JPH04131821A - 二層型液晶表示装置 - 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、液晶表示装置に関し、さらに詳しくはコント
ラスト比を向上させ、かっ色付きのない白黒表示を行う
ことができるスーパライスティ・ノトネマティ・ツク表
示方式を用いた二層型液晶表示装置に関する。

従来の技術 従来の、液晶の分子軸をセル層に沿って９０’ねしるツ
イスティッドネマティ／クモードは、その特有の比較的
なだらがな電気光学特性のために、高い表示コントラス
トや充分な視覚範囲が得られないという問題があった。

これに対して、さらにねじり角度を増したスーパツィス
ティッドネマティックモードは急峻な電気光学特性を持
ち、わずかな実効値電圧変化でも非常に大きな液晶分子
配向が得られ、ツィスティッドネマティックモードに比
べ格段にコントラストがあがる。反面、このスーパツィ
スティッドネマティックモードは、液晶の複屈折を用い
た干渉現象による色変化効果を表示に用いているため、
必然的に表示が着色し、イエローグリーンやブルーなど
の特異な色に色付いていた。

このような表示の着色を解消するために光学的補償用液
晶素子と表示用液晶素子とを重畳した二層型液晶表示装
置が知られている。この二層型液晶表示装置では、表示
用液晶素子の液晶層厚をｄ６、液晶の屈折率異方性をΔ
ｎｄ、光学的補償用液晶素子の液晶層厚をｄｕ、液晶の
屈折率異方性をΔｎｕとするとき、電圧無印加時におい
てｄ、・Δｎａ　＝　ｄｕ・Δｎｕ　　　　　　　　　
・・（２）とすることによって高いコントラストと良好
な白黒表示を得ようとしている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、前記した従来の二層型液晶表示装置では
以下に述べるような問題点が生じている。

（１）従来の方式では、電圧無印加時に黒表示、電圧印
加時に白表示を行うように液晶層厚と屈折率異方性を調
整している。しかし、実際のマルチプレクシング駆動で
はＯＦＦ電圧とＯＮ電圧を表示用液晶素子に印加するた
め、特にＯＦＦ電圧をかけなときの黒表示において、表
示部分が背景よりも白く光抜けして充分黒くならない。

（２）また、二層型スーパツィスティッドネマティック
モードでさらにコントラストを上げるためには、表示用
液晶素子に封入する液晶材料として電圧−透過率特性が
急峻な液晶材料を用いなければならない。特に、従来の
二層型液晶表示装置と比較して２倍以上めコントラスト
を得ようとすると、相当な急峻性が必要となる。このた
め現在の液晶素子生産上の膜平滑性からすると表示の均
一性が得に＜＜、結果として製品の良品率が下がり、工
業的に不利である。

したがって本発明の目的は、上記技術的課題を解決し、
高いコントラストと良好な白黒表示が得られる二層型液
晶表示装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明者は、ＯＦＦ電圧を印加したときに表示部分を背
景よりも黒くすることによってコントラストを向上させ
るために、前記した従来の電圧無印加時に、 ｄ、　　　Δｎｕ−　ｄｕ　　　Δｎｕ　　　　　　　
　　　　　　−（２）という条件とは異なり、 ｄ、　　　Δｎｈ　−ｄｕ　　　Δｎｕ　　　　　　　
　　　　　　　　　（３）という条件を採用することと
し、さらに以下に示すような実験を行った結果ｄ４　Δ
ｎｄ、ｄ１Δｎ、をノ゛クラメータとするコントラスト
のＰＬ適化に成功し、本発明を完成するに至った。

すなわち、表示用液晶素子に対して電圧無印加時に、 ｄ４１　　Δｎ、４．≧ｄ１　　Δｎ、　　　　　　　
　　（４）という関係を有する第１光学的補償用液晶素
子、ｄ、、、　　Δｎ、＜　ｄａ　　Δｎａ　　　　　
　　　・（’５）という関係を有する第２光学的補償用
液晶素子、ｄ、、、　　Δｎｕ）　＜　ｄ４　・Δｎ、
・（６）という関係を有する第３光字的補償用液晶素子
を作製した。ただし、ここで第２光学的補償用液晶素子
と第３光学的補償用液晶素子との間には、ｄｕ２’Δｎ
　ｕ＋＞　ｄ　１１）　　Δｎｕ）という関係が存在す
る。

これら３つの光学的補償用液晶素子、および表示用液晶
素子に電圧を印加したときのリタデーション値の変化を
第２図に示す。第２図中、１１１２、１３はそれぞれ第
１〜第３光学的補償用液晶素子のリタデーション値を示
し、１４は表示用液晶素子のリタデーション値の変化を
示す。

このとき、印加電圧による表示用液晶素子と光学的補償
用液晶素子とのリタデーション値の差め絶対値、すなわ
ち′ｄ、・Δｎ　＋　　ｄ　ｕ　　Δｎ　ｕｌは、第３
図に示したように変化する。第３図中、１５〜１７はそ
れぞれ表示用液晶素子と第１〜第３光学的補償用液晶素
子のリタデーション値の差の絶対値を示す曲線である。

したがって、二層型スーパーツィスティッドネマティッ
クモードでの光学的補償用液晶素子のリタデーション値
をパラメータとしたときの印加電圧による透過率の変化
は、第４区に示したようになる。第４図から明らかなよ
うに○ＦＦｉ圧とＯＮ！圧をかけたときの透過率の比、
つまりコントラストは第１〜第３光学的補償用液晶素子
のリタデーション値によって変化している。なお、第４
図中１８〜１１０はそれぞれ表示用液晶素子と第１〜第
３光学的補償用液晶素子を積層したときの印加電圧によ
る透過率の変化を示し、また図中ｃｏ１〜Ｃ０８はそれ
ぞれのコントラストを示す。

第５図は、このような光学的補償用液晶素子のリタデー
ション値とコントラストの関係を示したグラフであり、
表示用液晶素子は同一のものを用いている。第５図から
明らかなようにコントラストは光学的補償用液晶素子の
リタデーション値のある値Ｘにおいてピーク値を持ち、
このピーク値を与える光学的補償用液晶素子と表示用液
晶素子のリタデーション値はｄ、、・Δｎ　ｕ　＜　ｄ
　ａ　　Δｎ、である。ただし、ｄｌ・Δｎ　、、＜　
ｄ　＜　　Δｎｄだけではコントラストのピーク値Ｘと
ともに、コントラストの低い領域をも含んでしまうので
、値限定としては不充分である。

このような問題点に対して、本発明者は表示用液晶素子
の液晶層厚ｄ６、液晶の屈折率異方性Δｎａ、光学的補
償用液晶素子の液晶層厚ｄｕ、液晶の屈折率異方性Δｎ
、をパラメータとしてコントラストの最適化を行った結
果、 Ｏ○５２≦ｄｄ・ΔｎｄΔｎａｄｕ−Δｎｕ≦０．７１
　　　　　（１）のときに高いコントラストと良好な白
黒表示が得られることを実験的に見いだした。

したがって本発明は、透光性電極がそれぞれ形成された
一対の透光性基板間に液晶層を介在して構成される表示
用液晶素子と、 前記表示用液晶表示の積層方向の一方側に配置され、一
対の透光性基板間に液晶層を介在して構成される光学的
補償用液晶素子とを含み、上記表示用液晶素子の液晶層
厚をｄ２、液晶の屈折率異方性をΔｎａ、上記光学的補
償用液晶素子の液晶層厚をｄｕ、液晶の屈折率異方性と
Δｎｕとするとき、電圧無印加時において、 ００５２≦ｄ６　　Δｎ、−ｄ、、・Δｎｕ≦０．０７
１　　−（１）が成立するように、表示用液晶素子の液
晶層厚ｄ６、液晶の屈折率異方性Δｎｕ、光学的補償用
液晶素子の液晶層厚ｄｕ、液晶の屈折率異方性Δｎ、を
選択したことを特徴とする二層型液晶表示装置である。

作　　用 本発明に従う二層型液晶表示装置においては、表示用液
晶素子と光学的補償用液晶素子において、０．０５２≦
ｄｄ・Δｎｄ・Δｎａ　ｄｕ　Δｎ、≦０．０７１　　
　（１）が成立するようにリタデーション値が設定され
る。

本発明者の実験によれば、このように構成した二層型液
晶表示装置においては、マルチブレクシング駆動で０Ｆ
Ｆｔ圧を印加した場合に、より黒くシャツタカのある黒
を実現でき、高いコントラストと良好な白黒表示を得る
ことができる。

第１実施例 第１図は、本発明の一実施例の二層型液晶表示装置１の
構成を示す断面図である。二層型液晶表示装置１は、表
示用液晶素子２と光学的補償用液晶素子３とを有し、こ
の光学的補償用液晶素子３は、表示用液晶素子２を透過
する光の楕円偏光成分を相殺して鮮明な表示を行うため
の補償板として機能している。

第１図を参照して、表示用液晶素子２を構成する２枚の
透明基板４．５の互いに対向し合う面には、それぞれ表
示電極である複数の透明量８ｉ！６７がＩＴ○（酸化イ
ンジウムを主成分とする膜）をスパッタ蒸着し、所望の
パターンにエツチングすることにより膜厚的１５００人
に形成されている。各透明基板４，５の透明電極６．７
形成側表面には、さらに配向膜８．９がそれぞれ形成さ
れ、液晶分子が左旋２４ｏ°のねじれ配向をするように
処理が施されている。この２枚の透明基板４５の間には
液晶材料が介在され、液晶層１ｏが形成されている。シ
ール部材１１は、液晶材料を封止するためのものである
。

方、光学的補償用液晶素子３は、２枚の透明基板１２．
１３の相互に対向する面には、配向膜１４．１５がそれ
ぞれ形成され、透明電極は形成されない。ｔな、配向膜
は液晶分子が右旋２４０°のねじれ配向をするようにラ
ビング処理が施されている。このように表示用液晶素子
２の液晶層１０と光学的補償用液晶素子３の液晶層１６
とは液晶分子のねじれ回転方向が逆方向であり、かつね
じれ角が同一であるように設定することが好ましい。さ
らに、表示用液晶素子２の透明基板４側の液晶分子軸方
向と光学的補償用液晶素子３の透明基板１３側の液晶分
子軸方向は互いに直交するようにする。透明基板１２．
１３ｍには液晶材料が封入され、液晶層１６が形成され
る。シール部材１７は、液晶材料を封止するためのもの
である。

また、表示用液晶素子２および光学的補償用液晶素子３
の相互に背向する面には、偏光板１８１９がたとえば矢
符２０，２１で示されるように偏光方向が直交するよう
に配置される。

これらの２つの液晶素子２，３において透明基板４．５
，１２．１３としては、たとえばカラス、アクリルなど
の材料が用いられ、透明電極６，７としては、ＩＴＯの
他にネサ膜などの透明導電性膜が使用される。また配向
膜８．９．１４．１５は、ポリイミドを約５００人とな
るようにスピンコードしたものであるが、この他にＳｉ
Ｃ２、ＳｉＣなどの無機貿膜またはポリビニルアルコー
ル、ナイロン、アクリルなどの有機質膜を使用する二と
もてきる。

液晶層１０．１６における液晶材料としては、各種液晶
材料を使用することができ、本実施例では液晶層厚ｄ。

およびｄ５を７．５μｍとし、表示用液晶素子２の液晶
の屈折率異方性Δｎ、を０゜１０９とした。二のような
リタデーション値、ｄ、　八〇。−０，８１８の表示用
液晶素子２の特性値に対して、光学的補償用液晶素子３
の液晶の屈折率異方性Δｎｕを００９９〜０．１０４の
範囲で変化させた場合のコントラストの変化を第６図１
１１に示す。第６図から明らかなように光学的補償用液
晶素子５のリタデーショ〉値が０７５８（Δｎｕ　＝Ｑ
、１０１）のとき、すなわちｄ、Δｎａ−ｄｕ・Δｎｕ
＝０．０６のときコントラストのピークを得ることがで
き、４００分の１デユーテイ駆動でコントラスト比が従
来の二層型液晶表示装置と比較して２倍以上である。

第２実施例 第１実施例と同様の二層型液晶表示装置を用いた。ただ
し液晶層厚ｄ４およびｄｌは７．５μｍであつ、表示用
液晶素子２の液晶の屈折率異方性Δｎ６は０１１４であ
る。このようなリタデーション値、ｄｌ　Δｎ、＝０．
８５５の表示用液晶素子２の特性値に対して、光学的補
償用液晶素子３の液晶の屈折率異方性△ｎ５を０．１０
４〜０１０つの範囲で変化させた場合のコントラス）・
の変化を第６図１１１ ように、光学的補償用液晶素子５のリタデーンヨン値が
０．７９５　（Δｎい＝０．１０６＞のとき、すなわち
ｄ、、　Δｎ　ａ　　ｄ　ｕ　　Δｎ、＝０．０６のと
きコントラストのピーク値を得ることができる。

さらに液晶のねじれ角を１８ｏ°〜３の○°に設定して
も同様に鮮明な白黒表示を行うことができた。

上述した実施例では液晶の屈折率異方性を変化させる場
合について説明したけれども、０、０５２≦ｄｄ・Δｎ
ｄΔｒＬ−ｄｔ＋・△ｎｕ≦０．０７１　　・（１）の
範囲で液晶層厚を変化させた場合にも鮮明な白黒表示を
行うことができた。なお、複屈折を得るためにリタデー
ション値は０．８以上、１０以下とするこが好ましい。

さらに、上記各実施例において、表示用液晶素子４の内
側にゼラチン膜なとがら成る、赤色、緑色、青色のカラ
ーフィルタ層を形成し、マルチブしクシング駆動カラー
画像表示を行ったところ極めて鮮明なカラー表示か得ち
れた。

発明の詳細 な説明したように本発明に従えは、ｄ。

Δｎ、４−Ｉ−ｄ、４　△ｎ５とすることによって、ｄ
。

Δｎ　ａ　＝　ｄ　ｕ　　Δｎ、４とする従来の方式よ
りもマルチブレクシング駆動でＯＦＦ電圧を印加した場
合に、より黒くンヤンタカのある黒を実現できる。

したがって、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッ
サなど高品位表示を必要とするデイスプレィに好適に使
用することができる。

さらに ００５２≦むΔｎａ　ｄｕ　Δｎｕ≦０．０７１　−＜
１＞とするコントラストの最適化のパラメータとして、
光学的補償用液晶素子と表示用液晶素子の液晶層厚と屈
折率異方性を用いて、表示用液晶素子の電圧−透過率特
性は利用していないので、工業的良品率を下げずにコン
トラストを上げることができる。また、従来と同様のコ
ントラストを得るのであれば、電圧−透過率特性のレベ
ルを落とすことが可能であるので、工業的良品率を上げ
ることができる９

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の二層型液晶表示装置１の構
成を模式的に示す断面図、第２図は印加電圧による液晶
素子のリタデーション値（ｄΔｎ）の変化を示す図、第
３図は印加電圧による表示用液晶素子と光学的補償用液
晶素子のリタデーション値の差の絶対値（１ｄ６　Δｎ
　、ｌｄ　ｖΔｎｕ１）の変化を示す図、第４図はダブ
ルスーパツィスティッドネマティックモードでの印加電
圧による透過率の変化を示す図、第５図は二層型スーパ
ツィスティッドネマティックモードでの光学的補償用液
晶素子のリタデーション値とコントラストの関係を示す
図、第６図は二層型スーパツィスティッドネマティック
モードでの光学的補償用液晶素子のリタデーション値と
コントラストの関係を示す図である。 １・・二層型液晶表示装置、２・・表示用液晶素子、３
・・光学的補償用液晶素子、４．５．１２．１３透明基
板、６，７　透明電極、８，９．１４１５・・配向膜、
１ｏ−液晶層、１１，１７　　シール部材、１６・液晶
層、１８．１９−（ｉ光板代理人　　弁理士　西教　圭
一部 ρＩＩＱ電圧 Ｗｈ　２　図 第　１　因 ｔＰ加を圧 第　３　因 Ｆ：Ｐ７７ｏｅｆＥ 先竿ｔ１１神イ實唱液晶（壬のりタデ シ１〉儂

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透光性電極がそれぞれ形成された一対の透光性基板間に
   液晶層を介在して構成される表示用液晶素子と、 前記表示用液晶素子の積層方向の一方側に配置され、一
   対の透光性基板間に液晶層を介在して構成される光学的
   補償用液晶素子とを含み、 上記表示用液晶素子の液晶層厚をｄ＿ｄ、液晶の屈折率
   異方性をΔｎ＿ｄ、上記光学的補償用液晶素子の液晶層
   厚をｄ＿ｕ、液晶の屈折率異方性をΔｎ＿ｕとするとき
   、電圧無印加時において、 ０．０５２≦ｄ＿ｄ・Δｎ＿ｄ−ｄ＿ｕ・Δｎ＿ｕ≦０
   ．０７１…（１）が成立するように、表示用液晶素子の
   液晶層厚ｄ＿ｄ、液晶の屈折率異方性Δｎ＿ｄ、光学的
   補償用液晶素子の液晶層厚ｄ＿ｕ、液晶の屈折率異方性
   Δｎ＿ｕを選択したことを特徴とする二層型液晶表示装
   置。