JPH04223432A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスーパーツイステッドネマチック
モードの表示の着色を解消したものとして、ニュートラ
ライズドスーパーツイステッドネマチックモード（以下
ＮＴＮモードと呼ぶ）がある。これは、特公昭６４−５
１９号でも開示されているように、一対の偏光板の間に
表示を行なう液晶セルとは別に色補償用の光学的異方体
を備えることを特徴としている。この光学的異方体とし
て液晶セルを用いる場合を特にＤＳＴＮ方式、高分子の
延伸フィルムを用いる場合を特にＦＴＮ方式と呼ぶ。

【０００３】ＮＴＮモードは当初ＤＳＴＮ方式で商品化
された。しかしながら、軽量薄型という特徴から次第に
ＦＴＮ方式が主流になりつつある。ＦＴＮ方式は、少な
くとも基板法線方向からは、ＤＳＴＮ方式に全く遜色の
ない極めて色付きの少ない高コントラストの表示が得ら
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のＦ
ＴＮ方式を利用した液晶表示素子には、ＤＳＴＮ方式に
比べて視角が狭いという課題があった。

【０００５】図９に従来のＦＴＮ方式を利用した液晶表
示素子の視角特性を示す。図の中心は基板法線方向を、
またその外側の円は、内から順に法線方向からの傾き角
１０度、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度の方
向を示している。４１、４２、４３は、各々１／２４０
デューテイでマルチプレックス駆動した際の、コントラ
スト比１：１、１：３、１：１０の等コントラスト曲線
である。このように従来のＦＴＮ方式を利用した液晶表
示素子は、コントラスト比が１：１以下となる、いわゆ
る反転表示が極めて起こりやすく、視角を狭めていた。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するもので
、その目的とするところは、視角補償板を備え反転表示
を抑えることによって、視角の広い液晶表示素子を提供
するところにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子は
、一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶セルと、少な
くとも一層の色補償用の光学的異方体と、それらを挟ん
で両側に配置された一対の偏光板とを備えた液晶表示素
子において、前記色補償用の光学的異方体に接する位置
に、光軸方向が基板法線方向と平行でかつ光学的に正の
一軸性を示す視角補償用の光学的異方体を少なくとも一
層備えたことを特徴とする。但し、視角補償用の光学的
異方体の位置は、前記色補償用の光学的異方体と液晶セ
ルの間がより望ましい。

【０００８】また、前記視角補償用の光学的異方体が、
液晶セルの基板を兼ねることを特徴とする。

【０００９】また、前記視角補償用の光学的異方体が、
メタクリル樹脂をプレス延伸して得たものであることを
特徴とする。

【００１０】

【作用】延伸フィルムの３つの主要な屈折率ｎｘ　、ｎ
ｙ　、ｎｚ　を、フィルムの延伸方向の屈折率をｎｘ　
、フィルム面内でｎｘ　と垂直な方向の屈折率をｎｙ　
、フィルムの厚み方向の屈折率をｎｚ　と定義する。従
来のＦＴＮ方式に用いられている延伸フィルムの屈折率
は、一般にｎｘ　＞ｎｙ　≧ｎｚ　という関係にある。

【００１１】ところでｎｚ　の値は、パネル正面の特性
には全く関与しないが、視角特性に大きく影響する。そ
こでｎｘ　の値を１．５９２、ｎｙ　の値を１．５８８
に固定した上で、ｎｚ　の値を１．５８６から１．５９
４まで変化させたときの視角特性を、計算機シミュレー
ションによって見積った。図８の（ａ）、（ｂ）、（ｃ
）、（ｄ）、（ｅ）は、それぞれｎｚ　の値が１．５８
６、１．５８８、１．５９０、１．５９２、１．５９４
のときの視角特性である。図より明らかなように、最も
視角が広くなるのは（ｃ）の場合である。さらに精密な
計算機シミュレーションによれば、ｎｚ　の値がｎｘ　
とｎｙ　の中間値をとるときに最も視角が広くなること
がわかっている。

【００１２】さて（ａ）のｎｘ　＞ｎｙ　＞ｎｚ　とい
うフィルムは、ポリカーボネート等の光学的に正の高分
子を延伸した従来のフィルムに相当する。また、（ｂ）
のｎｘ　＞ｎｙ　＝ｎｚ　というフィルムもポリカーボ
ネート等を丁寧に一軸延伸することによって得ることが
できる。同様にＰＭＭＡ等の光学的に負の高分子を延伸
することによって、（ｄ）のｎｚ　＝ｎｘ　＞ｎｙ　と
いうフィルムや、（ｅ）のｎｚ　＞ｎｘ　＞ｎｙ　とい
うフィルムを得ることもできる。しかしながら（ｃ）の
ｎｘ　＞ｎｚ　＞ｎｙという条件のフィルムだけは、現
在の技術で生産することができない。

【００１３】そこで本発明においては、（ｃ）の条件の
フィルムと光学的にほぼ等価なものを複数のフィルムの
組合せによって実現した。即ち、（ａ）または（ｂ）の
フィルムのｎｚ　値の不足分を、膜厚方向に正の一軸性
を示す（即ちｎｚ　＞ｎｘ　＝ｎｙとなる）フィルムで
補ってやる。具体的には、色補償用のフィルムの屈折率
をｎｘ　、ｎｙ　、ｎｚ　、膜厚をｄとしたとき、視角
補償用のフィルムの屈折率ｎｘ’、ｎｙ’（＝ｎｘ’）
、ｎｚ’、膜厚ｄ’　を次式に従って設定すれば良い。

【００１４】 　　　　　　　　　　（ｎｚ’−ｎｘ’）×ｄ’　≒（
（ｎｘ　＋ｎｙ　）／２−ｎｚ　）×ｄこのとき液晶表
示素子は、上記（ｃ）とほぼ同等の広い視角特性を持つ
。以下、視角補償用のフィルムのリターデーションを、
（ｎｚ’−ｎｘ’）×ｄ’　で定義する。

【００１５】

【実施例】（実施例１）図１は、本発明の実施例１にお
ける液晶表示素子の断面図である。図中、１は上側偏光
板、２は色補償用の光学的異方体、３は液晶セル、４は
下側偏光板、５は視角補償用の光学的異方体である。ま
た、６は液晶セルの上基板、７は下基板、８は透明電極
、９は液晶である。実施例１においては、視角補償用の
光学的異方体を、色補償用の光学的異方体と液晶セルの
間に置いた。

【００１６】液晶セルにはメルク社製の液晶ＺＬＩ−４
５０６（Δｎ＝０．１４３８）を用い、セルギャップｄ
が６．０μｍのセルにねじれ配向させた。そのリターデ
ーションΔｎ×ｄは０．８６μｍである。一方色補償用
の光学的異方体としては、ポリカーボネート系高分子の
一軸延伸フィルムを用いた。その屈折率はｎｘ　＝１．
５９２、ｎｙ　＝１．５８８、ｎｚ　＝１．５８８であ
り、フィルム厚は１４５μｍ、リターデーションは０．
５８μｍである。また視角補償用の光学的異方体には、
メタクリル樹脂をプレス延伸法により面内無配向状態に
成形したフィルムを用いた。その屈折率はｎｘ　＝１．
４９００、ｎｙ　＝１．４９００、ｎｚ　＝１．４９０
７であり、フィルム厚は４２０μｍ、リターデーション
は０．２９μｍである。

【００１７】図２は、実施例１における液晶表示素子の
各軸の関係図である。ここで、上側偏光板の偏光軸方向
２１が色補償用のフィルムの延伸方向２２となす角度３
１を左４５度、２２が上基板のラビング方向２３となす
角度３２を９０度、液晶のツイスト角３３を左２４０度
、下側偏光板の偏光軸方向２５が下基板のラビング方向
２４となす角度３４を左４５度とした。視角補償用のフ
ィルムは、面内に位相差を持っていないため、どの方向
に向けて置いてもよい。

【００１８】図３は、実施例１における液晶表示素子の
視角特性を示す図である。従来の液晶表示素子の視角特
性を示す図９と比較すると、反転表示が起こりにくい極
めて広い視角特性が得られていることがわかる。

【００１９】なお視角補償用のフィルムは、１０％程度
の厚みむらがあっても殆ど問題にならない。これは視角
補償フィルムのリターデーション値が、色補償フィルム
ほど敏感に特性に影響しないためである。また視角補償
用のフィルムに用いる高分子については、延伸によって
光学的に負の一軸性を示す材料ならば何でもよく、例え
ばポリスチレンなども可能である。但し現在のところメ
タクリル樹脂以外の高分子はいずれも成形が難しいため
、ここではメタクリル樹脂を採用した。

【００２０】（実施例２）実施例２においては、視角補
償用の光学的異方体５を、上側偏光板１と色補償用の光
学的異方体２の間に置いた。他の諸条件は実施例１と全
く同様である。このときの視角特性を図４に示すが、実
施例１と同様に視角は大きく広がっている。このように
、色補償用の光学的異方体に接する位置ならば、実施例
１の位置でも実施例２の位置でも視角補償効果がある。 ただし色調の変化まで含めて両者を比較すると、実施例
１の位置の方が若干効果が大きい。

【００２１】（比較例１）比較例１においては、視角補
償用の光学的異方体５を、液晶セル３と下側偏光板４の
間に置いた。他の諸条件は実施例１と全く同様である。 このときの視角特性を図５に示すが、図９の従来の視角
特性と比較しても、むしろ視角は狭まっている。このよ
うに視角補償用の光学的異方体は、色補償用の光学的異
方体に隣接して置かなければならない。

【００２２】（実施例３）図６は、本発明の実施例３に
おける液晶表示素子の断面図である。図中、１は上側偏
光板、２は色補償用の光学的異方体、３は液晶セル、４
は下側偏光板、５は視角補償用の光学的異方体である。 このように色補償用の光学的異方体を２枚用いる場合も
全く同様であり、ここでは視角補償用の光学的異方体を
、２枚の色補償用の光学的異方体の間に置き、大きな視
角補償効果を得た。

【００２３】なお、２枚の色補償用のフィルムを液晶セ
ルの両側に置く場合には、視角補償用のフィルムもやは
り２枚にして、それぞれの色補償用フィルムに接して置
く方が視角補償効果が大きい。

【００２４】（実施例４）実施例４の構成は、視角補償
用の光学的異方体が液晶セルの基板を兼ねている点に特
徴がある。図７は実施例４における液晶表示素子の断面
図である。図中、１は上側偏光板、２は色補償用の光学
的異方体、３は液晶セル、４は下側偏光板である。また
、７は液晶セルの下基板、８は透明電極、９は液晶、そ
して１０は液晶セルの上基板を兼ねた視角補償用の光学
的異方体である。１０としてはやはりメタクリル樹脂の
プレス延伸板を用いた。そのリターデーションは０．４
μｍである。ここで用いたメタクリル樹脂は９０℃で収
縮を始め、リターデーションを失うため、ＩＴＯスパッ
タ、配向剤焼成といった工程は全て９０℃以下で行った
。

【００２５】なお、ここでは上基板だけが視角補償用の
光学的異方体を兼ねる構造を紹介したが、上基板と下基
板の両方が視角補償用の光学的異方体を兼ねることもで
きる。そのときには、それぞれの基板のリターデーショ
ンが小さくてすむため製造が容易になる利点もある。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、視角
補償板を備え反転表示を抑えることによって、ＦＴＮモ
ードの視角を広くするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における液晶表示素子の断面
図である。

【図２】本発明の実施例１における液晶表示素子の各軸
の関係図である。

【図３】本発明の実施例１における液晶表示素子の視角
特性を示す図である。

【図４】本発明の実施例２における液晶表示素子の視角
特性を示す図である。

【図５】本発明の比較例１における液晶表示素子の視角
特性を示す図である。

【図６】本発明の実施例３における液晶表示素子の断面
図である。

【図７】本発明の実施例４における液晶表示素子の断面
図である。

【図８】フィルムの膜厚方向の屈折率ｎｚ　が視角特性
に及ぼす影響を示す図である。ｎｘ　の値を１．５９２
、ｎｙ　の値を１．５８８に固定し、ｎｚ　の値を（ａ
）１．５８６、（ｂ）１．５８８、（ｃ）１．５９０、
（ｄ）１．５９２、（ｅ）１．５９４と変化させた。

【図９】従来のＦＴＮモードを利用した液晶表示素子の
視角特性を示す図である。

【符号の説明】

１　　上側偏光板 ２　　色補償用の光学的異方体 ３　　液晶セル ４　　下側偏光板 ５　　視角補償用の光学的異方体 ６　　液晶セルの上基板 ７　　液晶セルの下基板 ８　　透明電極 ９　　液晶 １０　　液晶セルの上基板を兼ねた視角補償用の光学的
異方体 ２１　　上側偏光板１の偏光軸方向 ２２　　色補償用の光学的異方体２の光学軸方向（フィ
ルムの延伸方向） ２３　　上基板６あるいは１０のラビング方向２４　　
下基板７のラビング方向 ２５　　下側偏光板４の偏光軸方向 ３１　　上側偏光板の偏光軸方向２１がフィルムの延伸
方向２２となす角度 ３２　　フィルムの延伸方向２２が上基板のラビング方
向２３となす角度 ３３　　液晶９のツイスト角 ３４　　下側偏光板の偏光軸方向２５が下基板のラビン
グ方向２４となす角度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一対の基板間に液晶を挟持してなる液
   晶セルと、少なくとも一層の色補償用の光学的異方体と
   、それらを挟んで両側に配置された一対の偏光板とを備
   えた液晶表示素子において、前記色補償用の光学的異方
   体に接する位置に、光軸方向が基板法線方向と平行でか
   つ光学的に正の一軸性を示す視角補償用の光学的異方体
   を少なくとも一層備えたことを特徴とする液晶表示素子
   。
2. 【請求項２】　　前記視角補償用の光学的異方体が、液
   晶セルの基板を兼ねることを特徴とする請求項１記載の
   液晶表示素子。
3. 【請求項３】　　前記視角補償用の光学的異方体が、メ
   タクリル樹脂をプレス延伸して得たものであることを特
   徴とする請求項１記載の液晶表示素子。