの高分子成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。
また、本発明の液晶表示素子の別の構成例として、基
板自体が複屈折層を兼ねることもできる。この場合、素
子の層構成は従来のSTN型の液晶表示素子と同じである
が、基板1,11のうち少なくとも一方が複屈折性を有する
点で異なる。この複屈折層を兼ねた基板は、複屈折性材
料単体で構成されていてもよく、また他のフィルム、ガ
ラスなどと積層されていても良い。
板自体が複屈折層を兼ねることもできる。この場合、素
子の層構成は従来のSTN型の液晶表示素子と同じである
が、基板1,11のうち少なくとも一方が複屈折性を有する
点で異なる。この複屈折層を兼ねた基板は、複屈折性材
料単体で構成されていてもよく、また他のフィルム、ガ
ラスなどと積層されていても良い。
本発明の液晶表示素子のさらに別の構成例として、複
屈折層は、偏光板自体の構成要素として組み込むことも
できる。一般に用いられる沃素や色素の２色性を利用す
る偏光子では、延伸フィルムに沃素や色素を吸着させて
偏光能をもたせ、さらにその保護のため他の２枚のフィ
ルムで延伸フィルムをサンドイッチした構成となってい
るが、複屈折層は、液晶層側の保護フィルムと延伸フィ
ルムとの間に配することができるし、又はその液晶側の
保護フィルムを複屈折層で構成することができる。
屈折層は、偏光板自体の構成要素として組み込むことも
できる。一般に用いられる沃素や色素の２色性を利用す
る偏光子では、延伸フィルムに沃素や色素を吸着させて
偏光能をもたせ、さらにその保護のため他の２枚のフィ
ルムで延伸フィルムをサンドイッチした構成となってい
るが、複屈折層は、液晶層側の保護フィルムと延伸フィ
ルムとの間に配することができるし、又はその液晶側の
保護フィルムを複屈折層で構成することができる。
以上のように、本発明で用いる複屈折層は、液晶層と
偏光子との間であればどこに配置しても良い。
偏光子との間であればどこに配置しても良い。
ここで言う複屈折層とは、面内で屈折率異方性を有す
るもので、かつ透光性を有することが必要である。具体
的には、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレ
ート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポ
リエーテルスルホン等の芳香族系高分子や、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系高分子、塩
化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、
アクリル樹脂等のビニル系高分子、セルロース及びその
誘導体たとえば再生セルロース（セロハン）、ジアセチ
ルセルロース、トリアセチルセルロース等の各高分子の
延伸または押し出し成形フィルムを例示することができ
る。また、雲母、方解石、水晶などの結晶の薄片を光学
軸に平行な面で切り出したものを例示することもでき
る。大面積のものが容易に得られるという点で高分子系
のものを特に有利に用いることができる。
るもので、かつ透光性を有することが必要である。具体
的には、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレ
ート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポ
リエーテルスルホン等の芳香族系高分子や、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系高分子、塩
化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、
アクリル樹脂等のビニル系高分子、セルロース及びその
誘導体たとえば再生セルロース（セロハン）、ジアセチ
ルセルロース、トリアセチルセルロース等の各高分子の
延伸または押し出し成形フィルムを例示することができ
る。また、雲母、方解石、水晶などの結晶の薄片を光学
軸に平行な面で切り出したものを例示することもでき
る。大面積のものが容易に得られるという点で高分子系
のものを特に有利に用いることができる。
複屈折層の屈折率異方性Δｎ（BM）は、この複屈折層
の基板に平行な面内の最大屈折率方向（ｘ方向）に平行
な偏光に対する屈折率と直交する偏光に対する屈折率の
差であると定義される。複屈折層のｘ方向に対して、該
複屈折層に隣接する偏光子の偏光軸が傾斜すること、即
ち、平行以外および直交以外の角度に保持することが必
要である。複屈折層のｘ方向が隣接する偏光子の偏光軸
と平行もしくは直交していると、本発明の効果はまった
く発現せず、着色背景上への表示となってしまう。複屈
折層のｘ方向に対して、隣接する偏光子の偏光透過軸が
なす角（第２図の角度β１の絶対値）の好ましい範囲
は、20゜〜70゜である。
の基板に平行な面内の最大屈折率方向（ｘ方向）に平行
な偏光に対する屈折率と直交する偏光に対する屈折率の
差であると定義される。複屈折層のｘ方向に対して、該
複屈折層に隣接する偏光子の偏光軸が傾斜すること、即
ち、平行以外および直交以外の角度に保持することが必
要である。複屈折層のｘ方向が隣接する偏光子の偏光軸
と平行もしくは直交していると、本発明の効果はまった
く発現せず、着色背景上への表示となってしまう。複屈
折層のｘ方向に対して、隣接する偏光子の偏光透過軸が
なす角（第２図の角度β１の絶対値）の好ましい範囲
は、20゜〜70゜である。
第２図に示すように、第２の基板11に隣接する偏光子
12の透過軸P2は、第２の基板11上での液晶の配向方向D2
とβ２の角度を成す。複屈折層７は、そのｘ方向が隣接
する基板１上における液晶配向方向D1に対してδの角度
を有している。また複屈折層７に隣接する偏光子２の透
過軸P1は複屈折層７のｘ方向に対してβ１の角度を成し
て配設される。なお、角度は液晶のねじれの方向を正と
する。
12の透過軸P2は、第２の基板11上での液晶の配向方向D2
とβ２の角度を成す。複屈折層７は、そのｘ方向が隣接
する基板１上における液晶配向方向D1に対してδの角度
を有している。また複屈折層７に隣接する偏光子２の透
過軸P1は複屈折層７のｘ方向に対してβ１の角度を成し
て配設される。なお、角度は液晶のねじれの方向を正と
する。
なお、第２図では偏光子の透過軸を用いて説明した
が、これらをすべて偏光子の吸収軸におきかえてもまっ
たく等価である。
が、これらをすべて偏光子の吸収軸におきかえてもまっ
たく等価である。
さらに第３図に示すように、複屈折層７について板面
内でｘ方向に直交する方向をｙ方向、これらx,y両方向
に直交する方向、即ち複屈折層７の厚み方向をｚ方向と
し、これらの方向における屈折率をそれぞれnX,nY,nZと
する。
内でｘ方向に直交する方向をｙ方向、これらx,y両方向
に直交する方向、即ち複屈折層７の厚み方向をｚ方向と
し、これらの方向における屈折率をそれぞれnX,nY,nZと
する。
また、視角方向を第４図のように定義する。即ち、基
板平面に直交する方向をＮ、この方向Ｎと入射光方向の
なす角をθ、入射光の基板平面への射影と方向MPとのな
す角をφとする。従って、視角方向はθとφによって定
まる。
板平面に直交する方向をＮ、この方向Ｎと入射光方向の
なす角をθ、入射光の基板平面への射影と方向MPとのな
す角をφとする。従って、視角方向はθとφによって定
まる。
第１図のように構成された液晶表示素子の視角特性に
ついて調べた結果について述べる。表−１に、該液晶表
示素子のセルパラメーター、偏光板の角度及び複屈折層
の代表的な特性値を示す。
ついて調べた結果について述べる。表−１に、該液晶表
示素子のセルパラメーター、偏光板の角度及び複屈折層
の代表的な特性値を示す。
表−１において、Δｎ（LC）・ｄ（LC）は液晶の屈折
率異方性Δｎ（LC）と液晶層の厚さｄ（LC）の積で、Δ
ｎ（BM）・ｄ（BM）は複屈折層の面内の屈折率異方性Δ
ｎ（BM）（＝nX−nY）と複屈折層の厚さｄ（BM）の積で
ある。
率異方性Δｎ（LC）と液晶層の厚さｄ（LC）の積で、Δ
ｎ（BM）・ｄ（BM）は複屈折層の面内の屈折率異方性Δ
ｎ（BM）（＝nX−nY）と複屈折層の厚さｄ（BM）の積で
ある。
表−１の例について、複屈折層の面内の屈折率nX,nY
は固定し、厚み方向の屈折率nZを変えたときの、φ＝０
゜及びφ＝90゜における正面（θ＝０゜）から見た時と
斜め（θ＝40゜）から見た時の明るさの差ΔＬ＊（40）
及び色の差ΔＥ＊（40）の変化をそれぞれ第５図及び第
６図に示す。ただし、ΔＬ＊（40）及びΔＥ＊（40）
は、式（II）、（III）のように定義される。
は固定し、厚み方向の屈折率nZを変えたときの、φ＝０
゜及びφ＝90゜における正面（θ＝０゜）から見た時と
斜め（θ＝40゜）から見た時の明るさの差ΔＬ＊（40）
及び色の差ΔＥ＊（40）の変化をそれぞれ第５図及び第
６図に示す。ただし、ΔＬ＊（40）及びΔＥ＊（40）
は、式（II）、（III）のように定義される。
ΔＬ＊（40）＝Ｌ＊（40）−Ｌ＊（０） ……（II） ΔＥ＊（40）＝〔（Ｌ＊（40）−Ｌ＊（０））２ ＋（ｕ＊（40）−ｕ＊（０））２ ＋（ｖ＊（40）−ｖ＊（０））２〕1/2 ……（III） Ｌ＊（０）,u＊（０）,v＊（０）及びＬ＊（40）,u
＊（40）,v＊（40）は、視角θ＝０゜及び40゜における
Ｌ＊,u＊,v＊（CIELUV表色系）である。
＊（40）,v＊（40）は、視角θ＝０゜及び40゜における
Ｌ＊,u＊,v＊（CIELUV表色系）である。
第５図及び第６図のように、正面から見た時と斜めか
ら見た時の明るさ及び色の変化を小さくするためには、
nZをnYとnZの間の値に設定する必要がある。nZをnXより
も大きいかまたはnYよりも小さくすると、視角による明
るさ及び色の変化が大きくなってしまう。このように、
複屈折層の屈折率を制御することにより、複屈折層を用
いて色補償をしたSTN型液晶表示素子の視角特性を改良
することが可能となる。以上は、表−１の例について述
べたが、前記の方法は表−１の例に限定されず、複屈折
層を用いて色補償をしたSTN型液晶表示素子全般に適用
できる。
ら見た時の明るさ及び色の変化を小さくするためには、
nZをnYとnZの間の値に設定する必要がある。nZをnXより
も大きいかまたはnYよりも小さくすると、視角による明
るさ及び色の変化が大きくなってしまう。このように、
複屈折層の屈折率を制御することにより、複屈折層を用
いて色補償をしたSTN型液晶表示素子の視角特性を改良
することが可能となる。以上は、表−１の例について述
べたが、前記の方法は表−１の例に限定されず、複屈折
層を用いて色補償をしたSTN型液晶表示素子全般に適用
できる。
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１ 透明電極を有し、上下ガラス基板間での液晶のねじれ
角が200゜であり、Δｎ（LC）・ｄ（LC）が0.92μｍで
ある液晶セルを作製する。この場合、液晶としては正の
誘電異方性を有するネマティック液晶ZLI2293にカイラ
ルネマティック液晶S811を添加したものを用いる。この
液晶における配向処理は、それぞれ上記上下ガラス基板
上に形成されるポリイミド膜のラビング処理により行
う。このセルの下部には反射板付きニュートラルグレー
偏光板をその透過軸が下基板のラビング方向に対して45
゜の角度をなすように配置する（β２＝45゜）。上基板
上には、複屈折層としてポリマーフィルム〔Δｎ（BM）
・ｄ（BM）＝0.834μm,nX＝1.5323,nY＝1.5156,nZ＝1.5
204〕をそのｘ方向と上側基板のラビング方向とが直交
するように配置し（δ＝90゜）、さらにその上に偏光板
をその透過軸がフィルムのｘ方向に対して−45゜の角度
（β１＝−45゜）をなすように配置する。
角が200゜であり、Δｎ（LC）・ｄ（LC）が0.92μｍで
ある液晶セルを作製する。この場合、液晶としては正の
誘電異方性を有するネマティック液晶ZLI2293にカイラ
ルネマティック液晶S811を添加したものを用いる。この
液晶における配向処理は、それぞれ上記上下ガラス基板
上に形成されるポリイミド膜のラビング処理により行
う。このセルの下部には反射板付きニュートラルグレー
偏光板をその透過軸が下基板のラビング方向に対して45
゜の角度をなすように配置する（β２＝45゜）。上基板
上には、複屈折層としてポリマーフィルム〔Δｎ（BM）
・ｄ（BM）＝0.834μm,nX＝1.5323,nY＝1.5156,nZ＝1.5
204〕をそのｘ方向と上側基板のラビング方向とが直交
するように配置し（δ＝90゜）、さらにその上に偏光板
をその透過軸がフィルムのｘ方向に対して−45゜の角度
（β１＝−45゜）をなすように配置する。
前記のように構成された液晶表示素子は、電圧無印加
時には黒色で、電圧印加によって白色となり、視角方向
による明るさ及び色の変化が小さく、すぐれた視角特性
を有している。
時には黒色で、電圧印加によって白色となり、視角方向
による明るさ及び色の変化が小さく、すぐれた視角特性
を有している。
実施例２ 実施例１において、上側偏光板の透過軸方向をｘ方向
に対して45゜の角度（β１＝45゜）となるように配置す
る。このように構成された液晶表示素子は、電圧無印加
時に白色で、電圧印加時に黒色となり、実施例１と同様
に、視角方向による明るさ及び色の変化が小さくなる。
に対して45゜の角度（β１＝45゜）となるように配置す
る。このように構成された液晶表示素子は、電圧無印加
時に白色で、電圧印加時に黒色となり、実施例１と同様
に、視角方向による明るさ及び色の変化が小さくなる。
実施例３ 実施例１と同様にして、ツイスト角ω１が180゜、Δ
ｎ（LC）・ｄ（LC）が0.72μｍである液晶セルを作製す
る。この液晶セルに対し、偏光板角度β２＝45゜となる
ように下側偏光板を配置する。セルの上部には、ポリマ
ーフィルム〔Δｎ（BM）・ｄ（BM）＝0.63,nX＝1.604,n
Y＝1.5521,nZ＝1.5817〕をｘ方向が上側基板のラビング
方向と直交するようにして、配置する。上側偏光板の偏
光軸は複屈折層のｘ方向に対して−45゜または45゜とな
るように配置する。この素子は、それぞれの偏光板配置
で電圧無印加時に黒色と白色となり、電圧印加時には、
それぞれ白色および黒色となる。視角による明るさ及び
色の変化は小さく、すぐれた視角特性を有している。
ｎ（LC）・ｄ（LC）が0.72μｍである液晶セルを作製す
る。この液晶セルに対し、偏光板角度β２＝45゜となる
ように下側偏光板を配置する。セルの上部には、ポリマ
ーフィルム〔Δｎ（BM）・ｄ（BM）＝0.63,nX＝1.604,n
Y＝1.5521,nZ＝1.5817〕をｘ方向が上側基板のラビング
方向と直交するようにして、配置する。上側偏光板の偏
光軸は複屈折層のｘ方向に対して−45゜または45゜とな
るように配置する。この素子は、それぞれの偏光板配置
で電圧無印加時に黒色と白色となり、電圧印加時には、
それぞれ白色および黒色となる。視角による明るさ及び
色の変化は小さく、すぐれた視角特性を有している。
実施例４ 実施例１と同様にして、ツイスト角ω１が240゜、Δ
ｎ（LC）・ｄ（LC）が1.0μｍである液晶セルを作製す
る。この液晶セルに対し、実施例１と同じポリマーフィ
ルムで厚みを変えたフィルム〔Δｎ（BM）・ｄ（BM）＝
0.94μｍ〕を複屈折層として用い、同様にして表示素子
を構成する（β２＝45゜、δ＝90゜、β１＝45゜）。こ
の液晶表示素子においても、同様に白黒表示になり、視
角による明るさ及び色の変化が小さくなる。
ｎ（LC）・ｄ（LC）が1.0μｍである液晶セルを作製す
る。この液晶セルに対し、実施例１と同じポリマーフィ
ルムで厚みを変えたフィルム〔Δｎ（BM）・ｄ（BM）＝
0.94μｍ〕を複屈折層として用い、同様にして表示素子
を構成する（β２＝45゜、δ＝90゜、β１＝45゜）。こ
の液晶表示素子においても、同様に白黒表示になり、視
角による明るさ及び色の変化が小さくなる。
実施例５ 基板としてポリエーテルスルホン製のプラスチックフ
ィルムを用いたほかは、実施例１と同様にして液晶セル
を作製する。この素子もガラス基板の場合と同様に白黒
表示になり、すぐれた視角特性を示す。
ィルムを用いたほかは、実施例１と同様にして液晶セル
を作製する。この素子もガラス基板の場合と同様に白黒
表示になり、すぐれた視角特性を示す。
本発明によれば、上記構成としたので、複屈折層を用
いて色補償をしたSTN型液晶表示素子の視角特性を改良
し、表示品質のすぐれた白黒表示液晶表示素子を得るこ
とができる。
いて色補償をしたSTN型液晶表示素子の視角特性を改良
し、表示品質のすぐれた白黒表示液晶表示素子を得るこ
とができる。
第１図は本発明の液晶表示素子の構成例の断面図であ
る。第２図は本発明の液晶表示素子の液晶配向方向、偏
光軸方向等の角度関係の説明図である。第３図は複屈折
層の屈折率の方向を示す図である。第４図は視角方向の
定義を示す図である。第５図は液晶表示素子を正面から
見た時と斜め方向から見たときの明るさの差ΔＬ＊のnZ
依存性を示すグラフである。第６図は液晶表示素子を正
面から見た時と斜め方向から見たときの色差ΔＥ＊のnZ
依存性を示すグラフである。 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、 D1……第１基板上の液晶の配向方向、 D2……第２基板上の液晶の配向方向、 P1……第１基板側の偏光子の偏光軸方向、 P2……第２基板側の偏光子の偏光軸方向。
る。第２図は本発明の液晶表示素子の液晶配向方向、偏
光軸方向等の角度関係の説明図である。第３図は複屈折
層の屈折率の方向を示す図である。第４図は視角方向の
定義を示す図である。第５図は液晶表示素子を正面から
見た時と斜め方向から見たときの明るさの差ΔＬ＊のnZ
依存性を示すグラフである。第６図は液晶表示素子を正
面から見た時と斜め方向から見たときの色差ΔＥ＊のnZ
依存性を示すグラフである。 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、 D1……第１基板上の液晶の配向方向、 D2……第２基板上の液晶の配向方向、 P1……第１基板側の偏光子の偏光軸方向、 P2……第２基板側の偏光子の偏光軸方向。
Claims (4)
- 【請求項１】液晶層が、電極を備えた一対の基板により
挟持され、該液晶層中の液晶分子が、電圧無印加時に基
板表面に対して略水平に配向し、液晶層の厚み方向に12
0゜以上、360゜以下のねじれた構造を有する液晶セル
と、 該液晶セルの少なくとも一方側に設けられた偏光子を有
する液晶表示素子であって、 該液晶層の少なくとも一方側に複屈折層を有し、 複屈折層設置側の偏光子の偏光透過軸（P1）が該複屈折
層の面内の最大屈折率方向（ｘ）に対してなす角度（β
１）が20゜〜70゜（絶対値として）の範囲にあり、かつ
該複屈折層の面内の最大屈折率nXと最小屈折率nY、およ
び該複屈折層の面に垂直な方向の屈折率nZが次式（Ｉ）
の関係で表されることを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項２】少なくとも一方の基板が複屈折層を兼ねて
いることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。 - 【請求項３】偏光子に複屈折層が組み込まれていること
を特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。 - 【請求項４】液晶表示素子用フィルムにおいて、フィル
ム面内の最大屈折率nXと最小屈折率nY、およびフィルム
面に垂直な方向の屈折率nZが次式（Ｉ）の関係で表され
ることを特徴とする液晶表示素子用フィルム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1330244A JP3071204B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-12-20 | 液晶表示素子 |
| US07/475,214 US5016988A (en) | 1989-02-10 | 1990-02-05 | Liquid crystal display device with a birefringent compensator |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3221989 | 1989-02-10 | ||
| JP1-32219 | 1989-02-10 | ||
| JP1330244A JP3071204B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-12-20 | 液晶表示素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02289824A JPH02289824A (ja) | 1990-11-29 |
| JP3071204B2 true JP3071204B2 (ja) | 2000-07-31 |
Family
ID=26370754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1330244A Expired - Fee Related JP3071204B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-12-20 | 液晶表示素子 |
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| US5194975A (en) * | 1989-03-28 | 1993-03-16 | Asahi Glass Company Ltd. | Liquid crystal display device having biaxial birefringent plates at each side of the liquid crystal layer |
| US5150237A (en) * | 1989-05-15 | 1992-09-22 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid crystal display element |
| US5175638A (en) * | 1989-09-12 | 1992-12-29 | Ricoh Company, Ltd. | ECB type liquid crystal display device having birefringent layer with equal refractive indexes in the thickness and plane directions |
| US5184237A (en) * | 1990-03-27 | 1993-02-02 | Ricoh Company, Ltd. | Super-twisted nematic type liquid crystal display device |
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| US5380459A (en) * | 1990-04-20 | 1995-01-10 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid crystal display device with improved viewing angle dependence of color |
| JP3011993B2 (ja) * | 1990-10-26 | 2000-02-21 | 株式会社リコー | カラー液晶素子 |
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