JPH01514A

JPH01514A - 液晶表示器

Info

Publication number: JPH01514A
Application number: JP63-28792A
Authority: JP
Inventors: 和雄川崎; 山田　活郎; 良一渡辺
Original assignee: 株式会社東芝
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-01-05
Anticipated expiration: 2012-01-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は複屈折制御型の液晶表示器に関する。

（従来の技術）液晶表示器には動作モードによりＴＮ型、ＤＳ型、ＧＨ
型、ＤＡＰ型及び熱書き込み型のもの等多くの種類があ
るが、腕時計、電卓及び計測器等を始め、はとんど多く
はＴＮ型液晶表示器が使われている。しかし表示容量の
増大化や表示面積の大型化の要求に伴ない、ＴＮ型液晶
表示器ではコントラスト不足や視覚範囲の狭さ等の問題
が出てきており、新しい動作モードによる液晶表示器の
開発が急がれていた。

そして近年、このような要求に応える液晶表示器として
、例えば特開昭８０−１０７０２０号公報に記載されて
いるＳＢＥ　（スーパーツィステッド・バイリフリンジ
エンス・エフェクト）型等の複屈折制御型の液晶表示器
が注目されている。これらの複屈折制御型液晶表示器の
構成としては、少なくとも片面側に透明電極が形成され
た透明基板を２枚対向させ、周囲を封着してセルとし、
セル内にネマティック液晶を入れている。対向基板間の
距離は３〜１２μｍ程度であり、ネマティック液晶とし
てはシクロヘキサン系、ニスデル系、ビフェニール基及
びピリジミン系液晶等が使われている。ネマティック液
晶の中にはカイラル剤が添加され、ｉ晶分子の分子軸が
１８０°から　３６０°の角度に、上下の基板間で捩ら
れている。また液晶分子は、基板上の配向層の働きによ
り、分子軸が基板平面に対し５°より大きい傾斜のプレ
チルト角を有している。

そして分子軸の捩れが２７０°のＳＢＥ型液晶表示器で
は、好ましくは基板の外側の前面と侵面に偏光板を配し
ており、前面偏光板の透過軸が前面基板の分子配向方向
に対して右回りに約３０°、背面偏光板の透過軸が背面
基板の配向方向に対して左回りに約３０’或いは右回り
に約６０’でおる場合が、最もよい構成とされている。

このうち前者の構成は非遷択状態で明るい黄色の表示、
選択状態で黒の表示が得られ（イエローモード）、後者
の構成は非運択状態で深い青色の表示が得られ、選択状
態で透過となる（ブルーモード）。またその他の複屈折
型の液晶表示器においても、背景色は無彩色でないもの
となる。

（発明が解決しようとする課題）しかしなから、このような黄色の背景に黒の表示、或い
は青色の背景に白の表示であると、観察者の視感により
視認性評価が興なり、人によって色により視認性（コン
トラスト等）を低下していると評価する者がいた。また
複屈折性を利用しているため、透明基板間の間隔の違い
により色むらが発生しやすく、視界方向からの色変化や
温度が変化したときの色変化が大きかった。更に従来の
ＴＮ方式では、カラーフィルターを配設することにより
カラー化が容易であるのに対し、この方式では表示が着
色しているためカラー化が不可能でめった。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）この発明は、複屈折型のポジ表示を行う液晶表示器で必
り、ネマティック液晶の層厚ｄ及び屈折率異方性Δｎと
液晶分子のプレチルト角θに関係するＲ＝Δｎ−ｄ−ｃ
ｏｓ”θの値が０．３〜０．７の間に入るとともに、２
枚の基板に被着された各々の偏光板の吸収軸（または偏
光軸）の成す角度θカ、１５０　Ｒ−２０（’　）　カ
ら１５０Ｒ＋２０　（”　）の範囲となるような構成と
している。

また、この発明は上述の液晶表示器において、ポジ表示
に代えてネガ表示を行い、２枚の基板に被着された上述
の偏光板の一方が、その吸収軸（または偏光軸〉を９０
’回転させた形になっている。

なあ、ここでプレチルト角θの値は、液晶層全体におけ
る個々の液晶分子のプレチルト角を平均した値でおる。

また、ポジ表示とは、明るい背景′“白″に対し暗い表
示“黒″のことでおり、ネガ表示とは、逆に黒地に白表
示のことをいう。

更に、角度θの定義は次の通りである。即ち、液晶分子
が左回り（反時計回り）のときは、観察者側の前面基板
に被着された前面偏光板の吸収軸（または偏光軸）から
これと反対側の背面基板に被着された背面偏光板の吸収
軸（または偏光軸〉に向かって、右回り（時計回り）の
方向に成す角度を表し、また、液晶分子が右回りのとき
は、前面偏光板の吸収軸（または偏光軸）から背面偏光
板の吸収軸（または偏光軸）に向かって、左回りの方向
に成す角度を表すとする。

（作　用）上述のＲの値は表示色と深く関係がおり、実験によれば
例えば０．７を越えるとおる特定の波長で高い分光反射
率及び分光透過率を有するようになり、また０、３より
小さいと電圧印加時と無印加時の分光反射率及び分光透
過率の差が小さくなってコントラストが低下する。

従って、ポジ表示のときはＲの値を０．３と０．７の間
にし、更に、上述の角度ｅを、１５０　Ｒ−２０（°）
から１５０　Ｒ＋２０（’　）の範囲とすることにより
、干渉現象による透過光或いは反射光の背景色を可視光
領域で実質的に均一にして無彩色化を行い、選択電圧印
加時に前面偏光板と背面偏光板との組合わせで白地の背
景に黒表示を行うことができることが実験により確認さ
れた。

一方、ネガ表示のときはこのポジ表示での偏光板の配置
状態から前面或いは背面偏光板の一方の吸収軸（または
偏光軸）を９０’回転させることにより、干渉現象によ
る透過光或いは反射光の背景色を可視光領域で実質的に
均一にして無彩色化を行い、選択電圧印加時に前面偏光
板と背面偏光板との組合わせで黒地の背景に白表示を行
うことができることが実験により確認された。

（実施例）以下この発明の詳細を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。同図
において、例えばガラス基板である第１及び第２基板（
１）、（２＞の第１主面（１ａ）。

（２ａ）側には、それぞれ例えばＩ　Ｔｏ　（Ｉｎｄｉ
ｕｍＴｉｒｌｏｘｉｄｅ）からなる導電電極（３）、（
４）が形成されており、第１及び第２基板（１）、（２
＞は各々の第１主面（ｌａ）、（２ａ）が対向するよう
に約５μｍの間隔に保たれている。また第１及び第２基
板（１）、（２）の第１主面（１ａ）。

（２ａ）側には、導電電極（３）、（４）を覆うように
、それぞれ例えばポリイミドからなる配向層（５＞、（
６）が形成されており、その周囲は例えば紫外線硬化型
の接着剤からなる封着剤（７）により封止されている。

そして第１及び第２基板（１＞、（２）間には、カイラ
ル剤が添加されたネマティック液晶（８）が挟持されて
いて、その分子軸はカイラル剤の働きにより第１及び第
２基板（’Ｈ，（２＞間で１８０°から３６０°の範囲
例えば左回り２００　’の捩れをもつとともに、配向層
（５＞、（６）の働きにより第１及び第２基板（１）、
（２＞の平面に対し、１°より大きい約２°のプレチル
ト角θを有している。また、ネマティック液晶（８）の
屈折率異方性Δｎは約０．０８で、ネマティック液晶（
８）の屈折率異方性Δｎと層厚ｄ、及びプレチルト角θ
の積としてのＲ−Δｎ−ｄ−ｃｏｓ２θの値は、０．３
と０．７の間の約０．４である。そして、第１基板（１
）の第２主面（１ｂ）側にはニュートラルの偏光板（９
）、第２基板（２）の第２主面（２ｂ）側にはニュート
ラルの偏光板（１０）と反射板（１１）が被着されてい
る。ここで、煽。先板（９）、（１０）の配置角度は、
偏光板（９）、（１０）の偏光軸が第１基板（１）の配
向方向に対して、それぞれ右回りに約１５°、右回りに
約７５°となるように設定しである。また、偏光板（９
＞、（１０）の吸収Ｑｈ　（マタハｇＢ光軸）の成す角
度ｅは、１５０　Ｒ−２０（°）から１５０　Ｒ＋２０
（”　）の範囲に存在し、例えば約６０’である。こう
して、ポジ表示を行う所望の液晶表示器が得られる。

第２図はこの実施例における波長と分光反射率との関係
を示す図であり、同図のＡは電圧無印加時、Ｂは電圧印
加時を表している。同図かられかるように、この実施例
では、干渉現象による反射光の背景色の分光反射率が平
坦に近づき無彩色化され、また選択電圧印加時には偏光
板（９）。

（１０）が交差した分光反射率に近づき、無彩色の背景
色に黒の表示が可能になる。この結果、観察者の視感の
差による視認性評価のばらつきをなくすことができ、ま
た、背景色と表示色を無彩色にしているので、ネマティ
ック液晶（８）の層厚ｄの変化に伴なう色むらが発生し
に（く、視界方向からの色変化や湿度に対する色変化を
抑えられた。更に、カラーフィルターを偏光板（９）。

（１０）の前または後、或いは第１及び第２基板（１）
、（２＞の第１主面（１ａ＞、（２ａ＞側に配置するこ
とにより、色再現性のよいカラー表示が可能である。

なお、この実施例と同様の構造を有する液晶表示器につ
いて、Ｒの値と表示品位とは法衣に示すような関係があ
る。

（〉入下茶白）第１表は第１図に示した実施例と同様な構成を有し、ネ
マティック液晶（８）の層厚ｄと屈折率異方性△ｎ１プ
レチルト角θを変えた場合の背景色の白色性と明るさ、
及びコントラスト比の変化の様子を示した表である。同
表かられかるように、Ｒを減少させ０．３程度にすると
、背景色の白色性がよくなるが、コントラスト比が低下
するとともに明るさも暗くなり、液晶表示器の背後から
の照明が必要になってくる。一方、Ｒを増加させ０．５
程度にすると、白色性は少し悪くなるもののコントラス
ト比はよくなる。また、Ｒが０．６５を超えると背景色
の白色性が悪くなるが、明るさは明るくなる。ただし、
カラー化を行う場合には、カラーフィルターや偏光板の
暗さ等により、反射型としては色再現性が悪いため、背
後からの照明が必要でおり、液晶表示器の使用目的によ
り使い分けができる。

第３図は第１図に示した実施例と同様な構成を有する液
晶表示器に関し、温度２５℃での反射スペクトルのＲに
対する依存性を表す図でおる。同図かられかるように、
Ｒを減少させていくと、波形は平坦になり無彩色に近づ
いて白色性は増すが、特に０．５５’Ｘ下になると極端
に反射率は下がる。逆に、Ｒを増加させていくと、反射
率のピークはしだいに長波長側に移動していき明るさを
増すが、０．６５を超えると着色を呈するようになる。

従って、Ｒを０．５５から０．６５にすると、着色もな
く十分に明るい液晶表示器となる。

第４図は第１図に示した実施例と同様な構成を有する液
晶表示器に関し、温度２５℃でのＬ＊（Ｌ＊ａ＊ｂ＊表
色系）とＲの関係を示す図であり、Ｒの増加により明る
さが増していくことが示されている。

第５図は第１図に示した実施例と同様な構成を有し、良
好な白黒のポジ表示を行う液晶表示器に関するＲとｅの
関係を示す図である。同図において、良好な白黒のポジ
表示を行える範囲は、所定のＲの値に対し白丸を中心と
した実線部分であり、３本の破線は１５０　Ｒ−２０（
”　）≦θ≦１５０　Ｒ＋２０（°）を満足する範囲を
表している。同図かられかるように、Ｒの値を０．３〜
０．７の範囲にし、且つ角度ｅを上述の不等式を満足す
る範囲に規定することにより、良好な白黒のポジ表示を
行う液晶表示器を得ることができる。

ここで、液晶表示器がネガ表示を行う場合は、ポジ表示
を行う場合と状況が異なる。この場合、第１図に示した
実施例と同様な構成を有するときは、１５０　Ｒ−２０
（’　）　≦ｅ≦１５０　Ｒ＋２０　（ｏ）　ヲ満足す
る角度ｅを成している偏光板（９）、　　（１０）の一
方の吸収軸（または偏光軸）を、更に元の状態から９０
°回転させてやればよい。即ち、例えば偏光板（９）、
（１０）の配置角度は、偏光板（９）、（１０）の吸収
軸（または偏光軸）が第１基板（１〉の配向方向に対し
て、それぞれ右回りに約１５　　°、右回りに約１６５
°となるように設定しておる。この結果、良好な白黒の
ネガ表示を行う液晶表示器を得ることができる。

第６図は第１図に示した実施例と同様な構成を有する液
晶表示器に関し、ツイスト角と背景色の明るさ（Ｌ　＊
）との関係を示す図である。同図において、背景色の明
るさはツイスト角２４０°以上でよくなり、２７０°以
上で飽和している。また、ツイスト角２７０°以上で動
作させたときは、ヒステリシス特性を有するようになる
ため、表示画面の書き換えを考えると問題が生じる。従
って、今まで述べた実施例は、液晶分子のツイスト角は
１８００〜３８０　”の範囲としたが、この中では２４
０　”〜２７０°の範囲、特に２７０°近辺が望ましい
ことがわかる。

なお今までは、液晶表示器が反射型である場合について
述べたが、透過型であってもよいことは言うまでもない
。、［発明の効果］この発明は、複屈折による干渉色を利用したポジ表示の
液晶表示器であり、Ｒ＝Δｎ−ｄ−ｃ。

Ｓ２θの値を０．３から０．７の間にし、２枚の基板に
被着された各々の偏光板の吸収軸（または偏光軸）の成
す角度ｅが、１５０　Ｒ−２０（’　）　≦（９；１５
０　Ｒ＋２０（’　）を満足するような構成としている
結果、干渉現象による反射光或いは透過光の背景色が白
色で表示色が黒色となる。また、この発明は、複屈折に
よる干渉色を利用したネガ表示の液晶表示器であり、Ｒ
の値を０．３から０．７の間にし、１５０　Ｒ−２０（
’　＞　≦Ｃ）；１５０　Ｒ＋２０　（”　＞　ヲ満足
する角度ｅを成している前面及び背面の偏光板の一方の
吸収軸（または偏光軸）を、更に９０°回転させること
により、干渉現象による反射光或いは透過光の背景色が
黒色で表示色が白色となる。

この結果、液晶表示器としては理想的な白黒表示が実現
でき、視感による視認性の差がなくなる。

また、液晶表示器の面内での色むらが減り、歩預りが向
上するとともに、視角方向や温度に対する色変化が少な
く、カラー表示も行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図はこ
の発明における波長と分光反射率との関係の一例を示す
図、第３図はこの発明における反射スペクトルのＲに対
する依存性の一例を示す図、第４図はこの発明における
し＊とＲの関係の一例を示す図、第５図はこの発明にお
けるポジ表示の場合のＲとｅの関係の一例を示す図、第
６図はこの発明におけるツイスト角と背景色の明るさの
一例を示す図である。（１）・・・・・・第１基板（２）・・・・・・第２基板（３）、（４）・・・・・・導電電極（８）・・・・・・ネマディック液晶（９）、（１０）・・・・・・偏光板

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１主面側に導電電極が形成された第１及び第２
基板と、分子軸が前記第１及び第２基板の平面に対し１
°より大きい傾斜のプレチルト角θを有し且つ前記第１
及び第２基板間で１８０°から３６０°の範囲の捩れを
もつて挟持されているネマティック液晶と、前記第１及
び第２基板の第２主面側に被着された偏光板とを備えた
ポジ表示を行う液晶表示器において、前記ネマティック液晶の屈折率異方性Δｎと層厚ｄ（μ
ｍ）、及び前記プレチルト角θ（°）の積としてのＲ＝
Δｎ・ｄ・ｃｏｓ＾２θの値が０．３と０．７の間にあ
り、前記第１及び第２基板に被着された各々の偏光板の吸収
軸（または偏光軸）の成す角度Θ（°）が１５０Ｒ−２
０（°）から１５０Ｒ＋２０（°）の範囲にあることを
特徴とする液晶表示器。
（２）請求項１記載の液晶表示器において、ポジ表示に
代えてネガ表示を行い、前記第１及び第２基板に被着さ
れた偏光板の一方における吸収軸（または偏光軸）を９
０°回転させてあることを特徴とする液晶表示器。