JPH0341415A

JPH0341415A - 液晶表示器

Info

Publication number: JPH0341415A
Application number: JP1175453A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Watanabe; 良一渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-07-10
Filing date: 1989-07-10
Publication date: 1991-02-21

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）この発明は、複屈折制御型の液晶表示器に関する。

（従来の技術）液晶表示器には動作モードによりＴＮ型、ＤＳ型、ＧＨ
型、ＤＡＰ型及び熱書き込み型のもの等多くの種類があ
るが、腕時計、電卓及び計測器等を始め、はとんど多く
はＴＮ型液晶表示器が使われている。しかし表示容量の
増大化や表示面積の大型化の要求に伴ない、ＴＮ型液晶
表示器ではコントラスト不足や視覚範囲の狭さ等の問題
が出てきており、新しい動作モードによる液晶表示器の
開発が急かれていた。

そして近年、このような要求に応える液晶表示器として
、例えば特開昭Ｇｏ−１０７０２０号公報に記載されて
いるＳ　Ｂ　Ｅ　（Ｓｕｐｅｒｔｗｉｓｔｅｄ　Ｂｉｒ
ｅｒｒｊｎｇｅｎｃｅＥｌｌ’ｆｅｃｔ　）型等の複屈
折制御型の液晶表示器が注目されている。これらの複屈
折制御型波高表示器の構成としては、少なくとも片面側
に透明電極が形成された透明基板を２枚対向させ、周囲
を封着してセルとし、セル内にネマティック液晶を入れ
ている。対向基板間の距離は３〜１２μｍ程度であり、
ネマティック液晶としてはシクロヘキサン系、エステル
系、ビフェニール系及びピリジミン系液晶等が使われて
いる。ネマティック液晶の中にはカイラル剤が添加され
、液晶分子の分子軸が１８００から３６０°の角度に、
上下の基板間で捩られている。また液晶分子は、基板上
の配向層の働きにより、分子軸が基板平面に対し５°よ
り大きい傾斜のプレチルト角を有している。

そして分子軸の捩れが２７０’のＳＢＥ型液晶表示器で
は、好ましくは基板の外側の前面と後面に偏光板を配し
ており、前面偏光板の透過軸が前面基板の分子配向方向
に対して右回りに約３０°、背面偏光板の透過軸が背面
基板の配向方向に対して左回りに約３０°或いは右回り
に約６０°である場合が、最もよい構成とされている。

このうち前者の構成は非選択状態で明るい黄色の表示、
選択状態で黒の表示が得られ（イエローモード）、後者
の構成は非選択状態で深い青色の表示が得られ、選択状
態で透過となる（ブルーモード）。またその他の複屈折
型の液晶表示器においても、背景色は無彩色でないもの
となる。

一方、この背景色を無彩色化しようとする例は、例えば
特開平１−５１’４号公報に記載されている。。

即ち、これはＳＢＥ型液晶表示器のような複屈折性を利
用する表示器で、例えばネマティック液晶の層厚ｄ及び
屈折率異方性△ｎと、液晶分子のプレチルト角θ（０）
に関係するＲ＝Δｎ−ｄ−ＣＯ８２θの値が０．３と０
．７の間に入るような背景及び点灯時の分光スペクトル
を平坦に近づけ、白黒表示を行なうものである。

しかしながら、このようにＲを０．３と０．７の間にし
、偏光板の吸収軸（または偏光軸）を調整するだけでは
コントラスト、白色度及び透過率を所望の値として認定
することは甚だ難しかった。特に、液晶表示器を透過型
として使い、背面より照明してなる透過型液晶表示装置
においては、表示のコントラストを確保すると着色気味
となり、また、白色度を取ろうとすると、コントラスト
不足や透過率低下となっていた。

このため、例えば特開平Ｌ−５１９号公報には、偏光板
と液晶セルの間に位相差板を配設することにより、白黒
表示することが提案されている。複屈折効果を有する液
晶層は光学位相差（２π・Δｎ・ｄ−ｃｏｓ２θ／λ、
λ：波長）を有し、着色の原因となっているが、適当な
Δｎ−ｄを有する位相差板は、光学位相差を補償して（
打ち消して）、着色を解消し、白黒表示を得ることがで
きる。

ここで位相差板としては、プラスティック偏光板と同様
に延伸することにより容易に製造可能であり、且つ軽く
て薄く柔軟性があり、コストの安い有機ポリマーフィル
ム例えばポリカーボネイトやポリビニールアルコールの
延伸フィルム等が利用されている。

ところで、本発明者等は、位相差板に二色性染料を添加
することにより視角範囲の拡大を達成した液晶表示器に
ついて、平成１年５月１８日付にて先に出願している。

位相差板を用いた液晶表示器は、正面（基板と法線方向
）付近から見た場合には白黒表示が可能であるが、斜め
方向から見た場合に、液晶層による光学位相差を位相差
板が十分に補償することができず着色する。そこで、こ
の着色を二色性染料で補正することにより、着色による
視角範囲の制約を緩和することができる。

特に、赤色に着色する場合は、人間工学的に問題があり
、その補色である緑色の二色性染料を用いることで、著
しく視角範囲の拡大が可能である。

（発明が解決しようとする課題）第３図は位相差板に二色性染料を添加した例についての
原理を説明するための図である。第３図（ａ）において
Ａ−Ａ一方向に二色性染料が配向しているならば、第３
図（ｂ）に示すように、視角方向をＢ−Ｂ一方向に傾け
る（Ｃ−Ｃ−）ときの色付きを抑え、視角範囲を広げる
ことができる。このときの二色性染料は、Ｃ′方向に視
角方向を傾けていったときに起こる色付と補色の関係に
ある色である。ここで二色性染料は、その分子の長軸方
向と短軸方向で光の吸収が異なるという特性を有してい
る。即ち、長軸方向に振動する光の成分に対しては、所
定の波長で光の吸収があるのに対し、短軸方向に振動す
る光の成分はほとんど吸収されない。

第３図（ａ）において、Ａ−Ａ一方向に染料の長軸方向
がある場合、点○を中心にＢまたはＢ′方向に角度をつ
けて観察するときと正面方向から観察するときには、染
料の吸収がみられ、ＡまたはＡ一方向に角度をつけて観
察するときは染料による吸収がほとんどない。従って、
Ｂ−Ｂ　一方向に観察方向を傾けたときに起こる着色と
補色の関係にある染色を使用することにより、Ｂ−Ｂ一
方向の色変化を抑えられるので、結果として視野角範囲
を広げることができる。

しかしながら、この例では正面方向から観察するときに
も若干の着色効果があるので、正面方向の色（白黒度）
が少し悪くなることがあった。

この発明はこのような従来の事情に鑑みなされたもので
ある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は、２枚の偏光板の間に位相差板の機能を有す
る部材を備えた複屈折型の液晶表示器に関係しており、
表示用の液晶セルにおけるネマティック液晶の屈折率異
方性Δｎ及び層厚ｄと液晶分子のプレチルト角θの積と
してのＲ＝Δｎ・ｄ＊ｃｏｓ２θの値が０４〜０．９の
間に入っている。そして更に、基板間に二色性染料を含
むホメオトロピック配列した液晶層を挟持してなる色補
償用の液晶セルを構成上加えており、この液晶セルに添
加する染料の色調は、位相差板の機能を有する部伺の延
伸軸を中心に表示用の液晶セルを回転させた際に着色し
て見える色の補色としている。

（作　用）色補償用の液晶セルに添加されている二色性染料は、分
子の長袖方向と短軸方向で光吸収が異なり、セルの正面
方向では光の着色はほとんどなく、斜めからみたときに
染料の色が見える。そして、この作用により、正面方向
での着色を増すことなく、斜め方向から見たときの着色
を染料によって補正することができ、視野角範囲を広げ
ることか可能である。

（実施例）以下、この発明の詳細を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。同図
において、例えばガラスからなる第１及び第２基板１，
２の第１主面１ａ、２ａ側には、それぞれ例えばＩ　Ｔ
　Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　０ｘｉｄｅ）からなる導
電電極３，４が形成されており、第１及び第２基板１，
２は各々の第１主面１ａ、２ａが対向するように約６．
６μｍの間随に保たれている。

また、第１及び第２基板１，２の第１主面１ａ。

２ａ側には、導電電極３，４を覆うように、それぞれ例
えばポリイミドからなる配向層５，６が形成されており
、その周囲は例えば紫外線硬化型の接着剤からなる封着
剤７により封止されている。

そして第１及び第２基板１，２間には、カイラル剤か添
加されたネマティック液晶８が挟持されていて、その分
子軸はカイラル剤の働きにより第１及び第２基板１，２
間で１８０°から３６０°の範囲例えは左回り２４０°
の捩れをもつとともに、配向層５，６の働きにより第１
及び第２基板１，２の平面に対し、１０より大きい約２
°のプレチルト角θを有している。また、ネマティック
液晶８の屈折率異方性Δｎは約０．１０４５で、ネマテ
ィック液晶８の屈折率異方性Δｎと層厚ｄ１及びプレチ
ルト角θの積としてのＲ−Δｎ−ｄ−ｃｏｓ２θの値は
、０．４と０．９の間の約０．７である。ここで、Ｒの
値の範囲を０４と０．９の間としている理由１−ｉ、Ｒ
が０４より小さいとコントラストが低下し、Ｒが０．９
より大きいと背景かｊ°゛１色気味となるからである。

こうして、表示用の第１液晶セル９が得られる。そして
、第１基板１の第２主面１ｂ側にはニュートラルの第１
偏光板１０、第２基板２の第２主面２ｂ側には順次、位
相差板の機能を有する部材１１として例えば複屈折性を
有する樹脂板等からなる第１及び第２位相差板１１ａ、
ｌｌｂと、ニュートラルの第２偏光板１２か被着されて
いる。

ここで、第１及び第２偏光板１０．１２間に存在する第
１及び第２位相差板１１ａ、］、１ｂとしては延伸ポリ
ビニールアルコールを用い、その屈折率異方性△ｎ−と
層厚ｄｉμｍ）の積としてのＲ′−△ｎ−・ｄ−は０．
３６５μｍである。一方、第１液晶セル９とは別に、例
えばガラスからなる２枚の基板１３間の１１着剤１４で
囲まれた領域に、緑色の二色性染料１５が添加された液
晶層１６を挟持してなるとともに、例えばクロム錯体を
焼成してなる配向層１７の働きにより液晶分子１６ａが
垂直に配向（ホメオトロピック配列）された第２戒晶セ
ル１８を用意する。そして、この第２液晶セル１８を、
第１液晶セル９と第２偏光板１２を介して対向する形で
配置することにより、所望の液晶表示器か得られる。

第２図は第１図に示した実施例における第１液晶セル９
内の液晶分子の配向方向、第１及び第２偏光板１０．１
２の吸収軸方向、及び第１及び第２位相差板１１ａ、ｌ
ｌｂの延伸軸方向（光学軸）の関係を示す図である。同
図において、ｒ、　　ｒはそれぞれ第１及び第２基板１
，２に隣接する液晶分子の配向方向であり、ｒとｒ′に
より左回り２４０°のツイスト角Ｗが規定されている。

そして、第１及び第２位相差板１１ａ、ｌｌｂの延伸軸
方向と水平方向のなず角度Ａ１．Ａ２はそれぞれＡ＝４
８°、　Ａ２−５°であり、また、第１及び第２偏光板
１０．１２の吸収軸方向と水平方向のなず角度Ｐ、Ｐ　
　はそれぞれＰ１＝−３，５゜２Ｐ２＝［ｉ８°である。

この実施例において、表示用の第１波晶セル９自体は、
正面方向からみたときに電圧無印加時に黒、電圧印加時
に白のいわゆるノーマリ−ブラックモードの白黒表示が
行える。しかしながら、３時方向または６時方向で視角
方向を水平に近づけていくと、赤色（赤紫色）に着色し
ていく。そこで、赤色の補色である緑色の二色性染料を
添加したホメオトロピック配列の第２液晶セル１８を用
いた。ここで仮に、第２７夜晶セル１８を用いないとき
には、３時方向または６時方向の視野角（第４図（ｂ）
におけるθ）は正面から３０°程度で、赤味の着色によ
り制限されていたが、第２液晶セ１ル１８を配置することにより３時方向で３５°、６時方
向で３５°に視野角が拡大された。

なお、第２波晶セル１８の位置については、第２偏光板
１２の外側に限らず、第１偏光板１０の外側或いは第１
及び第２偏光板１０．１２間に配置されていてもよいこ
とは言うまでもない。

［発明の効果］この発明は位相差板の機能を有する部材を偏光板間に挟
んでなる液晶表示器で、更に、所定の二色性染料を含む
ホメオトロピック配列の液晶セルを追加した構成とする
ことにより、従来に比べ、視角方向による色変化を小さ
くすることを可能にし、視角範囲の広い液晶表示器が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図に示した実施例における偏光板等の配置関係を示す
図、第３図は位相差板に二色性染料を添加した例につい
ての原理を説明するための図である。１・・第１基板３２２・・・第２基板３．４・・・導電電極８・・ネマティック液晶９・・第１液晶セル１０・・・第１偏光板１１・・・位相差板の機能を有する部材１２・・第２偏
光板１３・・・基板１６・・曾夜昼層１８・・・第２液晶セル

Claims

【特許請求の範囲】

　第１主面側に導電電極が形成された第１及び第２基板
の間に分子軸が前記第１及び第２基板の平面に対し１゜
より大きい傾斜のプレチルト角θ（゜）を有し、前記第
１及び第２基板間で１８０゜から３６０゜の範囲の捩れ
をもち且つ屈折率異方性Δｎと層厚ｄ（μｍ）、及び前
記プレチルト角θの積としてのＲ＝Δｎ・ｄ・ｃｏｓ＾
２θの値が０．４と０．９の間にあるネマティック液晶
が挟持された第１液晶セルと、この第１液晶セルを挟む
ように配置された第１及び第２偏光板と、この第１及び
第２偏光板の間に存在している位相差板の機能を有する
部材と、基板間に二色性染料を含むホメオトロピック配
列した液晶層を挟持してなる第２液晶セルとを備えたこ
とを特徴とする液晶表示器。