JPH02153315A - 液晶装置 - 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〕 本発明は液晶装置、特にスーパーツィステッドネマチッ
ク型の液晶装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のスーパーツィステッドネマチック型（以下、ＳＴ
Ｎ型という）の液晶装置は、特開昭６０５０５１１号公
報のように液晶分子のねじれ角が９０度以上であり、液
晶セルの上下に一対の偏光板を設け、これらの偏光軸（
吸収軸）と、電極基板に隣接する液晶分子の分子軸方向
とがなす挟角が３０度から６０度の範囲であった。その
ために、複屈折による着色により液晶セルに対し電圧無
印加状態での外観の色相が白色ではなく、一般に緑色か
ら黄赤色にかけての色相になっている。

また、選択電圧印加状態での外観の色相も黒色ではなく
一般に青色となっている。

第２９図は従来のＳＴＮ型液晶装置の模式図である０図
において、１０１は下側偏光板、１０２は上側偏光板、
１１０は液晶セルであり、下側基板１１１と上側基板１
１２との間に液晶層１１３を挟持した構成である。上記
両基板１１１・１１２の対向面側には、それぞれＩＴＯ
電極等の透明電極１１４が形成されており、さらに配向
膜１１５が塗布されラビング処理されている。１１６は
スペーサである。

第３０図は上記の液晶装置における液晶セルと偏光板の
偏光軸（吸収軸）との関係を示す説明図であり、図にお
いて、Ｒ１は液晶セルの下側電極基板のラビング方向、
Ｒ２は液晶セルの上側電極基板のラビング方向、Ｐｌは
下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、Ｒ２は上側偏光
板の偏光軸（吸収軸）の方向、ｔは液晶セルの液晶分子
のねじれ角の大きさ、αｌは下側電極基板のラビング方
向Ｒ１と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向Ｐ１との
なす角、α２は上側電極基板のラビング方向Ｒ２と上側
偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向Ｐ２とのなす角を表す
。

上記第３０図において、角度ｔを２００度、角度αＩ・
α２をそれぞれ約５０度、さらに液晶の屈折率異方性Δ
ｎと液晶層の厚さｄとの積Δｎ・ｄを０．９μｍとした
ときの液晶装置の光学的特性を第３１図に示す。

同図は、この種の液晶装置の駆動法として通常用いられ
ているマルチプレックス駆動法によって、上記液晶装置
が駆動されたときのポジモード（電圧無印加状態で明る
い）のオン状態の画素と、オフ状態の画素の光透過率の
スペクトルを示したものである。

なお本書において、オフ状態とは電界無印加状態ないし
、電界印加状態であってもほぼ無印加状態の分子配向が
維持されている状態のことをいい、またオン状態とは液
晶の分子配向の変化が光学的変化を引き起こすのに必要
かつ充分に生じている状態のことをいうものとする。

上記第３１図におけるカーブＩはオフ状態、カーブ■は
オン状態の画素のスペクトルを示すもので、カーブＩは
”明るく”カーブ■は２暗い”即ち、カーブ■と■が視
覚的に区別することが可能であることがわかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記第３１図に示したスペクトルを色座
標上にプロットすると、第３２図のようになり、従来の
液晶装置では、ポジモードでオフ状態は黄色に、オン状
態では青色に着色していることがわかる。

このように、従来技術では、ポジモードのときには液晶
装置のオフ状態の外観色が緑色、黄緑色、黄色あるいは
黄赤色などに着色、さらにオン状態では青色あるいは紺
色となる。又ネガモード（電圧無印加状態で暗い）のと
きにはオフ状態では紺色となり、オン状態では黄色とな
る。

これらの色は、液晶装置の表示色としては一般に好まれ
る色ではない。やはり、液晶装置の表示色は、白色と黒
色の組み合わせ、すなわち、スペクトルで示すならば、
フラットなスペクトルの組み合わせが心理的、物理的に
もっとも適しているのであり、白黒表示のできる液晶装
置が求められている。特に、カラーフィルターとの組み
合わせによりカラー表示を行う場合には、スペクトルが
フラットであるか否かは、色の鮮やかさに大きな影響を
及ぼし、前記第３１図にスペクトルを示した従来の方式
では、緑色はともかく、青色及び赤色を高輝度で表示す
ることが困難となる。

ところで、上記のような着色を解消する手段としてツィ
ステッドネマチック型（以下、ＴＮ型という）の液晶装
置において、単層型ツィステッドネマチック電界効果型
液晶表示セルに給電手段を具設しないツィステッドネマ
チック液晶層を重畳した二層型構造の液晶装置が知られ
ている（例えば特開昭５７−９６３１５号公報参照）。

しかしながら、上記公報に示されている液晶装置は、そ
のまま前述したＳＴＮ型の液晶装置に適用できるもので
はない。

すなわち、上記公報に記載の液晶装置はいわゆるＴＮ型
である。即ち、ねじれ角は９０度、偏光板は隣接する液
晶分子方向と平行又は直交に配置されたものであり、そ
の動作原理は旋光性を利用したものである。従って、積
極的に複屈折を動作原理に利用したＳＴＮ型の構造とは
大きく異なるものであるので、単にそのままＳＴＮ型の
液晶装置に適用することはできない。

本発明は上記のような問題点を解決するもので、その目
的とするところは、白黒表示のできる液晶装置を提供す
ること、さらには、カラー表示に適した液晶装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の液晶装置は、対向する内面に電極が形成された
一対の基板間に、１２０°以上にねじれ配向した第１の
ネマチック液晶を挟持してなる表示セルと、少なくとも
一層の光学的異方体である第２のネマチック液晶層とを
、一対の偏光板間に有してなり、一方の偏光板を入射し
た光が、前記表示セルと該表示セルと隣接する前記第２
のネマチック液晶層との間で各波長ごとに長袖方向の異
なる楕円偏光となりその後他方の偏光板に入射する際に
は各波長ごとに長袖方向のほぼ揃った楕円偏光となるよ
うに前記第２のネマチック液晶層が配置されてなり、上
記第１のネマチック液晶のＮｉ点の温度をＴ、じＫ）、
第２のネマチック液晶のＮＩ点の温度をＴｔ　　（”　
Ｋ）としたとき、０．８６≦Ｔ、／Ｔ、≦１．１５ となる液晶を用いたことを特徴とする。

〔作　用〕

上記のように対向する内面に電極が形成された一対の基
板間に、１２０°以上にねじれ配向した第１のネマチッ
ク液晶を挟持してなる表示セルと、少なくとも一層の光
学的異方体である第２のネマチック液晶層とを、一対の
偏光板間に有してなり、一方の偏光板を入射した光が、
前記表示セルと該表示セルと隣接する前記第２のネマチ
ック液晶層との間で各波長ごとに長袖方向の異なる楕円
偏光となりその後他方の偏光板に入射する際には各波長
ごとに長袖方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前記
第２のネマチック液晶層を配置したことにより、ＳＴＮ
型の液晶装置においても前述のような着色を可及的に低
減させることが可能となる。

また上記第２のネマチック液晶層の液晶ＮＩ点の温度を
Ｔｔ（”Ｋ）、表示セルの液晶のＮＩ点の温度をＴ１　
じＫ）としたとき、 ０６８６≦Ｔ　！　／　Ｔ　ｒ　≦１．１５となる液晶
を用いることにより、温度変化によって表示セルと第２
の皐マチック液晶層のΔｎ−ｄが多少変化しても液晶装
置の外観色が変化するのを極力防止することが可能とな
る。

〔実施例］ 第１図は本発明による液晶装置の概略構成を示す断面図
である。

図においてｌは下側偏光板、２は上側偏光板、ｌＯは電
圧印加により表示を行う第１のネマチック液晶を有する
表示セルであり、上下一対の基板１２・１１間に液晶層
１３を介在させた構成である。２０は光学的異方体であ
る第２のネマチック液晶層を有する色補正用の液晶セル
（以下、補償セルという）であり、上下一対の基板２２
・２１間に液晶層２３を介在した構成である。

本発明で用いる偏光板、液晶材料、液晶の配向方法、液
晶素子の駆動方法等は、従来のＴＮ型、もしくはＳＴＮ
型液晶装置等において一般的に知られているものと同一
のものが適用可能である。

以下具体的に述べる。

光学特性は、用いた偏光板の偏光特性に大きく影響を受
ける０本発明の具体的な実施例においてはすべて王立電
気社製ＬＬＣ２−８２−１０が用いられているが、これ
に限定されないことはいうまでもない、第３図に上記偏
光板２枚の光透過率の波長依存性を示した。同図におい
て、ｌは一対の偏光板を互いに平行に配置した場合、■
は互いに垂直に配置した場合のスペクトル曲線である。

本発明で用いられる液晶組成物は、誘電異方性が正のネ
マチック液晶である。好ましい液晶の一例として、チッ
ソ社製５Ｓ−４００８が挙げられる。　ｌｌｂの好まし
い液晶組成物の一例として、以下に示したようなものも
ある。

？ Ｃ５Ｈｔ＋ＣＯ＋ＯＣズＨｓ　　　　　　１８％Ｃ晶（
翼鼾ＣＮ Ｃ４Ｈ＊（（翼トＣＮ ？ Ｃ３Ｈ１←＜Ｅ＠−Ｃｏ−＠−ＣｓＨ＋＋１４％ １６％ ６％ 液晶組成物中には、液晶のねじれ構造を安定に保つため
にカイラルドーパントを添加することが好ましい。

カイラルドーパントとしては、例えば、右ねじれのラセ
ン構造をとらせるためにＢ　ｂ　ｓ−１社製ＣＢ−１５
、左ねじれのラセン構造をとらせるためにメルク社製Ｓ
−８１１を用いることができる。

本発明で用いられる表示セル１０の構成は前記第２９図
に示した従来技術で用いられる液晶セル１１０と全く同
一の構成のものが使用可能である。

表示セルＩＯおよび補償セル２０の基板１１・１２・２
１・２２としては例えば゛ガラス、プラスチック等の透
明な基板が用いられる０表示セルＩＯの基板上には例え
ばＩＴＯのような透明電極およびその透明電極上には液
晶の配向を定める配向膜層が形成される。また補償セル
２０の基板上には必要に応じて透明電極が設けられ、そ
の電極上もしくは基板上に配向膜層が形成される。

配向膜層として用いられる好ましい例として、ポリイミ
ドやポリビニールアルコール等がある。

これらの配向膜層を一般的には、ラビングすることによ
り液晶に一定の配向をあたえることができる。又他の液
晶の配向方法として、ＳｉＯ等の斜方蒸着法を用いるこ
ともできる。

本発明の液晶装置の駆動方法の一例を、第４図に示した
。同図に示したマルチプシックス駆動方法は現在一般に
用いられている方法であり、実用化されているものであ
るが、本発明においては、他の駆動方法を用いることも
できる。

本発明に用いられる補償セルの液晶としては、ネマチッ
ク液晶を用いる。さらには、表示セルと同じ、ネマチッ
ク液晶を用いることも望ましい方法である。

次に、上記補償セル２０が果たす基本的な役割を前記従
来のＳＴＮ型液晶装置と対比して説明する。

第３３図は前記第２９図における従来のＳＴＮ型液晶装
置のオフ状態の光学的特性の説明図であり、図において
Ｌは入射光である。その入射光りは一般に自然光であり
、可視領域の全波長の光を含み偏光方向もランダムであ
る。その入射光りが直線偏光板１０１を通過すると偏光
方向が整った直線偏光ｂ５１・ｇ５１・ｒ５１等の集合
となる。

ここでｂ５１、ｇ５１、「５１はそれぞれ波長４５０ｎ
ｓ、　５５０ｎｍ、　６５０ｎｍの偏光を示す、当然こ
れ以外の波長の直線偏光も含まれるが、ここでは青、緑
、赤の三色の代表的波長としてこれら三つの波長のみを
示した。これ等の直線偏光ｂ５１・ｇ５１・ｒ５１は次
に液晶セル１１０を通過する。液晶セル中の液晶層は、
光学的には一軸性の屈折率異方性を示すネマチック液晶
がねじれた構造をとっている。このような構造を持った
液晶層中を前記直線偏光ｂ５１−ｇ５１−ｒ５１等が通
過したときに偏光状態がどのように変化するかについて
は、後述する方法により予測可能である。

例えば前記第３１図にスペクトルが示されている前述従
来の液晶装置の場合の結果を示すと、第３３図のように
各々ｂ５２・ｇ５２・ｒ５２のような偏光状態となる。

このように液晶層を通過することにより、偏光状態に波
長分散が生じてくる。

これらの偏光ｂ５２・ｇ５２・「５２は最後に直線偏光
板１０２を通過する。各々の波長の偏光は直線偏光板１
０２の方向に対応した成分のみが通過してくる０例えば
前記第３１図にスペクトルが示されている前述従来の液
晶装置では、各々ｂ５３・ｇ５３・「５３のようになる
。これより波長５５０ｎｍの光量が多く、波長４５０ｎ
ｅ、　６５０ｎｅの光量が少ないことがわかる。これら
の結果をスペクトル的に表したものが第３１図の！であ
り、更にこれを色座標上にプロットしたものが第３２図
の夏である。このように従来のＳＴＮ型液晶表示装置は
複屈折による波長分散により着色状態にならざるを得な
かった。

次に本発明による液晶装置のオフ状態の光学的特性の説
明図を第５図に示した。前記第３３図と第５図を比較す
ると第５図では表示セル１０のほかに光学的異方体であ
る第２のネマチック液晶層を有する補償セル２０が構成
要素として追加されている点が第３３図と異なっている
。説明の便のため、補償セル２０と偏光板２を除く構成
要素の条件は上記第３３図に示された従来の例、すなわ
ち、第３１図にスペクトルが示されている液晶装置と同
一であるとする。

従って第５図において偏光板１を経て表示セル１０を通
過した後の各波長の偏光の状態ｂ２・ｇ２・ｒ２は、第
３３図のｂ５２・ｇ５２・ｒ５２と全く同一である。異
なっているのは、第５図における上記各偏光ｂ２・ｇ２
・「２が次に通過するのが補償セル２０であるという点
である０本発明においては、偏光板ｌによる直線偏光ｂ
１・ｇｌ・ｒｌが表示セル１０を通過することにより生
じた波長分散を、補償セル２０がキャンセルする作用を
しているのである。

この作用をわかりやすく説明するために、表示セル１０
の光学関数をＭと定義する。さらにｂｉ−ｇｌ−ｒｌの
偏光状態をＰ、ｂ２・ｇ２−ｒ２の偏光状態をＰ”とす
ると、ＰｏはＰとＭから次式で求められる。

ｐ’＝Ｍ＊ｐ　　　　　　　　（１） ここで補償セル２０の光学的関数をＭの逆変換を行う関
数Ｍ　−ｔであると仮定する。ｂ３・ｇ３・ｒ３の偏光
状態をＰｏとすると、Ｐ”はＰｏ　とＭ　−１から次式
で求められる。

Ｐ”　＝Ｍ−’＊Ｐ’　　　　　　　（２）（１）式と
（２）式から次式が求まる。

Ｐ”＝Ｍ−’＊Ｍ＊Ｐ　　　　　（３）明らかに、 Ｍ−’＊Ｍ＝１　　　　　　　　　（４）従って、 Ｐ”＝Ｐ　　　　　　　　　　（５） （５）式はｂ３−ｇ３・ｒ３の偏光状ＪＩ！（Ｐ”）が
、それぞれｂｌ−ｇｌ・「１の偏光状ＬＱ（Ｐ）と同一
であることを示している。ｂｌ・ｇｌ・「１は自然光り
が直線偏光板１を通過した直後の偏光であるから、全て
の波長が偏光板ｌの方位に対応した振動方向を持つ直線
偏光である。従ってｂ３・ｇ３−　ｒ３もｂｌ−ｇｌ−
ｒｌと同じ方位に振動方向を持つ直線偏光である。直線
偏光板ｌの偏光軸方位が、偏光ｂ３・ｇ３・ｒ３の振動
方向と一致している場合には、この直線偏光はそのまま
直線偏光板２を通過し、ｂ４・ｇ４・ｒ４となる。

このときの出射光のスペクトルは、前記第３図の１に示
した偏光板のスペクトルと一致する（ただし表示セル及
び補償セル等での光吸収を無視する）、偏光板のスペク
トルは、はぼフラットであり無色である。この様に本発
明における液晶装置では、オフ状態の着色現象を解消す
ることができる。

本発明の要点は以上であるが問題は第５図において表示
セルｌＯに入射した直線偏光ｂｌ−ｇｌ・「１等に対し
て表示セル１０が行った変換の逆変換をすべての波長に
わたって行いうる補償セルが実際に存在しうるかという
ことである。結論的に云うと本発明者等はその様な補償
セル２０の条件が存在しうることをみいだした。しかも
この様な条件は、表示セル１０の条件の如何にかかわら
ず、存在しうることをみいだした。

この条件を説明するために前記第１図に示す本発明の液
晶装置における各セルと偏光板との関係を第２図に示し
た。

同図において、ＰＩ−Ｒ２はそれぞれ下側偏光板１と上
側偏光板２の偏光軸（吸収軸）の方向、Ｒ１１・Ｒ１２
は表示セルｌＯの下側基板１１と上側基板１２のラビン
グ方向、Ｒ２１−Ｒ２２は補償セル２０の下側基板２１
と上側基板２２のラビング方向、Ｌｌは表示セル１０の
液晶のねじれ角および方向、Ｌ２は補償セル２０の液晶
のねじれ角および方向、α１は下側偏光板の偏光軸の方
向ＰＩと表示セルの下側基板のラビング方向Ｒ１１との
なす角度、α２は上側偏光板の偏光軸の方向Ｐ２と補償
セルの上側基板のラビング方向Ｒ２２とのなす角度、β
は補償セルの下側基板のラビング方向Ｒ２１と表示セル
の上側基板のラビング方向Ｒ１２とのなす角度である。

なお各セル内の液晶分子のねじれ方向はセルの上から下
に向かってのねじれ方向を示す。以下同様である。

ここで例えば表示セルの条件を前記第３１図にスペクト
ルが示されている従来のポジモードの液晶装置と全く同
ニ条件、すなわち表示セル中の液晶層のねじれ角Ｌ１を
２００度、Δｎ−ｄが０゜９μｍとした場合の白色化条
件について述べる。

補償セルがない場合には当然ながら第３１図に示す様な
スペクトルとなり着色状態となる。しかし補償セルを用
い、その液晶層のねじれ角Ｌ２がマイナス２００度（す
なわち表示セルに対し逆ねじれでねじれ角の絶対値が等
しい）でΔｎ−ｄが０゜９μｍを用いた場合には第６図
に示すように、そのオフ状態におけるスペクトルは、は
ぼフラットとなる。ただし、このときの他の条件は第２
図におけるα１・α２がそれぞれ４５度、βが９０度で
ある。第６図に示したスペクトルを色座標上にプロット
したのが第７図である。前記第３１図に示した従来の方
式に比べほぼ白色であることがわかる。上記実例に示し
た様に、波長の如何にかかわらず第５図に示した如く表
示セルＩＯの逆変換を行う補償セル２０の条件が実在す
る。この対応関係を示すと次の様になる。すなわち、（
リ　表示セルのΔｎ−ｄと、補償セルのΔｎ・ｄの絶対
値が等しい。

（２）表示セルのねじれ角Ｌ１をθとすると補償セルの
ねしれ角Ｌ２はマイナスθである（ねしれの向きが逆で
ある）。

（３）表示セルの上側基板のラビング方向Ｒ１２と補償
セルの下側基板のラビング方向Ｒ２１とのなす角度βは
９０度である。

以上の３条件が成り立つとき、Δｎ−ｄの値やねじれ角
Ｌｌ−１２の値の如何にかかわらず液晶装置のオフ状態
における着色の完全な解消、すなわち白色化ができる。

以上の説明は全てオフ状態における着色の解消のメカニ
ズムについてのものであった０本発明においてはオン状
態における着色も同時に解消されている。オン状態の着
色の解消の理由について厳密に説明することは不可能で
はないが、煩雑である。いずれにせよ発明者は後述する
具体例に多くの実例を示した様に実験的に様々な条件に
おいてもオン状態の着色が全く、あるいはほとんど無い
ことを確認した。

上記した様にポジモードのオフ状態の着色の完全な解消
をするためには前記の３条件が成り立つことが必要であ
る。しかし現実的には必ずしも第５図に示した様に補償
セルが表示セルの変換の完全な逆変換にならなくても実
用的には十分であることが多い、このことを第８図に概
念的に示した。

第８図は第５図と対応している。第５図と異なるのは補
償セル２０”を通過した後の各偏光の状態ｂ３°　・ｇ
３°　・「３゛が第５図のｂ３・ｇ３・ｒ３の如く完全
な直線偏光ではなくわずかに楕円偏光になっていること
である。こ−の結果、偏光板２を通過した後の偏光ｂ４
°　・ｇ４°　・「４″はその強度にわずかではあるが
波長依存性を生じている。それにも拘らずポジモードの
外観のスペクトルがオフ状態でほぼ白色、オン状態でほ
ぼ黒色となり、色座標上ではほぼ完全に着色が解消され
ている場合がある。

この様に前記３条件が満足されない条件においても実用
的には、十分に着色の解消が可能な補償セルの条件が存
在する。

あるいは、他の理由により、積極的な意味で上記３条件
以外の補償セルを用いるほうがむしろ望ましいこともあ
る。その理由の一つは偏光板の特性が一般的に波長依存
性があるという点である。

その実例が第３図に示されている。このような波長特性
を、補償セルの条件を適当に選択することによって、液
晶装置としての着色を改良することができる。これはオ
フａ′態はもちろん、オン状態についてもそうである。

他の理由としては、視野角の広さを考慮して、補償セル
の条件を変えることがある。

以上の説明はオフ状態の透過率が高い状態、すなわちポ
ジモードの説明であった。オン状態の透過率の低い状態
、すなわちネガモードの説明を次にする。第５図の偏光
板２の偏光軸の方位が偏光板ｌの偏光軸と互いに直交し
た状態に設定されていれば偏光ｂ３・ｇ３・ｒ３等はい
ずれも偏光板２を通過することができない。したがって
この時の透過光のスペクトルは第３図■に示したクロス
ニコル状態での偏光板のスペクトルと一致する（ただし
液晶セル及び補償セル等での光吸収などを無視する）、
この状態は第３図に示した偏光板を用いて得ることので
きる最も暗い状態である。

この様に本発明においては補償セルを用いることにより
ネガモードの状態においても、望みうる最良のフラット
な分光特性を得ることができる。すなわち、いずれの場
合でも着色の解消が可能である。

なお、以下の説明はポジモードについて行う。

次に、補償セルを通過した光の偏光状態変化を算出する
具体的な方法について、以下にその概略を説明する。

補償セルに入射する光は、一般に楕円偏光である。いま
Ｚ軸圧方向へ進む楕円偏光の参照面跡は、ｘｙ酸成分要
素とする列ベクトルで次のように表すことができる。

例えばこの補償セル（光学的異方体）が、フィルム状高
分子のように一軸正の直線位相子であるとした場合のジ
ョーンズ行列Ｒｈ−は次式で表すことができる。

ここでａ、−ａ、はそれぞれｘｙ酸成分振幅、ωは角振
動数、ψい　・φ、はｘｙ酸成分位相角を示す、しかし
この場合、波動の絶対位相は問題にしないので、（６）
式の光周波数と絶対位相の項を省き、さらに各成分の振
幅も基準化した、次式の基（δ＝ψ、−ψｊ＋） さて、（７）式の偏光Ｅは、補償セルを通過して偏光状
態が変化し、偏光Ｅ゛となる。補償セルは、この変換を
行う２×２のジョーンズ行列によって表される。

こごで、θは直線位相子の進相軸がＸ軸となす角度を、
Δはリターディシッンを示す、なお、リターディション
Δは、直線位相子のΔｎ−ｄと光の波長λを用いて、Δ
＝２πΔｎ−ｄ／λで定義される。

このフィルム状高分子を通過した光の偏光状態は、入射
光ベクトルＥの左側から、（８）式のジョーンズ行列Ｒ
ｈ、ｏを作用させて、次式のように求められる。

Ｅ’　　＝ＲかｏＥ また補償セルが、フィルム状高分子を複数枚重ねたもの
であるとした場合には、入射光ベクトルＥの左側から、
光の通過する順序に従っ°ζ、逐次に（８）式のジラー
ンズ行列を作用させて次式のように求められる。

Ｅ　’　”’　ＲＡＭ、＃ｌｌＲ＾１５．９％−１°・
パＲΔｚｅｘＲｂ＋ｌｈＥ補償セルは、液晶分子がねし
れ配向しているた、めに、位相子としては複雑である。

しかしながら、第９図（ａ）のように液晶層を充分多く
の暦に分割すれば、第９図（ｂ）に示すような、ねじれ
配向していない液晶層の積み重ねで近似することができ
る。ねじれ配向していない液晶層は、フィルム状高分子
と同じ一軸性の直線位相子であるから、前述のフィルム
状高分子を複数枚重ねた場合と同様にして、補償セルを
通過した光の偏光状態を求めることができる。

以上説明した方法を用いて、第２図の角度Ｌ１を２００
度、角度ｔ２をマイナス２００度、角度αｌを４５度、
角度α２を４５度、角度βを９０度、表示セルおよび補
償セルのΔｎ−ｄをいずれも０．９μｍとした、前述の
条件下で、液晶層をそれぞれ２０分割して計算した光の
偏光状態の推移を、第１Ｏ図から第１２図に示した。第
１Ｏ図・第１１図、第１２図はそれぞれ、波長４５０ｒ
＋＋＋、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の偏光状態推移を
示している０例えば第１０図の場合、同図（ａ）におい
て表示セルに入射した直線偏光ｂｌｌは、５層を経るご
とにｂ１２・ｂ１３・ｂ１４と偏光状態がｔｔＩ移し、
ｂ１５の楕円偏光でセルを出射する。この楕円偏光ｂ１
５は引き続き同図（ｂ）において補償セルに入射し、や
はり５層を経るごとにｂ１６・ｂ１７・ｂｌＢと偏光状
態が推移して、ｂ１９の直線偏光で補償セルを出射する
０以上の各過程において、同図（ｂ）の補償セルによる
偏光状態の変換は、同図（ａ）の表示セルによる変換の
ちょうど逆変換に相当しており、従って表示セルに入射
した光は、全く同じ偏光状態で補償セルを出射する。こ
の効果は第１１図及び第１２図からも明らかなように、
光の波長に関係なく存在しているので、本発明の構成の
液晶装置ではオフ状態における着色が完全に解消し、白
色化が可能となる。

また前述のように前記３条件を満たさなくても十分に着
色の解消が可能な光学的異方体である補償セル等の第２
のネマチック液晶層の条件が存在する。その条件とは、
一方の偏光板を入射した光が、前記表示セルと該表示セ
ルと隣接する上記第２のネマチック液晶層との間で各波
長ごとに長軸方向の異なる楕円偏光となりその後他方の
偏光板に入射する際には各波長ごとに長袖方向のほぼ揃
った楕円偏光となるように上記第２のネマチック液晶層
が配置されればよい。以下、これをＮＴＮ条件という、
具体的には表示セルのねじれ角とΔｎ−ｄの値に応じて
補償セル等の液晶層のねじれ角とΔｎ−ｄを適宜設定す
るもので、以下その条件を具体例に基づいて説明する。

具体例１ 前記第１図・第２図において、表示セルの液晶のねしれ
角ｔ１を約２００度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約０．９μ
ｍ、角度βを約９０度、角度α１・α２をそれぞれ３０
度から６０度までの範囲とすると、補償セルの液晶のね
じれ角む２とΔｎ・ｄを第１３図の斜線の部分としたと
きに、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色
となる液晶装置が得られる。

上記の条件は、前記（６）〜（８）式を用いて計算によ
って求めることができ、以下その計算方法の一例を説明
する。

即ち、左に２００°ねじれているΔｎ−ｄ＝０゜９μｍ
の表示セルの液晶を、セルの厚さ方向に２００分割し、
１層につきΔｎ−ｄ＝０．００４５μｍの１軸性の位相
子が左に１°ずつねじれた構造をしているものとして前
記の計算式により計算を行う。このときに用いる光の波
長は４００ｎ論から７００＋ｖの範囲である。また、表
示セルの液晶に入射する光の偏光の状態は、用いる偏光
板の種類と軸の方向で異なるが、ここでは理想偏光板（
平行ニコル時の透過率５０％、クロスニコル時の透過率
Ｏ％）を用いるものとする。そして偏光板に隣接する基
板のラビング方向（基板表面の液晶分子の方向）と偏光
板の偏光軸の方向とのなす角度α１を４５°とする。す
ると、表示セルには偏光板を通過した直線偏光が入射す
ることになり、表示セルを通過した各波長の光の楕円偏
光の状態が求まる。

次に、この楕円偏光が補償セルに入って通過した後の楕
円偏光の状態を求める。補償セルに入射する楕円偏光は
上記と同様な計算で求まり、補償セルと表示セルの隣接
する基板のラビング方向のなす角度βは９０度とする。

また、補償セルの液晶もセルの厚さ方向に２００分割し
、−軸性の位相子が右に０．７度ずつねじれて全体とし
ては右に１４０度ねじれた構造をしているものとして液
晶層のΔｎ−ｄを適当な値とすると、前記の計算式から
補償セルを通過した楕円偏光の状態が求まる。さらに、
ここで偏光板に隣接する基板のラビング方向と偏光板の
偏光軸の方向とのなす角度α２を４５度として偏光板を
通過した後のスペクトルを求め視感度補正をしたＹ（ｉ
を求める。

上記の計算において、補償セルの液晶のΔｎ・ｄの値を
０μｍから１．５μｍまでとして、補償セルのΔｎ−ｄ
と視感度補正したＹ値の関係を求める。このとき補償セ
ルのΔｎ−ｄを横軸にＹ値を縦軸にとると第１４図のよ
うに、Ｙ値は極大、極小値を持ち周期的に変化する。偏
光軸とラビング方向のなす角度が４５度となる方向は２
方向あるので、上記第１４図には２本の曲線が描かれて
いる。

表示のモードとしては、ネガモード（電圧無印加状態で
暗い）とポジモード（電圧無印加状態で明るい）がある
、ネガモードのときは電圧無印加状態がより暗い方が望
ましく、ポジモードのときは電圧無印加状態がより明る
い方が望ましい。したがって第１４図でＹ値が極大とな
る部分がポジモードに、Ｙ値が極小となる部分がネガモ
ードに通している。

従来のネガモードの電圧印加状態のＹ値は５％程度と高
く、また目視でも色座標上でもはっきりと青色に着色し
ていることが認められる。

これに対し、第１４図で極小となるＹ値は従来のＳＴＮ
型液晶装置のネガモードのＹ値の半分以下となっている
。このときの色は色座標上では少し着色しているがＹ値
が小さいために目視では充分黒に近い色として認められ
る。また電圧を印加した状態では白色として認められる
。従ってネガモードのときはＹ値が極小となる部分で白
黒表示が得られるのでこのときΔｎ−ｄが求める値とな
る。

Ｙ値が極大となる部分は従来のポジモードのときの電圧
無印加状態の色と比較すると目視でも色座標上でも白色
に近くなる。しかし、Ｙ値が極大となる部分の前後でも
白色に近くなっている。そのためポジモードでは白黒表
示が得られる部分はかなり広い範囲となり、その境界を
判断するのは非常に困難である。また、偏光軸とラビン
グ方向のなす角度が４５度なので第１４図の一方の曲線
のときの偏光軸の方向を９０度ずらすと、もう一方の曲
線となる偏光軸と一致する。そのため第１４図での極大
、極小となるΔｎ−ｄの値は同じである。

以上のことから白黒となるのはＹ値が極小となるΔｎ−
ｄである。つまり、表示セルが左ねじれの２００度でΔ
ｎ−ｄ＝０．９ａｍとして、偏光板に隣接する表示セル
の基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向とのなす
角度α１を４５度とし、表示セルと補償セルの隣接する
基板の各々のラビング方向のなす角度βを９０度とし、
補償セルが右ねじれの１４０度とし、偏光板に隣接する
補償セルの基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向
とのなす角度α２を４５度としたときに、補償セルのΔ
ｎ−ｄが０．３３μｍ、０．７μｍ、１．０ｐｍ、１．
３ｐｍ　（補償セルのΔｎ−ｄが１、　５μｍ以下では
）のときに白黒表示が得られる（第１４図参照）。

次に、偏光板に隣接する各セルの基板のラビング方向と
偏光板の偏光軸の方向α１・α２が４５度以外の場合や
、表示セルと補償セルの隣接する基板の各々のラビング
方向のなす角度が９０度以外の場合についても同様の手
順で計算を行う。そうすると、Ｙ値が極小となる補償セ
ルのΔｎ−ｄは、ある幅を持ち周期的に現れる範囲とし
て求まる（第１３図においてねしれ角を右１４０度に固
定した場合Δｎ−ｄの分布）。ただし、このときの各軸
の方向のなす角度はＹ値の極小値が３％以下になるか、
極端に着色することがない範囲である。

また、表示セルの条件はそのままとして、補償セルのね
しれ角の大きさのみを変えた場合についても上記と同様
にＹ値が極小となる補償セルのΔｎ−ｄの範囲が周期的
に現れてくる。このようにして求めた補償セルのねじれ
角の大きさとΔｎ・ｄの関係をまとめたものが第１３図
となる。つまり、第１３図から、表示セルが２００度の
左ねじれでΔｎ−ｄが０．９μｍのときには、白黒表示
が得られる補償セルのねしれ角の大きさとΔｎ・ｄの条
件はただひとつだけ存在するのではなく、ある扇状の範
囲が周期的に存在していることがわかる。

さらに、表示セルのねじれ角の大きさとΔｎ・ｄを変え
た場合にも、上記と同様の手順により白黒表示が得られ
る補償セルのねじれ角の大きさとΔｎ−ｄが求められる
。この場合にも補償セルのねじれ角の大きさとΔｎ−ｄ
の関係は扇状となり、周期的に現れてくる。

このようにして任意の表示セルのねじれ角とΔｎ−ｄに
対して、白黒表示となるための補償セルのねしれ角とΔ
ｎ−ｄを求めることができ、その補償セルのねじれ角と
Δｎ−ｄは唯ひとつではなく、数多く存在しているもの
である。

具体例２ 具体例１において、第２図の角度α２を約４０度、補償
セルの液晶のねじれ角し２を約１４０度の右ねじれ、角
度βを約９０度、表示セルの液晶のねじれ角Ｌ１を約２
００度の左ねじれ、角度α１を約４０度、補償セルの液
晶層のΔｎ−ｄを約０．７μｍ、表示セルの液晶層のΔ
ｎ−ｄを約０゜９μｍとする。このときの液晶装置の外
観のスペクトルを第１５図に示す。同図において、カー
フ１はオフ状態を、カーブ■はオン状態を示す、第３１
図に示した従来技術による液晶装置の外観のスペクトル
は、オフ（カーブＩ）のときには黄色となり、オン（カ
ーブ■）のときには青色となっている。しかし、第１５
図に示したように、本発明の液晶装置では、オフ状態で
ほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となっている。

具体例３ 具体例１において、第２図の角度α２を約４０度、補償
セルの液晶のねしれ角ｔ２を約２００度の右ねじれ、角
度βを約９０度、表示セルの液晶のねしれ角ｔ１を約２
００度の左ねしれ、角度α１を約５０度、補償セルの液
晶層のΔｎ−ｄを杓０．９μｍ１表示セルの液晶層のΔ
ｎ・ｄを約０゜９μｍとする。このときの液晶装置の外
観のスペクトルを第１６図に示す。同図において、カー
ブ１はオフ状態を、カーブ■はオン状態を示す、この場
合も具体例２と同様に、オフ状態でほぼ白色となり、オ
ン状態でほぼ黒色となっている。

具体例４ 具体例１において、第２図の角度α２を約４０度、補償
セルの液晶のねじれ角ｔ２を約２６０度の右ねしれ、角
度βを約９０度、表示セルの液晶のねじれ角Ｅｌを約２
００度の左ねじれ、角度αｌを約４０度、補償セルの液
晶層のΔｎ・ｄを約０．８μｍ、表示セルの液晶層のΔ
ｎ−ｄを約０゜９μｒｎとする。このときの液晶装置の
外観のスペクトルを第１７図に示す。同図において、カ
ーブＩはオフ状態を、カーブ■はオン状態を示す。この
場合も、具体例２、具体例３と同様に、オフ状態でほぼ
白色となり、オン状態でほぼ黒色となっている。

具体例５ 第２図において、表示セルの液晶のねじれ角Ｌ１を約２
５０度の左ねじれ、Δｎ−ｄを約０．９μｍ、角度βを
約９０度、角度αｌ・α２をそれぞれ３０度から６０度
までの範囲とすると、補償セルの液晶のねしれ角Ｌ２と
Δｎ−ｄを第１８図の斜線の部分としたときに、オフ状
態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装
置が得られる。

具体例６ 具体例５において、第２図の角度α２を約４０度、補償
セルの液晶のねじれ角Ｌ２を約１６０度の右ねじれ、角
度βを約９０度、表示セルの液晶のねじれ角ｔ１を約２
５０度の左ねじれ、角度α１を約４０度、補償セルの液
晶層のΔｎ−ｄを約０．８μｍ、表示セルの液晶層のΔ
ｎ−ｄを約０゜９μｍとする。このときの液晶装置の外
観のスペクトルを第１９図に示す。同図において、カー
ブ■はオフ状態を、カーブ■はオン状態を示す。この場
合も具体例２と同様に、オフ状態でほぼ白色となり、オ
ン状態でほぼ黒色となっている。

具体例７ 第２図において、角度α２を約４０度、補償セルの液晶
のねじれ角Ｌ２を約３６０度の右ねじれ、角度βを約９
０度、表示セルの液晶のねじれ角ｔｌを約２５０度の左
ねじれ、角度αｌを約４０度とし、さらに補償セルの液
晶層のΔｎ−ｄを約１゜０μｍ、表示セルの液晶層のΔ
ｎ−ｄを約０．９μｍとする。このときもオフ状態では
白色となり、オン状態ではより黒色となる液晶装置とな
る。

具体例８ 第２図において、角度α２を約５０度、補償セルの液晶
のねじれ角ｔ２を約１７０度の右ねしれ、角度βを約９
０度、表示セルの液晶のねしれ角Ｌｌを約１７０度の左
ねじれ、角度αｌを約４０度とし、さらに補償セルの液
晶層のΔｎ−ｄを約０゜７μｍ、表示セルの液晶層のΔ
ｎ−ｄを約０．７μｍとする。このときもオフ状態では
白色となり、オン状態ではより黒色の液晶装置となる。

具体例９ 第２図において、表示セルの液晶のねしれ角Ｌｌを約１
２０度の左ねじれ、Δｎ−ｄを約０．９μｍ、角度βを
約９０度、角度αｌ・α２をそれぞれ３０度から６０度
までの範囲とすると、補償セルの液晶のねじれ角ｔ２と
Δｎ−ｄを第２０図の斜線の部分としたとき、オフ状態
でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置
が得られる。

具体例１Ｏ 第２図において、表示セルの液晶のねじれ角ＬＩを約２
００度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約０．６μｍ、角度βを
約９０度、角度αｌ・α２をそれぞれ３０度から６０度
までの範囲とすると、補償セルの液晶のねじれ角Ｌ２と
Δｎ−ｄを第２１図の斜線の部分としたとき、オフ状態
でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置
が得られる。

具体例１１ 第２図において、表示セルの液晶のねしれ角ｔｌを約２
００度の左ねじれ、Δｎ−ｄを約１．　５μｍ、角度β
を約９０度、角度αｌ・α２をそれぞれ３０度から６０
度までの範囲とすると、補償セルの液晶のねじれ角ｔ２
とΔｎ−ｄを第２２図の斜線の部分としたとき、オフ状
態でほぼ白色となり、オフ状態でほぼ黒色となる液晶装
置が得られる。

具体例１２ 第２図において、表示セルの液晶のねしれ角Ｌｌを約３
５０度の左ねしれ、Δｎ−ｄを約０．９μｍ、角度βを
約９０度、角度α１・α２をそれぞれ３０度から６０度
までの範囲とすると、補償セルの液晶のねじれ角Ｌ２と
Δｎ−ｄを第２３図の斜線の部分としたとき、オフ状態
でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置
が得られる。

以上の具体例１から具体例１２が前記ＮＴＮ条件の一例
である。

そして本発明は表示セル１０に対する補償セル２０等の
液晶層を上記のようなＮＴＮ条件にすると共に、さらに
前記第１のネマチック液晶すなわち表示セルの液晶のＮ
Ｉ点の温度をＴ１　じＫ）、前記第２のネマチック液晶
すなわち補償セルの液晶のＮＩ点の温度をＴ、（’Ｋ）
としたときに、０．８６≦Ｔ、／Ｔ、≦１．１５ となる液晶を用いるようにしたものである。そのように
することによって温度変化により表示セルと補償セルの
液晶層のΔｎ−ｄが変化しても液晶表示装置の外観色が
変化するのを極力少なくすることが可能となるものであ
る。

即ち、上記のようなＮＴＮ条件に設定したときに両セル
１０・２０のΔｎ−ｄの大きさがずれると、例えばネガ
モードにおけるオフ状態の黒のレヘルが悪くなり、また
コントラストも低くなる。

その−例として表示セルを２４０’の左ねじれ、Δｎ−
ｄ＝ｏ、９／／、補償セルを２４０’の右ねじれ、Δｎ
−ｄ＝０．９μとした場合について説明する。第２４図
は補償セルと表示セルのΔｎ・ｄがずれた場合の透過率
とコントラストの変化を示すもので、同図の横軸は補償
セルと表示セルのΔｎ−ｄの比、左側の縦軸は電圧無印
加時の透過率（％）、右側の縦軸はコントラストである
。図から分かるようにΔｎ−ｄがずれると透過率も高く
なり、コントラストも低くなる。Δｎ−ｄが設定値のと
き透過率は０．２％以下でコントラスト２４が得られる
。Δｎ−ｄがずれて透過率が１゜０％くらいになっても
コントラストは１０が得られる。第２５図にこのときの
色度図を示す、同図において、補償セルと表示セルのΔ
ｎ−ｄの比が１．００のときの色を■に、比が０．９４
と１０６（透過率が約１，０％となるとき）の色をＨに
示す、第２５図ではＩも■も色純度的には着色している
が透過率が低い（■でも透過率１％）ので充分黒いと判
断することができる。つまり、透過率が１％以下であれ
ば充分な白黒表示が得られる。このことから補償セルと
表示セルのΔｎ−ｄの比が０．９４から１．０６の範囲
（白黒で１：１０以上のコントラストが得られる条件）
となるようにすればよい。

液晶のＮＩ点はネマチック状態から等方性へと相転移す
る温度である。液晶の屈折率異方性Δｎは第２６図に示
すように、温度の上昇に伴って低下する温度依存性をも
っている。そのため、２０°ＣのときのΔｎを用いてΔ
ｎ−ｄを設定すると、温度が２０°Ｃ以外の場合にはΔ
ｎ−ｄは設定値からずれる。補償セルと表示セルに同じ
液晶（光学活性剤以外の成分が同じ）を用いれば、温度
が変わっても補償セルと表示セルの液晶のΔｎは同じ変
化をするので補償セルと表示セルのΔｎ−ｄの比は変わ
らない、しかし、補償セルと表示セルに異なった液晶を
用いた場合には、温度によるΔｎの変化率が異なるので
、２０°Ｃで補償セルと表示セルのΔｎ−ｄの比（Δｎ
の比としてもいい）を１．０．！：なるように設定して
も、２０°Ｃ以外のときには補償セルと表示セルのΔｎ
−ｄの比は１゜０以外の値となる。この補償セルと表示
セルのΔｎ−ｄの比がセルの使用温度範囲内で０．９４
から１．０６の範囲であれば前記のように充分な表示が
得られる。

−Ｃ的に、Δｎの温度依存性の大きさは液晶のＮＩ点の
高さに関係している。使用温度範囲を０°Ｃから４０°
Ｃとすると、ＮＩ点が高い程Ｏ′Ｃと４０”Ｃのときの
液晶のΔｎの比（変化量）は小さくなる。例えば、ＮＩ
点が９６°Ｃの液晶は２０゛ＣでΔｎが０．１７１でも
０゛Ｃになると０．１７８．４０°Ｃでは０．１６０と
変化をする。またＮＩ点が５５゛Ｃの液晶は２０°Ｃで
八〇が０．１７１でも０°Ｃになると０．１８６．４０
°Ｃでは０．１３７と変化の看が異なっている。という
ことは、ＮＩ点が異なる液晶のΔｎの比は、２０°Ｃで
ｌ　Ｏであっても、９°Ｃでは０．９５７．４０°Ｃで
は、１゜１６８となる。セル厚は温度により変化しない
ので、このΔｎの比はそのままΔｎ−ｄの比となる。

この２つの液晶をそれぞれ補償セル・表示セルに用いた
とすると、２０°ＣでＮＴＮ条件となるようにねじれ角
、Δｎ−ｄを設定しても、０°Ｃや４０°ＣになるとΔ
ｎの大きさが変化するので前記のＮＴＮ条件からずれて
しまう。

ここで、表示セルの液晶のＮＩ点の温度Ｔ、を６０’Ｃ
，１００°Ｃ，１３０°Ｃとし、０°Ｃ〜４０°Ｃの温
度範囲で補償セルと表示セルの液晶のΔｎの比が０．９
４〜１．０６の範囲となるような補償セルの液晶のＮＩ
点の温度Ｔ２の範囲を求め表１に示す。なお、このとき
に補償セルと表示セルの液晶のΔｎの比は２０°Ｃで１
．０となるように設定するものとする。また、Δｎの温
度依存性は３種ｉｎの液晶の温度依存性を規格化したも
のを使用した。

表１ 上記表１に示すように例えば、表示セルの液晶のＮＩ点
の温度Ｔ１が６０℃ならば、２０℃のときのΔｎ１を１
．　　ｏとすると０℃では、１．１０．４０°Ｃでは０
．９０といった変化をする。使用温度範囲がＯｏＣから
４０”Ｃの場合、補償セルの液晶のＮＩ点の温度Ｔ！を
５０℃以上にしないと４０°Ｃで充分な表示特性が得ら
れないので、補償セルの液晶のＮＩ点の温度Ｔ２は５０
℃以上が必要となる。Ｔ２が５０゛Ｃの液晶は、２０°
ＣのときのΔｎ！を１．　０とすると、０°Ｃでは１．
１１．４０°Ｃでは０．８９となる。つまり、表示セル
の液晶のΔｎ１と補償セルの液晶のΔｎ２の比は、０°
Ｃで１．Ｏｈ　４０°Ｃで０．９９となり、０．９４か
ら１．０６の範囲内に入っている。

次に補償セルの液晶のＮＩ点の温度Ｔ２が高い場合につ
いて考える。０°Ｃから４０℃の範囲で表示セルと補償
セルの液晶のΔｎの比が０．９４から１，０６の範囲に
入るのは、補償セルの液晶のＮＩ点の温度Ｔ！が１１０
℃以下のときである。

表示セルの液晶のＮＩ点の温度Ｔ、を１００℃としたと
きに、０°Ｃから４０°Ｃの範囲で表示セルと補償セル
の液晶のΔｎの比が０．９４から１．０６の範囲となる
のは、補償セルのＮＩ点の温度Ｔ、が５０℃以上のとき
である。表示セルより補償セルの液晶のＮＩ点の温度を
高くした場合はＴ２を１９０°Ｃとしても、表示セルと
補償セルの液晶のΔｎの比は０．９６から１．０４まで
と小さくなっている。同様にして、表示セルの液晶のＮ
ｉ点の温度Ｔ１を１３０°Ｃとした場合には、補償セル
の液晶のＮＩ点を６５°Ｃから１９０°Ｃの範囲にすれ
ばよい。以上の範囲を第２７図に示す。

第２７図において、横軸は表示セルのＮＩ点の温度ＴＩ
、縦軸は補償セルのＮＩ点の温度Ｔ２を示す。同図で一
点鎖線は補償セルと表示セルの液晶のＮＩ点の温度が等
しい場合を示す。また図中の実線の矢印は０°Ｃから４
０°Ｃの範囲で、補償セルと表示セルの液晶のΔｎの比
が０．９６から１゜０４となる範囲、破線の矢印はＯｏ
Ｃから４０°Ｃの範囲で、補償セルと表示セルの液晶の
Δｎの比が０．９４から１．０６となる範囲を示す、補
償セルと表示セルの液晶のＮＩ点の温度は破線矢印で示
された範囲内であればよいが、一致しているのが最良の
状態であることは言うまでもない、またコスト・作りや
すさといった点からすると斜線で示した範囲とするのが
望ましい、この範囲を式で表すと、 すなわち となり、これを絶対温度で表すと、 即ち前述のように となるものである。

以上のような条件にすることにより、温度変化によって
表示セルと補償セルの液晶層のΔｎ−ｄが変化しても液
晶表示装置の外観色が変化するのを可及的に低減できる
ものである。

なお前記実施例において、補償セルと表示セルを上下逆
に配置しても同様の効果が得られる。また第１図に示し
た補償セルの下側基板２１と表示セルの上側電極基板１
２の２枚の基板を１枚の基板に置き換えても同様の効果
が得られる。

また第２４図は上下の偏光板２・１間において表示セル
１０の上下両側に補償セル２０・３０を設けた例を示す
。例えば上側の補償セル２０と下側の補償セル３０の液
晶分子はともに右ねじれ、また表示セル１０の液晶分子
は左ねしれとする。

このときの上側補償セル２０の液晶分子のねじれ角と下
側補償セル３０の液晶分子のねじれ角を加えたものを補
償セル全体のねじれ角とし、上側補償セル２０の液晶層
のΔｎ−ｄと下側補償セル３０の液晶層のΔｎ−ｄを加
えたものを補償セル全体のΔｎ−ｄとする。この補償セ
ル全体のねじれ角と補償セル全体のΔｎ−ｄを前記具体
例１から１２に記載の条件にした場合でも、具体例１か
ら１２までと同様の効果かえられる。上記各セル１０・
２０・３０の配置順序を任意に換えても同様の効果が得
られる。また補償セルは上記と同様の条件で３層以上設
けることもできる。

また上記の構造において、上側補償セル２０の下側基板
２１と表示セル１０の下側電極基板１２の２枚の基板を
１枚の基板に置き換える。さらに表示セルｌＯの下側電
極基板１１と下側補償セル３０の上側基板３２の２枚の
基板を１枚の基板に置き換える。このようにすると基板
数が減り構造が節単になり、しかも上記の場合と同様の
効果が得られる。

さらに以上の実施例において、補償セルの液晶として誘
電率異方性Δεが正である液晶を用いると、外部からの
静電気の影響により補償セルの液晶の配向が乱れ、液晶
表示装置の外観に色ムラが現れてしまうことがある。そ
こで、補償セルの液晶として誘電率異方性Δεが負であ
る液晶を用いれば、たとえ外部から静電気の影響があっ
ても外観の色ムラが発生しない液晶装置となる。ただし
補償セルの上下基板の内側に電極を付け、補償セルの液
晶にΔεが正のものを用いる。そうすることにより、た
とえ温度変化により液晶表示装置の外観の色が変化をし
ても、補償セルの上下基板に付けた電橋間に電圧を印加
することにより色の変化を打ち消すことが可能となる。

また補償セルと表示セルの接する基板面での光の反射を
防ぐために、補償セルと表示セルを光学的に接着しても
よい、その接着層としてエンボス加工したポリビニルブ
ヂラールフィルムを用いて加熱加圧により接着する。ま
たは接着剤として熱効果のエポキシ系およびウレタン系
接着剤を用いてもよい、さらにアクリル系の紫外線接着
剤を用いてもよい。以上のようにして補償セルと表示セ
ルを接着すると両セルの境界面での反射を減らすことが
できる。

さらに反射板を上下どちらかの偏光板の外側に置くこと
により、反射型の液晶装置とすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によって、従来のＳＴＮ型ｌ
夜品装置の大きな欠点であった着色現象が解決できた。

つまり本発明は完全な白黒表示を可能とした。それのみ
ならず、透過状態の光量が増加し、明るい表示となった
。更に、非通過状態でのもれ光量が非常に少なくなり、
透過状態の光量の増加と相まってコントラスト比が大き
く向上した。また温度変化により液晶層のΔｎ−ｄが変
化して外観色が変化するのを可及的に低減することが可
能となった。

以上の効果によって、本発明は例えばカラー表示に応用
したときに良好なカラー表示特性を示すことができた。

特にねしれ角が１８０度以上の場合、明視方向が正面と
なり、正面を中心に、同心円に近い’ｐＨ域が明視領域
となった。このためフルカラー画像表示素子として、従
来のＴＮ型液晶装置を用いたものに比較し、視野角の広
さ、視野角の方向（ＴＮ型のものは斜め方向が明視方向
である）、コントラスト比などが大きく改善された。

当然階調表示を行わないカラー表示（８色表示）の場合
もＴＮ型のものに比べ改善されている。

本発明は表示セルの液晶層の厚さに関係なく上記効果が
得られる為、表示セルの液晶層の厚さを薄くしてゆくこ
とにより高速応答の液晶装置を容易に実現することがで
きる。なぜなら応答速度は概ね液晶層の厚みの２乗に比
例するからである。

更に本発明は前記したようにコントラスト比の向上にも
効果があるので、マルチプレックス駆動の駆動ライン数
の向上にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における液晶装置の概略構成
を示す断面図。 第２図はその液晶装置の各軸の関係を示す説明図。 第３図は本発明の具体的な実施例で用いた偏光板２枚の
光透過率の波長依存性を示した図。 第４図は本発明の液晶装置の駆動方法の一例を示した図
。 第５図は本発明による液晶装置のオフ状態の光学的特性
を示した図。 第６図は本発明による液晶装置のオフ状態のスペクトル
を示した図。 第７図は上記第６図のスペクトルを色座標上にプロット
したｘｙ色度図。 第８図は補償セルが表示セルの変換の完全な逆変換にな
らない場合を概念的に示した図。 第９図（ａ）は液晶層を１０分割したときの断面を模式
的に描いた図。 第９図（ｂ）は同図（ａ）の液晶層厚とねじれ角の関係
を概念的に示した図。 第１０図は液晶層を２０分割して計算した波長４５０ｎ
−の光の偏光状態の推移を示した図。 第１１図は液晶層を２０分割して計算した波長５５０ｎ
ｍの光の偏光状態の推移を示した図。 第１２図は液晶層を２０分割して計算した波長６５０ｎ
ｍの光の偏光状態の推移を示した図。 第１３図は本発明の実施例において、表示セルに対する
補償セルの望ましい範囲を示した図。 第１４図は上記第１３図の範囲を計算によって導く際の
Δｎ−ｄに対するＹ値の関係を示す図。 第１５図・第１６図・第１７図は本発明の実施例による
液晶装置の外観の波長と透過率特性の関係を示した図。 第１８図は本発明の実施例における表示セルに対する補
償セルの望ましい範囲を示した図。 第１９図は本発明の実施例による液晶装置の外観の波長
と透過率特性の関係を示した図。 第２０図・第２１図・第２２図・第２３図は本発明の実
施例における表示セルに対する補償セルの望ましい範囲
を示した図。 第２４図は表示セルトと補償セルのΔｎ−ｄがずれた場
合の透過率とコントラストの変化を示す図。 第２５図は表示セルと補償セルのΔｎ−ｄがずれたとき
の色度図。 第２６図は液晶の屈折率異方性と温度との関係を示す図
。 第２７図は表示セルと補償セルの液晶の好ましいＮＩ点
の温度の範囲を示す図。 第２８図は本発明の他の実施例の液晶装置の構造を示し
た図。 第２９図は従来のスーパーツィステッドネマチック型液
晶装置の模式図。 第３０図はその液晶装置の液晶セルと偏光板の偏光軸（
吸収軸）の関係を示した図。 第３１図は従来の液晶装置のマルチプレックス駆動時の
オン状態の画素とオフ状態の画素の光透過率のスペクト
ルを示した図。 第３２図はそのスペクトル曲線を色座標にプロットした
ｘｙ色度図。 第３３図は上記従来の液晶装置のオ、フ状態の光学的特
性を示した図。 ｌ・２は偏光板、１０は表示セル、２０は補償セル、ｔ
ｌ−Ｌ２はねじれ角。 第 図 第 図 第 図 人 長 第 図 第 図 デＤ ６℃ ５Ｌ長（ｎｍ） 第４図 ８図 第９図 埼９ｅ４厚 第１３図 亘 に０ ＣＯ ０Ｄ 揮イ嘗Ｃルｒ）ｈしｔＬＡの人きユ 第１４図 Δｎ＜１（、ｕｍｌ 第１５図 ＣＣ１ ９℃ ７■ 第１８図 デカ ９℃ χ０ Ｏ ｈ＾υに にΩ 友ねＵ札 踊イ１１ルＯｈＵ゛托角の人！二（Ｉｔ）第１６図 適長（ｎｍ　） 第１７図 第１９図 （％） ４■ 江 ９℃ シ皮長、（ｎｍ） 第２０図 表示℃ル１１１魁し札内−よ左１２０度鳶 １■　　　　ｏ　　　　　ｔｏ。 ６層けれ　　左ねじれ ネ市イ賞ｔｌしつ勾し°れ角の人ｊ！こ（遣）第２２図 （ｐｍ） 表示ｔ）しｅ＞、４ａ１．′れ角＋！＆２００ＪＩ＆ホ
乞ルｔ＞　Ａｎ−ｄ　＋！　１．５　、ｕ　ｍ（す χね χ迫 １００　　　　０　　　　１ＣＯ 右珈ヒ跣　　　左／ａｔ；れ ン吉ずｔｖしのＡｉＩυｒＬＡり大きさ（皮）第２１図 ２ｍ Ｔｏｏ　　　　　Ｏ１００ ６ねｌ；札　　　左ねしれ 辛訴イｔｔルつねＬ゛れ山０大ｍ！′こく度）第２３図 （Ｐｍ） ＆ホセルの＾Ｖれ角１番友３５０度 魚 χ迫 魚 回　　　　０　　　　１００ ６ね「れ　　左ねりれ 補償乞ルＯねＶれハの人！’！　（Ｌ）１度（０Ｃ） ω 帥 第２４図 計Ｉ絽

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する内面に電極が形成された一対の基板間に
   、１２０°以上にねじれ配向した第１のネマチック液晶
   を挟持してなる表示セルと、少なくとも一層の光学的異
   方体である第２のネマチック液晶層とを、一対の偏光板
   間に有してなり、一方の偏光板を入射した光が、前記表
   示セルと該表示セルと隣接する前記第２のネマチック液
   晶層との間で各波長ごとに長軸方向の異なる楕円偏光と
   なりその後他方の偏光板に入射する際には各波長ごとに
   長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前記第２の
   ネマチック液晶層が配置されてなり、上記第１のネマチ
   ック液晶のＮＩ点の温度をＴ＿１（°Ｋ）、第２のネマ
   チック液晶のＮＩ点の温度をＴ＿２（°Ｋ）としたとき
   、 ０．８６≦Ｔ＿２／Ｔ＿１≦１．１５ となる液晶を用いることを特徴とする液晶装置。
2. （２）少なくとも一方の偏光板の偏光軸と、該一方の偏
   光板と対向する液晶分子の配向方向とのなす角度が３０
   〜６０°であることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の液晶装置。
3. （３）前記第２のネマチック液晶層が複数配置されたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の液晶装
   置。
4. （４）前記第１のネマチック液晶と前記第２のネマチッ
   ク液晶のねじれ方向が逆であることを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の液晶装置。
5. （５）前記第１のネマチック液晶と、前記第２のネマチ
   ック液晶とが対向する面の液晶分子の配向方向がほぼ９
   ０°であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   または第（２）項記載の液晶装置。
6. （６）前記第１のネマチック液晶と前記第２のネマチッ
   ク液晶のねじれ角およびΔｎ・ｄがほぼ同一であること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（２）
   項記載の液晶装置。