JPH02253230A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高密度表示に適した液晶表示素子に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、両電極間の液晶分子のツイスト角を大きくして、
鋭い電圧−透過率変化を起し、高密度のドツトマトリク
ス表示をする方法として、スーパーツイスト素子（Ｔ、
　Ｊ、　５ｃｈｅｆｆｅｒａｎｄ　　Ｊ、　Ｎｅｈｒｉ
ｎｇ、　　Ａｐｐｌ、、　Ｐｈｙｓ、、　Ｌｅｔｔ、　
４５（１０）　１０２１−１０２３　（１９８４）　）
が知られていた。

しかし、この方法は用いられる液晶表示素子の液晶の複
屈折率Δｎと液晶層の厚みｄとの積Δｎ−ｄの値が実質
的に０．８〜１．２μｍの間にあり（特開昭６０−１０
７２０号）、表示色として、黄緑色と暗青色、青紫色と
淡黄色等、特定の色相の組み合せでのみ、良いコントラ
ストが得られていた。

このようにこの液晶表示素子では白黒表示ができなかっ
たことにより、マイクロカラーフィルターと組み合せて
、マルチカラー又はフルカラー表示ができない欠点があ
った。

一方、同様な方式を使用し、液晶の複屈折率と厚みとの
積Δｎ−ｄを０．６μｍ付近と小さ（設定することによ
り、ほぼ白と黒に近い表示が得られる方式が提案されて
いる。（Ｍ、　５ｃｈａｄｔｅｔ　　ａｉ、　　Ａｐｐ
ｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　　５０（５）、　　１
９８７゜９．２３６　） しかし、この方式を使用した場合においては表示が暗（
、かつ、最大コントラストがあまり太き（なく、青味を
帯びるため、表示の鮮明度に欠ける欠点があった。

また、白黒表示でかつコントラストの高い液晶表示素子
として、互いに逆らせんの液晶セルを２層積贋し、一方
のセルのみ電圧を印加し、他方のセルは単なる光学的な
補償板として使用する方式が提案されている。（奥村ば
か、テレビジョン学会技術報告、１１（２７）、ｐ、７
９．　（１９８７））しかし、この方式は２Ｎセルでの
Δｎ−ｄのマツチングが非常に厳しく、歩留りの向上が
困難な上、液晶セルが２層必要なため、液晶セルの薄く
軽いという特長を犠牲にしている欠点があった。

また、上述した２層セルの一方を１軸性の複屈折フィル
ムで置き換え、白黒表示を可能にしたフィルム積層型液
晶表示素子も提案されている（特開昭６３−２７１４１
５号等）。

［発明の解決しようとする課題ｌ このような１軸性の複屈折フィルム方式のフィルム積層
型液晶表示素子では、液晶セルの補償を１軸性の複屈折
フィルムで行っているので、垂直方向では見栄えが良い
が、斜め方向から見た場合に色付いたり、白黒が逆転し
たりする欠点があった。このため、明る（、白黒度が良
く、かつ、視野角の広い液晶表示素子を、歩留り良く生
産することが困難であった。

明るく視野角の広い白黒表示素子は、単に特有な色付き
がなく見易いというだけでなく、カラーフィルターをセ
ル内部またはセル外部に形成して、従来通常の９０’ツ
イストのツイストネマチック（ＴＮ）素子で実現されて
いた様な、モノカラーまたはマルチカラーまたはフルカ
ラー表示を実現でき、薄く、軽く、低消費電力という特
長を発揮して、その市場が飛躍的に拡大すると予想され
る。

このため、コントラストがよ（、明る（、かつ、視野角
の広い白黒表示素子を、歩留りよく生産できる液晶表示
素子が望まれていた。

【課題を解決するための手段ｊ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたものであ
り、ほぼ平行に配置され配向制御膜を有する一対の透明
電極付きの基板間に挟持された旋光性物質を含有した誘
電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が１６０
〜３００°の液晶層と、この液晶層を挟持する上下の基
板の透明電極間に電圧を印加する駆動手段とを有し、こ
の液晶層の外側に一対の偏光板を設置し、液晶層の両体
制であって一対の偏光板の内側に一対の複屈折板を配置
した液晶表示素子において、液晶層での液晶の屈折率異
方性Δｎ１と液晶層の厚みｄ、との積Δｎｙ・ｄ、が０
．４〜１．５μｍとされ、前記複屈折板が３方向で屈折
率が異なる複屈折板を使用し、３個の主屈折率をｎｙ、
ｎｙ、　ｎｙとじ、ｎｘ、ｎｙを複屈折板面内方向の屈
折率としくｎｓ＋＞ｎｙ）　、ｎｘを複屈折板の厚み方
向の屈折率とした場合、ｎｗ＞　ｎｚ＞　ｎｙとなるよ
うな複屈折板を配置したことを特徴とする液晶表示素子
を提供するものである。

本発明では、液晶層と偏光板との間の両側に、３個の主
屈折率をｎｘ、　ｎｙ、　ｎｘとし、ｎｘ、　ｎｙを複
屈折板面内方向の屈折率としくｒ＋＋ｔ＞　ｎｙ）　、
ｎｘを複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、ｎＸ＞
　ｎｘ＞　ｎＦとなるような関係を有する複屈折板を配
置したものである。

このため、液晶層は１層でよく、生産性を下げたり、色
ムラを起こしやすい第２の液晶層を設けなくても、明る
い白黒表示の液晶表示素子が容易に得られる。さらに、
１軸性の複屈折板を用いた場合に比して、斜め方向から
見た場合の表示の品位の劣化が少なく、視野角の広い白
黒表示の液晶表示素子が容易に得られる。

この液晶層は従来のスーパーツイスト液晶表示素子の液
晶層と同じ構成の液晶層であり、電極群が対向しており
、これにより各ドツト毎にオンオフを制御可能とされる
。この液晶層のツイスト角は約１６０〜３００°とされ
る。

具体的には、ほぼ平行に配置された一対の透明電極基板
間に旋光性物質を含有した誘電異方性が正のネマチック
液晶を挟持し１両電極間での液晶分子のツイスト角を１
６０〜３００°とすれば良い。これは、　１６０°未満
では急峻な透過率変化が必要とされる高デーティでの時
分割駆動をした際のコントラストの向上が少なく、逆に
３００°を越えるとヒステリシスや光を散乱するドメイ
ンを生じ易いためである。

また液晶層の液晶の屈折率異方性（Δｎｙ）とその液晶
層の厚み（ｄｌ）との積Δｎ１・ｄ＋が０．４〜１．５
μｍとされる。

これは、０．４μｍ未満では、オン時の透過率が低く、
青味がかった表示色になりやすく、また、　１．５μｍ
を越えると、オン時の色相が黄色から赤色を呈し、白黒
表示となりにくい。

特に、表示色の無彩色化が厳しく要求される用途では、
液晶層のΔｎ１・ｄ、は０．５〜１．０μｍとされるこ
とが好ましい。

なお、このΔｎ１・ｄｌの範囲は、その液晶表示素子の
使用温度範囲内で満足されるようにされることが好まし
く、使用温度範囲内で美しい表示が得られる。もっとも
外の性能の要求のために、使用温度範囲の一部でのみ、
この関係を満足するようにされることもありうる。この
場合には、Δｎｙ・ｄｌの範囲が上記範囲からはずれる
温度範囲では、表示が色付いたり、視野角特性が低下し
たりすることとなる。

所望のパターンにバターニングをしたＩＴＯ（ＩｎｚＯ
ｓ−ＳｎＯａ）　、Ｓｎｏｗ等の透明電極を設けたプラ
スチック、ガラス等の基板の表面にポリイミド、ポリア
ミド等の膜を設け、この表面をラビングしたり、ＳｉＯ
等を斜め蒸着したりして配向制御膜を形成した透明電極
付きの基板を準備して、この透明電極付きの基板の間に
、前記した誘電異方性が正のネマチック液晶による１６
０〜３００°ツイストの液晶層を挟持するようにされる
。この代表的な例としては、多数の行列状の電極が形成
されたドツトマトリックス液晶表示素子があり、一方の
基板に６４０本のストライブ状の電極が形成され、他方
の基板にこれに直交するように４００本のストライブ状
の電極が形成され、　６４０Ｘ　　４００ドツトのよう
な表示がなされる。さらにこの６４０本のストライブ状
の電極を夫々　３本−組として１９２０本の、ストライ
ブ状の電極とし、ＲＧＢのカラーフィルターを配置して
フルカラーで６４０　Ｘ　４００ドツトの表示をするこ
ともできる。

なお、電極と配向制御膜との間に基板間短絡防止のため
にＴｉＯ□、ＳｉＯ□、Ａ１□０１等の絶縁膜を設けた
り、透明電極にＡｌ、　Ｃｒ、　Ｔｉ等の低抵抗のリー
ド電極を併設したり、カラーフィルターを電極の上もし
くは下に積層したりしてもよい。

この液晶層の両体制に一対の偏光板を配置する。この偏
光板自体もセルを構成する基板の外側に配置することが
一般的であるが、性能が許せば、基板自体を偏光板と複
屈折板で構成したり、基板と電極との間に複屈折層と偏
光層として設けてもよい。

本発明では、上記液晶層の両側に隣接して、厚み方向の
屈折率が面内方向の屈折率と異なる複屈折板を積層する
。この複屈折板は、液晶層と偏光板との間に設ければよ
い。

また、この複屈折板は液晶層と偏光板との間に設ければ
よ（、例えば、液晶層と電極の間に層状に設けたり、電
極と基板の間に層状に設けたり、基板自体を複屈折板と
したり、基板と偏光板との間に層状に設けたり、それら
を組み合わせて設けたりすれば良い。

本発明の複屈折板は、後述の複屈折性を示す透明板であ
れば使用でき、プラスチックフィルム、無機の結晶板等
が使用可能である。

この複屈折板とは、３個の主屈折率をｎｙ、　ｎｙ。

ｎ工とし、ｎｚ、　ｎｙを複屈折板面内方向の屈折率と
しくｎ工＞　ｎｙ）　、ｎｉを複屈折板の厚み方向の屈
折率とした場合、ｎｘ＞　ｎｘ＞　ｎｙとなるような複
屈折板である。

所望の複屈折効果を得るためにΔｎ２・ｄｉ”（ｎ＋＋
−ｎｙ）　　・ｄ、を調整して使用するが、１枚の板で
は調整できない場合には、同じ複屈折板または異なる複
屈折板を複数枚組合せて用いてもよい。

良好な白黒表示を行うためには、ある特定のツイスト角
とΔｎｙ・ｄＩを持った液晶層に対し、複屈折板のΔｎ
２・ｄ、の大きさ及びそれらの貼り付は方向、さらに一
対の偏光板の偏光軸の方向を最適化することが重要であ
る。

複屈折板のΔｎ２・ｄ２の大きさは、この複屈折板を液
晶層の両面に配置するため、概略液晶層のΔｎｙ・ｄ、
の大きさのほぼ半分の値か、それよりも少し小さめに設
定すれば良好な白黒表示を得易い。具体的には、約０．
１〜０．７５μｍとされればよい。また、この複屈折板
を複数枚重ねて使用する場合には、総合したΔｎ２・ｄ
２の値が上記の範囲になるようにすれば良い。

そして、次に角度依存性を良（するために、ｎ！の調整
が必要である。

本発明では、（ｎ！−ｎｙ）　／　（ｎｚ−ｎｙ）の値
を０．１以上にすることが好ましい。これは、この値が
０．１未満の場合には、−軸性の複屈折板との効果の差
が十分得られにくいためである。

以下図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

第１図は本発明による液晶表示素子を模式的に現わした
斜視図である。第２図（Ａ）（Ｂ）は、夫々上から見た
第１図の上側の偏光板の偏光軸方向、複屈折板の主屈折
率ｎｚの方向及び液晶層の上側の液晶分子の長軸方向、
並びに、下側の偏光板の偏光軸方向、複屈折板の主屈折
率ｎｚの方向及び液晶層の下側の液晶分子の長軸方向の
相対位置を示した平面図である。

第１図において、　１．２は一対の偏光板、３は文字や
図形を表示するためのΔｎｙ・ｄ、が０．４〜１．５μ
ｍの誘電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が
１６０〜３００＠の左らせん（上から見て反時計方向の
ねじれ）液晶層、４Ａ、４Ｂはその上下に積層された複
屈折板、５は上側の偏光板の偏光軸、６は下側の偏光板
の偏光軸、７は液晶層の上側の液晶分子、８は液晶層の
下側の液晶分子、９Ａは上側の複屈折板の主屈折率ｎｚ
の方向、９Ｂは下側の複屈折板の主屈折率ｎｚの方向を
示している。

本発明で用いる複屈折板の主屈折率の定義について第３
図を参照して説明する。

本発明の複屈折板は、ｘ、　ｙ、　ｚの３方向で屈折率
が異なっている。このため、複屈折板の面内方向での屈
折率の大きい方向をＸ軸方向とし、屈折率の小さい方向
をｙ軸方向とし、厚み方向を２軸方向とする。この夫々
の方向の屈折率をｎｚ、ｎｙ、ｎｉとする。この場合、
ｎ　ｚ　＞　ｎ　ｙであり、Δｎ＊＝ｎ＋＋−ｎｙであ
り、本発明では、ｎｘ＞　ｎｉ＞　ｎｙとされる。なお
、ｄは複屈折板の厚みである。

第２図において、液晶層の上側の液晶分子７の長軸方向
からみた上側の偏光板の偏光軸５の方向を時計回りに計
ったものをθ９、液晶層の上側の液晶分子７の長軸方向
からみた上側の複屈折板の主屈折率ｎｚの方向９Ａを時
計回りに計ったものを０才、液晶層の下側の液晶分子８
の長軸方向からみた下側の偏光板の偏光軸６の方向を時
計回りに計ったものを０３、液晶層の下側の液晶分子８
の長軸方向からみた下側の複屈折板の主屈折率ｎｚの方
向９Ｂを時計回りに計ったものを０４とする。本発明で
は、このθ１、θ２、θ３、θ４を白黒表示となるよう
に最適化すればよい。

本発明の液晶表示素子をネガ型表示で使用する場合に、
例えば、液晶層のねじれ角を２４０゜程度とし、そのΔ
助・ｄｌを０．８μｍ程度とし、その上下に配置した一
対の複屈折板の夫々のΔｎ２・ｄ、を０．４μｍ程度と
すれば、一対の偏光板の偏光軸をほぼ６０〜１２０＠程
度の角度で交差するように配置することが好ましい。

また、同じ液晶層と複屈折板とを使用し、ポジ型表示で
使用する場合には、一対の偏光板の偏光軸をほぼ±３０
’程度の角度で交差するように配置することが好ましい
。これにより、この液晶表示素子は、視角特性に優れた
コントラストの高い白黒表示が可能となる。

この場合、特にネガ表示については、　５°≦θ、≦１
４０°、４０°≦０４≦１７０°とすることにより、オ
フの透過率が低く、オンの透過率が高い充分なコントラ
ストを持つ表示が実現できるため好ましい。

また、θ哀、θ２、θ３、θ４に関しては、θ、〈θ２
とした場合にはθ３くθ４とすることが好ましく、θｌ
〉θ、とした場合にはθ、〉θ４とすることが好ましい
。

これにより、この液晶表示素子は、視野角特性に優れた
コントラスト比の高い白黒表示が可能となる。

特に、４０＠≦θ、≦１４０＠でかつ４０”≦θ４≦１
４０°とするか、−２０°≦θ、≦２０°でかつ一２０
°≦０４≦２０＠　とすることにより、オフの透過率が
低く、充分なコントラスト比が得られるため好ましい。

また、上記例では、液晶層を左らせんとしたが、らせん
が逆の場合には、液晶層の液晶分子の長軸方向、偏光板
の偏光軸の方向、複屈折板の主屈折率ｎヨの方向との関
係θ１．θ２、θ雪、θ４を反時計回りにして、同様に
選ぶことにより、上記例と同様に容易に白黒表示が得ら
れる。

以上の説明は、液晶表示素子の垂直方向に対して得られ
た最適化であり、−軸性の複屈折板を用いた場合と同様
である。しかし、−軸性の複屈折板で補償した場合には
、垂直方向ではうまく補償して高コントラストの白黒素
子にできても、斜め方向では補償がずれて色付いたり、
白黒が逆転してしまうことがある。

本発明では、ｎｙ＞　ｎｘ＞　ｎｙとすることにより、
斜め方向から見た場合の色付を防止し、見栄えを向上さ
せることができる。

このｎｚは、ｎＸより大きくても、ｎｙより小さくても
、角度依存性は低下し、斜め方向から見た場合の見栄え
が低下する。特に、（ｎｚ−ｎｙ）　／（ｎｘ−ｎｙ）
≧０．１とすることにより、この効果が大きい。

このような複屈折板としては、２軸延伸フイルムや、雲
母、石膏、硝石等の２軸性結晶を用いれば良い。

また、以上の説明では簡単に説明するために、複屈折板
の厚み方向の屈折率ｎｚが厚み方向に対して均一である
と仮定しているが、必ずしも均一である必要はな（、厚
み方向の平均の屈折率が前記した条件を満足していれば
良（、厚み方向に対し、口、が不均一でも同様な効果を
生じる。

なお、本発明では、白黒表示に近（、視野角の広い表示
が得られるため、カラーフィルターを併用してカラフル
な表示が可能となる。特に、高デユーテイ駆動でも、コ
ントラスト比が高く採れるため、フルカラーによる階調
表示も可能であり、液晶テレビにも使用できる。

このカラーフィルターは、セル内面に形成することによ
り、視角によるズレを生じな（、より精密なカラー表示
が可能となる。具体的には、電極の下側に形成されても
よいし、電極の上側に形成されてもよい。

また、より色を完全に白黒化する必要がある場合には、
色を補正するためのカラーフィルターや、カラー偏光板
を併用したり、液晶中に色素を添加したり、あるいは特
定の波長分布を有する照明を用いたりしてもよい。

本発明は、このような構成の液晶セルに電極に電圧を印
加するための駆動手段を接続し、駆動を行う。

特に、本発明では明るい表示が可能なため、透過型でも
反射型でも適用可能であり、その応用範囲が広い。

なあ、透過型で使用する場合には裏側に光源を配置する
。もちろん、これにも導光体、カラーフィルター等を併
用してもよい。

本発明の液晶表示素子は透過型で使用することが多いが
、明るいため反射型で使用することも可能である。

透過型で使用する場合、画素以外の背景部分を印刷等に
よる遮光膜で覆うこともできる。また、遮光膜を用いる
とともに１表示したくない部分に選択電圧を印加するよ
うに、逆の駆動をすることもできる。

本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内で、
通常の液晶表示素子で使用されている種々の技術が適用
可能である。

本発明では、時分割特性がスーパーツイスト液晶表示素
子と同程度であるうえ、前述したように明るく鮮明な白
黒表示が可能なため、赤、緑、青の三原色の微細カラー
フィルターをセル内面等に配置することにより、高密度
のマルチカラー液晶表示素子とすることも可能である。

本発明の液晶表示素子は、パーソナルコンピューター、
ワードプロセッサー、ワークステージジン等の表示素子
として好適であるが、この外液晶テレビ、魚群探知器、
レーダー、オシロスコープ、各種民生用ドツトマトリッ
クス表示装置等白黒表示、カラー表示をとわず種々の用
途に使用可能である。

【作用１ 本発明の動作原理については、必ずしも明らかではない
が、およそ次のように推定できる。

まず、液晶表示素子を垂直方向から見た場合について考
察する。

第４図（Ａ）は、本発明の液晶表示素子と対比するため
に複屈折板を使用しないスーパーツイスト液晶表示素子
の構成を示す側面から見た模式図であり、ねじれ角が１
６０〜３００°で、Δｎ１・ｃＬが０．４〜１．５μｍ
の正の誘電異方性を有するネマチック液晶による液晶層
１３、とその上下に配置された一対の偏光板１１．１２
とを示している。この例では上下に配置された一対の偏
光板１１．１２の偏光軸の交差角を９ｔｌ”としている
。

このような構成の液晶表示素子の場合、液晶層に電圧が
印加されていない状態または非選択電圧のような低い電
圧が印加された状態において、入射側の下側の偏光板１
２を通してほぼ完全に直線偏光化された光が、この液晶
層１３を透過すると、だ円偏光状態となる。このだ円偏
光の形や方向は光の波長により異なり、光を赤緑青の３
原色に分けて考えると、第４図（Ｂ）のようになる、こ
れらの形も方向も異なっただ円偏光が出射側の上側の偏
光板１１を通過すると、赤緑青の光によって通過する光
の強度が夫々異なり、そのため特定の色に着色して見え
ることとなる。なお、第４図（Ｂ）において１５．１６
は夫々偏光板１１．１２の偏光軸を示す。

これに対して、本発明では第５図（Ａ）にその側面から
見た模式図を示すように、ねじれ角が１６０〜３００°
で、Δｎ＋　”　ｄｔが０．４〜１．５ｕｍの正の誘電
異方性を有するネマチック液晶による液晶層２３、その
両側に配置された各１枚の２軸性の複屈折板２４Ａ、２
４Ｂ１さらにその上下に配置された一対の偏光板２１．
２２とを示している。

この例では、液晶層のねじれ角を２４０゜Δｎｌ　ｅ　
ｃｔ＋を０．８２μｍとし、上下に配置された一対の偏
光板２１．２２の偏光軸の交差角を９０°としている。

なお、この例では説明を簡単にするために本発明の複屈
折板を両側に各１枚配置して使用しているが、両側に２
枚以上の複屈折板を用いても良い。

この複屈折板は、それ自体を偏光板の間に挟持すると、
垂直方向から見た場合、この複屈折板のΔｎｚ・ｄ、の
値によって、入射直線偏光を任意のだ円偏光にしたり、
円偏光にしたり、あるいは直線偏光に戻したりできる性
質がある。そのため、適当なΔｎｙ・ｄ２の複屈折板を
液晶層に重ねることにより、第５図（Ｂ）のようにする
ことができる。

即ち、液晶層に電圧が印加されていない状態または非選
択電圧のような低い電圧が印加された状態において、入
射側の下側の偏光板２２を通してほぼ完全に直線偏光化
された光が、この下の複屈折板２４Ｂで適当なだ円偏光
となる。このだ円偏光が、液晶層２３を透過すると、ま
た別のだ円偏光状態となる。このだ円偏光となった光を
さらに複屈折板２４Ａを通過させることにより、条件に
よってはだ円偏光を再度直線偏光に近い状態に戻せる場
合がある。

これは、光を赤緑青の３原色に分けて考えると、第５図
（Ｂ）のようになる。この例のように、赤緑青の偏光軸
の方向がほぼ揃い、かつ、ほぼ直線偏光に戻っている場
合、出射側の偏光軸の向きにかかわらず、通過する光強
度の波長依存性をなくすことができる。即ち、無彩色化
することができることとなる。

この例のように、その偏光軸を９０”交差して偏光板を
設置して、出射側での偏光が出射側である上側の偏光板
の吸収軸と一致している場合には、透過光強度は最も小
さ（なり、黒く見えることとなる。これにより、ネガ表
示となる。

なお、第５図（Ｂ）において２５．２６は夫々偏光板２
１．２２の偏光軸を示す。

逆に、上側の偏光板の偏光軸を下側の偏光板の偏光軸と
ほぼ平行にしてあれば、これらの強度は大きいこととな
り白く見えることとなり、ポジ表示となる。

なお、表示のネガ、ポジは、液晶層のねじれ角、そのΔ
ｎｙ・ｄ３、複屈折板のΔｎｚ・ｄ！、それらと偏光板
との角度θ１、θ２、θ諺、θ４等の構成用件を変える
ことにより、変わる。

一方、この構成で液晶層に充分な電圧を印加した場合に
は、液晶層を透過しただ円偏光の形や方向が電圧印加前
と異なって（る。

そのため、複屈折板を通過した後のだ円偏光状態も異な
り、これによって透過率が変化し、表示が可能になる。

しかし、複屈折板の挿入により、電圧を印加しない状態
でうまくだ円偏光の形や方向を揃えられて黒または白の
状態ができたとはいえ、かならずしも電圧印加状態で白
または黒の状態になるとは限らない、このため、液晶層
のツイスト角、Δｎ１・ｄ３等のパラメータにより、複
屈折板のΔｎヨ・ｄ　Ｉ　、その光軸方向、偏光板の偏
光軸方向等を実験的に最適化することが好ましい。

このように、液晶表示素子を垂直方向から見た場合には
、複屈折板として単に一軸性の複屈折板を使用しても、
条件を最適化すれば、良好な白黒表示素子を得ることが
できる。

しかし、このような白黒表示素子を斜め方向から見た場
合には、表示が色付いて見えたり、白黒が逆転して見え
たりすることがある。

これは、もともと液晶分子は自体は一軸性であるが、第
６図のように液晶セル内ではらせん構造を取っており、
さらにマルチプレックス駆動のために、液晶セルに選択
電圧や非選択電圧を印加した場合には、中央付近の液晶
分子が立ち上がっているため、もはや−軸性の媒体とは
見なせなく、疑似的な二軸性の媒体と見なせる。

また、この時、第６図のように、液晶セル中央付近の液
晶分子に着目し、この領域における平均的な主屈折率を
ｎい＊　ｎＬＦ、ｎＬＸ　　（ここでｎＬＸは中央の液
晶分子の基板への投影方向における平均的屈折率、ｎＬ
、は基板面内にありｎＬｘと直角な方向の平均的屈折率
、ｎＬＸは厚み方向の平均的屈折率）とすると、この領
域では液晶分子が少しらせん構造を取っており、かつ、
立ち上がっているので、ｎＬ、〉ｎＬ、〉ｎＬ、となっ
ていることが予想される。

このため、このような液晶セルを斜め方向からも補正す
るためには、同じような特性の複屈折板が好ましく、本
発明のｎｘ＞　ｎｘ＞　ｎｙとなるような複屈折板を使
用することが好ましいこととなる。

［実施例１ 実施例１．２ 第１の基板として、ガラス基板上に設けられたＩＴＯ透
明電極をストライブ状にパターニングし、蒸着法により
Ｓｉｎｇによる短絡防止用の絶縁膜を形成し、ポリイミ
ドのオーバーコートをスピンコードし、これをラビング
して配向制御膜を形成した基板を作成した。

第２の基板として、ガラス基板上に設けられたＩＴＯ透
明電極を第１の基板と直交するようにストライブ状にバ
ターニングし、５ｉｎｓの絶縁膜を形成し、ポリイミド
のオーバーコートをし、これを第１の基板のラビング方
向と交差角６０＠どなるようにラビングして配向制御膜
を形成した基板を作成した。

この２枚の基板の周辺をシール材でシールして、液晶セ
ルを形成し、この液晶セル内に誘電異方性が正のネマチ
ック液晶を注入して２４０゜ねじれの液晶層となるよう
にし、注入口を封止した。この液晶層ではΔｎｙ・ｄ、
は０．８２μｍであった。

この液晶セルの両面に一枚ずつ第１表に示すような屈折
率を持つ種々の複屈折板を貼り付けて視野角の広さを比
較した。

第　　１ 表 この液晶表示素子の液晶分子の長軸方向、偏光板の偏光
軸方向及び複屈折板の主屈折率ｎｍの方向との相対的な
関係は、θ、　＝　１５０°　θ８＝８０°　　０ｍ　
＝　　１１５°　　θ、＝９０’とした。

また、２評価は、　１／２００デユーテイ、１／Ｉｓバ
イアスで駆動してオン状態、オフ状態でのコントラスト
比で行った。

その結果を第７図〜第１１図に示す、第７図〜第１１図
は、等コントラスト曲線と呼ばれるもので、セルの観察
方向を極座標表示し、その゛角度を（θ、ψ）と表わし
た場合、この（θ、ψ）により、液晶セルのコントラス
ト比がどのように変化しているかなθを０〜５０°で変
化させ、ψを０〜３６０°変化させて示したものである
。なお、甲は図の主視角方向（下方）を０゜とし、反時
計回りに０〜３６０°とし、θは中心な０＠とじ、同心
円状に０〜５０°とした。コントラスト比の曲線は１．
１０．５０のみを示した。

第９図、第１０図が、本発明による液晶表示素子の実施
例であり、第７図、第８図、第１１図は比較例である。

本発明では、第１表に示すように、ｎｘ＞ｎ□〉ｎｙと
なるような複屈折板を使用しているので、従来の単なる
一軸性の複屈折板の場合（ｎ＋＋＞ｎｙ＝ｎｚ、比較例
２、第８図）より、斜線で示したコントラスト比が１以
下、即ち、白黒のコントラストが逆転してしまう領域が
非常に小さ（なった、また、コントラスト比が高い領域
（１０以上）も広くなり、視野角が広く高コントラスト
比の素子が可能になった。

一方、本発明以外の二軸性複屈折板を用いた場合、即ち
、比較例１　（ｎｘ＞　ｎｙ＞　ｎｚ）及び比較例３　
（ｎｘ＞　ｎｍ＞　ｎｙ）の場合には、夫々第７図及び
第１１図のように、やはり本発明のものよりも視野角が
狭く、かつ、コントラスト比の高い領域も狭いことがわ
かった。

実施例３．４ 実施例１．２の液晶表示素子の電極付の基板の一方の基
板として、基板上にストライブ状に３色のカラーフィル
ター層を形成し、その上に電極を形成した電極付基板を
用いてセルを構成し、駆動したところ、フルカラーの階
調駆動が可能であった。

［発明の効果］ 以上に説明したように本発明は、従来の２層型スーパー
ツイスト液晶表示素子または一軸性複屈折板を積層した
スーパーツイスト液晶表示素子と比べて、広い視野角及
びより優れたコントラスト比を持つ白黒表示が可能とな
り、鮮明で表示品位の高いポジ型あるいはネガ型の表示
が得られる。

また、時分割表示特性や視野角特性も従来のスーパーツ
イスト液晶表示素子と遜色がない等の優れた効果を有す
る。

また、表示が白黒に近く、かつ、広視野ということから
、カラーフィルターと組み合わせることにより、カラフ
ルな表示が可能となり、特に、赤、緑、青のカラーフィ
ルターを画素ごとに配置することにより、マルチカラー
やフルカラーの表示も実現できるという効果も認められ
、より多様性のある応用が開ける。

特に、本発明では白黒表示が可能であるにもかかわらず
、明るい表示可能であり、透過型のみならず、反射型の
表示も可能であり、その応用範囲が広いものである。

さらに、本発明では、単に複屈折板を配置するのみで、
第２の液晶層を設けなくても明るい白黒表示が可能なも
のであり、液晶表示素子の生産性が極めて高いという利
点も有する。

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で今後とも種
々の応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液晶表示素子を模式的に現わした
斜視図である。 第２図（Ａ）（Ｂ）は、夫々上から見た上側及び下側の
液晶分子の長軸方向、偏光板の偏光軸方向及び複屈折板
の主屈折率ｎあの方向の相対位置を示した平面図である
。 第３図は、複屈折板の主屈折率の定義を示す斜視図。 第４図（Ａ）（Ｂ）は、単なるスーパーツイスト液晶表
示素子の構成を示した模式図及びその偏光の状態を説明
する平面図。 第５図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の液晶表示素子の構成を
示した模式図及びその偏光の状態を説明する平面図。 第６図は、液晶セルの分子配列を示した図。 第７図〜第１１図は、液晶表示素子の等コントラスト曲
線を示した図。 １．２．１１．１２．２１．２２は偏光板、３．１３．
２３は液晶層、 ４Ａ、４Ｂ、　２４＾、２４Ｂは複屈折板、５．６，１
５．１６．２５．２６は偏光軸、７．８は液晶分子の長
軸方向、 ９Ａ、９Ｂは複屈折板の主屈折率ｎｚの方向第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ平行に配置され配向制御膜を有する一対の透
   明電極付きの基板間に挟持された旋光性物質を含有した
   誘電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が１６
   ０〜３００°の液晶層と、この液晶層を挟持する上下の
   基板の透明電極間に電圧を印加する駆動手段とを有し、
   この液晶層の外側に一対の偏光板を設置し、液晶層の両
   外側であって一対の偏光板の内側に一対の複屈折板を配
   置した液晶表示素子において、液晶層での液晶の屈折率
   異方性Δｎ＿１と液晶層の厚みｄ＿１との積Δｎ＿１・
   ｄ＿１が０．４〜１．５μｍとされ、前記複屈折板が３
   方向で屈折率が異なる複屈折板を使用し、３個の主屈折
   率をｎ＿ｘ、ｎ＿ｙ、ｎ＿ｚとし、ｎ＿ｘ、ｎ＿ｙを複
   屈折板面内方向の屈折率とし（ｎ＿ｘ＞ｎ＿ｙ）、ｎ＿
   ｚを複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、ｎ＿ｘ＞
   ｎ＿ｚ＞ｎ＿ｙとなるような複屈折板を配置したことを
   特徴とする液晶表示素子。
2. （２）請求項１記載の液晶表示素子において、複屈折板
   の屈折率が（ｎ＿ｚ−ｎ＿ｙ）／（ｎ＿ｘ−ｎ＿ｙ）≧
   ０．１とされることを特徴とする液晶表示素子。
3. （３）請求項１または２記載の液晶表示素子において、
   セル内面にカラーフィルターが形成されていることを特
   徴とする液晶表示素子。