JPH02170120A - 液晶表示素子 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、液晶表示素子に係り、特に背景色を無彩色化
した液晶表示素子に関する。

（従来の技術） 液晶表示素子は、動作モードによりＴＮ型、ＤＳ型、Ｇ
Ｈ型、ＤＡＰ型および熱書き込み型等かあり、なかでも
電卓および計測機器等の表示素子としては、ＴＮ型の液
晶表示素子が多く用いられている。

ところで、近年、ワードプロセッザ、パーソナル・コン
ピュータ等において表示容量の増大化や表示面積の大型
化の要求が高まるにつれ、丁Ｎ（ツイストネマチック）
型の液晶表示素子では、コントラスト不足や視角範囲の
狭さ等の問題が出てきているために、新しい動作モード
による液晶表示素子の開発が急がれていた。

このような要求に応える液晶表示素子として、特開昭５
７４６２２７号公報、特開昭５７−９６３１５号公報、
特開昭５７−１２５９１９号公報に２枚の液晶セルを重
ね、その両側に偏光板を置き、白黒表示とした液晶表示
素子が提案され、またこれをＳＢＥ　（スーパーツィス
ティッド・パイリフリジエンス・エフェクト）方式の液
晶素子で応用した例かＪＪＡＰ（２６、ＮＯＶ、１１．
１１７７８４（１９８γ））に記載されている。これら
の特徴は、２枚の液晶セルにおいて互いのツイスト方向
を逆方向とし、それぞれの液晶セルのリタデーションを
ほぼ等しくしておくものでおる。

即ち、第３図に示すように、偏光板３を通過した直線偏
光は、第１の液晶セル５を通過することにより楕円偏光
となる。この楕円偏光は、第１の液晶セル５と、ツイス
ト方向が逆で、ツイスト角がほぼ等しく、またリタデー
ションもほぼ等しい第２の液晶セル６を通過することに
より、直線偏光となり、第２の偏光板４を通過し、人間
の目に感知される。

ここで重要なのは、第１の液晶セル５と第２の液晶セル
６とに光学的に相補な性質を持たせであることである。

これにより、第１の液晶セル５を通過後の楕円の形状の
波長依存性は、第２の液晶セル６による楕円の形状の波
長依存性と相補的となる。この結果、第１．第２の液晶
セル５，６の透過光は波長依存性がなく、色づきのない
無彩色表示が得られる。このことは、可視領域のすべて
の光が表示に使え、明るい表示が得られるということも
示す。

このとき、第１の液晶セル５は、第２の液晶セル６とが
光学的に相補的になることか必要でおるので、それぞれ
の液晶セルのリタデーションが、例えば±０．０５μｍ
以内でほぼ同じであることが必要である。

なお、第１の液晶セル５の基板１，１−に電極を形成し
、通常のドツトマトリクス形液晶表示素子と同様に駆動
を行う。一方、第２の液晶セル６は、基板２，２−には
電極を形成せず、液晶を駆動しないで、単に楕円形状の
補正用として用いる。

このようにして、一対の基板間で液晶分子の捩れ角を例
えば１８０度以上とした８丁（スーパツイスト〉型液晶
表示素子を２層セルとした液晶表示素子では、白黒表示
で、かつ桁数を増すことができるという長所を持つが、
２枚の液晶セルの歩留り等を含めると２枚の液晶セルを
使うことは大変高価になる。

このようなＳ丁型液晶表示素子を２枚使うことによる液
晶表示素子の高価格化を解決するものとして、液晶セル
の少なくとも片側に、少なくとも１枚の１軸延伸性光学
遅延板を配置させた光学遅延板方式の液晶表示素子が提
案されている。これらは、背景が無彩色で明るく、高コ
ントラストの液晶表示素子を提供できる。

しかしながら、本発明者の実験によれば、１軸性の光学
遅延板を用いた液晶表示素子については、１軸延伸光学
遅延板は耐久性が悪く、また、従来のＳＴ型液晶セルを
用いた液晶表示素子に比べ視野角が狭い等の結果が得ら
れた。

（発明が解決しようとする課題〉 上述のように、光学遅延板方式の液晶表示素子は背景が
無彩色で明るく、高コントラストの液晶表示素子を提供
できるが、１軸延伸光学遅延板の耐久性に問題がおり、
また、ＳＴ型液晶セルを用いた液晶表示素子に比べて視
野角が狭かった。

本発明は、上記従来の問題点を解決しようとするもので
、背景が無彩色で明るく、高コントラスト、広視野角で
、耐久性のある液晶表示素子を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の液晶表示素子は、対向設置され、それぞれ対向
面に電極が形成された一対の基板と、対の基板間で配向
された液晶組成物とを有する液晶セルと、液晶セルの両
側に配置された偏光板とを有する液晶表示装置において
、基板と偏光板との間に配置された少なくとも１枚の２
軸延伸光学遅延板を有することを特徴とする液晶表示素
子である。

（作　用） 本発明の液晶表示素子の作用を説明する。

第４図は、従来の技術の複屈折効果により表示を行う、
例えばＳＢＥ型液晶表示素子やＳ丁型液晶表示素子の表
示原理を説明する図である。基板１．１′とその間に挟
持された液晶組成物とからなる液晶セル５の前後に偏光
板３，４が配設されている。偏光板３を通った直線偏光
１０３は液晶セル５を通過することにより一般に楕円偏
光１０１−となる。液晶セル５を通過した楕円偏光は、
所定の角度に置かれた偏光板４を通過し、人間の目に感
知される。このときの楕円の形状は、液晶セル５におけ
る液晶分子の捩れ角であるツイスト角里、ワタデージョ
ンＲ−△ｎ−ｄ−ｃｏｓ２θおよび波長人によって決ま
る。ここで、△ｎは液晶セル５中の液晶組成物の複屈折
率、ｄはセル厚く基板間隔）、θはチルト角である。

一般に、透過率は波長により変化し、透過光に色づきが
ある。液晶セルに電界を印加し、液晶分子の配向を変え
ることにより、複屈折率Δｎは実効的に変化し、これに
よりワタデージョンＲが変化し、透過率が変り、このこ
とを用いて表示を行なう。

前述の２層方式はこのような液晶セルを互いに光学的に
相補な性質を持たせた２枚のセルを用いたことを基本構
成としている。

一方、一般に光学遅延板には１軸延伸光学遅延板、２軸
延伸光学遅延板がある。１軸延伸光学遅延板を用いるこ
とにより白黒化した液晶表示素子に、耐熱・耐湿試験（
例えば７０度・乾燥雰囲気、６０度・湿度７０％〉等の
耐久試験を行うと、１軸延伸光学遅延板は２軸延伸光学
遅延板に比べ、１方向にのみ延伸率を大きくしているた
め、延伸方向への収縮か生じる。この収縮は外見的な問
題だけでなく、ワタデージョン値Ｒが減少するため、光
学的な表示特性にも悪影響を与える。また、１軸延伸光
学遅延板を高温・高湿度条件下に保存すると、光学遅延
板の材料によっては結晶化か進行し、ワタデージョン値
Ｒの増大か起こるといった問題があった。

そこで、本発明者は２方向に延伸させた２軸延伸光学遅
延板を液晶表示素子に用いた。２軸延伸光学遅延板は１
軸延伸光学遅延板よりも耐熱性・耐湿性が優れており、
上記のような耐熱・耐湿試験を行った場合にも収縮が小
さい。このためワタデージョンの変化がほとんどなく、
安定に高コントラストの白黒表示を得ることができる。

また、収縮が多少でも起きる場合にも、１軸延伸光学遅
延板と比べて２軸延伸光学遅延板は収縮方向が２方向で
あるため収縮が目立ちにくく、実用上好ましい。さらに
は、上に述べた１軸延伸光学遅延板で材料によって起き
る高温・高湿条件での結晶化の問題も、２軸延伸光学遅
延板の場合には、最初から結晶化がほとんど終了するた
め問題とならない。この結果、耐熱・耐湿性に優れた液
晶表示素子を得ることができた。更に、２軸延伸光学遅
延板は２つの光学軸方向を有するため、１軸延伸光学遅
延板を用いた場合に比べて広い視野角が得られ、高コン
トラストの非常に良好な白黒表示が得られた。

このような２軸延伸光学遅延板は、液晶セルと偏光板と
の間に１枚、或いは２枚以上重ね合せて用いたり、更に
は液晶セルの上下にそれぞれ配置したりすることもでき
る。なお、光学遅延板を１枚だけ用いた場合より２枚用
いる方が表示性能は上がるが、工業的には光学遅延板の
枚数が少ない方が良い。積層数を３枚以上とするとコン
トラストが非常に高く視ｈ２状態も良好であったが、光
学遅延板を３枚以上用いることは、液晶表示素子を高価
にする。

また、電圧に対して液晶分子の配向角が急激に変化する
ように、液晶組成物のツイスト角は大きい方が良く、１
８０°から２７０°の間が望ましい。

２軸延伸有機フィルムからなる光学遅延板は液晶セルの
基板を兼ねることもてきる。

この液晶表示素子において、光学遅延板のワタデージョ
ンの波長依存性が液晶組成物の複屈折率の波長依存性と
類似の傾向を示すようにすると、コントラスト、視野角
などの面で、より表示晶質の高い液晶表示素子を得るこ
とができる。

〈実施例１〉 以下、本発明に係る液晶表示素子の実施例を図面を用い
て詳細に説明する。

第１図は本発明の液晶表示素子、第２図はその断面図を
示す。透明電極７，７−とポリイミドからなる配向膜８
，８′が形成された基板１．１−とがほぼ平行に設置さ
れてあり、この間には液晶組成物９が封入されており、
その周囲はエポキシ接着剤からなるシール剤１５て封止
固定されてあり、液晶セル５となっている。この液晶セ
ル５において、液晶分子は基板１の配向方向ｒ、基板１
−の配向方向ｒ′によって左回りにツイスト角１４／＝
　２４０°で捩れ配向しており、チルト角θは１．５度
であり、セル厚く基板間隔）ｄは６．７μｍである。

液晶セル５には液晶組成物として、ＺＬＩ３７１１（Ｅ
、メルク社製）に左回りのカイラル剤としてＳ−８１１
（Ｅ、メルク社製）をｄ、、’ｐ　ｔ（ｌｅｔ　：ピッ
チ）が約０，６になる様に添加したものを用いた。

一方、２軸延伸ポリプロピレン（徳山曹達社製）からな
る厚さ約２００μｍの第１の光学遅延板１０の延伸方向
が液晶セル５の一辺に対してＡＩ　＝１４０度となるよ
うに配置・貼付し、その上に第２の光学遅延板１１の延
伸方向が水平方向よりＡ２　＝９７度に配置・貼付した
。ここでいう２軸延伸光学遅延板の光学軸方向は、ｎの
大きいほうであり、一般には２方向の伸びの大きい方を
意味する。このときの第１の光学遅延板１０のワタデー
ジョン値Ｒは０、３８０μｍで、また第２の光学遅延板
１１のリタデ一ジョン値Ｒは０．３８０μｍあった。

液晶セルと第１と第２の光学遅延板１０．１１の外側に
第１、第２の偏光板３，４としてＬＬＣ２８１−１８（
三立電機社製）を、第１図に示す様に、それぞれｐｌ＝
７８°、　ｐ２−−４３°の偏光板角で設置・貼付した
（第１図を参照）。

この実施例において、第１の液晶セル５に電圧を印加し
、１／２００デユーティ−のマルチプレクス駆動で液晶
を点灯、非点灯させたときのコントラストは約１１：１
と高く、広視野角か得られた。

また耐熱試験（７０度、乾燥雰囲気〉、耐熱・耐湿試験
（６０度、湿度７０％）を２００時間行った結果におい
てもコントラストは約１１：１と殆ど変化なく、外観に
も収縮やクラック、光学遅延板・偏光板の剥がれなどの
変化は見られなかった。

〈実施例２〉 実施例１において、セル厚ｄを５．３μｍ１液晶組成物
をＺＬＩ２２９３　（Ｅ、メルク社製）に代え、光学遅
延板のワタデージョン値Ｒを０．３５５μｍとして液晶
表示素子を作製した。このときも、耐熱・耐湿試験によ
るコントラストの変動は微少で、外観にも変化はなかっ
た。またコントラストは約１４：１と実施例１よりも高
く、視野角も広がった。

〈比較例１〉 実施例１において、第１および第２の光学遅延板ｉｏ、
　１ｉとして１軸延伸ポリビニールアルコールを用いた
。この比較例において、耐熱・耐湿試験を行う前のコン
トラストの値は約１１：１であった。

しかし、前述した耐熱・耐湿試験後では、１軸延伸ポリ
ビニールアルコールからなる光学遅延板の結晶化が進行
し、ワタデージョン値Ｒが大幅に増加したことによるコ
ントラストの大巾な低下が認められた。

〈比較例２〉 実施例２において、第１および第２の光学遅延板１０．
１１として１軸延伸ポリカーボネイトを用いた。この比
較例において、耐熱・耐湿試験後、１軸延伸ポリカーボ
ネイトからなる光学遅延板の延伸方向への収縮が大きく
、クラックが発生し、偏先板と光学遅延板とが剥がれた
。

Ｆ本発明の効果Ｊ 本発明によれば、背景が明るく、高コントラスト、広視
野角で、耐久性のある液晶表示素子か安価に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の液晶表示素子の構成を説明す
る図、第２図は本発明の実施例の液晶表示素子の断面図
、第３図は２枚の液晶セルを用いる液晶表示素子の構成
を説明する図、第４図は従来の技術を示す図である。 １．１′・・・基板 ２・・・第２のセルの基板 ３．４・・・偏光板 ５・・・液晶セル ６・・・第２の液晶セル フ、７′・・・電極 ８．８−・・・分子配向膜 ９・・・液晶組成物 １０、月・・・光学遅延板 １２・・・シール剤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向設置され、それぞれ対向面に電極が形成され
   た一対の基板と、前記一対の基板の間で配向された液晶
   組成物とを有する液晶セルと、前記液晶セルの両側に配
   置された偏光板とを有する液晶表示装置において、 前記偏光板と前記基板との間に配設された少なくとも１
   枚の２軸延伸光学遅延板を有することを特徴とする液晶
   表示素子。
2. （２）前記２軸延伸光学遅延板の材質がポリプロピレン
   であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示素子。