JPH02126227A - 液晶表示装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複屈折モードにより明暗表示を行う液晶表示
装置に関する。

［従来の技術］ 近年、強誘電性液晶を用いた液晶表示装置の研究開発が
さかんに行われている。

これは、強誘電性液晶を充填した液晶セルの両側に偏光
板を互いにその偏光軸が９０度になるように（これをク
ロスニコルの位置という。）設置し、液晶に印加する電
界を制御することにより強誘電性液晶の分子軸の向きを
変え、複屈折効果により一方の偏光板の偏光軸に対して
強誘電性液晶の分子軸が平行または垂直な状態で暗状態
を、非弔行または非垂直な状態で明状態を表わすもので
ある。なお、分子軸の上記明暗２状態における角度の差
は通常スイッチング角と呼ばれ、記号２θで表わされる
。

ところで、強誘電性液晶を用いた液晶表示装置は、睨屈
折モードにより明暗表示を行うため、明状態での透過光
あるいは反射光に色付きがみられ、表示品質を低下させ
るという問題がある。特にカラーフィルタ等と組み合わ
せてカラー表示を行う場合には、この色付き現象のため
に良好なカラー表示を得ることが難しい。

一般的に液晶パネルの透過率あるいは反射率は、液晶の
屈折率異方性Δｎと液晶セルのセルギャップｄとの積△
ｎ−ｄに関係し、さらに液晶を透過する光の波長λにも
依存する。

第８図は液晶パネルの明状態にの透過率Ｔの波長λ依存
性を調べるために本願発明者らの行ったシミュレーショ
ン結果を示したものである。

ここでは、液晶層に入射する直線偏光の強度を１００パ
ーセントとし、基板、電極、液晶層等での光のロスは考
慮していない。

なお、各パラメータは以下のようである。

スイッチング角２θ−４５度 屈折率異方性△ｎ＝０．１３ セルギャップｄ−６，７，８μｍ 同図かられかるように、波長λにより透過率Ｔが大きく
異なっており、このために上記色付き現象が生じるので
ある。

色付き現象をなくすには、可視領域（３８０〜７８０ｎ
ｍ）全体にわたり透過率を平均化する必要がある。可視
領域全体にわたり透過率を平均化するためには、屈折率
異方性△ｎとセルギャップｄどの積Δｎ−ｄの値を０．
２８μｍに近ずける必要があることが知られている。し
かしながら現在製造されている強誘電性液晶の屈折率異
方性△ｎは、０，１３〜０，１８程度の狭い範囲の値し
かとれないため、セルギャップｄの値を変化させなけれ
ばならない。計算によると最適なセルギャップｄの値は
約２μｍとなる。

従来は、可視領域全体にわたり透過率を平均化して色付
き現象をなくすために、セルギャップｄの値を上記約２
１ｔｍにして液晶セルを形成するようにしていた。

〔解決しようとする課題］ 液晶パネルを形成するうえでセルギャップの制御は非常
に重要なものであるが、安定してセルギャップを制御す
るためにはセルギャップｄが４〜６μｍ以上必要である
。

従って、従来のようにセルギャップｄを２μｍ程度にし
て液晶セルを形成することは極めて困難であり、特に量
産に対しては不適当であった。

本発明は上記従来の課題に対してなされたものであり、
安定してセルギャップを制御することができ、しかも色
付き現象をなくすことのできる液晶パネルを提供するこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段〕 本発明は、複屈折モードにより明暗表示を行う液晶を充
填した一対の透明基板と偏光板とによって液晶パネルを
構成し、この液晶パネルを透過または反射する光を白色
化するための凸凹部を上記各透明基板の少なくとも一方
の対向面上に形成した液晶表示装置により上記課題の解
決をはかるものである。

［実施例］ 以ド、図面Ｊこ基いて本発明の一実施例の説明を行う。

第１図は本発明の液晶表示装置の基本的な構成例を示し
たものである。

同図において、１１および１２は透明基板であり、凸凹
部を一方の透明基板１２の表面に形成したものである。

この透明！λ板１１および１２は、透明部材、透明電極
および配向層等により形成されている。２１および２２
は偏光板であり、互いにその偏光軸がクロスニコルの位
置になるように設置されている。３１は強誘電性液晶等
の複屈折モードにより明暗表示を行う液晶である。以上
示した、透明基板１１および１２、偏光板２１および２
２、液晶３１により液晶パネルを構成している。

Ｊ二足構成では、液晶パネルを透過または反射する光を
白色化するように、適宜凸凹部の高さ、大きさ、形状、
密度等が決定される。

なおここでいう白色化とは、上記凸凹部によるセルギャ
ップｄを適当に分散させることにより、異なった透過ま
たは反射特性の光を人間の目の分解能以下で混ざるよう
にして、特定の色、の光が強調されないようにすること
をいう。従って」二記凸凹部は情況が許す限りできるだ
け密に形成されていることが好ましい。人間の目の分解
能等の観点から、隣接する凸部と凸部あるいは凹部と凹
部の平均的な距離は０．１ｍｍ以下であることが好まし
い。なお、表示面から離れて見るような大型表示の場合
は、これに限らず０．１ｍｍ以上でもよく、視角が１分
以下であればよい。

本発明で用いる液晶は、電界制御された複屈折モードに
より明暗表示を行うものであれば何でもよく、例えばネ
マティック型の液晶等用いてもよいが、本発明では特に
強誘電性液晶を用いたときに顕著な効果を発揮すること
ができるので、以下の説明では特にことわらない限り強
誘電性液晶を前提として説明を行う。

上記透明基板１１および１２の対向面の距離、すなわち
平均セルギャップｄ゛を製造が容易な６゜３μｍ程度と
した場合、屈折率異方性△ｎとセルギャップｄとの積△
ｎ−ｄを０．５〜１．１５μｍの範囲で連続的または断
続的に変化させることにより、各波長の透過率を可視領
域（３８０〜７８０ｎｍ）全体にわたり平均化すること
ができ、液晶パネルを透過または反射する光を白色化す
ることができる。屈折率異方性へ〇とセルギャップｄと
の積△ｎ−ｄをに記０．５〜１．１５μｍとし、液晶の
屈折率異方性Δｎを強誘電性液晶の標■的な値０．１３
とすれば、凸凹部に起因するセルギャップｄのバラツキ
は３．８〜８．８μｍとなる。従って、平均セルギャッ
プｄ゛を上記６゜３μｍ程度とした場合、凸凹部の最大
高低差しは一５μｍとなる。

第２図および第３図は、凸凹部を一方の透明基板１２の
表面に形成したときの波長λに対する透過率Ｔのシミュ
レーション結果を示したものである。

両図とも各パラメータは以下の通りである。

スイッチング角２θ−４５度 屈折率異方性Δｎ＝０．１３ 第２図に示したシミュレーションでは、平均セルギャッ
プｄ”−６，３μｍとし、凸凹部の最大高低差しを０．
２および５μｍとしたものである。

Ｌ−５μｍのものは、Ｌ−０すなわち凸凹部を設けてい
ないものおよびＬ−２μｍのものに比べて、透過率Ｔが
可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）全体にわたり平均化さ
れており、適当な高低差で凸凹部を設けたものは白色化
に対して極めて有効であることがわかる。

第３図に示したシミュレーションでは、凸凹部の最大高
低差しを４μｍとし、平均セルギャップｄ′を５．８．
６．２．８．　６ａｍと変えたちのである。同図かられ
かるように、多少平均セルギャップｄ″が変化しても透
過率Ｔは可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）全体にわたり
平均化されており、白色化に対する効果に大差がないこ
とがわかる。従って、液晶パネルの製造に際してセルギ
ャップの制御はそれほど厳密でなくてもよく、製造工程
の簡略化あるいは歩留りの向上をはかることができる。

以１−のシミュレーション結果からもわかるように、本
発明では透明基板の表面に凸凹部を形成することにより
、平均セルギャップｄ′を液晶セルが容易に製造できる
範囲で設定しても、液晶パネルを透過または反射する光
を白色化することができる。

つぎに、以上示した液晶表示装置の基本的な構成例に活
きより具体的な実施例の説明を行う。

実施例１ 第４図は本発明における第１の実施例を示したものであ
る。

同図において、透明基板１１および１２は、ガラス等の
透明部材１１ａ、１２ａ、透明電極１１ｂ、１２ｂおよ
び配向層１１ｃ、１２ｃにより形成されている。偏光板
２１．２２および液晶３１は、］二記第１図で示した基
本的な構成と同様である。以【−１透明基板１１および
１２、偏光板２１および２２、液晶３１により液晶パネ
ルを構成している。

本例は同図から明らかなように、透明部材１２ａの表面
を凸凹状にして、凸凹部を」二足透明基板１２の表面に
形成したものである。

透明部材１２ａに＃５００〜＃Ｘ０ＯＯの研磨ガラスを
使用すると、隣接する凸部と凸部あるいは凹部と凹部の
平均的な距離を５０μｍ程度にすることができる。一般
的に研磨ガラス表面の凸凹は一様ではなく、表面の凸凹
もなめらかではない。

そのため研磨ガラス表面をフッ酸等でエツチングし、凸
凹を均一化するとともになめらかにして使用することが
好ましい。これにより、透明電極１２ｂの断線あるいは
密着不良等を防止することができ、さらに配向層（厚さ
は通常１１００ｎ程度）を確実に形成することができる
。

透明部材１２ａの表面を凸凹状に形成する場合、透明部
材１２Ｈに表面が平坦なガラスを用い、ガラス表面をフ
ッ酸等でエツチングして凸凹部を形成してもよい。

実施例２ 第５図は本発明における第２の実施例を示したものであ
る。

本例は、ガラス等を用いた透明部材１２ａの表面の凸凹
をなめらかにするために、透明部材１２ａの表面上に透
明な平滑化部材１２ｄを設けたものである。

これにより、透明電極１２ｂの断線あるいは密管不良等
を防止することができ、さらに配向層（厚さは通常１１
００ｎ程度）を確実に形成することができる。。なお平
滑化部材１２ｄにはアクリル系の樹脂等を用いることが
できる。

実施例３ 第６図は本発明における第３の実施例を示したものであ
る。

本例は、ガラス等を用いた透明部材１２ａの表面に透明
な中間部材１２ｅを形成し、この中間部材１２ｅの表面
に凸凹部を設けたものである。

中間部材１２ｅには、アクリル系の樹脂等にアルミナや
ガラス等を用いた球状の絶縁性部材１２ｆを混入したも
の等を用いればよい。絶縁性部材１２ｆを適当な割合で
混入することにより、中間部材１２ｅの表面に凸凹部を
形成することができる。中間部材１２ｅの形成に際して
は、液状の樹脂等に絶縁性部材１２ｆを混入したものを
透明部材１２ａの表面に吹き付け、その後これを乾燥さ
せて固めればよい。

実施例４ 第７図は本発明における第４の実施例を示したものであ
る。

同図（ａ）かられかるように、本例も上記第３の実施例
と同様に、ガラス等を用いた透明部材１２ａの表面にア
クリル系の樹脂等を用いた透明な中間部材１２ｅを形成
し、この中間部材１２ｅの表面に凸凹部を設けたもので
ある。

中間部材１２ｅの表面に凸凹部を形成するには、同図（
ｂ）に示すように、アクリル系の樹脂等を透明部材１２
ａに塗布した後これが完全に固まるまえに、表面が凸凹
状の形状を有した成形手段４０により中間部材１２ｅを
押圧し、その後中間部材１２ｅを乾燥させて固めればよ
い。アクリル系の樹脂として紫外線硬化型のものを用い
れば、樹脂を纜時間で硬化できるので効果的である。

以１９、本発明の液晶表示装置の基本的な構成例および
実施例１〜４について説明したが、本発明では凸凹部、
を透明基板の−ｂ・の対向面上のみに形成せずに、透明
基板の両方の対向面上に形成してもよい。

［効果］ 本発明によれば、透明基板の表面に凸凹部を形成するこ
とにより、液晶セルの平均セルギャップを液晶セルの製
造が容易な範囲で設定しても、各波長の透過率を可視領
域（３８０〜７８０ｎｍ）全体にわたり平均化すること
ができ、液晶パネルを透過または反射する光を白色化す
ることができる。このことは、特に液晶パネルとカラー
フィルタとを組み合わせてカラー表示を行うときに極め
て有効である。

特に強試電性液晶を用いる場合、セルギャップを従来の
ように２μｍ程度に狭くする必要がないため、セルギャ
ップの制御が容易になり、製造工程の簡略化や製造コス
トの低減等をはかることができる。

また、多少平均セルギャップが変化しても各横長の透過
率は可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）全体にわたり平均
化されており、白色化に対する効果に大差は生じない。

従って、液晶パネルの製造に際してセルギャップの制御
はそれほど厳密でなくてもよく、製造工程の簡略化ある
いは歩留りの向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における液晶表示装置の基本的な構成例
を示した断面図、第２図および第３図は本発明における
液晶表示装置のシミュレーションによる特性を示した特
性図、第４図、第５図、第６図および第７図は本発明に
おける液晶表示装置のそれぞれ第１、第２、第３および
第４の実施例を示した断面図、第８図は従来の液晶表示
装置のシミュレーションによる特性を示した特性図であ
る。 １１．１２・・・・・・透明基板 ２１．２２・・・・・・偏光板 ３１　　　・・・・・・液晶 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複屈折モードにより明暗表示を行う液晶を充填した一対
   の透明基板と偏光板とによって液晶パネルを構成し、こ
   の液晶パネルを透過または反射する光を白色化するため
   の凸凹部を上記各透明基板の少なくとも一方の対向面上
   に形成した液晶表示装置。