JPH0443318A - 液晶パネル - 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、文字や記号、あるいは画像の表示を行う液晶
パネルに関するものである。

従来の技術 近年、液晶表示装置は薄型、軽量という特徴により、パ
ーソナル・コンピュータ、ワードプロセッサーなどの端
末表示や、薄型テレビなどの映像表示に用いられている
。

最近、直線偏光板、二層の重畳された液晶層、直線偏光
板からなる液晶表示装置が注目されている（日経マイク
ロデバイス、昭和６２年、１０月１日号）、この方式は
、大容量表示においても、無彩色、白黒表示が可能であ
り、その表示品位はＣＲＴ表示のそれをも凌ぐものであ
る。

従来は電圧印加手段を有するツィスティッド・ネマティ
７り液晶層と、これと逆方向に捻れたツイスティッド・
ネマティック液晶層を重畳したものであり、電圧−透過
率の特性から、すなわち電圧に対する液晶分子の挙動の
鋭さから、液晶分子の捻れ角は、現在のところ、約２７
０°が限度である。

発明が解決しようとする課題 前記のような構成の表示装置において、液晶パネルをこ
れの垂直方向からろた場合、無彩色、白黒表示が可能で
あり、その表示品位はＣＲＴ表示のそれをも凌ぐもので
あるが、斜めから液晶パネルを見た場合、表示の背景色
が、すなわち黒色が無彩色でなくなり、赤や青等の色付
きを起こす。

またこの黒色表示が十分暗くなくなる故に、表示のコン
トラストも著しく低下する。

課題を解決するための手段 本発明は前述のような課題を解決するために、第１直線
偏光板と第２直線偏光板の間に、ツイスティッド・ネマ
ティック液晶層と、第１カイラルネマティック液晶ポリ
マーフィルムの複層と、第２カイラルネマティック液晶
ポリマーフィルムの単独層を所望の順に積層してなり、
このツイスティッド・ネマティック液晶層にのみ液晶層
への電圧印加手段を具備し、第１及び第２カイラルネマ
ティック液晶ポリマーフィルムのカイラルの螺旋軸はフ
ィルム面の法線と一致し、第１カイラルネマティック液
晶ポリマーフィルムにおいて、カイラルの捻れ方向はツ
イスティッド・ネマティック液晶層のそれと一致し、第
２カイラルネマティック液晶ポリマーフィルムにおける
それは逆であり、かつ、ツイスティッド・ネマティック
液晶層と第１カイラルネマティック液晶ポリマーフィル
ムの複層において、最近接のネマティック液晶分子の長
軸方向と、液晶ポリマーのメソーゲン基の方向が一致し
、この複層と第２カイラルネマティック液晶ポリマーフ
ィルム単独層との積層において、最近接のネマティック
液晶分子の長軸方向あるいは第１カイラルネマティック
液晶ポリマーフィルムの液晶ポリマーのメソーゲン基の
方向と、第２カイラルネマティック液晶ポリマーフィル
ム単独層のメソーゲン基の方向が直交しているような液
晶パネルを提供するものである。

さらに望ましくは、前記液晶パネルにおいて、ツイステ
ィッド・ネマティック液晶層の液晶分子の交差角をΩＬ
、第１カイラルネマティック液晶ポリマーフィルムのメ
ソーゲン基の捻れ角をΩ１、第２カイラルネマティック
液晶ポリマーフィルムのそれをΩ２とする時、ΩＬとΩ
ｌの和がほぼΩ２に等しくした方が良い。

また、より望ましくは、Ω２が約３００°以上であるこ
とである。

最も望ましくは、ツイスティッド・ネマティック液晶層
の液晶分子の屈折率異方性をΔｎＬ、これの厚みをｄＬ
、第１カイラルネマティシク液晶ポリマーフィルム層の
メソーゲン基がネマティック配列した場合の屈折率異方
性をΔｎ１、このフィルム層の厚みをｄ１、第２カイラ
ルネマティック液晶ポリマーフィルム層のそれぞれをΔ
ｎ２゜ｄ２とする時、ΔｎＬとｄＬの積とΔｎ１とｄｌ
の積の和は、ほぼΔｎ２とｄ２の積に等しくすることで
ある。

作用 まず、大容量表示のためのツイスティッド・ネマティッ
ク液晶パネルとしては、すなわち電圧を印加して大容量
表示をするためには、印加電圧に対してのツイスティッ
ド・ネマティック液晶層の光学的変化が鋭い必要がある
。これは、−に印加電圧に対するツイスティッド・ネマ
ティック液晶層内の液晶分子の挙動の変化の鋭さと表裏
一体である０通常、ネマティック液晶の弾性定数や誘電
率等から、各液晶材料によって若干具なるが、前記挙動
の変化の鋭さは、現在の所、ツイスティッド・ネマティ
ック液晶層内の液晶分子の捻れを２３０°から２７０１
に設定すると得られる。すなわち、捻れの上限は約２７
０°である。市販の−Ｍ方式のスーパー・ツイスティッ
ド・ネマティック液晶パネルはこの考えの延長にある。

ところが、少な（とも、実質上、電圧無印加の絵素のパ
ネルの斜めからの見やすさ、すなわちコントラストは、
ツイスティッド・ネマティック液晶層内の液晶分子の捻
れを２３０°から２７０゜に設定するよりも、より大き
くすると、それだけ斜めからの見やすさは広がる。約３
００°かそれ以上にする方が、計算の結果望ましいこと
が分かった・ 前述のような考えから、この二つの局面を兼ね合わせる
ことが可能であることが、計算及び実験から発見したの
が、本発明の端緒である。

ここで、液晶二層白黒方式について若干述べる。

すなわち、電圧印加可能な液晶層で光を電圧に応じて変
調し、もう一方の液晶層（以後、光学補償板と称する）
で更に光を一定の仕方で変調する。

その、もう一方の液晶層での光の一定の変調の仕方は、
入射偏光板の偏光軸と出射偏光板のそれとが直交させる
として、電圧印加可能な液晶層に実質上、電圧印加なし
の場合、完全に光の漏れがなく、電圧印加の場合、白色
光が出射されるようなものである。但し、垂直光に関し
てである。

まず、第１直線偏光板と第２直線偏光板の間に、ツイス
ティッド・ネマティック液晶層と、第１カイラルネマテ
ィック液晶ポリマーフィルムの複層と、第２カイラルネ
マティック液晶ポリマーフィルム単独層を所望の順に積
層してなり、このツイスティッド・ネマティック液晶層
にのみ液晶層への電圧印加手段を具備し、第１及び第２
カイラルネマティック液晶ポリマーフィルムのカイラル
の螺旋軸はフィルム面の法線と−敗し、第１カイラルネ
マティック液晶ポリマーフィルムにおいて、カイラルの
捻れ方向はツイスティッド・ネマティック液晶層のそれ
と一致し、第２カイラルネマティック液晶ポリマーフィ
ルムにおけるそれは逆であり、かつ、ツイスティッド・
ネマティック液晶層と第１カイラルネマティック液晶ポ
リマーフィルムの複層において、最近接のネマティック
液晶分子の長軸方向と、液晶ポリマーのメソーゲン基の
方向が一致し、この複層と第２カイラルネマティック液
晶ポリマーフィルム単独層との積層において、最近接の
ネマティック液晶分子の長軸方向あるいは第１カイラル
ネマティック液晶ポリマーフィルムの液晶ポリマーのメ
ソーゲン基の方向と第２カイラルネマティック液晶ポリ
マーフィルム単独層のメソーゲン基の方向が直交してお
り、前記液晶パネルにおいて、ライスティ・ンド・ネマ
ティック液晶層の液晶分子の交差角をΩＬ、第１カイラ
ルネマティック液晶ポリマーフィルムのメソーゲン基の
捻れ角をΩ１、第２カイラルネマティック液晶ポリマー
フィルムのそれをΩ２とする時、ΩＬとΩ１の和がほぼ
Ω２に等しくする。さらに、Ω２が約３００”以上にし
、また、ツイスティッド・ネマティック液晶層の液晶分
子の屈折率異方性をΔｎＬ、これの厚みをｄＬ、第１カ
イラルネマティック液晶ポリマーフィルム層のメソーゲ
ン基がネマティック配列した場合の屈折率異方性をΔｎ
１、このフィルム層の厚みをｄ１、第２カイラルネマテ
ィック液晶ポリマーフィルム層のそれぞれをΔｎ２．ｄ
２とする時、ΔｎＬとｄＬの積とΔｎ１とｄｌの積の和
は、ほぼΔｎ２とｄ２の積に等しくした場合について考
える。

実質的にツイスティッド・ネマティック液晶層に電圧が
印加されていない場合について考える。

このときは、ツイスティッド・ネマティック液晶層（液
晶分子の捻れ角ΩＬ）と、第１カイラルネマティック液
晶ポリマーフィルム層（メソーゲン基の捻れ角Ω１）の
複層は、仮想的な一層のツイスティッド・ネマティック
液晶層（液晶分子の捻れ角はΩＬ＋Ω１）と等価となり
、第２カイラルネマティック液晶ポリマーフィルム層（
メソーゲン基の捻れ角Ω２）は、ΩＬとΩ１の和がほぼ
Ω２との和となることがら、この仮想的な一層のツイス
ティッド・ネマティック液晶層に対する光学補償板とを
等価的に考えることができる。従来に比べて、すなわち
ツイスティッド・ネマティック液晶層と光学補償板の場
合（この場合、ΩＬ−約２６０’、Ω１＝＝０６．Ω２
−２６０”　）に比べて、斜めから見た際の無彩色性や
黒さは優れている。これは、精密な計算や実験で裏付け
られている。

次に、ツイスティッド・ネマティック液晶層に電圧が印
加された場合の白さ、明るさと、電圧値に対する明るさ
の急峻さについて考える。計算及び実験の結果、従来の
もの、すなわちツイスティッド・ネマティック液晶層と
光学補償板とを含む液晶パネルの場合と全く同一の特性
となる。

従って、本発明により、斜めから見た特性、すなわち視
野角は格段に広がる。

実施例 以下、本発明の液晶表示装置の実施例を図面を参照しな
がら説明する。

第１図は、本発明の実施例における液晶表示装置の構成
断面図を示すものである。同図において、１は光源、２
は直線偏光板、３はツイスティッド・ネマティック液晶
層、４は第１カイラルネマティック液晶ポリマーフィル
ム層で、３と４がら前述の複層が構成される。ネマティ
ック液晶層３の液晶分子の捻れの方向と、第１液晶ポリ
マーフィルム層４のカイラルの捻れ方向は一致する。５
は第２カイラルネマティック液晶ポリマーフィルム単独
層である。第２液晶ポリマーフィルム層５のカイラルの
捻れ方向は、ネマティック液晶層３の液晶分子の捻れ方
向と逆にする。６は直線偏光板（本明細書では２から６
までの複合層を液晶パネルと称し、３から５までの複合
層を積層と称する）、７は液晶パネルをパネル面に垂直
に見る眼であり、８は斜めから液晶パネルを見る眼であ
る。ツイスティッド・ネマティック液晶層は、ツイスト
されたＰ型ネマティック液晶から形成される。

第２図に液晶パネルの構成を説明する。同図において、
１１は直線偏光板、１２は電圧印加手段を具備する、２
４０°、液晶層の端面からもう一方の端面まで、液晶分
子の長軸が捻れているツイスティッド・ネマティック液
晶層、１３は前記ツイスティッド・ネマティック液晶層
１２のうち直線偏光板１１に最近接した仮想的な極薄の
液晶層、１４は前記ツイスティッド・ネマティック液晶
層１２のうち、直線偏光板１１に最遠の仮想的な極薄の
液晶層、１５はメソーゲン基が前記ツイスティッド・ネ
マティック液晶層１２と同じ向きに、端面からもう一方
の端面まで１２０”捻れている第１カイラルネマティッ
ク液晶ポリマーフィルム層、１６は前記液晶ボリマーシ
ルム１５のうち、ツイスティッド・ネマティック液晶層
重２に最近接の仮想的な極薄のポリマーフィルム層、１
７は前記第１カイラルネマティック液晶ポリマーフィル
ム層１５のうち、ツイスティッド・ネマティック液晶層
１２に最遠の仮想的な極薄のポリマーフィルム層、１８
はツイスティッド・ネマティック液晶層１２の液晶分子
と逆向きに、端面がらもう一方の端面まで３６０°メソ
ーゲン基が捻れている第２カイラル７マテイツク液晶ポ
リマーフィルム単独層、１９は前記液晶ポリマーフィル
ム層１８のうち、第１カイラルネマテイ７り液晶ポリマ
ーフィルム層１５に最近接の仮想的な極薄のポリマーフ
ィルム層、２０は前記カイラルネマティック液晶ポリマ
ーフィルム単独層１８のうち、第１力イラルネマテイツ
ク液晶ポリマーフィルム層１５に最遠の仮想的な極薄の
ポリマーフィルム、２１は直線偏光板である。

液晶層１２の、液晶分子の屈折率異方性ΔｎＬと層厚ｄ
Ｌの積ΔｎＬｄＬは約０．８５とし、第１カイラルネマ
ティック液晶ポリマーフィルム層１５のΔｎ１ｄｌは約
０．４２５とし、液晶層１８のΔｎ２ｄ２は約１．２７
５とした。このような、カイラルネマティック液晶ポリ
マーフィルムは、日石化学■から入手し、場合によって
は、このフィルムの厚みを変えるため、研磨した。なお
、同図において、２２．２３は液晶を挟持するためのガ
ラス基板、２４．２５は液晶ポリマーを支持するための
ガラス基板である。配向膜は省いた。

第３図に、直線偏光板の場合には偏光軸の方向、液晶層
の場合には分子長軸の方向、カイラルネマティック液晶
ポリマーフィルム層の場合はメソーゲン基の方向を示す
、３１は直線偏光板１１の偏光軸を、３２は仮想的な液
晶層１３の液晶分子長軸の方向であり、ａは１３５°と
した。３３は仮想的な液晶層１４の液晶分子長軸の方向
であり、ｂは１５°とした。３４は仮想的なポリマーフ
ィルム層１６のメソーゲン基の方向であり、３３と一致
する。３５は仮想的なポリマーフィルム層１７のメソー
ゲン基の方向であり、Ｃは１３５″″であって、この場
合３２と重なる。３６は仮想的なポリマーフィルム層１
９のメソーゲン基の方向であり、３５と直交し、ｅは４
５°である。３′７は、仮想的なポリマーフィルム層２
０のメソーゲン基の方向であり、この場合３６と一致す
る。

３８は直線偏光板２１の偏光軸の方向であり、ｆは９０
１である。

従来の２層色白黒表示液晶パネルに比べて、表示性能は
格段に優れていた。すなわち、パネルの垂直方向より、
約２０°斜めから見ても、垂直方向からの表示特性と全
く遜色なかった。

また第１図は透過型の表示装置に対応するが、本発明は
反射型にも適合する。

発明の効果 以上のように本発明は、ツイスティッド・ネマティック
液晶二層方式表示装置よりも優れた表示特性を提出し得
る表示装置を供給するものであり、産業的価値は大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に於ける液晶表示装置の構成断
面図、第２図は液晶パネルの構成断面図、第３図は直線
偏光板の場合には偏光軸の方向、液晶層の場合には分子
長軸の方向、カイラルネマティック液晶ポリマーフィル
ム層の場合にはメソーゲン基の方向を示す説明図である
。 １・・・・・・光源、２・・・・・・直線偏光板、３・
・・・・・ツイスティッド・ネマティック液晶層、４・
・・・・・第１カイラルネマティック液晶ポリマーフィ
ルム層、５・・・・・・第２カイラルネマティック液晶
ポリマーフィルム層、６・・・・・・直線偏光板、７・
・・・・・液晶パネルをパネル面に垂直に見る眼、８・
・・・・・斜めから液晶パネルを見る眼、１１・・・・
・・直線偏光板、１２・・・・・・電圧印加手段を具備
する、２４０°、液晶層の端面からもう一方の端面まで
、液晶分子の長軸が捻れているツイスティッド・ネマテ
ィック液晶層、１３・・・・・・ツイスティッド・ネマ
ティック液晶層１２のうち直線偏光板１１に最近接した
仮想的な極薄の液晶層、１４・・・・・・ツイスティッ
ド・ネマティック液晶層１２のうち、直線偏光板１１に
最遠の仮想的な極薄の液晶層、１５・・・・・・メソー
ゲン基が前記ツィスティッド・２マチイック液晶層１２
と同し向きに、端面からもう一方の端面まで１２０°捻
れている第１カイラルネマティック液晶ポリマーフィル
ム層、１６・・・・・・液晶ポリマーフィルム１５のう
ち、ツィスティッド・１マチインク液晶層１２に最近接
の仮想的な極薄のポリマーフィルム層、１７・・・・・
・第１カイラルネマティック液晶ポリマーフィルム層１
５のうち、ツィスティッド・名マチイック液晶層１２に
最遠の仮想的な極薄のポリマーフィルム層、１８・・・
・・・ツイスティッド・ネマティック液晶層１２の液晶
分子と逆向きに、端面がらもう一方の端面まで３６０°
メソーゲン基が捻れている第２カイラルネマティック液
晶ポリマーフィルム層、１９・・・・・・液晶ポリマー
フィルム層１８のうち、第１カイラルネマティック液晶
ボリマーフィルム層１５に最近接の仮想的な極薄のポリ
マーフィルム層、２０・・・・・・カイラルネマティッ
ク液晶ポリマーフィルム単独層１８のうち、第１カイラ
ルネマティック液晶ポリマーフィルム層１５に最遠の仮
想的な極薄のポリマーフィルム、２１・・・・・・直線
偏光板、２２．２３・・・・・・液晶を挟持するための
ガラス基板、２４．２５・・・・・・液晶ポリマーを支
持するためのガラス基板、３１・・・・・・直線偏光板
１１の偏光軸、３２・・・・・・仮想的な液晶層１３の
液晶分子長軸の方向、３３・・・・・・仮想的な液晶層
１４の液晶分子長軸の方向、３４・・・・・・仮想的な
ポリマーフィルム層１６のメソーゲン基の方向、３３と
一致する。３５・・・・・・仮想的なポリマーフィルム
層１７のメソーゲン基の方向、３６・・・・・・仮ｆｆ
。 的なポリマーフィルム層１９のメソーゲン基の方向、３
７・・・・・・直線偏光板２１の偏光軸の方向。 代理人の氏名　弁理士　粟野重量　はか１２纂 １図 光　　　瀧 直緯亀＊、智 ツイスティッド・ネマティック涜＆肩 ＩＩＩカイラルネマティック１！島 〆リマーフづルム層 糖２カイプルネマティックｉｔ晶 メソマーフイルム層 一締陽光飯 清晶Ｊｆネル＠Ｉｆキル伽に中遥に１！る蒙糾のカーら
清晶Ｉｆ卆ルを見る履 第　２ 図 Ｈ，２Ｔ １５、　＋５ １６、　ｎ、　＋９．２ｆ） ？２．２３．次、２５ 直線ｔ＆記惰 嘩ソイスティ　ラド　ネマティ・ソ７漕轟壜＋ｉＴｌ的
１６％濤の庸＆１ ｎイプルネマテ４−７フ庸晶メリマ フイルム肩 階簿の清晶Ｆリマーフづルム１ ガ　　ラ　　ス　　暮　　七に 偏を仮１１の１ｌｌｋ光一方向 仮着的を清Ａ＋簿層１３中の砕チの方角籠泗的Ｖ清晶鶏
層１４中の９子の方向 ＋ｉｍ的７フイルム層Ｉ６中のメソーゲン基の方Ｈ坂慴
的ｇフィルム１ｎ中のメソ−ケン１の方向＋Ｉｉ情的７
フ１ルム４１９中のメソーケン蓼の力日１に債的なフィ
ルム４２０中のメソーゲン基の方向１畠尤９ｉ２１の鳩
尤軸万同 弔 ３　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１直線偏光板と第２直線偏光板の間に、ツイス
   ティッド・ネマティック液晶層と、第１カイラルネマテ
   ィック液晶ポリマーフィルムの複層と、第２カイラルネ
   マティック液晶ポリマーフィルム単独層を所望の順に積
   層してなり、前記ツイスティッド・ネマティック液晶層
   にのみ液晶層への電圧印加手段を具備し、前記第１及び
   第２カイラルネマティック液晶ポリマーフィルムのカイ
   ラルの螺旋軸はフィルム面の法線と一致し、前記第１カ
   イラルネマティック液晶ポリマーフィルムにおいて、カ
   イラルの捻れ方向は前記ツイスティッド・ネマティック
   液晶層のそれと一致し、前記第２カイラルネマティック
   液晶ポリマーフィルムにおけるそれは逆であり、かつ、
   前記ツイスティッド・ネマティック液晶層と前記第１カ
   イラルネマティック液晶ポリマーフィルムの複層におい
   て、最近接のネマティック液晶分子の長軸方向と、液晶
   ポリマーのメソーゲン基の方向が一致し、この複層と前
   記第２カイラルネマティック液晶ポリマーフィルム単独
   層との積層において、最近接のネマティック液晶分子の
   長軸方向あるいは前記第１カイラルネマティック液晶ポ
   リマーフィルムの液晶ポリマーのメソーゲン基の方向と
   、前記第２カイラルネマティック液晶ポリマーフィルム
   単独層のメソーゲン基の方向が直交していることを特徴
   とする液晶パネル。
2. （２）ツイスティッド・ネマティック液晶層の液晶分子
   の交差角をΩＬ、第１カイラルネマティック液晶ポリマ
   ーフィルムのメソーゲン基の捻れ角をΩ１、第２カイラ
   ルネマティック液晶ポリマーフィルムのそれをΩ２とす
   る時、ΩＬとΩ１の和がほぼΩ２に等しいことを特徴と
   する請求項（１）記載の液晶パネル。
3. （３）Ω２が約３００℃以上であることを特徴とする請
   求項（２）記載の液晶パネル。
4. （４）ツイスティッドネマティック液晶層の液晶分子の
   屈折率異方性をΔｎＬ、これの厚みをｄＬ、第１カイラ
   ルネマティック液晶ポリマーフィルムのメソーゲン基が
   ネマティック配列した場合の屈折率異方性をΔｎ１、こ
   のフィルム層の厚みをｄ１、第２カイラルネマティック
   液晶ポリマーフィルムのそれぞれをΔｎ２、ｄ２とする
   時、ΔｎＬとｄＬの積とΔｎ１とｄ１の積の和は、ほぼ
   Δｎ２とｄ２の積に等しいことを特徴とする請求項（３
   ）記載の液晶パネル。