JPH0210318A - 液晶表示器 - Google Patents

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】 イ）産業上の利用分野 本発明は、高時分割駆動に適し２表示の見易い液晶表示
器に関する□ 口】　従来の技術 近年液晶分子が１８０〜３００度の捩角の螺旋構造をと
るように配向することにより良コントラストの視野角が
広く高時分割駆動できるようにした液晶表示器が商品化
されてきたが、液晶の複屈折性のために表示色が青また
は黄色に着色して見える。そこで日経マイクロデバイス
誌ｎｏ・２８（１９８７年１０月景）８４頁に記載され
ている如く白地に黒い表示が行える高時分割駆動中の液
晶表示器が開発されるようになうもそしていくつかの方
法のうち、位相補賞板を用いる方法が地の色相（背景色
］を最も白地に近付けるとされていたが液晶パネルｔ−
２枚必要とするので好ましくなかったり より詳細に説明すると、上述した液晶分子を大きく捉っ
た液晶表示器に於ては、液晶の複屈折性のために、干渉
色が観察される。これは液晶層で光線が楕円偏向して色
呈が現れるのであるから、ねじられた光をねじりかえす
という目的で、駆動用の液晶パネルと同じ液晶パネルを
色消用として積層するものと説明されている。

ところがこのような液晶パネルは、高時分割駆動に適し
ているので表示面積は大きくなるｎ一方干渉色は液晶層
の厚みにも依存するので、液晶の制御は広い面積にわた
って厳密な管理を必要とされ、歩留まりも悪く高価とな
る。また表示器全体が厚くなるので、視差による表示位
置のずれやコントラストの蛍化が生じて好ましくない。

−万液晶表示器での色相全調節するという点では、−！
−一波長板位相板ヲ由いるという考えが古くから存在し
例えば特開昭５０−７２６４５号公報、！＃！ｆ開昭５
５−６００号公報などがある。しかし着色と色消しは一
見逆の理論で簡単に考えられるが１円偏向や一波長板に
よる色消しは事突上困難であろう　特にはコントラスト
が低くなったり。

ほかの干渉色が現れるなど光学特性の調整が困難で、し
かも広い面積にわたって液晶層レターデーシーン全均一
に特定されていなければ表示品位がよυ低下してしまい
好ましくない。

ハ）　発明が解決しようとする課題 本発明は上述の点全考慮してなされたもので、液晶分子
が１８０〜３００度の螺旋構造をもった液晶表示器にお
いて、液晶を光学的一軸性の層になるように補償する位
相板を積層することで表示色が無彩色でコントラストも
高くし、特には厚みの薄い位相板で光学特性を均一化し
、視差による表示位置のずれやコントラストの変化が生
じない液晶表示器を提倶するものである□ 二２課題全解決する手段 本発明は上述した複屈折干渉色を呈するツイストネマテ
ィック相の雁晶儒の基板の表面に高分子樹脂からなり光
学的位相板の働きをする被膜、若しくはラビングされた
高分子樹脂からなる被＠を設けたもので、さらには前記
被膜は光学的一軸性を有し、その光軸方向と、近接する
偏光子の偏光軸が４０±５度の角度をなし、あるいは液
晶層の複屈折異方性Δｎと厚みｄの積Δｎ−ｄ（ＬＣ）
と、前記被膜の複屈折異方性Δｎと厚みｄの積Δｎ−ｄ
（ＰＨ）が、 ０．６」・ｄ　（ＬＣ）＋５９（７ゾ・ｄ　（ＰＨＫＯ
，６」・ｄ（ＬＣ）＋２１０または ０７２、Ｗ　・ｄ　（ＬＣ）−０３６＜ａｎ−ｄ（ＰＨ
）＜０．７ｋＡ・ｄ（ＬＣ）−０，１６または （７，５ＸＩＵ−’　）（Δｎ−ｄ（ＬＣ）−４００）
２＋１５０り頴４（ＰＨ）＜（７，５ＸＩＯＨｄ・ｄ（
ＬＣ：）−４００３＋：（ＯＩＪの関係を満たす液晶表
示器である。

また本発明は、厚みが１０μｍ以下で複屈折異方性Δｎ
と厚みｄの積Δｎ−ｄ（ＬＣ）が０．６以上０以下で、
液晶分子が１８０〜３００変の捩角の螺旋構造をなした
ネマティック液晶層と、その液晶＠を挟持する偏光子と
、液晶層と偏光子の間に挿入され、複屈折異方性Δｎと
厚みｄの積Δｎ−ｄｔＰＨ＞が６００　ｎｍ以下の複数
響からなる光学的一軸性を有する光学層を具備し背景が
無彩色の液晶表示器であり、その光学層は少なくともΔ
ｎ−ｄ　ｔ　ＰＨンが２００ｎｍ以下の樹脂製の位相板
全台み、光学層は互いの境界面で光軸が３度未満のずれ
で積重され、偏光子と近接する前記位相板の光軸方向と
当該偏光子の偏光軸が４０度以上５０［以下の液晶表示
器である。

制作　用 これにより液晶表示器は消色された光線と遮光された黒
色で表示を行うことができるので、紙に印刷されたよう
な表示品位の高い表示ができ、コンｌ−７ストも高い。

この表示は白黒反転できるので、ネガ表示もポジ表示も
できる。

そして液晶パネルは一枚しか用いないし、光学的位相被
膜や樹脂位相板はレターディジ目ンＡｎ・ｄ　（ＰＨ３
’に小さくできるので、位相板の光学特性を一定に保っ
たまま大面積に生産性良く得ることができる。

さらに表示器全体’ｆｔ：Ｎ＜構成できるので、視差に
よる表示位置のずれやコントラストの変化が生じない。

へ］実施例 ＷＩＪ１図は本発明実施例の液晶表示器の断面図である
−１１は透明電極と液晶分子の配向率とを内面に有した
ガラス板等からなる基板で、透明電極は例えばドットマ
トリグクス表示を行うよう上下の基板で直交するように
配置され、配向率は液晶分子をホモジニアス配向するよ
うに配向処理がされている□これらの基板１はシール剤
により平行に張り合わされ容器を形収している。２は基
板１に挟持された正の誘電異方性をもつカイラルネマテ
ィック相液晶からなる液晶層で、液晶分子が１８０〜３
０（ＪＦ、の捩角の螺旋構造、例えば２４０度ツイスト
ネマティ１りとなっている。１３は液晶層２を挟持する
ように基板１の外側に配置された２枚の偏光子である。

４は液晶層２と偏光子３の間に位置するように基板１の
表面に設けられた被膜で、印刷法によって得られたポリ
エステ〃樹脂、ボリスチＶン樹脂などの高分子樹脂から
なるｎ各々の光学時性につき、まず本発明の原理につい
て説明する。

液晶ＮＩＪ２は液晶分子の複屈折性に基づく光学特性と
、螺旋構造による旋光性とにより複雑な光学特性の複合
的光学特性を示しているので、これを光学的一軸性異方
体に近似することを考えた。

一般に光学的一軸性異方体を値交ニコルで挟持すると、
その積り体全通して肉眼に達する光の強さ、即ち明るさ
は次の式で表される。

Ｉ　−Ｉｎ５ｉｎ２（２θ）Ｓｉｎ２（（Ｋ／λ）ｍ　
ｄ　）ここに Ｉ　：透過光強度 ＩＯ＝入射光強問 θ　：光学的−動性異方体の光軸と一万の偏光軸のなす
角 λ　：観察に使用する光の波長 Δｎ：光学的一軸性異方体の屈折率異方性ｄ　：光学的
一軸性異方体の厚さ である。そして光学的一軸性異方体としての最大コント
ラストを得るには、よく知られたように偏光板の偏光軸
と光学的一軸性異方体の光軸を４５度ずらした状態とな
る。しかしながら液晶層の場合には、液晶分子が螺旋構
造をとっているので旋光性が生じ、光軸がねじれに沿っ
て回転するため上式の通りにならない。そこで−万の偏
光子の偏光軸を近接する液晶分子の配向方向と４５度を
なすように設定し、もう一方の偏光子を回転させて、透
過光の分光スペクトルｔ−調べ、可視光領域において上
式に対応する透過光強！ｆ％性を示す角度が２つあるこ
とを確認したりこの時の回転させた偏光子の偏光軸とそ
れに近接する液晶分子軸とのなす角は、液晶分子＠全基
点として液晶分子のねじれと同じ方向に、はぼ４０〜６
０度及び１３０〜１５０度であった。１本発明はこの状
態金基に液晶表示器において複屈折性を補償する方法と
して液晶層と位相板の積層体が光学的一軸性異方体とな
るように位相板の光学特性ｔｖ４ｕする事を考えた。

係る原理に基すいて導いた実験式によると液晶分子のレ
ターディジ１ン」・ｄｔＬｃｔと位相板のレターディジ
１ンΔｎ−ｄｔＰＨ）とが ＯＢΔｎ−ｄｃＬｃ）＋６０＜１ｈｎ−ｄｔＰｌ−１）
＜０，６Δｎ−ｄｃＬｃ）＋２１０ｎｍまたは ０．７２６ｎ　−ｄ（ＬＣ）−０，３６＜鋪−ｄ（ＰＨ
３＜０．７２Δｎ−ｄ（ＬＣ）−０１６ｎｍの関係を満
たすとき光学的一軸性異方体と液晶分子が１８０〜３０
０度の捩角の螺旋構造の液晶表示器の透過光の光路長が
ほぼ等しくなる。

この様な条件に従った代表的な実施例を示す□まずｆＩ
ｇｔの実験式に適合する例を示す１以下余白 ここで、液晶セルと偏光子との関係は４５匿進み方向と
し、位相板の光軸方向と近接する液晶分子の配向方向と
のなす角δが９０変のネガ表示の場合の例である。

次に後の式に適合する例を示す。

ここでａは位相板を設けたほうの偏光子の偏光軸（基点
）と近接する紗晶分子の配向方向が為す角１４は位相板
を設けないほうの偏光子の偏光ａｌｌ（基点）と近接す
る液晶分子の配向方向が為す角、ｒは位相板の高分子の
整列方向（光学的一軸性の光軸方向）と近接する偏光子
の偏光軸（基点）とが為す角である。またロプトｈ、１
は比較のために掲げた好ましくない例である。

またΔｎ−ｄ＜ＰＨｒが小さい万が位相板の光学特性を
均一にできるので第１の式において液晶セルの光路差よ
りも、可視光領域のほぼ号波長だけ光路差の少ない位相
板を中いることを検討し、表示を無彩色にするための実
験式を得たり （７，５Ｘ０　３（Δｎ−ｄ（ＬＣ）−４００）２＋１
５０％ｎ−ｄ（ＰＨ３＜（７，５Ｘ１（１）（Δｎ−ｄ
（ＬＣ）−４００）　＋３００ｎｍこの様な条件に従っ
た代表的な実施例會示すｎ以下余白 ここで、液晶セルと偏光子との関係は第１の式の関係か
ら一方の偏光子を９０度回転させ位相板の光軸方向と近
接する液晶分子の配向方向とのなす角δが９０度、また
偏光子の偏光軸と近接する液晶分子の配向方向とがなす
角／８は４５度のネガ表示の場合の例であるり このような条件を第２肉に示す□斜線部が好ましい範囲
である。

この様な好ましい実施例において位相板の光軸方向と近
接する液晶分子の配向方向とのなす角δが７０度以上１
１０ｔｘ以下であり、まな偏光子の偏光軸と近接する液
晶分子の配向方向とがなす角は３０度以上６０度以下の
場合に高いコントラストを示した。

上述した位相板は厚みが薄いほど光学特性金均−にでき
るので、本発明に於ては、これを高分子樹脂被膜等の薄
層あるいはそのような薄層の積層体からなる光学層で構
成するものである。

まず第３図に示すように高分子樹脂被膜をロールコータ
−で印刷塗布する場合を説明するｎ高分子樹脂４１はド
クター／＜−５１によってコーティングローラー５２の
表面に薄く引き伸ばされるりそしてこの時分子鎖がコー
ティングローラー５２の回転方向に並行に並ぶように、
樹脂４１の粘度やドクターパー５１の圧力等が調整され
るり高分子樹脂４１０例としては、ポリカーポネー計、
ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂や、
ポリスチレン等が好ましく、これを吸水性がなく蒸発速
度の遅い溶４ｊ、例えばアセトフェノン、ジイソブチル
ケトン等に４０〜６０　ｗｔ＊　　溶かして中いる。こ
のような状態で基板１１ｔ−矢印の方向に搬送し、基板
１１表面に樹脂４１を塗布した後５０〜ｔｏｏｔ″で乾
燥させる＾この様にして形成された樹脂被膜は分子鎖が
基板の搬送方向に一致した一軸配向し、光学的位相板の
働きｔする。

そのレターデイシランΔｎ−ｄ（ＰＨ）ｔ”大きくする
ためにコーティングローラー５２の回転数と基板１１の
搬送速度と’ｔミスマツチさせてもよい。

亦、高分子樹脂として上述のもののほかポリビニルアル
コールやポリスルホン系樹脂を用いることもできる。い
ずれの樹脂も、被膜形成後に回転ローラーや綿布で一方
向フピング処理することによって光学的−軸配向響性を
持たせることができる。この場合には、上述の例と異な
り、溶剤はケトン＠、ベンゼン、塩化メチレンＮメチル
ピロリドン等種々利用出来２０〜６０　ｗｔ％溶かして
用いればよい。

このように基板に直接被１１１−設ける場合には、表示
器を薄くすると共に取扱も容易になるが、液晶の電気的
特性を特定の目的のために変更した場合などには糸のレ
ターディジ１ンが変わるので、被膜の形成条件を変更し
なければならないｎ従ってそのような場合にはΔｎ−ｄ
（ＰＨ）が２００ｎｍ以下で厚みのｕ、ｓｏｍｍ以下と
十分薄い樹脂成形された光学Ｆａを積層するとよい。こ
の場合には特性の調整された光学層を被、ｌＩＩ！４を
持つ基板ｌに選択的に積層する方法と、複数の光学特性
の光学１！ｌｌｋ積鞠することで所定のレターディジ１
ンに調整する方法があるりこの場合の前述した光学的一
軸性を保つための糸の条件を示すりホモジニアス配向さ
れ１８０〜３００ｅの螺旋構造をなしたネマティプク液
晶智として、その欣晶薯の厚みが１０μｍ以下で複屈折
異方性Δｎと厚みｄの積Δｎ−ｄｔＬＣ）が０．６以上
０以下に対し。

光学層の複屈折異方性Δｎと厚みｄの積Δｎ−ｄＬＰＨ
）が２００ｎｍ以下で、互いの境界面で光軸が３度未満
のずれでｆｆ１ｌｌされ、光学層全体のΔｎ−ｄｔＰＨ
）が６００ｎｍ以下トナルｆｆ１４Ｃ構１ｆｆｌすれば
複屈折干渉色による表示ムラは実用上無視出来るへそし
てさらに好ましくは、光学層の光軸方向と偏光子の偏光
軸が４０±５度となっていればよく、例えば有好表示面
の面積がＡ４版の大きさの全面にわ九うて均一に無彩色
の液晶表示５′１＆：得ることができた。

ト）＠明の効果 以上の如くにより液晶表示器は液晶パネルにより複屈折
旋光された光＃ｌ全光学的−軸注性方体として補賞する
ことによって着色されない光線（これにより地の色を白
色にできるｉと遮光された黒色で表示を行うことができ
るので、白紙に黒色印刷されたような表示品位の高い表
示ができ、コントラストも高い□この表示は白黒反転で
きるのでネガ表示もボン表示もできるうそして液晶パネ
ルは一枚しか用いないし光学層は印刷や成形によって製
造できるので生産性がよく廉価となる◎また、その光学
層のΔｎ−ｄ（ＰＨ］ｉ小さくできるので、光学層の光
学特性を一定に保ったまま大面積に構成できるうさらに
、液晶表示器全体ｔ−薄く構成できるので、視差による
表示位置のずれやコントラストの変化が生じない。

【図面の簡単な説明】 第１因はＸ＠明夫施例の液晶表示器の断面肉、第２囚は
本発明の複屈折異方性に関する特性図、第３図は本発明
実施例に係る光学層の脚造説明図である。 ｌ・・・・・・基板、 ４・・・・・・被嘆ｉ ２・・・・・・液晶層、 ３・・・・・・偏光子、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２枚の基板と、正の誘電異方性を有し複屈折干渉色
   を呈するツイストネマティック相の液晶層と、該液晶層
   を挟持する偏光子とを具備し、前記基板の少なくとも一
   表面に於て有効表示面を含む範囲に設けられた高分子樹
   脂からなり光学的位相板の働きをする被膜を具備してい
   ることを特徴とする液晶表示器。 ２）２枚の基板と、正の誘電異方性を有し複屈折干渉色
   を呈するツイストネマティック相の液晶層と、該液晶層
   を挟持する偏光子とを具備し、前記基板の少なくとも一
   表面に於て有効表示面を含む範囲に、ラビングされた高
   分子樹脂からなる被膜が設けたことを特徴とする液晶表
   示器。 ３）前記被膜は光学的一軸性を有し、その光軸方向と、
   近接する偏光子の偏光軸のなす角が４０度以上５０度以
   下である事を特徴とする特許請求の範囲１項または２項
   記載の液晶表示器。 ４）前記液晶層の複屈折異方性Δｎと厚みｄの積Δｎ・
   ｄ（ＬＣ）と、前記被膜の複屈折異方性Δｎと厚みｄの
   積Δｎ・ｄ（ＰＨ）が、 ０．６Δｎ・ｄ（ＬＣ）＋６０＜Δｎ・ｄ（ＰＨ）＜０
   ．６Δｎ・ｄ（ＬＣ）＋２１０または ０．７２Δｎ・ｄ（ＬＣ）−０．３６＜Δｎ・ｄ（ＰＨ
   ）＜０．７２Δｎ・ｄ（ＬＣ）−０．１６または （７．５×１０＾−＾４）（Δｎ・ｄ（ＬＣ）−４００
   ）＾２＋１５０＜Δｎ・ｄ（ＰＨ）＜（７．５×１０＾
   −＾４）（Δｎ・ｄ（ＬＣ）−４００）＾２＋３００の
   関係を満たす事を特徴とする特許請求の範囲１項または
   ２項記載の液晶表示器。 ５）ホモジニアス配向され厚みが１０μｍ以下で複屈折
   異方性Δｎと厚みｄの積Δｎ・ｄ（ＬＣ）が０．６以上
   １．０以下で、液晶分子が１８０〜３００度の捩角の螺
   旋構造をなしたネマティック液晶層と、その液晶層を挟
   持する偏光子と、液晶層と偏光子の間に挿入され、複屈
   折異方性Δｎと厚みｄの積Δｎ・ｄ（ＰＨ）が６００ｎ
   ｍ以下の複数層からなる光学的一軸性を有する光学層を
   具備し背景が無彩色の液晶表示器。 ６）前記光学層は少なくともΔｎ・ｄ（ＰＨ）が２００
   ｎｍ以下の樹脂製の位相板を含み、光学層は互いの境界
   面で光軸が３度未満のずれで積層されていることを特徴
   とする特許請求の範囲５項記載の液晶表示器。 ７）前記偏光子と近接する前記位相板の光軸方向と当該
   偏光子の偏光軸が４０度以上５０度以下である事を特徴
   とする特許請求の範囲６項記載の液晶表示器。