JP3722920B2 - プラスチックフィルム液晶表示素子 - Google Patents
プラスチックフィルム液晶表示素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3722920B2 JP3722920B2 JP24412596A JP24412596A JP3722920B2 JP 3722920 B2 JP3722920 B2 JP 3722920B2 JP 24412596 A JP24412596 A JP 24412596A JP 24412596 A JP24412596 A JP 24412596A JP 3722920 B2 JP3722920 B2 JP 3722920B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- substrate
- display element
- crystal display
- plastic film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- 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
- G02F1/137—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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- 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
- G02F1/133305—Flexible substrates, e.g. plastics, organic film
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- 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
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/133528—Polarisers
- G02F1/133531—Polarisers characterised by the arrangement of polariser or analyser axes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- 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
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はプラスチックフィルムを基板として用いた液晶表示素子、特にＳＴＮ（スーパー・ツイストテッド・ネマティック）型の液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来技術】
プラスチックフィルムやプラスチック板を基板として用いる液晶表示素子は、従来のガラス基板を用いた液晶表示素子に比べて、薄くて軽量、かつ落下しても割れないという利点から、携帯用情報端末の表示装置として注目されている。プラスチックフィルムを使った小型のＴＮ（ツイステッド・ネマティック）型液晶表示素子は、カード型ページャ、あるいはカード型電卓用の表示素子としてすでに使用されている。
さらに、大きな表示容量を実現し、表示品位を向上するために液晶の複屈折性を利用したＳＴＮ型液晶表示素子の開発も進められている。
プラスチックフィルム基板としては光学的に等方性であることが望ましいが、現在そのようなものは実用化されていない。一般に、プラスチックフィルムは光学異方性を有しているので、例えば特開昭６０−７８４２０号公報において示されているように、基板のリターデーション値を１５ｎｍ以下の小さい値にする、あるいは特開昭６１−１００７２６号公報において示されているように、フィルムの光学軸方向と偏光板の吸収軸方向を一致もしくは直交するように構成していた。
さらに、一般にプラスチックフィルムは面方向ばかりでなく厚み方向の屈折率が面方向と異なる、いわゆる二軸の光学異方体であるため、斜め方向から基板を見たときには厚み方向の屈折率の影響によってリターデーション値が正面での値と異なってくる。こような視角方向での基板のリターデーションの変化は、これを用いた液晶表示素子の視角方向での明るさの変化、色調の変化、コントラスト低下の原因になっていた。
【０００３】
特開平２−２８９８２４号公報によると、位相差フィルムを液晶セルと偏光板の間に配置した白黒表示タイプのＳＴＮ型液晶表示素子において、位相差フィルムの厚み方向の屈折率（ｎｚ）の大きさを特定する事で視角特性が改善されることが述べられている。具体的には、基板面方向での遅相軸方向の屈折率（最大屈折率）をｎｘ、基板面方向での進相軸方向（遅相軸と直交する方向）の屈折率（最小屈折率）をｎｙとしたとき、ｎｙ＜ｎｚ≦ｎｘとしていた。
さらに、ＳＩＤ ９２ ＤＩＧＥＳＴ ３９７〜４００ページでは、ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｙ）／２の位相差フィルムを用いた場合に位相差フィルム自体のリターデーション値の変化が最小になることが示されている。
【０００４】
最近、プラスチックフィルム基板の製造技術の向上によって、基板面方向の光学異方性は低減され、光学軸方向は±１０°以内で、またリターデーションの大きさは３０ｎｍ以下、場合によっては１０ｎｍ以下のプラスチックフィルム基板も製造可能になってきた。しかしながら、厚み方向の屈折率ｎｚを制御することは非常に難しく、未だに実用化されていない。
また、位相差フィルムそのものを基板として使用する方法も考えられるが、液晶表示素子用の基板に要求される様々な要求項目を満たすことは難しく、未だ開発されていない。たとえば、液晶表示素子用の基板としては、液晶表示素子の製造工程で用いられる薬品や溶剤に耐えられること、ガスバリヤー性が十分であること、さらに表面平滑性が十分であること等が求められる。
従って、プラスチックフィルム基板の厚み方向の屈折率が面方向の屈折率より小さく、そのために基板自体のリターデーション値が視角方向で変化する場合でも、その基板を使用して作製した液晶表示素子の視角特性が低下しないような構成が求められていた。なお、ここで言う視角特性の低下とは、視角方向による色、明るさの変化およびコントラストの低下のような現象が生ずることを指す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
プラスチックフィルム基板の厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方体であり、そのために基板自体のリターデーション値が視角方向で変化する場合でも、その基板を使用して作製した液晶表示素子の視角特性の変化を最小限にして、視角特性のよい液晶表示素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴の第１は、透明プラスチックフィルム上に透明電極および液晶分子を配向させるための配向膜が形成された一対のプラスチックフィルム基板で所定の角度ねじれたネマティック液晶層を狭持してなる液晶セルと、前記液晶セルの両外側に配置された一対の偏光板とを有し、かつ前記プラスチックフィルム基板が、その面内のリターデーション値が２０ｎｍ以下のものであって、その厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方体である液晶表示素子において、偏光板の透過軸方向もしくは吸収軸方向と液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向との成す角度が１０°以下、すなわち０゜±１０゜（−１０゜〜＋１０゜）となるように構成することにより、該液晶素子の視角特性を低下しない構成としたことにある。
【０００７】
本発明の特徴の第２は、前記第１の液晶表示素子において、プラスチックフィルム基板上の液晶分子の配向方向と該基板に隣接する偏光板の透過軸もしくは吸収軸方向とのなす角度を３０°〜６０°の範囲内とすることにより、さらに液晶の複屈折性を有効に利用できる構成としたことにある。
【０００８】
本発明の特徴の第３は、前記第１および２の液晶表示素子において、ネマティック液晶層のねじれ角を４０°〜１４０°あるいは２２０°〜３２０°の範囲内とすることにより、液晶の複屈折性を有効に利用し、かつコントラストを高くできる構成とし、該液晶表示素子の視覚特性をさらに低下しない構成としたことにある。
本発明の液晶表示素子の視角特性は、プラスチックフィルム基板を斜めに５０°傾けた時、該プラスチックフィルム基板のリターデーション値が、基板正面のリターデーション値に対する変化が８０ｎｍ以内、好ましくは４０ｎｍ以下である。
以下、本発明の構成・動作について詳しく説明する。
【０００９】
本発明で使用されるプラスチックフィルム基板のベースとなる厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方体であるプラスチックフィルムとしては、ポリカーボネートフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルスルホンなどがある。フィルムの作製方法には溶媒キャステング法、溶融押し出し法などが知られている。これらの方法で作製されたフィルムは何れもｎｚ＜ｎｙ＜ｎｘである。ベースフィルムの少なくとも一方の面にはガスバリアー層、耐溶剤性のハードコート層が形成され、一方の面にはＩＴＯからなる透明電極がスパッタ法等で形成される。
【００１０】
次に、ベースフィルムの屈折率について述べる。例として、溶媒キャスティング法によって作製された厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルムの屈折率を、アッベの屈折計と日本分光（株）製エリプソメータＭ−１５０を用いて波長５８９ｎｍの波長について測定したところ、平均屈折率ｎ＝１．５８３１、面方向の遅相軸方向（最大屈折率）ｎｘ＝１．５８３６４、進相軸方向ｎｙ＝１．５８３５４、厚み方向ｎｚ＝１．５８２１２が得られた。したがって面方向のリターデーション値は１０ｎｍと小さい値であるので、これを用いて作製した液晶表示素子は正面から見た場合には基板のリターデーションの影響による表示特性の低下はみられない。（株）オーク製作所製の高感度自動複屈折測定装置ＡＤＲ−６０ＸＹを用いて、この基板を斜めに傾けた場合のリターデーションを測定した結果を図３に示す。傾き角がｎｙｎｚ面内にある、すなわちｎｙ方向に傾けた場合のリターデーション値は大きくなっている。また傾き角がｎｚｎｘ面内にある、すなわちｎｘ方向に傾けた場合のリターデーション値は小さくなり、２０°以上の傾き角では軸方向が９０°変化していることがわかる。いずれの場合も斜め方向からみたときには、ｎｚ値の影響により光線方向と基板法線方向との作る面内の屈折率が小さくなっていく傾向にある。６０°傾けた方向でのリターデーション値は正面での値から４０〜５０ｎｍ変化しており、このように正面でのリターデーション値が小さくても、斜め視角方向におけるリターデーションの変化が液晶表示素子の視角特性の低下の要因になっている。同様に溶融押し出し法によって作製された厚さ１２５μｍのポリカーボネートフィルムの屈折率を測定したところ、平均屈折率ｎ＝１．５８３１、面方向の遅相軸方向で（最大屈折率）ｎｘ＝１．５８３３５、進相軸方向でｎｙ＝１．５８３３２、厚み方向でｎｚ＝１．５８２６３が得られた、やはり、ｎｚはｎｘ、ｎｙよりも小さい値であった。
前記のベースフィルムは、ｎｚがｎｘ、ｎｙより小さい場合のものについて述べたが、例えば、ポリスチレンのようにｎｚがｎｘおよびｎｙより大きいベースフィルムであっても、本発明は視角方向でリターデーション値が変化するようなフィルム基板には有効である。
【００１１】
本発明で使用するプラスチックフィルム基板のリターデーション値が液晶セルの光学特性に及ぼす影響について鋭意検討した結果、以下のことがわかった。
１）基板の光学異方性が、液晶層の光学異方性よりも十分に小さい場合には、基板の光学異方性によって、液晶層の厚さ（ｄLC）あるいは液晶の屈折率異方性（ΔｎLC）が見かけ上変化したと見なし、基板の光学異方性を液晶層に繰り込むことができる。すなわち、基板のリターデーション値（Ｒsub＝Δｎsub・ｄsub）の影響で、液晶層の厚さ（ｄLC）と液晶の屈折率異方性（ΔｎLC）の積で定義される液晶層のリターデーション値（ＲLC＝ΔｎLC・ｄLC）が変化し、ＲLC *になったと見なし、基板の光学異方性を無視することができる。ここで、Δｎsubは基板の屈折率異方性、ｄsubは基板の厚さを表す。
２）一方の基板の光学異方性について考慮すると、基板の面方向の遅相軸方向と基板上の液晶分子の配向方向とのなす角度をφsubとして、液晶セルの見かけのリターデーション値ＲLC *は次式で与えられる。
【数１】
ＲLC *＝ＲLC＋Ｒsub・ｃｏｓ（２φsub）………（１）
φsub＝０°のときＲLC *＝ＲLC＋Ｒsub
φsub＝９０°のときＲLC *＝ＲLC−Ｒsub
φsub＝±４５°のときＲLC *＝ＲLC
となる。
【００１２】
前述のようにｎｚが面内の屈折率（ｎｘ，ｎｙ）より小さな基板を斜め方向からみたときには、基板面のどの方向に傾けるかによらず、光線方向と基板法線方向との作る面内の屈折率は小さくなり、この面の法線方向に遅相軸（ｎｘ）を持った光学異方体としてふるまう。すなわち、斜め視角方向における基板のリターデーション変化量は、常に光線方向と基板法線方向との作る面の法線方向に増加するといってよい。したがって変化量としてとらえた上下基板の遅相軸方向は互いに平行であると考えてよいことがわかる。すなわち方向角φＡ方向に傾けた方向から見たとき、φＡ＋９０゜の方向にｎｘを生じたことになる。
議論を簡単化するために、基板平面内での方位角について模式図で表したものが、図６である。液晶層の中央部における液晶分子の配向方向６３と斜め視角方向の基板面上の方位角との成す角がφＡのとき、視角に起因して上下基板に発生する光学異方性は、前述のように互いに平行でφＡ＋９０゜方向に遅相軸（ｎｘ）を持ち、大きさがそれぞれＲｓｕｂであるとする。上下基板のリターデーションの視角変化に起因する液晶セルのリターデーション変化量（ΔＲ＝ＲＬＣ ＊−ＲＬＣ）は、式（１）から以下のように表すことができる。
【数２】
式（２）から、φＡ＝０゜または９０゜のとき、ΔＲの絶対値は最大になる。すなわち、この方向が視角による液晶セルのリターデーションの変化が最大であることがわかる。したがって、セルの上下に配置する偏光板の偏光軸はφＡ＝０゜または９０゜に近い角度で配置すれば、基板に発生する光学異方性を見かけ上消すことができる。また、α＝±４５°のとき、ΔＲ＝０となることから、上下基板のラビング方向（基板上の液晶分子の配向方向）を、α＝±４５°に近い値になるように所定のねじれ角にすれば、同様に基板に発生する光学異方性を見かけ上消すことができることがわかる。
本発明の液晶表示素子は、この点を利用し、前記のように、偏光板の透過軸方向もしくは吸収軸方向と前記液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向との成す角度は１０°以下、好ましくは０°〜５°程度が好ましい。
【００１３】
また、３時方向からの上下基板のラビング方向の角度をαとした場合に、α＝０°、９０°のときにもＲLC *は最大または最小となるが、一方、一般に液晶の複屈折性を有効に利用して明るく、コントラストの高い表示を実現するには、基板上の液晶分子の配向方向と偏光板の偏光軸方向とのなす角度を４５°に近い値に設定する必要があるので、プラスチックフィルム基板上の液晶分子の配向方向と該基板に隣接する偏光板の透過軸もしくは吸収軸方向とのなす角度は、３０°〜６０°の範囲内であることが好ましい。前記角度が３０°〜６０°の範囲外である場合、液晶の複屈折性を有効に利用できないため明るさが低下する。
【００１４】
さらに本発明の液晶表示素子の液晶層の厚み方向の中央部の良視角方向を６時方向とするために、ネマティック液晶層のねじれ角が、４０°〜１４０°あるいは２２０°〜３２０°の範囲内とするのが好ましい。
【００１５】
また、前記プラスチックフィルム基板が基板面方向で光学異方性を有する場合には、面内のリターデーション値が２０ｎｍ以下のものが、さらに好ましくは１０ｎｍ以下のものが、正面での着色やコントラスト低下等をおさえるために好ましい。
【００１６】
本発明の液晶表示素子の形状は、外形が矩形であって、該矩形の一辺と前記液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向が、平行もしくは直交となるように構成することが好ましい。このような構成とすることにより、偏光板や基板を矩形の一辺と平行もしくは直交に近い角度でロール原反から切り出すことができるので、ロールの有効利用面積を大きくとることができ、かつ製造コストの低減の効果も期待できる。
次に、本発明の実施例を挙げて説明する。
【００１７】
【実施例】
実施例１
プラスチックフィルム基板は、溶媒キャステング法によって作製された厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルムをベースとして、ガスバリアー層、耐溶剤性のハードコート層が両面に形成され、一方の面には厚さ約３００ÅのＩＴＯからなる透明電極がスパッタ法で形成されたものを使用した。ＩＴＯはフォトリソ法によってパターンを形成し、上下基板が対向して３２行×９６列のドットマトリックスパターン及び１２個のキャラクター表示をできるようにした。このプラスチックフィルム基板の面方向のリターデーション値は１０ｎｍである。この基板上には日本合成ゴム（株）製の配向膜オプトマーＡＬ−３０４６を厚さ約８００Åで形成し、液晶層のねじれ角が２４０°になるようにラビング処理を施し液晶層の厚み方向の中央部の良視角方向、すなわち液晶層の厚み方向の中央部の液晶の配向方向が６時方向としてある。一方の基板にはスクリーン印刷によってシールを印刷し、触媒化成工業（株）製の直径６．７μｍのシリカ系球形スペーサを挟んで透明電極を内側にして基板をはりあわせた。このセルに波長５８９ｎｍにおける屈折率異方性がΔｎLC＝０．１１５、固有ピッチ１２．４μｍのねじれネマティック液晶を真空注入法によって注入し、注入口は紫外線硬化型の封止剤で封止して液晶セルを作製した。この液晶セルの外側に（株）サンリッツ製の透過型カラー偏光板ＳＣＣ２Ｓ−１８ＳＬと半透過型偏光板ＬＬ−８２−１２−ＷＴＵを貼付して液晶表示素子を作製した。
【００１８】
本実施例の液晶表示素子における面方向の角度構成を図１に示す。図１において、面方向の角度のはかり方は、液晶表示素子を正面から見て６時方向を０°として、反時間回りを正にとるように角度（φ）を定義する。
上下基板のラビング方向１１および１２は、上基板のラビング方向１１がφUR＝６０°、下基板のラビング方向１２がφLR＝１２０°で、上下基板の遅相軸方向１５および１６は互いに平行で、φ＝９０°（３時、９時）である。
また、上偏光板の透過軸方向１３はφUT＝５°、下偏光板の透過軸方向１４はφLT＝８５°になるように偏光板を貼付した。
電圧無印加時には無彩色の明表示、電圧無印加時には暗表示ではあるが青色系の表示が得られるようにしてある。
【００１９】
作製した液晶表示素子の分光反射率の視角依存性は、大塚電子（株）製の液晶評価装置ＬＣＤ−５０００を使用し、標準白色板をリファレンスとして、入射光が液晶表示素子の法線方向から５０°傾いた方向、受光方向が法線方向（正面）になるように液晶表示素子の面内で３６０°回転させて測定した。ＪＩＳ−Ｚ８７０１に定められた方法によって２度視野ＸＹＺ表色系における等色関数とＤ６５標準光源分布を用いた三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを求め、さらにＪＩＳ−Ｚ８７２９に定められた方法によって明度指数Ｌ＊、クロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊を計算した。１２時方向（φ＝１８０°）からの入射光に対して、Ｌ＊＝２６．４、ａ＊＝−５．８、ｂ＊＝５．９が得られた。１２時方向からの入射光に対する明度と色度を基準として求めた色差
【数３】
ΔＥ＊＝｛（ΔＬ＊）２＋（Δａ＊）２＋（Δｂ＊）２｝１／２
の入射光方向（φ）依存性を図４に示した。任意の角度φ方向からの入射光に対して、ΔＥ＊＜６が得られた。
また目視による観察でも視角方向による色変化がなく、良好な視認性を示した。さらに、１／３３デューティ、１／５バイアスのマルチプレックス駆動を行って、入射光方向によるコントラストの視角依存性を測定した結果を図５に示す。入射角が５０°においてもコントラスト２以上が得られていることがわかる。
【００２０】
実施例２
上偏光板の透過軸方向が１０°、下偏光板（半透過板側）の透過軸方向が８０°になるように偏光板を貼付した以外は、すべて実施例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。実施例１と全く同じ条件で明度、色度及び色差を測定した。色差ΔＥ*の入射光方向の依存性の測定結果は図４に示した。１２時方向からの入射光に対して、Ｌ*＝２８．２、ａ*＝−８．４、ｂ*＝８．７が得られた。また、任意の角度φ方向からの入射光に対して、ΔＥ*＜９が得られた。さらに目視による観察でも視角方向による色変化がなく、良好な視認性を示した。
【００２１】
参考例１
透過型偏光板として日東電工（株）製のＮＰＦ−１２２５ＤＵを使用し、透過型偏光板と液晶セルとの間に、日東電工（株）製の一軸延伸位相差フィルムＮＲＦ−Ｒ５７０（リターデーション値５７０ｎｍ）を面内の遅相軸方向がφ＝１５０°になるように配置した以外は、すべて実施例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。
電圧無印加時には明るい無彩色、電圧印加時には黒色のいわゆる白黒表示を実現した。偏光板とガラス基板の中間に位相差板を用いることによりＳＴＮ液晶層で生じる複屈折性による色付きを光学的に補償することができるので、電圧無印加時における視角方向の色調変化は比較的小さく、またコントラストも高い良好な視角特性が得られた。
【００２２】
参考例２
位相差フィルムとして、日東電工（株）製３次元の屈折率が制御された位相差フィルムＮＲＺ−Ｒ５７０（リターデーション値５７０ｎｍ）を使用した以外は、すべて参考例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。
位相差フィルム自体の視角方向でのリターデーション変化が参考例１に比べて小さくなったために、さらに視角特性が向上した。
【００２３】
比較例１
実施例１において、スペーサとして直径７．３μｍの球形スペーサを使用し、液晶として波長５８９ｎｍにおける屈折率異方性がΔｎLC＝０．１１７、固有ピッチ１３．６μｍのねじれネマティック液晶を使用し、さらに上偏光板の透過軸方向が２０°、下偏光板（半透過板側）の透過軸方向が７０°になるように偏光板を貼付した以外は、すべて実施例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。実施例１と全く同じ条件で明度、色度及び色差を測定した。色差ΔＥ*の入射光方向の依存性の測定結果は図４に示した。１２時方向からの入射光に対して、Ｌ*＝２５．７、ａ*＝５．７、ｂ*＝５．５が得られ、ほぼ無彩色であるといえる。しかしながら、入射光方向に対する色差ΔＥ*の変化は実施例１、実施例２に比べて非常に大きいことがわかる。
【００２４】
比較例２
比較例１において、液晶層のねじれ角が２２０°になるようにラビング処理を施した以外は、すべて比較例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。色差ΔＥ*の入射光方向の依存性の測定結果は図４に示した。１２時方向からの入射光に対して、Ｌ*＝２５．１、ａ*＝７．７、ｂ*＝４．８が得られ、ほぼ無彩色であるといえる。しかしながら、入射光方向に対する色差ΔＥ*の変化は実施例１、実施例２に比べて非常に大きいことがわかる。
【００２５】
以下、本発明の実施態様を示す。
１．透明プラスチックフィルム上に透明電極及び液晶分子を配向させるための配向膜が形成された一対のプラスチックフィルム基板での所定の角度ねじれたネマテック液晶層を狭持してなる液晶セルと、前記液晶セルの両外側に配置された一対の偏光板とを有する液晶表示素子において、前記プラスチックフィルム基板はその面内のリターデーション値が２０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以下のものであり、かつその厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方体であり、さらに、前記偏光板の透過軸方向もしくは吸収軸方向と前記液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向との成す角度が
１０°以下になるように構成したことを特徴とする液晶表示素子。
２．プラスチックフィルム基板が、面方向の屈折率より厚み方向の屈折率が小さい光学異方体である前記１の液晶表示素子。
３．プラスチックフィルム基板の面方向の遅相軸方向（最大屈折率方向）もしくは進相軸方向（最大屈折率方向と直交する方向）と前記液晶層の中央部おける液晶分子の配向方向との成す角度が１０°以下になるように構成した前記１または２の液晶表示素子。
４．プラスチック基板を斜めに５０°傾けたときのプラスチックフィルム基板のリターデーション値は、基板正面の値に対する変化が８０ｎｍ以内、さらに好ましくは４０ｎｍである前記１ないし３の液晶表示素子。
【００２６】
５．プラスチックフィルム基板上の液晶分子の配向方向と該基板に隣接する偏光板の透過軸もしくは吸収軸方向となす角度が３０°〜６０°の範囲内である前記１ないし４の液晶表示素子。
６．少なくとも一方の偏光板と液晶セルとの間に位相差フィルムを配置した前記１ないし５の液晶表示素子。
７．一方の偏光板の外側に隣接した反射板もしくは半透過板を有し、かつ電圧無印加時には明表示、電圧印加時には暗表示を行うようにした前記１ないし６の反射型または半反射型の液晶表示素子。
８．液晶表示素子の外形が矩形であって、該矩形の一辺と前記液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向が平行または直交方向である前記１ないし７の液晶表示素子。
【００２７】
【効果】
１．請求項１
本発明は、プラスチックフィルム基板を使用した液晶表示素子において、偏光板の透過軸方向もしくは吸収軸方向と液晶層の厚みの中央部における液晶分子の配向方向との成す角度が１０°以下になるように構成する事によって、面方向で光学異方性を有し、かつ厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方性を有するプラスチックフィルムを基板として使用した場合に生じる基板自体の視角方向のリターデーション変化による液晶表示素子の視角特性の変化を最小限にすることができる。
２．請求項２
偏光板や基板を矩形の一辺と平行もしくは直交に近い角度でロール原反から切り出すことができるのでロールの有効利用面積を大きくとることができ、製造コストの低減の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示素子における面方向の角度構成の１例を示す図である。
【図２】本発明の液晶表示素子の断面図の１例である。
【図３】基板を斜めに傾けた場合のリターデーション値を測定した結果を示す図である。
【図４】色差ΔＥ*の入射光方向の依存性の測定結果を示す図である。
【図５】１／３３デューティ、１／５バイアスのマルチプレックス駆動を行って、入射光方向によるコントラストの視角依存性を測定した結果を示す図である。
【図６】基板平面内での方位角について模式図で表わしたものである。
【符号の説明】
１１ 上基板ラビング方向
１２ 下基板ラビング方向
１３ 上偏光板透過軸方向
１４ 下偏光板透過軸方向
１５ 上基板遅相軸方向
１６ 下基板遅相軸方向
１７ 基板面
２１ 偏光板
２２ プラスチックフィルム基板
２３ 透明電極
２４ シール
２５ 配向膜
２６ スペーサ
２７ 液晶
φUR 上基板ラビング方向１１の６時方向からの角度
φLR 下基板ラビング方向１２の６時方向からの角度
φUT 上偏光板透過軸方向１３の６時方向からの角度
φLT 下偏光板透過軸方向１４の６時方向からの角度
６１ 上基板ラビング方向
６２ 下基板ラビング方向
６３ 液晶層の中央部における液晶分子の配向方向
６４ 斜め視角方向の基板面への射影
６５ 視角方向に垂直な方向（上下基板のｎｘ方向）
ω 液晶のねじれ角
φＡ 液晶層の中央部における液晶分子の配向方向６３と視角方向の方位角との成す角
α ６３に直交する方向とラビング方向との成す角
【産業上の利用分野】
本発明はプラスチックフィルムを基板として用いた液晶表示素子、特にＳＴＮ（スーパー・ツイストテッド・ネマティック）型の液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来技術】
プラスチックフィルムやプラスチック板を基板として用いる液晶表示素子は、従来のガラス基板を用いた液晶表示素子に比べて、薄くて軽量、かつ落下しても割れないという利点から、携帯用情報端末の表示装置として注目されている。プラスチックフィルムを使った小型のＴＮ（ツイステッド・ネマティック）型液晶表示素子は、カード型ページャ、あるいはカード型電卓用の表示素子としてすでに使用されている。
さらに、大きな表示容量を実現し、表示品位を向上するために液晶の複屈折性を利用したＳＴＮ型液晶表示素子の開発も進められている。
プラスチックフィルム基板としては光学的に等方性であることが望ましいが、現在そのようなものは実用化されていない。一般に、プラスチックフィルムは光学異方性を有しているので、例えば特開昭６０−７８４２０号公報において示されているように、基板のリターデーション値を１５ｎｍ以下の小さい値にする、あるいは特開昭６１−１００７２６号公報において示されているように、フィルムの光学軸方向と偏光板の吸収軸方向を一致もしくは直交するように構成していた。
さらに、一般にプラスチックフィルムは面方向ばかりでなく厚み方向の屈折率が面方向と異なる、いわゆる二軸の光学異方体であるため、斜め方向から基板を見たときには厚み方向の屈折率の影響によってリターデーション値が正面での値と異なってくる。こような視角方向での基板のリターデーションの変化は、これを用いた液晶表示素子の視角方向での明るさの変化、色調の変化、コントラスト低下の原因になっていた。
【０００３】
特開平２−２８９８２４号公報によると、位相差フィルムを液晶セルと偏光板の間に配置した白黒表示タイプのＳＴＮ型液晶表示素子において、位相差フィルムの厚み方向の屈折率（ｎｚ）の大きさを特定する事で視角特性が改善されることが述べられている。具体的には、基板面方向での遅相軸方向の屈折率（最大屈折率）をｎｘ、基板面方向での進相軸方向（遅相軸と直交する方向）の屈折率（最小屈折率）をｎｙとしたとき、ｎｙ＜ｎｚ≦ｎｘとしていた。
さらに、ＳＩＤ ９２ ＤＩＧＥＳＴ ３９７〜４００ページでは、ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｙ）／２の位相差フィルムを用いた場合に位相差フィルム自体のリターデーション値の変化が最小になることが示されている。
【０００４】
最近、プラスチックフィルム基板の製造技術の向上によって、基板面方向の光学異方性は低減され、光学軸方向は±１０°以内で、またリターデーションの大きさは３０ｎｍ以下、場合によっては１０ｎｍ以下のプラスチックフィルム基板も製造可能になってきた。しかしながら、厚み方向の屈折率ｎｚを制御することは非常に難しく、未だに実用化されていない。
また、位相差フィルムそのものを基板として使用する方法も考えられるが、液晶表示素子用の基板に要求される様々な要求項目を満たすことは難しく、未だ開発されていない。たとえば、液晶表示素子用の基板としては、液晶表示素子の製造工程で用いられる薬品や溶剤に耐えられること、ガスバリヤー性が十分であること、さらに表面平滑性が十分であること等が求められる。
従って、プラスチックフィルム基板の厚み方向の屈折率が面方向の屈折率より小さく、そのために基板自体のリターデーション値が視角方向で変化する場合でも、その基板を使用して作製した液晶表示素子の視角特性が低下しないような構成が求められていた。なお、ここで言う視角特性の低下とは、視角方向による色、明るさの変化およびコントラストの低下のような現象が生ずることを指す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
プラスチックフィルム基板の厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方体であり、そのために基板自体のリターデーション値が視角方向で変化する場合でも、その基板を使用して作製した液晶表示素子の視角特性の変化を最小限にして、視角特性のよい液晶表示素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴の第１は、透明プラスチックフィルム上に透明電極および液晶分子を配向させるための配向膜が形成された一対のプラスチックフィルム基板で所定の角度ねじれたネマティック液晶層を狭持してなる液晶セルと、前記液晶セルの両外側に配置された一対の偏光板とを有し、かつ前記プラスチックフィルム基板が、その面内のリターデーション値が２０ｎｍ以下のものであって、その厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方体である液晶表示素子において、偏光板の透過軸方向もしくは吸収軸方向と液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向との成す角度が１０°以下、すなわち０゜±１０゜（−１０゜〜＋１０゜）となるように構成することにより、該液晶素子の視角特性を低下しない構成としたことにある。
【０００７】
本発明の特徴の第２は、前記第１の液晶表示素子において、プラスチックフィルム基板上の液晶分子の配向方向と該基板に隣接する偏光板の透過軸もしくは吸収軸方向とのなす角度を３０°〜６０°の範囲内とすることにより、さらに液晶の複屈折性を有効に利用できる構成としたことにある。
【０００８】
本発明の特徴の第３は、前記第１および２の液晶表示素子において、ネマティック液晶層のねじれ角を４０°〜１４０°あるいは２２０°〜３２０°の範囲内とすることにより、液晶の複屈折性を有効に利用し、かつコントラストを高くできる構成とし、該液晶表示素子の視覚特性をさらに低下しない構成としたことにある。
本発明の液晶表示素子の視角特性は、プラスチックフィルム基板を斜めに５０°傾けた時、該プラスチックフィルム基板のリターデーション値が、基板正面のリターデーション値に対する変化が８０ｎｍ以内、好ましくは４０ｎｍ以下である。
以下、本発明の構成・動作について詳しく説明する。
【０００９】
本発明で使用されるプラスチックフィルム基板のベースとなる厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方体であるプラスチックフィルムとしては、ポリカーボネートフィルム、ポリアリレートフィルム、ポリエーテルスルホンなどがある。フィルムの作製方法には溶媒キャステング法、溶融押し出し法などが知られている。これらの方法で作製されたフィルムは何れもｎｚ＜ｎｙ＜ｎｘである。ベースフィルムの少なくとも一方の面にはガスバリアー層、耐溶剤性のハードコート層が形成され、一方の面にはＩＴＯからなる透明電極がスパッタ法等で形成される。
【００１０】
次に、ベースフィルムの屈折率について述べる。例として、溶媒キャスティング法によって作製された厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルムの屈折率を、アッベの屈折計と日本分光（株）製エリプソメータＭ−１５０を用いて波長５８９ｎｍの波長について測定したところ、平均屈折率ｎ＝１．５８３１、面方向の遅相軸方向（最大屈折率）ｎｘ＝１．５８３６４、進相軸方向ｎｙ＝１．５８３５４、厚み方向ｎｚ＝１．５８２１２が得られた。したがって面方向のリターデーション値は１０ｎｍと小さい値であるので、これを用いて作製した液晶表示素子は正面から見た場合には基板のリターデーションの影響による表示特性の低下はみられない。（株）オーク製作所製の高感度自動複屈折測定装置ＡＤＲ−６０ＸＹを用いて、この基板を斜めに傾けた場合のリターデーションを測定した結果を図３に示す。傾き角がｎｙｎｚ面内にある、すなわちｎｙ方向に傾けた場合のリターデーション値は大きくなっている。また傾き角がｎｚｎｘ面内にある、すなわちｎｘ方向に傾けた場合のリターデーション値は小さくなり、２０°以上の傾き角では軸方向が９０°変化していることがわかる。いずれの場合も斜め方向からみたときには、ｎｚ値の影響により光線方向と基板法線方向との作る面内の屈折率が小さくなっていく傾向にある。６０°傾けた方向でのリターデーション値は正面での値から４０〜５０ｎｍ変化しており、このように正面でのリターデーション値が小さくても、斜め視角方向におけるリターデーションの変化が液晶表示素子の視角特性の低下の要因になっている。同様に溶融押し出し法によって作製された厚さ１２５μｍのポリカーボネートフィルムの屈折率を測定したところ、平均屈折率ｎ＝１．５８３１、面方向の遅相軸方向で（最大屈折率）ｎｘ＝１．５８３３５、進相軸方向でｎｙ＝１．５８３３２、厚み方向でｎｚ＝１．５８２６３が得られた、やはり、ｎｚはｎｘ、ｎｙよりも小さい値であった。
前記のベースフィルムは、ｎｚがｎｘ、ｎｙより小さい場合のものについて述べたが、例えば、ポリスチレンのようにｎｚがｎｘおよびｎｙより大きいベースフィルムであっても、本発明は視角方向でリターデーション値が変化するようなフィルム基板には有効である。
【００１１】
本発明で使用するプラスチックフィルム基板のリターデーション値が液晶セルの光学特性に及ぼす影響について鋭意検討した結果、以下のことがわかった。
１）基板の光学異方性が、液晶層の光学異方性よりも十分に小さい場合には、基板の光学異方性によって、液晶層の厚さ（ｄLC）あるいは液晶の屈折率異方性（ΔｎLC）が見かけ上変化したと見なし、基板の光学異方性を液晶層に繰り込むことができる。すなわち、基板のリターデーション値（Ｒsub＝Δｎsub・ｄsub）の影響で、液晶層の厚さ（ｄLC）と液晶の屈折率異方性（ΔｎLC）の積で定義される液晶層のリターデーション値（ＲLC＝ΔｎLC・ｄLC）が変化し、ＲLC *になったと見なし、基板の光学異方性を無視することができる。ここで、Δｎsubは基板の屈折率異方性、ｄsubは基板の厚さを表す。
２）一方の基板の光学異方性について考慮すると、基板の面方向の遅相軸方向と基板上の液晶分子の配向方向とのなす角度をφsubとして、液晶セルの見かけのリターデーション値ＲLC *は次式で与えられる。
【数１】
ＲLC *＝ＲLC＋Ｒsub・ｃｏｓ（２φsub）………（１）
φsub＝０°のときＲLC *＝ＲLC＋Ｒsub
φsub＝９０°のときＲLC *＝ＲLC−Ｒsub
φsub＝±４５°のときＲLC *＝ＲLC
となる。
【００１２】
前述のようにｎｚが面内の屈折率（ｎｘ，ｎｙ）より小さな基板を斜め方向からみたときには、基板面のどの方向に傾けるかによらず、光線方向と基板法線方向との作る面内の屈折率は小さくなり、この面の法線方向に遅相軸（ｎｘ）を持った光学異方体としてふるまう。すなわち、斜め視角方向における基板のリターデーション変化量は、常に光線方向と基板法線方向との作る面の法線方向に増加するといってよい。したがって変化量としてとらえた上下基板の遅相軸方向は互いに平行であると考えてよいことがわかる。すなわち方向角φＡ方向に傾けた方向から見たとき、φＡ＋９０゜の方向にｎｘを生じたことになる。
議論を簡単化するために、基板平面内での方位角について模式図で表したものが、図６である。液晶層の中央部における液晶分子の配向方向６３と斜め視角方向の基板面上の方位角との成す角がφＡのとき、視角に起因して上下基板に発生する光学異方性は、前述のように互いに平行でφＡ＋９０゜方向に遅相軸（ｎｘ）を持ち、大きさがそれぞれＲｓｕｂであるとする。上下基板のリターデーションの視角変化に起因する液晶セルのリターデーション変化量（ΔＲ＝ＲＬＣ ＊−ＲＬＣ）は、式（１）から以下のように表すことができる。
【数２】
本発明の液晶表示素子は、この点を利用し、前記のように、偏光板の透過軸方向もしくは吸収軸方向と前記液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向との成す角度は１０°以下、好ましくは０°〜５°程度が好ましい。
【００１３】
また、３時方向からの上下基板のラビング方向の角度をαとした場合に、α＝０°、９０°のときにもＲLC *は最大または最小となるが、一方、一般に液晶の複屈折性を有効に利用して明るく、コントラストの高い表示を実現するには、基板上の液晶分子の配向方向と偏光板の偏光軸方向とのなす角度を４５°に近い値に設定する必要があるので、プラスチックフィルム基板上の液晶分子の配向方向と該基板に隣接する偏光板の透過軸もしくは吸収軸方向とのなす角度は、３０°〜６０°の範囲内であることが好ましい。前記角度が３０°〜６０°の範囲外である場合、液晶の複屈折性を有効に利用できないため明るさが低下する。
【００１４】
さらに本発明の液晶表示素子の液晶層の厚み方向の中央部の良視角方向を６時方向とするために、ネマティック液晶層のねじれ角が、４０°〜１４０°あるいは２２０°〜３２０°の範囲内とするのが好ましい。
【００１５】
また、前記プラスチックフィルム基板が基板面方向で光学異方性を有する場合には、面内のリターデーション値が２０ｎｍ以下のものが、さらに好ましくは１０ｎｍ以下のものが、正面での着色やコントラスト低下等をおさえるために好ましい。
【００１６】
本発明の液晶表示素子の形状は、外形が矩形であって、該矩形の一辺と前記液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向が、平行もしくは直交となるように構成することが好ましい。このような構成とすることにより、偏光板や基板を矩形の一辺と平行もしくは直交に近い角度でロール原反から切り出すことができるので、ロールの有効利用面積を大きくとることができ、かつ製造コストの低減の効果も期待できる。
次に、本発明の実施例を挙げて説明する。
【００１７】
【実施例】
実施例１
プラスチックフィルム基板は、溶媒キャステング法によって作製された厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルムをベースとして、ガスバリアー層、耐溶剤性のハードコート層が両面に形成され、一方の面には厚さ約３００ÅのＩＴＯからなる透明電極がスパッタ法で形成されたものを使用した。ＩＴＯはフォトリソ法によってパターンを形成し、上下基板が対向して３２行×９６列のドットマトリックスパターン及び１２個のキャラクター表示をできるようにした。このプラスチックフィルム基板の面方向のリターデーション値は１０ｎｍである。この基板上には日本合成ゴム（株）製の配向膜オプトマーＡＬ−３０４６を厚さ約８００Åで形成し、液晶層のねじれ角が２４０°になるようにラビング処理を施し液晶層の厚み方向の中央部の良視角方向、すなわち液晶層の厚み方向の中央部の液晶の配向方向が６時方向としてある。一方の基板にはスクリーン印刷によってシールを印刷し、触媒化成工業（株）製の直径６．７μｍのシリカ系球形スペーサを挟んで透明電極を内側にして基板をはりあわせた。このセルに波長５８９ｎｍにおける屈折率異方性がΔｎLC＝０．１１５、固有ピッチ１２．４μｍのねじれネマティック液晶を真空注入法によって注入し、注入口は紫外線硬化型の封止剤で封止して液晶セルを作製した。この液晶セルの外側に（株）サンリッツ製の透過型カラー偏光板ＳＣＣ２Ｓ−１８ＳＬと半透過型偏光板ＬＬ−８２−１２−ＷＴＵを貼付して液晶表示素子を作製した。
【００１８】
本実施例の液晶表示素子における面方向の角度構成を図１に示す。図１において、面方向の角度のはかり方は、液晶表示素子を正面から見て６時方向を０°として、反時間回りを正にとるように角度（φ）を定義する。
上下基板のラビング方向１１および１２は、上基板のラビング方向１１がφUR＝６０°、下基板のラビング方向１２がφLR＝１２０°で、上下基板の遅相軸方向１５および１６は互いに平行で、φ＝９０°（３時、９時）である。
また、上偏光板の透過軸方向１３はφUT＝５°、下偏光板の透過軸方向１４はφLT＝８５°になるように偏光板を貼付した。
電圧無印加時には無彩色の明表示、電圧無印加時には暗表示ではあるが青色系の表示が得られるようにしてある。
【００１９】
作製した液晶表示素子の分光反射率の視角依存性は、大塚電子（株）製の液晶評価装置ＬＣＤ−５０００を使用し、標準白色板をリファレンスとして、入射光が液晶表示素子の法線方向から５０°傾いた方向、受光方向が法線方向（正面）になるように液晶表示素子の面内で３６０°回転させて測定した。ＪＩＳ−Ｚ８７０１に定められた方法によって２度視野ＸＹＺ表色系における等色関数とＤ６５標準光源分布を用いた三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを求め、さらにＪＩＳ−Ｚ８７２９に定められた方法によって明度指数Ｌ＊、クロマティクネス指数ａ＊、ｂ＊を計算した。１２時方向（φ＝１８０°）からの入射光に対して、Ｌ＊＝２６．４、ａ＊＝−５．８、ｂ＊＝５．９が得られた。１２時方向からの入射光に対する明度と色度を基準として求めた色差
【数３】
ΔＥ＊＝｛（ΔＬ＊）２＋（Δａ＊）２＋（Δｂ＊）２｝１／２
の入射光方向（φ）依存性を図４に示した。任意の角度φ方向からの入射光に対して、ΔＥ＊＜６が得られた。
また目視による観察でも視角方向による色変化がなく、良好な視認性を示した。さらに、１／３３デューティ、１／５バイアスのマルチプレックス駆動を行って、入射光方向によるコントラストの視角依存性を測定した結果を図５に示す。入射角が５０°においてもコントラスト２以上が得られていることがわかる。
【００２０】
実施例２
上偏光板の透過軸方向が１０°、下偏光板（半透過板側）の透過軸方向が８０°になるように偏光板を貼付した以外は、すべて実施例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。実施例１と全く同じ条件で明度、色度及び色差を測定した。色差ΔＥ*の入射光方向の依存性の測定結果は図４に示した。１２時方向からの入射光に対して、Ｌ*＝２８．２、ａ*＝−８．４、ｂ*＝８．７が得られた。また、任意の角度φ方向からの入射光に対して、ΔＥ*＜９が得られた。さらに目視による観察でも視角方向による色変化がなく、良好な視認性を示した。
【００２１】
参考例１
透過型偏光板として日東電工（株）製のＮＰＦ−１２２５ＤＵを使用し、透過型偏光板と液晶セルとの間に、日東電工（株）製の一軸延伸位相差フィルムＮＲＦ−Ｒ５７０（リターデーション値５７０ｎｍ）を面内の遅相軸方向がφ＝１５０°になるように配置した以外は、すべて実施例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。
電圧無印加時には明るい無彩色、電圧印加時には黒色のいわゆる白黒表示を実現した。偏光板とガラス基板の中間に位相差板を用いることによりＳＴＮ液晶層で生じる複屈折性による色付きを光学的に補償することができるので、電圧無印加時における視角方向の色調変化は比較的小さく、またコントラストも高い良好な視角特性が得られた。
【００２２】
参考例２
位相差フィルムとして、日東電工（株）製３次元の屈折率が制御された位相差フィルムＮＲＺ−Ｒ５７０（リターデーション値５７０ｎｍ）を使用した以外は、すべて参考例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。
位相差フィルム自体の視角方向でのリターデーション変化が参考例１に比べて小さくなったために、さらに視角特性が向上した。
【００２３】
比較例１
実施例１において、スペーサとして直径７．３μｍの球形スペーサを使用し、液晶として波長５８９ｎｍにおける屈折率異方性がΔｎLC＝０．１１７、固有ピッチ１３．６μｍのねじれネマティック液晶を使用し、さらに上偏光板の透過軸方向が２０°、下偏光板（半透過板側）の透過軸方向が７０°になるように偏光板を貼付した以外は、すべて実施例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。実施例１と全く同じ条件で明度、色度及び色差を測定した。色差ΔＥ*の入射光方向の依存性の測定結果は図４に示した。１２時方向からの入射光に対して、Ｌ*＝２５．７、ａ*＝５．７、ｂ*＝５．５が得られ、ほぼ無彩色であるといえる。しかしながら、入射光方向に対する色差ΔＥ*の変化は実施例１、実施例２に比べて非常に大きいことがわかる。
【００２４】
比較例２
比較例１において、液晶層のねじれ角が２２０°になるようにラビング処理を施した以外は、すべて比較例１と同じ条件で液晶表示素子を作製した。色差ΔＥ*の入射光方向の依存性の測定結果は図４に示した。１２時方向からの入射光に対して、Ｌ*＝２５．１、ａ*＝７．７、ｂ*＝４．８が得られ、ほぼ無彩色であるといえる。しかしながら、入射光方向に対する色差ΔＥ*の変化は実施例１、実施例２に比べて非常に大きいことがわかる。
【００２５】
以下、本発明の実施態様を示す。
１．透明プラスチックフィルム上に透明電極及び液晶分子を配向させるための配向膜が形成された一対のプラスチックフィルム基板での所定の角度ねじれたネマテック液晶層を狭持してなる液晶セルと、前記液晶セルの両外側に配置された一対の偏光板とを有する液晶表示素子において、前記プラスチックフィルム基板はその面内のリターデーション値が２０ｎｍ以下、さらに好ましくは１０ｎｍ以下のものであり、かつその厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方体であり、さらに、前記偏光板の透過軸方向もしくは吸収軸方向と前記液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向との成す角度が
１０°以下になるように構成したことを特徴とする液晶表示素子。
２．プラスチックフィルム基板が、面方向の屈折率より厚み方向の屈折率が小さい光学異方体である前記１の液晶表示素子。
３．プラスチックフィルム基板の面方向の遅相軸方向（最大屈折率方向）もしくは進相軸方向（最大屈折率方向と直交する方向）と前記液晶層の中央部おける液晶分子の配向方向との成す角度が１０°以下になるように構成した前記１または２の液晶表示素子。
４．プラスチック基板を斜めに５０°傾けたときのプラスチックフィルム基板のリターデーション値は、基板正面の値に対する変化が８０ｎｍ以内、さらに好ましくは４０ｎｍである前記１ないし３の液晶表示素子。
【００２６】
５．プラスチックフィルム基板上の液晶分子の配向方向と該基板に隣接する偏光板の透過軸もしくは吸収軸方向となす角度が３０°〜６０°の範囲内である前記１ないし４の液晶表示素子。
６．少なくとも一方の偏光板と液晶セルとの間に位相差フィルムを配置した前記１ないし５の液晶表示素子。
７．一方の偏光板の外側に隣接した反射板もしくは半透過板を有し、かつ電圧無印加時には明表示、電圧印加時には暗表示を行うようにした前記１ないし６の反射型または半反射型の液晶表示素子。
８．液晶表示素子の外形が矩形であって、該矩形の一辺と前記液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向が平行または直交方向である前記１ないし７の液晶表示素子。
【００２７】
【効果】
１．請求項１
本発明は、プラスチックフィルム基板を使用した液晶表示素子において、偏光板の透過軸方向もしくは吸収軸方向と液晶層の厚みの中央部における液晶分子の配向方向との成す角度が１０°以下になるように構成する事によって、面方向で光学異方性を有し、かつ厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方性を有するプラスチックフィルムを基板として使用した場合に生じる基板自体の視角方向のリターデーション変化による液晶表示素子の視角特性の変化を最小限にすることができる。
２．請求項２
偏光板や基板を矩形の一辺と平行もしくは直交に近い角度でロール原反から切り出すことができるのでロールの有効利用面積を大きくとることができ、製造コストの低減の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶表示素子における面方向の角度構成の１例を示す図である。
【図２】本発明の液晶表示素子の断面図の１例である。
【図３】基板を斜めに傾けた場合のリターデーション値を測定した結果を示す図である。
【図４】色差ΔＥ*の入射光方向の依存性の測定結果を示す図である。
【図５】１／３３デューティ、１／５バイアスのマルチプレックス駆動を行って、入射光方向によるコントラストの視角依存性を測定した結果を示す図である。
【図６】基板平面内での方位角について模式図で表わしたものである。
【符号の説明】
１１ 上基板ラビング方向
１２ 下基板ラビング方向
１３ 上偏光板透過軸方向
１４ 下偏光板透過軸方向
１５ 上基板遅相軸方向
１６ 下基板遅相軸方向
１７ 基板面
２１ 偏光板
２２ プラスチックフィルム基板
２３ 透明電極
２４ シール
２５ 配向膜
２６ スペーサ
２７ 液晶
φUR 上基板ラビング方向１１の６時方向からの角度
φLR 下基板ラビング方向１２の６時方向からの角度
φUT 上偏光板透過軸方向１３の６時方向からの角度
φLT 下偏光板透過軸方向１４の６時方向からの角度
６１ 上基板ラビング方向
６２ 下基板ラビング方向
６３ 液晶層の中央部における液晶分子の配向方向
６４ 斜め視角方向の基板面への射影
６５ 視角方向に垂直な方向（上下基板のｎｘ方向）
ω 液晶のねじれ角
φＡ 液晶層の中央部における液晶分子の配向方向６３と視角方向の方位角との成す角
α ６３に直交する方向とラビング方向との成す角
Claims (2)
- 透明プラスチックフィルム上に透明電極及び液晶分子を配向させるための配向膜が形成された一対のプラスチックフィルム基板で所定の角度ねじれたネマティック液晶層を挟持してなる液晶セルと、前記液晶セルの両外側に配置された一対の偏光板とを有する複屈折性を利用したＳＴＮ（ｓｕｐｅｒ−ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶表示素子において、前記プラスチックフィルム基板はその面内のリターデーション値が２０ｎｍ以下のものであり、かつその厚み方向の屈折率が面方向の屈折率とは異なった光学異方体であり、さらに前記偏光板の透過軸方向もしくは吸収軸方向と液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向との成す角度が１０°以下になるように構成したことを特徴とする液晶表示素子。
- 液晶表示素子の外形を矩形とし、かつ該矩形の一辺と前記液晶層の厚み方向の中央部における液晶分子の配向方向が平行あるいは直交となるようにした請求項１記載の液晶表示素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24412596A JP3722920B2 (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | プラスチックフィルム液晶表示素子 |
| US08/917,930 US6151088A (en) | 1996-08-27 | 1997-08-27 | Liquid crystal display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24412596A JP3722920B2 (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | プラスチックフィルム液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068936A JPH1068936A (ja) | 1998-03-10 |
| JP3722920B2 true JP3722920B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=17114141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24412596A Expired - Fee Related JP3722920B2 (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | プラスチックフィルム液晶表示素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6151088A (ja) |
| JP (1) | JP3722920B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW522273B (en) * | 1998-08-07 | 2003-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Reflection type liquid crystal display element |
| JP2000330115A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Ricoh Co Ltd | 液晶シャッタ |
| GB9919094D0 (en) * | 1999-08-12 | 1999-10-13 | Varintelligent Bvi Ltd | Liquid crystal display with nonspecular reflectors |
| KR100841625B1 (ko) * | 2002-04-03 | 2008-06-27 | 엘지디스플레이 주식회사 | 플라스틱 액정표시장치 및 그 제조방법 |
| TWI269103B (en) * | 2003-11-25 | 2006-12-21 | Optimax Tech Corp | Wide-view liquid crystal display device |
| DE602005022129D1 (de) | 2004-09-03 | 2010-08-12 | Sumitomo Chemical Co | Anzeigevorrichtung mit doppelbrechendem Substrat |
| JP6057012B1 (ja) * | 2016-06-09 | 2017-01-11 | 大日本印刷株式会社 | 調光フィルム |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IN161652B (ja) * | 1983-07-12 | 1988-01-09 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
| JPS61210324A (ja) * | 1985-03-15 | 1986-09-18 | Hitachi Ltd | 液晶表示素子 |
| US5058998A (en) * | 1988-09-16 | 1991-10-22 | Casio Computer Co., Ltd. | Liquid crystal display devide with a twisted alignment state |
| JP2916331B2 (ja) * | 1991-11-08 | 1999-07-05 | 株式会社日立製作所 | 液晶表示装置 |
| JP3273385B2 (ja) * | 1993-08-17 | 2002-04-08 | 株式会社リコー | 液晶表示素子 |
-
1996
- 1996-08-27 JP JP24412596A patent/JP3722920B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-27 US US08/917,930 patent/US6151088A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6151088A (en) | 2000-11-21 |
| JPH1068936A (ja) | 1998-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2137047C (en) | Normally white twisted nematic lcd with retardation films on opposite sides of liquid crystal material for improved viewing zone | |
| KR940002194B1 (ko) | 액정표시소자 | |
| TWI390306B (zh) | 穿透型液晶顯示裝置 | |
| US5241408A (en) | Liquid crystal display device with compensation and lc twist angle varying in a nonlinear fashion in the thickness direction | |
| US5907378A (en) | Normally white twisted nematic liquid crystal display including retardation films for improving viewing characteristics | |
| JPH09101515A (ja) | 液晶表示装置 | |
| US5587821A (en) | Liquid crystal display device having a particular compensator | |
| JP3722920B2 (ja) | プラスチックフィルム液晶表示素子 | |
| JP3399795B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
| KR100290695B1 (ko) | 액정표시장치 | |
| JP3712833B2 (ja) | 反射型液晶表示装置 | |
| KR100379718B1 (ko) | 반사형 액정표시소자 | |
| JPH0968706A (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP3143271B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
| US6130734A (en) | Color LCD having particular parameters for LC layer, retarder, color polarizer align layer | |
| JP3599176B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
| JPH04289818A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JPH08101381A (ja) | 液晶表示素子 | |
| JPH06281927A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JP4266209B2 (ja) | 液晶表示素子および光学異方素子 | |
| JPH06250166A (ja) | 光学位相差素子および液晶表示装置 | |
| JPH05107534A (ja) | 液晶表示素子 | |
| JP3896135B2 (ja) | 液晶表示素子および光学異方素子 | |
| JPH03226713A (ja) | 液晶表示装置 | |
| JPH09218403A (ja) | 液晶表示素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050721 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050914 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080922 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |