JPH02167526A - 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しれ角が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１７図は従来のＳＴＮ型液晶装置の模式図である。図
において、１７１は上側偏光板、１７２は液晶セルであ
り、基板１７３上にＩＴＯ電極等の透明電極１７４が形
成されており、さらに配向膜１７５が塗布されラビング
処理されている。上下基板はスペーサー１７６を介して
対向し、液晶１７７を挟持した構成をなしている。１７
８は下側偏光板である。

第１９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、１９０は液晶セルの上側電極基板のラビング方向
、１９１は液晶セルの下側電極基板のラビング方向、１
９２は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、１９３は
下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、１９４は液晶セ
ルの液晶分子のねしれ角の大きさ、１９５は上側電極基
板のラビング方向１９０と上側偏光板の偏光軸（吸収軸
）の方向１９２とのなす角、１９６は下側電極基板のラ
ビング方向１９１と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方
向１９３とのなす角を表す。

上記第１９図において、角度１９４を２００度、角度１
９５をそれぞれ約５０度、さらに液晶の屈折率異方性△
ｎと液晶層の厚さｄとの積Δｎ−ｄを０．９．ａｍとし
たときの液晶装置の光学的特性を第２０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（電解無印加状態で明る
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し
ている状態のことをいうものとする。

上記第２０図におけるカーブ■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”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２０図に示したスペクトルを色座
標上にプロットすると、第２１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、スぺ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
ラットであるか否かは、色の鮮やかさに大きな響を及ぼ
し、前記第２０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′シ
イ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、単層型ライステン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、ねしれ角は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〕

上記の目的を遠戚するために本発明の液晶装置は、以下
のようにしたものである。

即ち、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ネマチック液晶を挟持
してなる液晶セルと、少なくとも一層の光学的異方体で
ある高分子フィルムとを、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、前記液晶セルと該液晶
セルと隣接する前記高分子フィルム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高分子フィルムが配置され、
かつその高分子フィルムとそれに隣接する偏光板とが一
体化されていることを特徴とする。

〔作　用〕 」二層のように一方の偏光板を入射した光が、前記液晶
セルと該液晶セルと隣接する前記高分子フィルムとの間
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高分子フィルム
を配置したことにより、液晶セルで生した着色が高分子
フィルムで可及的に低減されて前記問題を解決すること
が可能となる。

また上記高分子フィルムとそれに隣接する偏光板とを一
体化したことにより、構成・組立等を簡素化することが
可能となる。

〔実施例〕

本発明による液晶装置の典型的な一例を第１図に示す。

図において１１及び１８は直線偏光板、１２は表示用液
晶セル、１９は光学的異方体である。

液晶セル１２の構造は、基板１３上に透明電極１４が形
成されており、さらに配向膜１５が形成されラビング処
理されている。上下基板はスペーサー１６を介して対向
し、液晶１７を挟んだ構造をしている。

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。後述する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ＬＬＣ２−８２１８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１５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、■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四線
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。他の好ましい液晶
組成物の一例として、以下に示したようなものもある。

ＣａＨａ−◎◎−ＣＮ １６％ 液晶組成物中には、液晶のねし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、右ねしれのラセ
ン構造をとらせるためにＢＤＨ社製ＣＢ１５、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液晶セル１２の構成は前記第１７図
に示した従来技術で用いられる液晶セル１７２と全く同
一の構成のものが使用可能である。

第１図において基板１３には例えばガラス、プラスチッ
ク等の透明な基板が用いられる。基板上には例えばＩＴ
Ｏのような透明電極１４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１５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、Ｓｉ○等の斜方華着法を用いるこ
ともできる。

本発明の液晶装置の駆動方法の一例を、第１６図に示し
た。同図に示したマルチプレン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光学的異方体１９には例えば、液晶
Ｍｉ戒物、−軸延伸フィルム、液晶性高分子フィルム、
液晶と高分子化合物の混合物で作成したフィルム等が用
いられる。液晶組成物を用いる場合にはスメクチック液
晶、コレステリック液晶、ネマチック液晶等を用いるこ
とができる。具体的には、ネマチック液晶、さらには、
表示セルと同し、ネマチック液晶を用いることも望まし
い方法である。−軸延伸フィルムにおいては、例えばポ
リビニルアルコール、ポリエステル、ポリエステルア旦
ド、ポリエチレン等を一軸延伸処理したフィルムを用い
ることができる。液晶性高分子フィルムにおいては、例
えば、ポリペプチドーポリメククリレート混合フィルム
を用いることができる。又、ポリペプチドに限らず、他
の液晶性高分子も用いることができるが、具体的にはコ
レステリック相を示す液晶性高分子であることが呈まし
い。−例として以下に構造式を示す。

液晶と高分子の混合物から威るフィルムを光学的異方体
として用いる場合においては、例えば、Ｐ　ＣＨ系、Ｃ
ＣＨ系、ビフェニル等の低分子液晶にカイラルドーパン
トを混合し、ラセン構造をもたせた液晶組成物を、高分
子、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリアミド等に混合させたものを用いることができ
る。高分子中に混合される液晶組成物の好ましい一例を
示した。

Ｃ２Ｈ３（（ぶ〇−ＣＮ １６％ Ｃ４Ｈ９べぶ○−ＣＮ １６％ こＨ，イ１ｃＮ４％ 本発明の新規な点は、従来のＳＴＮ型液晶装置における
着色を防止するために光学的異方体を備えたことにある
。この光学的異方体が果たしている作用について以下詳
細に説明する。

第１８図は前記第１７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
１８１は入射光である。その入射光１８１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１８１が直線偏光板１８２を通
過すると偏光方向が整った直線偏光１８３１・１８３２
・１８３３等の集合となる。ここで１８３１・１８３２
・１８３３はそれぞれ波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６
５０ｎｍ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１８３１・１８３２・１８３３は次に液晶セル１８４
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しれた構造を
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１８３１・１８３２・１８３３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ば、後述す
る方法により予測可能である。例えば前記第２０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、各々１８５１・１８５２・１８５３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
長分散が生してくる。これらの偏光１８５１・１８５２
・１８５３は最後に直線偏光板１８６を通過する。各々
の波長の偏光は直線偏光板１８６の方向に対応した成分
のみが通過してくる。

例えば第２０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１８７１・１８７２・１８７３のよ
うになる。これより波長５５０ｎｍの光量が多く、波長
４５０ｎｍ、６５０ｎｍ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２０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
２１図の■である。このように従来のＳＴＮ型液晶装置
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２図に示した。第１８図と第２図を比較すると
第２図では光学的異方体２８が構成要素として追加され
ている点が第１８図と異なっている。説明の便のため、
光学的異方体２８と偏光板２６を除く構成要素の条件は
上記第１８図に示された従来の例、すなわち、第２０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２図において偏光板２２及び液晶セル２４を通
過した後の各波長の偏光の状態２５１・２５２・２５３
は、第１８図の１８５１・１８５２・１８５３と全く同
一である。異なっているのは、第２図における上記各偏
光２５１・２５２・２５３が次に通過するのが光学的異
方体２８であるという点である。本発明においては、こ
の光学的異方体２８が、偏光２３１・２３２・２３３が
液晶セル２４を通過することにより生じた波長分散を、
光学的異方体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、液晶セル２４
の光学関数をＭと定義する。さらに２３１・２３２・２
３３の偏光状態をＰ、２５１・２５２・２５３の偏光状
態をＰ”とすると、Ｐ゛はＰとＭから次式で求められる
。

Ｐ’−Ｍ＊Ｐ　　　　　　　　（１） ここで光学的異方体２８の光学的関数をＭの逆変換を行
う関数Ｍ　−１であると仮定する。２９１・２９２・２
９３の偏光状態をＰ”とすると、Ｐ″″はＰ”　とＭ−
’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＝４　　　　　　　　（４）従って、 Ｐ”−Ｐ　　　　　　　　　　（５） （５）式は２９１・２９２・２９３の偏光状態（Ｐ゛′
）が、それぞれ２３１・２３２・２３３の偏光状態（Ｐ
）と同一であることを示している。２３１・２３２２３
３は自然光２１が直線偏光板２２を通過した直後の偏光
であるから、全ての波長が偏光板２２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２９１・２９２
・２９３も２３１・２３２・２３３と同し方位に振動方
向を持つ直線偏光である。直線偏光板２６の偏光軸方位
が、偏光２９１・２９２・２９３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２６
を通過し、２７１・２７２・２７３となる。

このときの出射光のスペクトルは、前記第１５図のＩに
示した偏光板のスペクトルと一致する（ただし液晶セル
及び光学的異方体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２図において液晶
セル２４に入射した直線偏光２３１・２３２・２３３等
に対して液晶セル２４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光学的異方体が実際に存在しう
るかということである。結論的に云うと本発明者等はそ
の様な光学的異方体２日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、液晶セル２４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
晶装置における液晶セルと偏光板と光学的異方体との関
係を第３図に示した。同図において、３１は液晶セルの
下側電極基板のラビング方向、３２は液晶セルの上側電
極基板のラビング方向、３３は光学的異方体の液晶セル
と対向する表面の光軸方向、３４は光学的異方体の偏光
板と対向する表面の光軸方向、３５は下側偏光板の偏光
軸（吸収軸）の方向、３６は上側偏光板の偏光軸（吸収
軸）の方向、３７は上側偏光板の偏光軸の方向３６と光
学的異方体の光軸方向３４とのなす角度、３８は光学的
異方体の光軸方向３３と３４のなす角度、３９は３３と
３２とのなす角度、４０ば液晶セル内の液晶層のねしれ
角の大きさ、３０は液晶セルのラビング方向３１と下側
偏光板の偏光軸の方向３５とのなす角度である。

ここで例えば液晶セルの条件を前記第２０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
一条件、すなわち液晶セル中の液晶層のねじれ角の角度
４０を２００度でΔｎ−ｄが０．９μｍとした場合の白
色化条件について述べる。光学的異方体がない場合には
当然ながら第２０図に示す様なスペクトルとなり着色状
態となる。しかし光学的異方体として例えば液晶セルを
用い、その液晶層のツイスト角３８がマイナス２００度
（すなわち表示用液晶セルに対し逆ねしれてツイスト角
の絶対値が等しい）でΔｎ−ｄが０゜９μｍを用いた場
合には第４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３図における３７が４５度、３０が同しく４
５度、３９が９０度である。第４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５図である。前記第２
０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２図に示した如く液晶セル２４の逆変換を行う光学的
異方体２８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、 （１）液晶セルのΔｎ−ｄと、光学的異方体のΔｎ−ｄ
の絶対値が等しい。

（２）液晶セルのツイスト角をθとすると光学的異方体
のツイスト角はマイナスθである（ねしれの向きが逆で
ある）。

（３）光学的異方体の液晶セルと対向する表面の光軸方
向３３と液晶セルの」二側電極基板のラビング方向３２
とのなす角度３９は９０度である。

以上の３条件が威り立つとき、Δｎ−ｄの値やツイスト
角θ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。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
実施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２図に示した様に光学
的異方体が液晶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６図
に概念的に示した。第６図は第２図と対応している。第
２図と異なるのは光学的異方体６８を通過した後の各偏
光の状態６９１・６９２・６９３が第２図の２９１・２
９２・２９３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６６
を通過した後の偏光６７１・６７２・６７３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。例えば、
後述する実施例２０に示された条件の様な場合のスペク
トルを第８図に、又第９図にそのスペクトルを色座標上
にプロットした。実施例２０に示された条件の場合、第
６図の６９１・６９２・６９３の様に光学的異方体通過
後の偏光の状態は楕円偏光になっている。

にもかかわらず、第９図に示した様にほぼ完全に着色は
解消されている。尚、第７図にこの場合の光学的異方体
と、液晶セルと、偏光板の各軸の関係を示した。

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光学的異方体の条件
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
以外の光学的異方体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１５図に示
されている。このような波長特性を、光学的異方体の条
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。これはオフ状態はもちろん
、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、光学的異方体の条件を変える
ことがある。

以上第１図に示した構成における光学的異方体の様々な
条件について述べてきた。第１図に示した構成において
は図面上光学的異方体が液晶セルよりも上にある。しか
し、この上下関係が本発明の本質と全く関係ないことは
明らかである。このことは第２図及び第６図での液晶セ
ルと光学的異方体の位置関係にもあてはまる。

第１０図に本発明の液晶装置の他の構成例を示した。第
１０図が第１図の構成と異なるのは光学的異方体が液晶
セルの上下双方に存在している点である。この様な構成
においても実効的に第２図に示した様に完全な着色の解
消が可能である。当然ながら第６図に示したようなほぼ
完全な着色の解消も可能である。

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２図の偏
光板２６の偏光軸の方位が偏光板２２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２９１・２９２・
２９３等はいずれも偏光板２６を通過することができな
い。したがって、このときの透過光のスペクトルは第１
５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光学的異方体等での
光吸収などを無視する）。この状態は第１５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光学的異方体を用いることに
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、液晶セル等の光学的異方体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。

光学的異方体に入射する光は、一般に楕円偏光である。

いまＺ軸歪方向へ進む楕円偏光の参照面跡は、ｘｌ！分
を要素とする列ベクトルで次のように表すことができる
。

ここでａＸ　’ａｙはそれぞれｘｙ酸成分振幅、ωは角
振動数、ψ、・ψ、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、次式の基準化ジョーンズヘクトルで偏
光状態を記述した。

（δ＝ψｙ　−ψＸ　） さて、（７）式の偏光Ｅは、光学的異方体を通過して偏
光状態が変化し、偏光Ｅ′となる。光学的異方体は、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
。

例えばこの光学的異方体が、フィルム状高分子のように
一軸性の直線位相子であるとした場合のジョーンズ行列
ＲＡ・θは次式で表すことができる。

ここで、θは直線位相子の進相軸がＸ軸となす角度を、
Δはリターディションを示す。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、入側
光ヘクトルＥの左側から、（８）式のジョーンズ行列Ｒ
△、θを作用させて、次式のように求められる。

Ｅ’　　＝ＲΔ、θＥ また光学的異方体が、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て、逐次に（８）式のジョ
ーンズ行列を作用させて次式のように求められる。

Ｅ’　−ＲΔｎ、＋９ｎ　ＲΔｎ−＋、６ｎ−＋　°−
°ＲΔｚ１９ｚＲΔ＋ｓ＋Ｅ光学的異方体が液晶セルで
ある場合には、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１１図（
ａ）のように液晶層を充分多くの層に分割すれば、第１
１図（ｂ）に示すような、ねし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。ねしれ配向してい
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、液晶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３図の角度４０を２００
度、角度３８をマイナス２００度、角度３０を４５度、
角度３７を４５度、角度３９を９０度、表示用液晶セル
および光学的異方体の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１２図から第１４図
に示した。第１２図・第１３図、第１４図はそれぞれ、
波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の偏光状
態推移を示している。例えば第１２図の場合、同図（ａ
）において表示用液晶セルに入射した直線偏光１２１は
、５層を経るごとに１２２・１２３・１２４と偏光状態
が推移し、１２５の楕円偏光でセルを出射する。この楕
円偏光１２５は引き続き同図（ｂ）において光学的異方
体に入射し、やはり５層を経るごとに１２６・１２７・
１２８と偏光状態が推移して、１２９の直線偏光で光学
的異方体を出射する。以上の各過程において、同図（ｂ
）の光学的異方体による偏光状態の変換は、同図（ａ）
の表示用液晶セルによる変換のちょうど逆変換に相当し
ており、従って表示用液晶セルに入射した光は、全く同
し偏光状態で光学的異方体を出射する。この効果は第１
３図及び第１４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表示装置
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の条件が存在する。その
条件としては、一方の偏光板を入射した光が、前記液晶
セルと該液晶セルと隣接する前記光学的異方体との間で
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光学的異方体が配
置されればよい。具体的には表示用液晶セルのねしれ角
とΔｎ−ｄの値に応じて光学的異方体の条件を適宜設定
すればよく、以下その条件を光学的異方体として液晶を
用いた場合を例にして具体的に説明する。

具体例１ 第２２図は光学的異方体として液晶を用いた場合の液晶
装置の構造をモデル的に示した断面図である。同図にお
いて、２２０１は上側偏光板、２２０２は光学的異方体
としての液晶を２枚の基板で挟んだ液晶セル（以後、Ａ
セルと呼ぶ）、２２０３はＡセルの上側基板、２２０４
はＡセルの下側基板、２２０５は光学的異方体として用
いる液晶、２２０６は電圧印加により表示を行う液晶セ
ル（以後、Ｂセルと呼ぶ）、２２０７はＢセルの上側電
極基板、２２０８はＢセルの下側電極基板、２２０９は
Ｂセルの液晶、２２１ｏは下側偏光板を示したものであ
る。第２３図は本発明の液晶装置の各軸の関係を示した
図である。同図において、２３１１はＢセルの下側電極
基板のラビング方向、２３１２は、Ｂセルの上側電極基
板のラビング方向、２３１３はＡセルの下側基板のラビ
ング方向、２３１４はＡセルの上側基板のラビング方向
、２３１５は下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、２
３１６は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、２３１
７は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向２３１６とＡ
セルの上側基板のラビング方向２３１４とのなず角度、
２３１８はＡセル内の液晶ねしれ角の大きさ、２３１９
はＡセルの下側基板のラビング方向２３１３とＢセルの
上側電極基板のラビング方向２３１２とのなす角度、２
３２ｏはＢセル内の液晶のねしれ角の大きさ、２３２１
はＢセルの下側電極基板のラビング方向２３１１と下側
偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向２３１５とのなす角度
である。以後、各セル内の液晶分子のねじれ方向はセル
の上から下に向がってのねしれ方向で示すこととする。

上記第２３図において、Ｂセルの液晶のねしれ角２３２
０を約２００度の左ねしれ、Δｎ−ｄを約０．９μｍ、
角度２３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６
０度まで、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲
とすると、Ａセルの液晶のねしれ角２３１８とΔｎ−ｄ
を第２４図（ａ）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
り求めることができ、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＝０９μｍ
のＢセルの液晶を、セルの厚さ方向に２゜Ｏ分割し、１
層ニッきΔｎ−ｄ＝０．００４５μｍの１軸性の位相子
が左に１°ずっねし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
ば４００ｎｍがら７００ｎｍの範囲である。また、Ｂ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を４５°とする。すると、Ｂ
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、Ｂ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Ａセルに入って通過した後の楕円
偏光の状態を求める。Ａセルに入射する楕円偏光は上記
と同様な計算で求まり、ＡセルとＢセルの隣接する基板
のラビング方向のなす角度は９０度とする。また、Ａ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度ずつねしれて全体としては右に１４
０度ねし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Ａ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イ直を求める。

上記の計算において、Ａセルの液晶のΔｎ−ｄの値を０
μｍから１゜５μｍまでとして、Ａ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ＡセルのΔｎ−ｄを横軸にＹ値を縦軸にとると
第２４図（ｂ）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４
５度となる方向は２方向あるので、上記第２４図（ｂ）
には２木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２４図（ｂ）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
ネガモードに適している。

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２４図（ｂ）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」二でも白
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２４図（ｂ）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２４図
（ｂ）での極大、極小となるΔｎ−ｄの値は同しである
。

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、Ｂセルが左ねじれの２００度でΔｎ
−ｄ−０．９μｍとして、偏光板に隣接するＢ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
を４５度とし、ＢセルとＡセルの隣接する基板の各々の
ラビング方向のなす角度を９０度とし、Ａセルが右ねし
れの１４０度とし、偏光板に隣接するＡ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を４５
度としたときに、ＡセルのΔｎ−ｄが０゜３３μｍ、０
．１ｕｍ、１．０ａｍ、１．３ｐｍ（Ａ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２４図（ｂ）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が４５度以外の場合や、Ｂセルと
Ａ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Ａセルの△ｎ−ｄは、
ある幅を持ち周期的に現れる範囲として求まる（第２４
図（ａ）においてねしれ角を右１４０度に固定した場合
の△ｎ−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、Ｂセルの条件はそのままとして、Ａ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Ａセルの△ｎ・ｄの範囲が周期的に現れ
てくる。このようにして求めたＡセルのねしれ角の大き
さとΔｎ−ｄの関係をまとめたものが第２４図（ａ）と
なる。つまり、第２４図（ａ）から、Ｂセルが２００度
の左ねしれでΔｎ−ｄが０．９μｍのときには、白黒表
示が得られるＡ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さらに、Ｂセルの
ねしれ角の大きさと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Ａセルのねしれ角
の大きさとΔｎ・ｄが求められる。この場合にもＡ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Ｂセルのねじれ角とΔｎ・ｄに対
して、白黒表示となるためのＡセルのねじれ角とΔｎ−
ｄを求めることができ、そのＡセルのねしれ角と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２３図の角度２３１７を約４０度
、Ａセルの液晶のねしれ角２３１８を約１４０度の右ね
じれ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねしれ
角２３２０を約２００度の左ねしれ、角度２３２１を約
４０度、Ａセルの液晶層のΔｎ−ｄを約０．７μｍ、、
Ｂセルの液晶層のΔｎ−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２５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。第２０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、上記第２５図において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２３図の角度２３１７を約４０度
、Ａセルの液晶のねしれ角２３１８を約２００度の右ね
しれ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねしれ
角２３２０を約２００度の左ねしれ、角度２３２１を約
５０度、Ａセルの液晶層のΔｎ−ｄを約０．９μｍ、Ｂ
セルの液晶層の△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２６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２３図の角度２３１７を約４０度
、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８を約２６０度の右ね
じれ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねしれ
角２３２０を約２００度の左ねじれ、角度２３２１を約
４０度、Ａセルの液晶層のΔｎ−ｄを約０．８μｍ、Ｂ
セルの液晶層のΔｎ−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２７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、実施例２、実施例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２３図において、Ｂセルの液晶のねしれ角２３２０を
約２５０度の左ねじれ、Δｎ−ｄを約０゜９μｍ、角度
２３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度
まで、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とす
ると、Ａセルの液晶のねしれ角２３１８とΔｎ−ｄを第
２８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２３図の角度２３１７を約４０度
、Ａセルの液晶のねしれ角２３１８を約１６０度の右ね
しれ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねしれ
角２３２０を約２５０度の左ねしれ、角度２３２１を約
４０度、Ａセルの液晶層の△ｎ−ｄを約０．８μｍ、Ｂ
セルの液晶層の△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２９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。この場合も実施例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２３図において、角度２３１７を約４０度、Ａセルの
液晶のねしれ角２３１８を約３６０度の右ねじれ、角度
２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねしれ角２３２０
を約２５０度の左ねしれ、角度２３２１を約４０度とし
、さらにＡセルの液晶層の△ｎ−ｄを約１．０μｍ、Ｂ
セルの液晶層のΔｎ−ｄを約０．９μｍとする。このと
きもオフ状態でば白色となり、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２３図において、角度２３１７を約５０度、Ａセルの
液晶のねじれ角２３１８を約１７０度の右ねじれ、角度
２３１９を約９０度、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０
を約１７０度の左ねしれ、角度２３２１を約４０度とし
、さらにＡセルの液晶層のΔｎ−ｄを約０．７μｍ、Ｂ
セルの液晶層のΔｎ−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２３図において、Ｂセルの液晶のねしれ角２３２０を
約１２０度の左ねしれ、Δｎ−ｄを約０゜９μｍ、角度
２３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度
まで、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とす
ると、Ａセルの液晶のねしれ角２３１８とΔｎ−ｄを第
３０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１０ 第２３図において、Ｂセルの液晶のねしれ角２３２０を
約２００度の左ねじれ、Δｎ−ｄを約０゜６μｍ、角度
２３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度
まで、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とす
ると、Ａセルの液晶のねしれ角２３１８とΔｎ−ｄを第
３１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２３図において、Ｂセルの液晶のねしれ角２３２０を
約２００度の左ねしれ、Δｎ−ｄを約１゜５μｍ、角度
２３１９を約９０度、角度２３１７を３０度から６０度
まで、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲とす
ると、Ａセルの液晶のねしれ角２３１８とΔｎ−ｄを第
３２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１２ 第２３図において、Ｂセルの液晶のねしれ角２３２０を
約３５０度の左ねじれ、Δｎ−ｄを約０゜９μｒｎ、角
度２３１９を約９０度、角度２３Ｉ７を３０度から６０
度まで、角度２３２１を３０度から６０度までの範囲と
すると、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８とΔｎ−ｄを
第３３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１３ 具体例１から具体例１２において、ＡセルとＢ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２２図に示したＡセルの下側基板２２ｏ４とＢセ
ルの上側電極基板２２ｏ７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。

具体例１４ 第３４図において３４２２は上側偏光板、３４２３は上
側Ａセル、３４２４はＢセル、３４２５は下側Ａセル、
３４２６は下側偏光板である。同図の構造の液晶装置に
おいて、上側Ａセル３４２３、下側Ａセル３４２５とも
に液晶分子は右ねしれである。またＢセル３４２４の液
晶分子は左ねしれである。このときの上側Ａセル３４２
３の液晶分子のねしれ角と下側Ａセル３４２５の液晶分
子のねしれ角を加えたものをＡセル全体のねしれ角とし
、上側Ａセル３４２３の液晶層の△ｎ−ｄと下側Ａセル
３４２５の液晶層のΔｎ−ｄを加えたものをＡセル全体
のΔｎ−ｄとする。このＡセル全体のねしれ角とＡセル
全体のΔｎ−ｄを具体例１から具体例１２までのＡセル
の条件にした場合でも、具体例１から具体例１２までと
同様の効果かえられる。上記各セル３４２３・３４２４
・３４２５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Ａ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。

具体例１５ 具体例１４の構造において、上側Ａセル３４２３の下側
基板３４２９とＢセル３４２４の上側電極基板３４３０
の２枚の基板を１枚の基板に置き換える。さらにＢセル
３４２４の下側電極基板３４３２と下側Ａセル３４２５
の上側基板３４３３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簡単になり
、しかも具体例１４と同様の効果が得られる。

具体例１６ 具体例１から具体例１５において、Ａセルの液晶Ｎ１点
の温度ＴＡ　（Ｋ）、Ｂセルの液晶のＮ１点の温度をＴ
Ｂ（Ｋ）とする。このときに０．８６≦Ｔ　Ａ　／　Ｔ
　ａ≦１．１５となる液晶を用いると、温度変化により
ＢセルとＡセルの液晶層のΔｎ−ｄが変化しても液晶装
置の外観色はほとんど変化しない。

具体例１７ 具体例１から具体例１６において、Ａ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Ａセルの液晶の配向が乱れ、液晶
装置の外観に色ムラが現れてしまうことがある。そこで
、Ａ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。

具体例１８ 具体例１から実施例１６において、Ａセルの上下基板の
内側に電極を付け、Ａ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
装置の外観の色が変化をしても、Ａセルの上下基板に付
けた電極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。

具体例１９ 具体例１３と具体例１５を除く具体例１から具体例１８
までにおいて、ＡセルとＢセルの接する基板面での光の
反射を防くために、ＡセルとＢセルを光学的に接着する
。接着層としてエンボス加工したポリビニルブチラール
フィルムを用いて加熱加圧により接着する。また、接着
剤として熱硬化のエポキシ系およびウレタン系接着剤を
用いても良い。さらにアクリル系の紫外線接着剤を用い
ても良い。以上のようにしてＡセルとＢ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。

以上の具体例は光学的異方体としてフィルム状高分子を
用いた場合も同様であり、さらにフィルム状高分子を用
いた他の具体例について説明する。

具体例２０ 第３５図は光学的異方体としてフィルム状高分子層（以
後、Ａフィルムと呼ぶ）を用いた場合の構造の一例を示
す。同図において３５３６は上側偏光板、３５３７は上
側Ａフィルム、３５３８はＢセル、３５３９は下側Ａフ
ィルム、３５４０は下側偏光板である。また、第３６図
はＡフィルムを用いた液晶装置の各軸の関係を示した図
である。

同図において３６４５はＢセルの上側電極基板のラビン
グ方向、３６４６はＢセルの下側電極基板のラビング方
向、３６４７は上側Ａフィルムの光軸の方向、３６４８
は下側Ａフィルムの光軸の方向、３６４９は上側偏光板
の偏光軸（吸収軸）の方向、３６５０は下側偏光板の偏
光軸（吸収軸）の方向、３６５１は上側偏光板の偏光軸
（吸収軸）の方向３６４９と上側Ａフィルムの光軸の方
向３６４７とのなす角度、３６５２は上側Ａフィルムの
光軸の方向３６４７とＢセルの上側電極基板のラビング
方向３６４５とのなす角度、３６５３はＢセルの液晶の
ねじれ角の大きさ、３６５４はＢセルの下側電極基板の
ラビング方向３６４６と下側Ａフィルムの光軸の方向３
６４８とのなす角度、３６５５は下側Ａフィルムの光軸
方向３６４８と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３
６５０とのなず角度である。

同図において角度３６５１を約４０度、角度３６５２を
約９０度、角度３６５３を約２００度の左ねしれ下側Ａ
フィルムを入れずにＢセルの下側電極基板のラビング方
向３６４６と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６
５０とのなす角度を約４０度とする。また、上側Ａフィ
ルムの屈折率異方性Δｎと上側Ａフィルムの層厚ｄの積
Δｎ・ｄが約０．５５μｍ、ＢセルのΔｎ−ｄが約Ｏ３
９μｍとする。このときにも液晶表示装置の外観の色が
オフ状態ではほぼ白色となり、オン状態ではほぼ黒色と
なる。

このＡフィルムは、ＤＡＣ，ＰＥＴ、二酢酸セルロース
、ＰＶＡ、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、アク
リル、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリオレフィン系
などの一軸延伸フィルムを用いる。

以下にＡフィルムを用いた具体例を述べる。

具体例２１ 第３６図において、角度３６５１を約５０度、角度３６
５２を約９０度、Ｂセルの液晶のねしれ角３６５３を約
２００度の左ねじれ、角度３６５４を約９０度、角度３
６５５を約５０度とする。

また、上側ＡフィルムのΔｎ−ｄと下側ＡフィルムのΔ
ｎ−ｄを加えたものが約０．６μｍ、ＢセルのΔｎ−ｄ
が約０．９μｍとする。このときも具体例２０と同様の
効果が得られる。

具体例２２ 第３６図において、下側Ａフィルムがない構造としたと
きに上側Ａフィルムの△ｎ−ｄを約０゜５５μｍ、角度
３６５１を約５０度、角度３６５２を約９０度、Ｂセル
の液晶のねしれ角３６５３を約２５０度の左ねじれ、Ｂ
セルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下側偏光
板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角を約５
０度、Ｂセルの液晶のΔｎ−ｄを約０．９μｍとしたと
きにも液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白色とな
りオン状態ではほぼ黒色となる。

具体例２３ 第３６図において、下側Ａフィルムがなく、上側Ａフィ
ルムが上から下に向かって１５度ずつ右ねじれの方向に
光軸がずれた１１枚のフィルムから戒り、そのΔｎ−ｄ
の和が約０．７μｍとする。

さらに上側偏光板の偏光軸（吸収軸）と上側Ａフィルム
の最上層のフィルムの光軸の方向とのなす角度を約５０
度、上側Ａフィルムの最下層のフィルムの光軸の方向と
Ｂセルの上側電極基板のラビング方向とのなす角度を約
９０度、Ｂセルの下側電極基板のラビング方向と下側偏
光板の偏光軸（吸収軸）とのなす角度を約４０度とし、
Ｂセルの液晶のねじれ角３６５３を約２００度の左ねし
れ、Ｂセルの液晶のΔｎ−ｄを約０．９μｍとする。こ
のときに液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白色と
なり、オン状態ではほぼ黒色となる。

具体例２４ 第３５図において、下側Ａフィルム３５３９がない構造
としたときに、上側Ａフィルム３５３７のΔｎ−ｄを約
０．６５〜０．８５μｍ、第３６図の角度３６５１を３
５度から５５度、角度３６５２を８０度から１００度、
Ｂセルの液晶のねしれ角３６５３を約２００度の左ねじ
れ、Ｂセルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下
側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角
を３５度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ−ｄを約０．
９μｍとした。

この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白色となり
オン状態ではほぼ黒色となった。

具体例２５ 第３５図において、下側Ａフィルム３５３９がない構造
としたときに、上側Ａフィルム３５３７の△ｎ−ｄを約
０．２５〜０．４５μｍ、第３６図の角度３６５１を３
５度から５５度、角度３６５２を８０度から１００度、
Ｂセルの液晶のねしれ角３６５３を約２００度の左ねじ
れ、Ｂセルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下
側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角
度を３５度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ−ｄを約０
．９μｍとした。この液晶装置の外観の色はオフ状態で
はほぼ白色となりオン状態ではほぼ黒色となった。

具体例２６ 第３５図において、下側Ａフィルム３５３つがない構造
としたときに、上側Ａフィルム３５３７の△ｎ−ｄを約
０．／１〜０．６ｕｍ、第３６図の角度３６５１を３５
度から５５度、角度３６５２を８０度から１００度、Ｂ
セルの液晶のねしれ角３６５３を約１８０度の左ねしれ
、Ｂセルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下側
偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角を
３５度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ−ｄを約０゜９
μｍとした。

この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白色となり
オン状態ではほぼ黒色となった。

具体例２７ 第３５図において、下側Ａフィルム３５３９がない構造
としたときに、上側Ａフィルム３５３７のΔｎ−ｄを約
０．　５〜０．７μｍ、角度３６５１を３５度から５５
度、第３６図の角度３６５２を８０度から１００度、Ｂ
セルの液晶のねじれ角３６５３を約１８０度の左ねじれ
、Ｂセルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下側
偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角を
３５度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ−ｄを約１゜０
μｍとした。

この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白色となり
オン状態ではほぼ黒色となった。

具体例２８ 第３５図において、下側Ａフィルム３５３９がない構造
としたときに、上側Ａフィルム３５３７の△ｎ−ｄを約
０．５〜０．６μｍ、第３６図の角度３６５Ｊを３５度
から５５度、角度３６５２を８０度から１００度、Ｂセ
ルの液晶のねじれ角３６５３を約２３０度の左ねしれ、
Ｂセルの下側電極基板のラビング方向３６４６と下側偏
光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角を３
５度から５５度、Ｂセルの液晶のΔｎ−ｄを約０゜９μ
ｍとした。

この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白色となり
オン状態ではほぼ黒色となった。

具体例２９ 具体例２０から具体例２８において、Ａフィルムを偏光
板と一体にした構造にする。第３７図に偏光板とＡフィ
ルムを一体としたときの構造をモデル的に示す。同図に
おいて３７５６は偏光板の保護フィルム、３７５７は偏
光子、３７５８はＡフィルム、３７５９は偏光板の保護
フィルムである。同図のようにＡフィルムを偏光板と一
体にして液晶装置に用いても同様の効果がある。

具体例３０ 具体例１から具体例２９において、反射板を上下どちら
の偏光板の外側に置いても、白黒表示の反射型の液晶装
置が得られる。

具体例３１ 具体例２０に示したＡフィルムを光学的異方体として用
いるかわりに、コレステリック相を示す液晶性高分子フ
ィルム（以後、Ａｃｈフィルムと呼ぶ）を光学的異方体
として用いた場合の具体例について詳述する。

第３８図に光学的異方体としてＡｃｈフィルムを用いた
場合の構造を示す。同図において３８６１は上側偏光板
、３８６２はＡｃｈフィルム、３８６３はＢセル、３８
６４はＢセルの上側電極基板、３８６５はＢセルの液晶
、３８６６はＢセルの下側電極基板、３８６７は下側偏
光板である。

又、第３９図はＡｃｈフィルムを用いた液晶表示装置の
各軸の関係を示した図である。同図において３９６８は
Ｂセルの下側電極基板のラビング方向、３９６９はＢセ
ルの上側電極基板のラビング方向、３９７０はＡｃｈフ
ィルムのＢセルに隣接する液晶分子の長軸方向、３９７
１はＡｃｈフィルムの上側偏光板に隣接する液晶分子の
長軸方向、３９７２は下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の
方向、３９７３は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向
、３９７４はＢセルの液晶のねしれ角の大きさ、３９７
５は前記３９７０と前記３９６９のなす角度、３９７６
は前記３９７３と前記３９７１のなす角度、３９７７は
前記３９６８と前記３９７２のなず角度、３９７８は前
記３９７１と前記３９７０とのなす角度を示すこととす
る。

ここで、偏光板とＡｃｈフィルムとＢセルを第３８図に
示す如く配置し、各軸の条件を次のように設定した。

Ｂセルの液晶のねしれ角３９７４を約２００度の左ねし
れ、Δｎ−ｄが０．９μｍとなるようにＢセルを組み立
てた。一方、Ａｃｈフィルムをあらかしめ角度３９７８
を約３３０度の右ねしれ、△ｎ−ｄを一軸延伸フィルム
に換算して約１．０５μｍとなるように調整し、角度３
９７５を８０度から１００度、角度３９７６および３９
７７をそれぞれ４０度から５０度の範囲に設定して液晶
装置を製造した。このときの液晶装置の透過光スペクト
ルを測定したところ、外観の色がオフ状態ではほぼ白色
となり、オン状態ではほぼ黒色となった。

本例ではＡｃｈフィルムとして、ポリペプチドとポルメ
チルメタクリレートの混合体を用いた。

具体例３２ 第３９図において、Ｂセルの液晶のねしれ角３９７４を
約２００度の左ねしれ、Δｎ−ｄが０゜９μｍとなるよ
うにＢセルを組み立てた。一方、Ａｃｈフィルムをあら
かしめ、角度３９７８を約３６０度の右ねしれ、Δｎ−
ｄを一軸延伸フイルムに換算して約１．０μｍとなるよ
うに調整し、角度３９７５を８０度から１００度の範囲
、角度３９７６および３９７７をそれぞれ４０度から５
０度の範囲に設定して液晶装置を製造した。

このときも外観の色がオフ状態ではほぼ白色となり、オ
ン状態ではほぼ黒色となった。

具体例３３ 第３９図において、Ｂセルの液晶のねじれ角３９７４を
約２００度の左ねしれ、Δｎ−ｄが０゜９μｍとなるよ
うにＢセルを組み立てた。一方、Ａｃｈフィルムをあら
かしめ、角度３９７８を約２１０度の右ねじれ、Δｎ−
ｄを一軸延伸フィルムに換算して約０．９５μｍとなる
ように調整し、角度３９７５を８０度から１００度の範
囲、角度３９７６を４０度から５０度の範囲、角度３９
７７を４０度から５０度の範囲に設定して液晶装置を製
造した。

このときも外観の色がオフ状態ではほぼ白色となり、オ
ン状態ではほぼ黒色となった。

具体例３４ 第３９図において、Ｂセルの液晶のねしれ角３９７４を
約１８０度の左ねしれ、Δｎ−ｄが０゜９μｍとなるよ
うにＢセルを組み立てた。一方、Ａｃｈフィルムをあら
かしめ、角度３９７８を約１８０度の右ねしれ、Δｎ−
ｄを一軸延伸フィルムに換算して約０．９μｍとなるよ
うに調整し、角度３９７５を８０度から１００度の範囲
、角度３９７６を４０度から５０度の範囲、角度３９７
７を４０度から５０度の範囲に設定して液晶装置を製造
した。

このときも外観の色がオフ状態ではほぼ白色となり、オ
ン状態ではほぼ黒色となった。

具体例３５ 具体例３１〜３４において、液晶性高分子フィルムのか
わりに高分子及び低分子液晶の混合物を用いても、具体
例３１〜３４と同様の結果が得られた。

具体例３６ 具体例３１〜３４において、Ａｃｈフィルムとしてメル
ク社製ＴＮ液晶ＺＬＩ３２８５及びＢＤＨ社製カイラル
ドーパント　ＣＢ−１５と低重合ポリメチルメタクリレ
ートの混合体から成るポリマーフィルムを用いた場合も
具体例３１〜３４と同様の効果が得られた。

具体例３７ 具体例３１〜３６において、上側偏光板あるいは下側偏
光板の外側に反射板を用いた場合にもオフ状態ではほぼ
白色となり、オン状態ではほぼ黒色となった。

（発明の効果〕 本発明によって、従来のＳＴＮ型液晶装置の大きな欠点
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、非透過状態で
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。

以上の効果によって、本発明は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。特にツ
イスト角が１８０度以上の場合、明視方向が正面となり
、正面を中心に、同心円に近い領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太き（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。

本発明は表示用液晶セルの液晶層の厚さに関係なく上記
効果が得られる為、表示用液晶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表示装置を容易に実現
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、本発明の液晶装置の典型的な一例を示した図
。 第２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３図は、本発明の液晶装置での液晶セルと偏光板と光
学的異方体との関係を示した図。 第４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５図は、第４図に示した本発明による液晶装置のオフ
状態のスペクトルを色座標上にプロットしたｘｙ色度図
。 第６図は、光学的異方体が、液晶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７図は、本発明の液晶装置において、光学異方体とし
てフィルム状高分子を用いた場合の、各軸方向の関係を
示した図。 第８図は、具体例２０に示された条件におけるスペクト
ル曲線を示した図。 第９図は、第８図に示したスペクトル曲線を色座標に示
したｘｙ色度図。 第１０図は、本発明の液晶装置の他の構成例を示した図
。 第１１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１１図（ｂ）は、第１１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１２図は、液晶層を２０分割して計算した波長４５０
ｎｍの光の偏光状態の推移を示した図。 第１３図は、液晶層を２０分割して計算した波長５５０
ｎｍの光の偏光状態の推移を示した図。 第１４図は、液晶層を２０分割した計算した波長６５０
ｎｍの光の偏光状態の推移を示した図。 第１５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１６図は、本発明の液晶装置の駆動方法の一例を示し
た図。 第１７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１８図は、従来の５ＴＮ−ＬＣＤのオフ状態の光学的
特性を示した図。 第１９図は、従来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２０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２１図は、第２０図に示したスペクトル曲線を色座標
にプロットしたｘｙ色度図。 第２２図は、本発明の一実施例における液晶装置の構造
を示した図。 第２３図は、本発明の液晶装置の各軸の関係を示した図
である。 第２４図（ａ）は、本発明において、Ｂセルの条件を固
定したときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎＸｄの望ま
しい範囲を示した図。 第２４図（ｂ）は第２４図（ａ）の範囲を計算により導
く際の△ｎ−ｄに対するＹ値の関係を示す図。 第２５図・第２６図・第２７図は、本発明の実施例にお
け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２８図は、本発明の実施例において、Ｂセルの条件を
固定したときのＡセルの液晶のねじれ角と△ｎＸｄの望
ましい範囲を示した図。 第２９図は、本発明の実施例の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３０図は、本発明の実施例において、Ｂセルの条件を
固定したときのＡセルの液晶のねしれ角とΔｎＸｄの望
ましい範囲を示した図。 第３１図・第３２図・第３３図は、本発明の実施例にお
いて、Ｂセルの条件を固定したときのＡセルの液晶のね
しれ角とΔｎＸｄの望ましい範囲を示した図。 第３４図・第３５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３６図は、本発明の実施例の液晶装置の各軸の関係を
示した図。 第３７図は、本発明の実施例の液晶装置の偏光板の構造
を示した図。 第３８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３９図は、本発明の実施例の液晶装置の各軸の関係を
示した図。 １１・１８は偏光板、１２は液晶セル、１９は光学的異
方体（高分子フィルム）。 特許出願人　セイコーエプソン株式会社代理人　弁理士
　菅　　　　　　直　　大同　　　　　高　　　橋　　
　　隆　　　　−や 咽 争 Ｌｒ）Ｏ Ｏｒ０ 顎 噸 傾ヤ 身ろ娑ｑ ゴ） −〇 慴 慴 ・加 〉　ＪｘｎＪ− ゝ□　。 ＋用事 プｐ

Claims (10)

【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ネマチック液晶を挟持
   してなる液晶セルと、少なくとも一層の光学的異方体で
   ある高分子フィルムとを、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、前記液晶セルと該液晶
   セルと隣接する前記高分子フィルム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高分子フィルムが配置され、
   かつその高分子フィルムとそれに隣接する偏光板とが一
   体化されていることを特徴とする液晶装置。
2. （２）前記高分子フィルムが一軸性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）前記高分子フィルムが延伸フィルムであることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の液晶装置。
4. （４）前記高分子フィルムがＤＡＣ、ＰＥＴ、、ＰＶＡ
   、二酢酸セルロース、ポリアミド、ポリエーテルサルフ
   ォン、アクリル、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリオ
   レフ系から選択された一軸延伸フィルムであることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の液晶装置。
5. （５）前記高分子フィルムがコレステリック液晶化合物
   と高分子化合物との混合物からな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。
6. （６）一方の偏光板と前記液晶セルとの間に、前記高分
   子フィルムが複数積層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。
7. （７）一方の偏光板と前記液晶セルとの間および他方の
   偏光板と該液晶セルとの間に、少なくとも一層の前記高
   分子フィルムが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。
8. （８）偏光板と隣接する高分子フィルムの光軸もしくは
   基板表面の液晶分子の配向方向と、前記偏光板の偏光軸
   とが所定の角度を有す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。
9. （９）前記角度が３０〜６０°の範囲にあることを特徴
   とする特許請求の範囲第（８）項記載の液晶装置。
10. （１０）少なくとも２層間で光軸の方向が異なる高分子
    フィルムが配置されたことを特徴とする特許請求の範囲
    第（６）項または第（７）項記載の液晶装置。