JPH09325314A - 液晶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スーパーツイステッドネマチック型の液晶装
置に係り、液晶セルの着色を解消し、良好に白黒表示の
できる、更にはカラー表示に適した液晶装置を提供す
る。 【解決手段】 一対の基板間に１２０°以上にねじれ配
向されたネマチック液晶層を挟持してなる液晶セルと、
光学的異方体とを一対の偏光板間に配置し、光学的異方
体により液晶セルの着色を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置、特にスー
パーツイステッドネマチック型の液晶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスーパーツイステッドネマチック
型（以下、ＳＴＮ型という）の液晶装置は、特開昭６０
−５０５１１号公報のように液晶分子のねじれ角が９０
度以上であり、液晶セルの上下に一対の偏光板を設け、
これらの偏光軸（吸収軸）と、電極基板に隣接する液晶
分子の分子軸方向とがなす挟角が３０度から６０度の範
囲であった。そのために、複屈折による着色により液晶
セルに対し電圧無印加状態での外観の色相が白色ではな
く、一般に緑色から黄赤色にかけての色相になってい
る。また、選択電圧印加状態での外観の色相も黒色では
なく一般に青色となっている。

【０００３】図１７は従来のＳＴＮ型液晶装置の模式図
である。図において、１７１は上側偏光板、１７２は液
晶セルであり、基板１７３上にＩＴＯ電極等の透明電極
１７４が形成されており、さらに配向膜１７５が塗布さ
れラビング処理されている。上下基板はスペーサー１７
６を介して対向し、液晶１７７を挟持した構成をなして
いる。１７８は下側偏光板である。

【０００４】図１９は上記の液晶装置における液晶セル
と偏光板の偏光軸（吸収軸）との関係を示す説明図であ
り、図において、１９０は液晶セルの上側電極基板のラ
ビング方向、１９１は液晶セルの下側電極基板のラビン
グ方向、１９２は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方
向、１９３は下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、１
９４は液晶セルの液晶分子のねじれ角の大きさ、１９５
は上側電極基板のラビング方向１９０と上側偏光板の偏
光軸（吸収軸）の方向１９２とのなす角、１９６は下側
電極基板のラビング方向１９１と下側偏光板の偏光軸
（吸収軸）の方向１９３とのなす角を表す。

【０００５】上記図１９において、角度１９４を２００
度、角度１９５、１９６をそれぞれ約５０度、さらに液
晶の屈折率異方性Δｎと液晶層の厚さｄとの積Δｎ・ｄ
を０．９μｍとしたときの液晶装置の光学的特性を図２
０に示す。

【０００６】同図は、この種の液晶装置の駆動法として
通常用いられているマルチプレックス駆動法によって、
上記液晶装置が駆動されたときのポジモード（電界無印
加状態で明るい）のオン状態の画素と、オフ状態の画素
の光透過率のスペクトルを示したものである。

【０００７】なお、オフ状態とは電界無印加状態ない
し、電界印加状態であってもほぼ無印加状態の分子配向
が維持されている状態のことをいい、またオン状態とは
液晶の分子配向の変化が光学的変化を引き起こすのに必
要かつ充分に生じている状態のことをいうものとする。

【０００８】上記図２０におけるカーブIはオフ状態、
カーブIIはオン状態の画素のスペクトルを示すもので、
カーブIは ”明るく” カーブIIは ”暗い” 即
ち、カーブIとIIが視覚的に区別することが可能である
ことがわかる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
２０に示したスペクトルを色座標上にプロットすると、
図２１のようになり、従来の液晶装置では、ポジモード
でオフ状態は黄色に、オン状態では青色に着色している
ことがわかる。

【００１０】このように、従来技術では、ポジモードの
ときには液晶装置のオフ状態の外観色が緑色、黄緑色、
黄色あるいは黄赤色などに着色、さらにオン状態では青
色あるいは紺色となる。又ネガモード（電圧無印加状態
で暗い）のときにはオフ状態では紺色となり、オン状態
では黄色となる。

【００１１】これらの色は、液晶装置の表示色としては
一般に好まれる色ではない。やはり、液晶装置の表示色
は、白色と黒色の組み合わせ、すなわち、スペクトルで
示すならば、フラットなスペクトルの組み合わせが心理
的、物理的にもっとも適しているのであり、白黒表示の
できる液晶装置が求められている。特に、カラーフィル
ターとの組み合わせによりカラー表示を行う場合には、
スペクトルがフラットであるか否かは、色の鮮やかさに
大きな影響を及ぼし、前記図２０にスペクトルを示した
従来の方式では、緑色はともかく、青色及び赤色を高輝
度で表示することが困難となる。

【００１２】ところで、上記のような着色を解消する手
段としてツイステッドネマチック型（以下、ＴＮ型とい
う）の液晶装置において、単層型ツイステッドネマチッ
ク電界効果型液晶表示セルに給電手段を具設しないツイ
ステッドネマチック液晶層を重畳した二層型構造の液晶
装置が知られている（例えば特開昭５７−９６３１５号
公報参照）。

【００１３】しかしながら、上記公報に示されている液
晶装置は、そのまま前述したＳＴＮ型の液晶装置に適用
できるものではない。すなわち、上記公報に記載の液晶
装置はいわゆるＴＮ型である。即ち、ねじれ角は９０
度、偏光板は隣接する液晶分子方向と平行又は直交に配
置されたものであり、その動作原理は旋光性を利用した
ものである。従って、積極的に複屈折を動作原理に利用
したＳＴＮ型の構造とは大きく異なるものであるので、
単にそのままＳＴＮ型の液晶装置に適用することはでき
ない。

【００１４】本発明は上記のような問題点を解決するも
ので、その目的とするところは、白黒表示のできる液晶
装置を提供すること、さらには、カラー表示に適した液
晶装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶装置は、対
向する内面に電極が形成された一対の基板間に、１２０
°以上にねじれ配向されたネマチック液晶を挟持してな
る液晶セルと、少なくとも一層の光学的異方体である液
晶性高分子フィルムとを、一対の偏光板に有してなり、
一方の偏光板を入射した光が、前記液晶セルと該液晶セ
ルと隣接する前記液晶性高分子フィルムとの間で各波長
ごとに長軸方向の異なる楕円偏光となり、その後他方の
偏光板に入射する際には各波長ごとに長軸方向のほぼ揃
った楕円偏光となるように前記液晶性高分子フィルムが
配置されたことを特徴とする液晶装置により、前記問題
点を解決したものである。

【００１６】本発明による液晶装置の典型的な一例を図
１に示す。

【００１７】同図において１１及び１８は直線偏光板、
１２は表示用液晶セル、１９は光学的異方体である。

【００１８】液晶セル１２の構造は、基板１３上に透明
電極１４が形成されており、さらに配向膜１５が形成さ
れラビング処理されている。上下基板はスペーサー１６
を介して対向し、液晶１７を挟んだ構造をしている。

【００１９】本発明で用いる偏光板、液晶材料、液晶の
配向方法、液晶素子の駆動方法等は、従来のＴＮ型、も
しくはＳＴＮ型液晶装置等において一般的に知られてい
るものと同一のものが適用可能である。以下具体的に述
べる。

【００２０】光学特性は、用いた偏光板の偏光特性に大
きく影響を受ける。後述する本発明の具体的な実施例に
おいてはすべて三立電気社製ＬＬＣ２−８２−１８が用
いられているが、これに限定されないことはいうまでも
ない。図１５に上記偏光板２枚の光透過率の波長依存性
を示した。同図において、Iは一対の偏光板を互いに平
行に配置した場合、IIは互いに垂直に配置した場合のス
ペクトル曲線である。本発明で用いられる液晶組成物
は、誘電異方性が正のネマチック液晶である。好ましい
液晶の一例として、チッソ社製ＳＳ−４００８が挙げら
れる。他の好ましい液晶組成物の一例として、以下に示
したようなものもある。

【００２１】

【化１】

【００２２】液晶組成物中には、液晶のねじれ構造を安
定に保つためにカイラルドーパントを添加することが好
ましい。

【００２３】そのカイラルドーパントとしては、例え
ば、右ねじれのラセン構造をとらせるためにＢＤＨ社製
ＣＢ−１５、左ねじれのラセン構造をとらせるためにメ
ルク社製Ｓ−８１１を用いることができる。

【００２４】本発明で用いられる表示用液晶セル１２の
構成は前記図１７に示した従来技術で用いられる液晶セ
ル１７２と全く同一の構成のものが使用可能である。

【００２５】図１において基板１３には例えばガラス、
プラスチック等の透明な基板が用いられる。基板上には
例えばＩＴＯのような透明電極１４およびその透明電極
上には液晶の配向を定める配向膜層１５が形成される。

【００２６】配向膜層として用いられる好ましい例とし
て、ポリイミドやポリビニールアルコール等がある。こ
れらの配向膜層を一般的には、ラビングすることにより
液晶に一定の配向をあたえることができる。又他の液晶
の配向方法として、ＳｉＯ等の斜方蒸着法を用いること
もできる。

【００２７】本発明の液晶装置の駆動方法の一例を、図
１６に示した。同図に示したマルチプレックス駆動方法
は現在一般に用いられている方法であり、実用化されて
いるものであるが、本発明においては、他の駆動方法を
用いることもできる。本発明に用いられる光学的異方体
１９には例えば、液晶組成物、一軸延伸フィルム、液晶
性高分子フィルム、液晶と高分子化合物の混合物で作成
したフィルム等が用いられる。液晶組成物を用いる場合
にはスメクチック液晶、コレステリック液晶、ネマチッ
ク液晶等を用いることができる。具体的には、ネマチッ
ク液晶、さらには、表示セルと同じ、ネマチック液晶を
用いることも望ましい方法である。一軸延伸フィルムに
おいては、例えばポリビニルアルコール、ポリエステ
ル、ポリエーテルアミド、ポリエチレン等を一軸延伸処
理したフィルムを用いることができる。液晶性高分子フ
ィルムにおいては、例えば、ポリペプチドーポリメタク
リレート混合フィルムを用いることができる。又、ポリ
ペプチドに限らず、他の液晶性高分子も用いることがで
きるが、具体的にはコレステリック相を示す液晶性高分
子であることが望ましい。一例として以下に構造式を示
す。

【００２８】

【化２】

【００２９】液晶と高分子の混合物から成るフィルムを
光学的異方体として用いる場合においては、例えば、Ｐ
ＣＨ系、ＣＣＨ系、ビフェニル等の低分子液晶にカイラ
ルドーパントを混合し、ラセン構造をもたせた液晶組成
物を、高分子、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポ
リ酢酸ビニル、ポリアミド等に混合させたものを用いる
ことができる。高分子中に混合される液晶組成物の好ま
しい一例を示した。

【００３０】

【化３】

【００３１】

【作用】本発明の新規な点は、従来のＳＴＮ型液晶装置
における着色を防止するために光学的異方体を備えたこ
とにある。この光学的異方体が果たしている作用につい
て以下詳細に説明する。

【００３２】図１８は前記図１７における従来のＳＴＮ
型液晶装置のオフ状態の光学的特性の説明図であり、図
において１８１は入射光である。その入射光１８１は一
般に自然光であり、可視領域の全波長の光を含み偏光方
向もランダムである。その入射光１８１が直線偏光板１
８２を通過すると偏光方向が整った直線偏光１８３１・
１８３２・１８３３等の集合となる。ここで１８３１・
１８３２・１８３３はそれぞれ波長４５０ｎｍ、５５０
ｎｍ、６５０ｎｍの偏光を示す。当然これ以外の波長の
直線偏光も含まれるが、ここでは青、緑、赤の三色の代
表的波長としてこれら三つの波長のみを示した。これ等
の直線偏光１８３１・１８３２・１８３３は次に液晶セ
ル１８４を通過する。液晶セル中の液晶層は、光学的に
は一軸性の屈折率異方性を示すネマチック液晶がねじれ
た構造をとっている。このような構造を持った液晶層中
を前記直線偏光１８３１・１８３２・１８３３等が通過
したときに偏光状態がどのように変化するかについて
は、後述する方法により予測可能である。例えば前記図
２０にスペクトルが示されている前述従来の液晶装置の
場合の結果を示すと、各々１８５１・１８５２・１８５
３のような偏光状態となる。このように液晶層を通過す
ることにより、偏光状態に波長分散が生じてくる。これ
らの偏光１８５１・１８５２・１８５３は最後に直線偏
光板１８６を通過する。各々の波長の偏光は直線偏光板
１８６の方向に対応した成分のみが通過してくる。例え
ば図２０にスペクトルが示されている前述従来の液晶装
置では、各々１８７１・１８７２・１８７３のようにな
る。これより波長５５０ｎｍの光量が多く、波長４５０
ｎｍ、６５０ｎｍの光量が少ないことがわかる。これら
の結果をスペクトル的に表したものが図２０のIであ
り、更にこれを色座標上にプロットしたものが図２１の
Iである。このように従来のＳＴＮ型液晶装置は複屈折
による波長分散により着色状態にならざるを得なかっ
た。

【００３３】次に本発明による液晶装置のオフ状態の光
学的特性の説明図を図２に示した。図１８と図２を比較
すると図２では光学的異方体２８が構成要素として追加
されている点が図１８と異なっている。説明の便のた
め、光学的異方体２８と偏光板２６を除く構成要素の条
件は上記図１８に示された従来の例、すなわち、図２０
にスペクトルが示されている液晶装置と同一であるとす
る。

【００３４】従って図２において偏光板２２及び液晶セ
ル２４を通過した後の各波長の偏光の状態２５１・２５
２・２５３は、図１８の１８５１・１８５２・１８５３
と全く同一である。異なっているのは、図２における上
記各偏光２５１・２５２・２５３が次に通過するのが光
学的異方体２８であるという点である。本発明において
は、この光学的異方体２８が、偏光２３１・２３２・２
３３が液晶セル２４を通過することにより生じた波長分
散を、光学的異方体がキャンセルする作用をしているの
である。

【００３５】この作用をわかりやすく説明するために、
液晶セル２４の光学関数をＭと定義する。さらに２３１
・２３２・２３３の偏光状態をＰ、２５１・２５２・２
５３の偏光状態をＰ’とすると、Ｐ’はＰとＭから次式
で求められる。

【００３６】Ｐ’＝Ｍ＊Ｐ ‥‥（１） ここで光学的異方体２８の光学的関数をＭの逆変換を行
う関数Ｍ^-1であると仮定する。２９１・２９２・２９３
の偏光状態をＰ”とすると、Ｐ”はＰ’とＭ^-1から次式
で求められる。

【００３７】Ｐ”＝Ｍ^-1＊Ｐ’ ‥‥（２） 上記の（１）式と（２）式から次式が求まる。

【００３８】Ｐ”＝Ｍ^-1＊Ｍ＊Ｐ ‥‥（３） 明らかに、 Ｍ^-1＊Ｍ＝１ ‥‥（４） 従って、 Ｐ”＝Ｐ ‥‥（５） 上記の（５）式は２９１・２９２・２９３の偏光状態
（Ｐ”）が、それぞれ２３１・２３２・２３３の偏光状
態（Ｐ）と同一であることを示している。２３１・２３
２・２３３は自然光２１が直線偏光板２２を通過した直
後の偏光であるから、全ての波長が偏光板２２の方位に
対応した振動方向を持つ直線偏光である。従って２９１
・２９２・２９３も２３１・２３２・２３３と同じ方位
に振動方向を持つ直線偏光である。直線偏光板２６の偏
光軸方位が、偏光２９１・２９２・２９３の振動方向と
一致している場合には、この直線偏光はそのまま直線偏
光板２６を通過し、２７１・２７２・２７３となる。

【００３９】このときの出射光のスペクトルは、前記図
１５のIに示した偏光板のスペクトルと一致する（ただ
し液晶セル及び光学的異方体等での光吸収を無視す
る）。偏光板のスペクトルは、ほぼフラットであり無色
である。この様に本発明における液晶装置では、オフ状
態の着色現象を解消することができる。

【００４０】本発明の要点は以上であるが問題は図２に
おいて液晶セル２４に入射した直線偏光２３１・２３２
・２３３等に対して液晶セル２４が行った変換の逆変換
をすべての波長にわたって行いうる光学的異方体が実際
に存在しうるかということである。結論的に云うと本発
明者等はその様な光学的異方体２８の条件が存在しうる
ことをみいだした。しかもこの様な条件は、液晶セル２
４の条件の如何にかかわらず、存在しうることをみいだ
した。

【００４１】この条件を説明するために前記図１に示す
本発明の液晶装置における液晶セルと偏光板と光学的異
方体との関係を図３に示した。同図において、３１は液
晶セルの下側電極基板のラビング方向、３２は液晶セル
の上側電極基板のラビング方向、３３は光学的異方体の
液晶セルと対向する表面の光軸方向、３４は光学的異方
体の偏光板と対向する表面の光軸方向、３５は下側偏光
板の偏光軸（吸収軸）の方向、３６は上側偏光板の偏光
軸（吸収軸）の方向、３７は上側偏光板の偏光軸の方向
３６と光学的異方体の光軸方向３４とのなす角度、３８
は光学的異方体の光軸方向３３と３４のなす角度、３９
は３３と３２とのなす角度、４０は液晶セル内の液晶層
のねじれ角の大きさ、３０は液晶セルのラビング方向３
１と下側偏光板の偏光軸の方向３５とのなす角度であ
る。

【００４２】ここで例えば液晶セルの条件を前記図２０
にスペクトルが示されている従来のポジモードの液晶装
置と全く同一条件、すなわち液晶セル中の液晶層のねじ
れ角の角度４０を２００度でΔｎ・ｄが０．９μｍとし
た場合の白色化条件について述べる。光学的異方体がな
い場合には当然ながら図２０に示す様なスペクトルとな
り着色状態となる。しかし光学的異方体として例えば液
晶セルを用い、その液晶層のツイスト角３８がマイナス
２００度（すなわち表示用液晶セルに対し逆ねじれでツ
イスト角の絶対値が等しい）でΔｎ・ｄが０．９μｍを
用いた場合には図４に示すように、そのオフ状態におけ
るスペクトルは、ほぼフラットとなる。ただし、このと
きの他の条件は図３における３７が４５度、３０が同じ
く４５度、３９が９０度である。図４に示したスペクト
ルを色座標上にプロットしたのが図５である。前記図２
０に示した従来の方式に比べほぼ白色であることがわか
る。

【００４３】上記実例に示した様に、波長の如何にかか
わらず図２に示した如く液晶セル２４の逆変換を行う光
学的異方体２８の条件が実在する。この対応関係を示す
と次の様になる。すなわち、 （１）液晶セルのΔｎ・ｄと、光学的異方体のΔｎ・ｄ
の絶対値が等しい。

【００４４】（２）液晶セルのツイスト角をθとすると
光学的異方体のツイスト角はマイナスθである（ねじれ
の向きが逆である）。

【００４５】（３）光学的異方体の液晶セルと対向する
表面の光軸方向３３と液晶セルの上側電極基板のラビン
グ方向３２とのなす角度３９は９０度である。

【００４６】以上の３条件が成り立つとき、Δｎ・ｄの
値やツイスト角θの値の如何にかかわらず液晶装置のオ
フ状態における着色の完全な解消、すなわち白色化がで
きる。

【００４７】以上の説明は全てオフ状態における着色の
解消のメカニズムについてのものであった。本発明にお
いてはオン状態における着色も同時に解消されている。
オン状態の着色の解消の理由について厳密に説明するこ
とは不可能ではないが、煩雑である。いずれにせよ発明
者は後述する実施例に多くの実例を示した様に実験的に
様々な条件においてもオン状態の着色が全く、あるいは
ほとんど無いことを確認した。

【００４８】上記した様にポジモードのオフ状態の着色
の完全な解消をするためには前記の３条件が成り立つこ
とが必要である。しかし現実的には必ずしも図２に示し
た様に光学的異方体が液晶セルの変換の完全な逆変換に
ならなくても実用的には十分であることが多い。このこ
とを図６に概念的に示した。図６は図２と対応してい
る。図２と異なるのは光学的異方体６８を通過した後の
各偏光の状態６９１・６９２・６９３が図２の２９１・
２９２・２９３の如く完全な直線偏光ではなくわずかに
楕円偏光になっていることである。この結果、偏光板６
６を通過した後の偏光６７１・６７２・６７３はその強
度にわずかではあるが波長依存性を生じている。例え
ば、後述する実施例２０に示された条件の様な場合のス
ペクトルを図８に、又図９にそのスペクトルを色座標上
にプロットした。実施例２０に示された条件の場合、図
６の６９１・６９２・６９３の様に光学的異方体通過後
の偏光の状態は楕円偏光になっている。にもかかわら
ず、図９に示した様にほぼ完全に着色は解消されてい
る。尚、図７にこの場合の光学的異方体と、液晶セル
と、偏光板の各軸の関係を示した。

【００４９】この様に前記３条件が満足されない条件に
おいても実用的には、十分に着色の解消が可能な光学的
異方体の条件が存在する。

【００５０】あるいは、他の理由により、積極的な意味
で上記３条件以外の光学的異方体を用いるほうがむしろ
望ましいこともある。その理由の一つは偏光板の特性が
一般的に波長依存性があるという点である。その実例が
図１５に示されている。このような波長特性を、光学的
異方体の条件を適当に選択することによって、液晶装置
としての着色を改良することができる。これはオフ状態
はもちろん、オン状態についてもそうである。他の理由
としては、視野角の広さを考慮して、光学的異方体の条
件を変えることがある。

【００５１】以上図１に示した構成における光学的異方
体の様々な条件について述べてきた。図１に示した構成
においては図面上光学的異方体が液晶セルよりも上にあ
る。しかし、この上下関係が本発明の本質と全く関係な
いことは明らかである。このことは図２及び図６での液
晶セルと光学的異方体の位置関係にもあてはまる。

【００５２】図１０に本発明の液晶装置の他の構成例を
示した。図１０が図１の構成と異なるのは光学的異方体
が液晶セルの上下双方に存在している点である。この様
な構成においても実効的に図２に示した様に完全な着色
の解消が可能である。当然ながら図６に示したようなほ
ぼ完全な着色の解消も可能である。

【００５３】以上の説明はオフ状態の透過率が高い状
態、すなわち、ポジモードの説明であった。オフ状態の
透過率の低い状態、すなわちネガモードの説明を次にす
る。図２の偏光板２６の偏光軸の方位が偏光板２２の偏
光軸と互いに直交した状態に設定されていれば偏光２９
１・２９２・２９３等はいずれも偏光板２６を通過する
ことができない。したがって、このときの透過光のスペ
クトルは図１５のＩＩに示したクロスニコル状態での偏
光板のスペクトルと一致する（ただし液晶セル及び光学
的異方体等での光吸収などを無視する）。この状態は図
１５に示した偏光板を用いて得ることのできる最も暗い
状態である。この様に本発明においては光学的異方体を
用いることによりネガモードの状態においても、望みう
る最良のフラットな分光特性を得ることができる。すな
わち、いずれの場合でも着色の解消が可能である。なお
以下の説明はポジモードについて行う。

【００５４】次に、液晶セル等の光学的異方体を通過し
た光の偏光状態変化を算出する具体的な方法について、
以下にその概略を説明する。

【００５５】光学的異方体に入射する光は、一般に楕円
偏光である。いまＺ軸正方向へ進む楕円偏光の参照面跡
は、ｘｙ成分を要素とする列ベクトルで次のように表す
ことができる。

【００５６】

【数１】

【００５７】ここでａｘ・ａｙはそれぞれｘｙ成分の振
幅、ωは角振動数、ψｘ・ψｙはｘｙ成分の位相角を示
す。しかしこの場合、波動の絶対位相は問題にしないの
で、（６）式の光周波数と絶対位相の項を省き、さらに
各成分の振幅も基準化した、次式の基準化ジョーンズベ
クトルで偏光状態を記述した。

【００５８】

【数２】

【００５９】さて、（７）式の偏光Ｅは、光学的異方体
を通過して偏光状態が変化し、偏光Ｅ’となる。光学的
異方体は、この変換を行う２×２のジョーンズ行列によ
って表される。

【００６０】例えばこの光学的異方体が、フィルム状高
分子のように一軸性の直線位相子であるとした場合のジ
ョーンズ行列Ｒは次式で表すことができる。

【００６１】

【数３】

【００６２】ここで、θは直線位相子の進相軸がＸ軸と
なす角度を、Δはリターディションを示す。なお、リタ
ーディションΔは、直線位相子のΔｎ・ｄと光の波長λ
を用いて、Δ≡２πΔｎ・ｄ／λで定義される。

【００６３】このフィルム状高分子を通過した光の偏光
状態は、入射光ベクトルＥの左側から、（８）式のジョ
ーンズ行列Ｒ を作用させて、次式のように求められ
る。

【００６４】

【数４】

【００６５】また光学的異方体が、フィルム状高分子を
複数枚重ねたものであるとした場合には、入射光ベクト
ルＥの左側から、光の通過する順序に従って、逐次に
(８)式のジョーンズ行列を作用させて次式のように求め
られる。

【００６６】

【数５】

【００６７】光学的異方体が液晶セルである場合には、
液晶分子がねじれ配向しているために、位相子としては
複雑である。しかしながら、図１１（ａ）のように液晶
層を充分多くの層に分割すれば、図１１（ｂ）に示すよ
うな、ねじれ配向していない液晶層の積み重ねで近似す
ることができる。ねじれ配向していない液晶層は、フィ
ルム状高分子と同じ一軸性の直線位相子であるから、前
述のフィルム状高分子を複数枚重ねた場合と同様にし
て、液晶セルを通過した光の偏光状態を求めることがで
きる。

【００６８】以上説明した方法を用いて、図３の角度４
０を２００度、角度３８をマイナス２００度、角度３０
を４５度、角度３７を４５度、角度３９を９０度、表示
用液晶セルおよび光学的異方体のΔｎ・ｄをいずれも
０．９μｍとした、前述の条件下で、液晶層をそれぞれ
２０分割して計算した光の偏光状態の推移を、図１２か
ら図１４に示した。図１２・図１３、図１４はそれぞ
れ、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍの光の偏
光状態推移を示している。例えば図１２の場合、同図
（ａ）において表示用液晶セルに入射した直線偏光１２
１は、５層を経るごとに１２２・１２３・１２４と偏光
状態が推移し、１２５の楕円偏光でセルを出射する。こ
の楕円偏光１２５は引き続き同図（ｂ）において光学的
異方体に入射し、やはり５層を経るごとに１２６・１２
７・１２８と偏光状態が推移して、１２９の直線偏光で
光学的異方体を出射する。以上の各過程において、同図
（ｂ）の光学的異方体による偏光状態の変換は、同図
（ａ）の表示用液晶セルによる変換のちょうど逆変換に
相当しており、従って表示用液晶セルに入射した光は、
全く同じ偏光状態で光学的異方体を出射する。この効果
は図１３及び図１４からも明らかなように、光の波長に
関係なく存在しているので、本発明の構成の液晶表示装
置ではオフ状態における着色が完全に解消し、白色化が
可能となる。

【００６９】また前述のように前記３条件を満たさなく
ても十分に着色の解消が可能な光学的異方体の条件が存
在する。その条件としては、一方の偏光板を入射した光
が、前記液晶セルと該液晶セルと隣接する前記光学的異
方体との間で各波長ごとに長軸方向の異なる楕円偏光と
なり、その後他方の偏光板に入射する際には各波長ごと
に長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前記光学
的異方体が配置されればよい。具体的には表示用液晶セ
ルのねじれ角とΔｎ・ｄの値に応じて光学的異方体の条
件を適宜設定すればよく、以下その条件を実施例に基づ
いて具体的に説明する。

【００７０】

【発明の実施の形態】図２２は、本発明の液晶装置にお
いて光学的異方体として液晶を用いた場合の液晶装置の
構造をモデル的に示した断面図である。同図において、
２２０１は上側偏光板、２２０２は光学的異方体として
の液晶を２枚の基板で挟んだ液晶セル（以後、Ａセルと
呼ぶ）、２２０３はＡセルの上側基板、２２０４はＡセ
ルの下側基板、２２０５は光学的異方体として用いる液
晶、２２０６は電圧印加により表示を行う液晶セル（以
後、Ｂセルと呼ぶ）、２２０７はＢセルの上側電極基
板、２２０８はＢセルの下側電極基板、２２０９はＢセ
ルの液晶、２２１０は下側偏光板を示したものである。
図２３は本発明の液晶装置の各軸の関係を示した図であ
る。同図において、２３１１はＢセルの下側電極基板の
ラビング方向、２３１２は、Ｂセルの上側電極基板のラ
ビング方向、２３１３はＡセルの下側基板のラビング方
向、２３１４はＡセルの上側基板のラビング方向、２３
１５は下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、２３１６
は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向、２３１７は上
側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向２３１６とＡセルの
上側基板のラビング方向２３１４とのなす角度、２３１
８はＡセル内の液晶ねじれ角の大きさ、２３１９はＡセ
ルの下側基板のラビング方向２３１３とＢセルの上側電
極基板のラビング方向２３１２とのなす角度、２３２０
はＢセル内の液晶のねじれ角の大きさ、２３２１はＢセ
ルの下側電極基板のラビング方向２３１１と下側偏光板
の偏光軸（吸収軸）の方向２３１５とのなす角度であ
る。以後、各セル内の液晶分子のねじれ方向はセルの上
から下に向かってのねじれ方向で示すこととする。

【００７１】［実施例１］図２３において、Ｂセルの液
晶のねじれ角２３２０を約２００度の左ねじれ、Δｎ・
ｄを約０．９μｍ、角度２３１９を約９０度、角度２３
１７を３０度から６０度まで、角度２３２１を３０度か
ら６０度までの範囲とすると、Ａセルの液晶のねじれ角
２３１８とΔｎ・ｄを図２４（ａ）の斜線の部分とした
ときに、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒
色となる液晶装置が得られる。

【００７２】上記の条件は、前記（６）〜（８）式を用
いて計算により求めることができ、以下その計算方法の
一例を説明する。

【００７３】即ち、左に２００°ねじれているΔｎ・ｄ
＝０．９μｍのＢセルの液晶を、セルの厚さ方向に２０
０分割し、１層につきΔｎ・ｄ＝０．００４５μｍの１
軸性の位相子が左に１°ずつねじれた構造をしているも
のとして前記の計算式により計算を行う。このときに用
いる光の波長は４００ｎｍから７００ｎｍの範囲であ
る。また、Ｂセルの液晶に入射する光の偏光の状態は、
用いる偏光板の種類と軸の方向で異なるが、ここでは理
想偏光板（平行ニコル時の透過率５０％、クロスニコル
時の透過率０％）を用いるものとする。そして偏光板に
隣接する基板のラビング方向（基板表面の液晶分子の方
向）と偏光板の偏光軸の方向とのなす角度を４５°とす
る。すると、Ｂセルには偏光板を通過した直線偏光が入
射することになり、Ｂセルを通過した各波長の光の楕円
偏光の状態が求まる。

【００７４】次に、この楕円偏光がＡセルに入って通過
した後の楕円偏光の状態を求める。Ａセルに入射する楕
円偏光は上記と同様な計算で求まり、ＡセルとＢセルの
隣接する基板のラビング方向のなす角度は９０度とす
る。また、Ａセルの液晶もセルの厚さ方向に２００分割
し、一軸性の位相子が右に０．７度ずつねじれて全体と
しては右に１４０度ねじれた構造をしているものとして
液晶層のΔｎ・ｄを適当な値とすると、前記の計算式か
らＡセルを通過した楕円偏光の状態が求まる。さらに、
ここで偏光板に隣接する基板のラビング方向と偏光板の
偏光軸の方向とのなす角度を４５度として偏光板を通過
した後のスペクトルを求め視感度補正をしたＹ値を求め
る。

【００７５】上記の計算において、Ａセルの液晶のΔｎ
・ｄの値を０μｍから１．５μｍまでとして、Ａセルの
Δｎ・ｄと視感度補正したＹ値の関係を求める。このと
きＡセルのΔｎ・ｄを横軸にＹ値を縦軸にとると図２４
（ｂ）のように、Ｙ値は極大、極小値を持ち周期的に変
化する。偏光軸とラビング方向のなす角度が４５度とな
る方向は２方向あるので、上記図２４（ｂ）には２本の
曲線が描かれている。表示のモードとしては、ネガモー
ド（電圧無印加状態で暗い）とポジモード（電圧無印加
状態で明るい）がある。ネガモードのときは電圧無印加
状態がより暗い方が望ましく、ポジモードのときは電圧
無印加状態がより明るい方が望ましい。したがって図２
４（ｂ）でＹ値が極大となる部分がポジモードに、Ｙ値
が極小となる部分がネガモードに適している。

【００７６】従来のネガモードの電圧印加状態のＹ値は
５％程度と高く、また目視でも色座標上でもはっきりと
青色に着色していることが認められる。

【００７７】これに対し、図２４（ｂ）で極小となるＹ
値は従来のＳＴＮ型液晶装置のネガモードのＹ値の半分
以下となっている。このときの色は色座標上では少し着
色しているがＹ値が小さいために目視では充分黒に近い
色として認められる。また電圧を印加した状態では白色
として認められる。従ってネガモードのときはＹ値が極
小となる部分で白黒表示が得られるのでこのときΔｎ・
ｄが求める値となる。Ｙ値が極大となる部分は従来のポ
ジモードのときの電圧無印加状態の色と比較すると目視
でも色座標上でも白色に近くなる。しかし、Ｙ値が極大
となる部分の前後でも白色に近くなっている。そのため
ポジモードでは白黒表示が得られる部分はかなり広い範
囲となり、その境界を判断するのは非常に困難である。
また、偏光軸とラビング方向のなす角度が４５度なので
図２４（ｂ）の一方の曲線のときの偏光軸の方向を９０
度ずらすと、もう一方の曲線となる偏光軸と一致する。
そのため図２４（ｂ）での極大、極小となるΔｎ・ｄの
値は同じである。

【００７８】以上のことから白黒となるのはＹ値が極小
となるΔｎ・ｄである。つまり、Ｂセルが左ねじれの２
００度でΔｎ・ｄ＝０．９μｍとして、偏光板に隣接す
るＢセルの基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向
とのなす角度を４５度とし、ＢセルとＡセルの隣接する
基板の各々のラビング方向のなす角度を９０度とし、Ａ
セルが右ねじれの１４０度とし、偏光板に隣接するＡセ
ルの基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向とのな
す角度を４５度としたときに、ＡセルのΔｎ・ｄが０．
３３μｍ、０．７μｍ、１．０μｍ、１．３μｍ（Ａセ
ルのΔｎ・ｄが１．５μｍ以下では）のときに白黒表示
が得られる（図２４（ｂ）参照）。

【００７９】次に、偏光板に隣接する各セルの基板のラ
ビング方向と偏光板の偏光軸の方向が４５度以外の場合
や、ＢセルとＡセルの隣接する基板の各々のラビング方
向のなす角度が９０度以外の場合についても同様の手順
で計算を行う。そうすると、Ｙ値が極小となるＡセルの
Δｎ・ｄは、ある幅を持ち周期的に現れる範囲として求
まる（図２４（ａ）においてねじれ角を右１４０度に固
定した場合のΔｎ・ｄの分布）。ただし、このときの各
軸の方向のなす角度はＹ値の極小値が３％以下になる
か、極端に着色することがない範囲である。

【００８０】また、Ｂセルの条件はそのままとして、Ａ
セルのねじれ角の大きさのみを変えた場合についても上
記と同様にＹ値が極小となるＡセルのΔｎ・ｄの範囲が
周期的に現れてくる。このようにして求めたＡセルのね
じれ角の大きさとΔｎ・ｄの関係をまとめたものが図２
４（ａ）となる。つまり、図２４（ａ）から、Ｂセルが
２００度の左ねじれでΔｎ・ｄが０．９μｍのときに
は、白黒表示が得られるＡセルのねじれ角の大きさとΔ
ｎ・ｄの条件はただひとつだけ存在するのではなく、あ
る扇状の範囲が周期的に存在していることがわかる。

【００８１】さらに、Ｂセルのねじれ角の大きさとΔｎ
・ｄを変えた場合にも、上記と同様の手順により白黒表
示が得られるＡセルのねじれ角の大きさとΔｎ・ｄが求
められる。この場合にもＡセルのねじれ角の大きさとΔ
ｎ・ｄの関係は扇状となり、周期的に現れてくる。

【００８２】このようにして任意のＢセルのねじれ角と
Δｎ・ｄに対して、白黒表示となるためのＡセルのねじ
れ角とΔｎ・ｄを求めることができ、そのＡセルのねじ
れ角とΔｎ・ｄは唯ひとつではなく、数多く存在してい
るものである。

【００８３】［実施例２］実施例１において、図２３の
角度２３１７を約４０度、Ａセルの液晶のねじれ角２３
１８を約１４０度の右ねじれ、角度２３１９を約９０
度、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約２００度の左
ねじれ、角度２３２１を約４０度、Ａセルの液晶層のΔ
ｎ・ｄを約０．７μｍ、Ｂセルの液晶層のΔｎ・ｄを約
０．９μｍとする。このときの液晶装置の外観のスペク
トルを図２５に示す。同図において、カーブIはオフ状
態を、カーブIIはオン状態を示す。図２０に示した従来
技術による液晶装置の外観のスペクトルは、オフ（カー
ブI）のときには黄色となり、オン（カーブII）のとき
には青色となっている。しかし、上記図２５に示したよ
うに、本発明の液晶装置では、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となっている。

【００８４】［実施例３］実施例１において、図２３の
角度２３１７を約４０度、Ａセルの液晶のねじれ角２３
１８を約２００度の右ねじれ、角度２３１９を約９０
度、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約２００度の左
ねじれ、角度２３２１を約５０度、Ａセルの液晶層のΔ
ｎ・ｄを約０．９μｍ、Ｂセルの液晶層のΔｎ・ｄを約
０．９μｍとする。このときの液晶装置の外観のスペク
トルを図２６に示す。同図において、カーブIはオフ状
態を、カーブIIはオン状態を示す。この場合も実施例２
と同様に、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ
黒色となっている。

【００８５】［実施例４］実施例１において、図２３の
角度２３１７を約４０度、Ａセルの液晶のねじれ角２３
１８を約２６０度の右ねじれ、角度２３１９を約９０
度、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約２００度の左
ねじれ、角度２３２１を約４０度、Ａセルの液晶層のΔ
ｎ・ｄを約０．８μｍ、Ｂセルの液晶層のΔｎ・ｄを約
０．９μｍとする。このときの液晶装置の外観のスペク
トルを図２７に示す。同図において、カーブIはオフ状
態を、カーブIIはオン状態を示す。この場合も、実施例
２、実施例３と同様に、オフ状態でほぼ白色となり、オ
ン状態でほぼ黒色となっている。

【００８６】［実施例５］図２３において、Ｂセルの液
晶のねじれ角２３２０を約２５０度の左ねじれ、Δｎ・
ｄを約０．９μｍ、角度２３１９を約９０度、角度２３
１７を３０度から６０度まで、角度２３２１を３０度か
ら６０度までの範囲とすると、Ａセルの液晶のねじれ角
２３１８とΔｎ・ｄを図２８の斜線の部分としたときに
オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となる
液晶装置が得られる。

【００８７】［実施例６］実施例５において、図２３の
角度２３１７を約４０度、Ａセルの液晶のねじれ角２３
１８を約１６０度の右ねじれ、角度２３１９を約９０
度、Ｂセルの液晶のねじれ角２３２０を約２５０度の左
ねじれ、角度２３２１を約４０度、Ａセルの液晶層のΔ
ｎ・ｄを約０．８μｍ、Ｂセルの液晶層のΔｎ・ｄを約
０．９μｍとする。このときの液晶装置の外観のスペク
トルを図２９に示す。同図において、カーブIはオフ状
態を、カーブIIはオン状態を示す。この場合も実施例２
と同様に、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ
黒色となっている。

【００８８】［実施例７］図２３において、角度２３１
７を約４０度、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８を約３
６０度の右ねじれ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの
液晶のねじれ角２３２０を約２５０度の左ねじれ、角度
２３２１を約４０度とし、さらにＡセルの液晶層のΔｎ
・ｄを約１．０μｍ、Ｂセルの液晶層のΔｎ・ｄを約
０．９μｍとする。このときもオフ状態では白色とな
り、オン状態ではより黒色となる液晶装置となる。

【００８９】［実施例８］図２３において、角度２３１
７を約５０度、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８を約１
７０度の右ねじれ、角度２３１９を約９０度、Ｂセルの
液晶のねじれ角２３２０を約１７０度の左ねじれ、角度
２３２１を約４０度とし、さらにＡセルの液晶層のΔｎ
・ｄを約０．７μｍ、Ｂセルの液晶層のΔｎ・ｄを約
０．７μｍとする。このときもオフ状態では白色とな
り、オン状態ではより黒色の液晶装置となる。

【００９０】［実施例９］図２３において、Ｂセルの液
晶のねじれ角２３２０を約１２０度の左ねじれ、Δｎ・
ｄを約０．９μｍ、角度２３１９を約９０度、角度２３
１７を３０度から６０度まで、角度２３２１を３０度か
ら６０度までの範囲とすると、Ａセルの液晶のねじれ角
２３１８とΔｎ・ｄを図３０の斜線の部分としたとき、
オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となる
液晶装置が得られる。

【００９１】［実施例１０］図２３において、Ｂセルの
液晶のねじれ角２３２０を約２００度の左ねじれ、Δｎ
・ｄを約０．６μｍ、角度２３１９を約９０度、角度２
３１７を３０度から６０度まで、角度２３２１を３０度
から６０度までの範囲とすると、Ａセルの液晶のねじれ
角２３１８とΔｎ・ｄを図３１の斜線の部分としたと
き、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色と
なる液晶装置が得られる。

【００９２】［実施例１１］図２３において、Ｂセルの
液晶のねじれ角２３２０を約２００度の左ねじれ、Δｎ
・ｄを約１．５μｍ、角度２３１９を約９０度、角度２
３１７を３０度から６０度まで、角度２３２１を３０度
から６０度までの範囲とすると、Ａセルの液晶のねじれ
角２３１８とΔｎ・ｄを図３２の斜線の部分としたと
き、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色と
なる液晶装置が得られる。

【００９３】［実施例１２］図２３において、Ｂセルの
液晶のねじれ角２３２０を約３５０度の左ねじれ、Δｎ
・ｄを約０．９μｍ、角度２３１９を約９０度、角度２
３１７を３０度から６０度まで、角度２３２１を３０度
から６０度までの範囲とすると、Ａセルの液晶のねじれ
角２３１８とΔｎ・ｄを図３３の斜線の部分としたと
き、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色と
なる液晶装置が得られる。

【００９４】［実施例１３］実施例１から実施例１２に
おいて、ＡセルとＢセルを上下逆に配置しても同様の効
果が得られる。また図２２に示したＡセルの下側基板２
２０４とＢセルの上側電極基板２２０７の２枚の基板を
１枚の基板に置き換えても同様の効果が得られる。

【００９５】［実施例１４］図３４において３４２２は
上側偏光板、３４２３は上側Ａセル、３４２４はＢセ
ル、３４２５は下側Ａセル、３４２６は下側偏光板であ
る。同図の構造の液晶装置において、上側Ａセル３４２
３、下側Ａセル３４２５ともに液晶分子は右ねじれであ
る。またＢセル３４２４の液晶分子は左ねじれである。
このときの上側Ａセル３４２３の液晶分子のねじれ角と
下側Ａセル３４２５の液晶分子のねじれ角を加えたもの
をＡセル全体のねじれ角とし、上側Ａセル３４２３の液
晶層のΔｎ・ｄと下側Ａセル３４２５の液晶層のΔｎ・
ｄを加えたものをＡセル全体のΔｎ・ｄとする。このＡ
セル全体のねじれ角とＡセル全体のΔｎ・ｄを実施例１
から実施例１２までのＡセルの条件にした場合でも、実
施例１から実施例１２までと同様の効果がえられる。上
記各セル３４２３・３４２４・３４２５の配置順序を任
意に換えても同様の効果が得られる。またＡセルは上記
と同様の条件で３層以上設けることもできる。

【００９６】［実施例１５］実施例１４の構造におい
て、上側Ａセル３４２３の下側基板３４２９とＢセル３
４２４の上側電極基板３４３０の２枚の基板を１枚の基
板に置き換える。さらにＢセル３４２４の下側電極基板
３４３２と下側Ａセル３４２５の上側基板３４３３の２
枚の基板を１枚の基板に置き換える。このようにすると
基板数が減り構造が簡単になり、しかも実施例１４と同
様の効果が得られる。

【００９７】［実施例１６］実施例１から実施例１５に
おいて、Ａセルの液晶ＮＩ点の温度Ｔ_A （Ｋ）、Ｂセル
の液晶のＮＩ点の温度をＴ_B （Ｋ）とする。このときに ０．８６≦Ｔ_A ／Ｔ_B ≦１．１５ となる液晶を用いると、温度変化によりＢセルとＡセル
の液晶層のΔｎ・ｄが変化しても液晶装置の外観色はほ
とんど変化しない。

【００９８】［実施例１７］実施例１から実施例１６に
おいて、Ａセルの液晶として誘電率異方性Δεが正であ
る液晶を用いると、外部からの静電気の影響によりＡセ
ルの液晶の配向が乱れ、液晶装置の外観に色ムラが現れ
てしまうことがある。そこで、Ａセルの液晶として誘電
率異方性Δεが負である液晶を用いれば、たとえ外部か
ら静電気の影響があっても外観の色ムラが発生しない液
晶装置となる。

【００９９】［実施例１８］実施例１から実施例１６に
おいて、Ａセルの上下基板の内側に電極を付け、Ａセル
の液晶にΔεが正のものを用いる。そうすることによ
り、たとえ温度変化により液晶装置の外観の色が変化を
しても、Ａセルの上下基板に付けた電極間に電圧を印加
することにより色の変化を打ち消すことが可能となる。

【０１００】［実施例１９］実施例１３と実施例１５を
除く実施例１から実施例１８までにおいて、ＡセルとＢ
セルの接する基板面での光の反射を防ぐために、Ａセル
とＢセルを光学的に接着する。接着層としてエンボス加
工したポリビニルブチラールフィルムを用いて加熱加圧
により接着する。また、接着剤として熱硬化のエポキシ
系およびウレタン系接着剤を用いても良い。さらにアク
リル系の紫外線接着剤を用いても良い。以上のようにし
てＡセルとＢセルを接着すると両セルの境界面での反射
を減らすことができる。

【０１０１】［実施例２０］図３５は光学的異方体とし
てフィルム状高分子層（以後、Ａフィルムと呼ぶ）を用
いた場合の構造の一例を示す。同図において３５３６は
上側偏光板、３５３７は上側Ａフィルム、３５３８はＢ
セル、３５３９は下側Ａフィルム、３５４０は下側偏光
板である。

【０１０２】また、図３６はＡフィルムを用いた液晶装
置の各軸の関係を示した図である。同図において３６４
５はＢセルの上側電極基板のラビング方向、３６４６は
Ｂセルの下側電極基板のラビング方向、３６４７は上側
Ａフィルムの光軸の方、３６４８は下側Ａフィルムの光
軸の方向、３６４９は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の
方向、３６５０は下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方
向、３６５１は上側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３
６４９と上側Ａフィルムの光軸の方向３６４７とのなす
角度、３６５２は上側Ａフィルムの光軸の方向３６４７
とＢセルの上側電極基板のラビング方向３６４５とのな
す角度、３６５３はＢセルの液晶のねじれ角の大きさ、
３６５４はＢセルの下側電極基板のラビング方向３６４
６と下側Ａフィルムの光軸の方向３６４８とのなす角
度、３６５５は下側Ａフィルムの光軸方向３６４８と下
側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向３６５０とのなす角
度である。

【０１０３】同図において角度３６５１を約４０度、角
度３６５２を約９０度、角度３６５３を約２００度の左
ねじれ下側Ａフィルムを入れずにＢセルの下側電極基板
のラビング方向３６４６と下側偏光板の偏光軸（吸収
軸）の方向３６５０とのなす角度を約４０度とする。ま
た、上側Ａフィルムの屈折率異方性Δｎと上側Ａフィル
ムの層厚ｄの積Δｎ・ｄが約０．５５μｍ、ＢセルのΔ
ｎ・ｄが約０．９μｍとする。このときにも液晶表示装
置の外観の色がオフ状態ではほぼ白色となり、オン状態
ではほぼ黒色となる。

【０１０４】このＡフィルムは、ＤＡＣ、ＰＥＴ、二酢
酸セルロース、ＰＶＡ、ポリアミド、ポリエーテルサル
フォン、アクリル、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリ
オレフィン系などの一軸延伸フィルムを用いる。

【０１０５】以下にＡフィルムを用いた実施例を述べ
る。

【０１０６】［実施例２１］図３６において、角度３６
５１を約５０度、角度３６５２を約９０度、Ｂセルの液
晶のねじれ角３６５３を約２００度の左ねじれ、角度３
６５４を約９０度、角度３６５５を約５０度とする。ま
た、上側ＡフィルムのΔｎ・ｄと下側ＡフィルムのΔｎ
・ｄを加えたものが約０．６μｍ、ＢセルのΔｎ・ｄが
約０．９μｍとする。このときも実施例２０と同様の効
果が得られる。

【０１０７】［実施例２２］図３６において、下側Ａフ
ィルムがない構造としたときに上側ＡフィルムのΔｎ・
ｄを約０．５５μｍ、角度３６５１を約５０度、角度３
６５２を約９０度、Ｂセルの液晶のねじれ角３６５３を
約２５０度の左ねじれ、Ｂセルの下側電極基板のラビン
グ方向３６４６と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向
３６５０とのなす角を約５０度、Ｂセルの液晶のΔｎ・
ｄを約０．９μｍとしたときにも液晶装置の外観の色は
オフ状態ではほぼ白色となりオン状態ではほぼ黒色とな
る。

【０１０８】［実施例２３］図３６において、下側Ａフ
ィルムがなく、上側Ａフィルムが上から下に向かって１
５度ずつ右ねじれの方向に光軸がずれた１１枚のフィル
ムから成り、そのΔｎ・ｄの和が約０．７μｍとする。
さらに上側偏光板の偏光軸（吸収軸）と上側Ａフィルム
の最上層のフィルムの光軸の方向とのなす角度を約５０
度、上側Ａフィルムの最下層のフィルムの光軸の方向と
Ｂセルの上側電極基板のラビング方向とのなす角度を約
９０度、Ｂセルの下側電極基板のラビング方向と下側偏
光板の偏光軸（吸収軸）とのなす角度を約４０度とし、
Ｂセルの液晶のねじれ角３６５３を約２００度の左ねじ
れ、Ｂセルの液晶のΔｎ・ｄを約０．９μｍとする。こ
のときに液晶装置の外観の色はオフ状態ではほぼ白色と
なり、オン状態ではほぼ黒色となる。

【０１０９】［実施例２４］図３５において、下側Ａフ
ィルム３５３９がない構造としたときに、上側Ａフィル
ム３５３７のΔｎ・ｄを約０．６５〜０．８５μｍ、図
３６の角度３６５１を３５度から５５度、角度３６５２
を８０度から１００度、Ｂセルの液晶のねじれ角３６５
３を約２００度の左ねじれ、Ｂセルの下側電極基板のラ
ビング方向３６４６と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の
方向３６５０とのなす角を３５度から５５度、Ｂセルの
液晶のΔｎ・ｄを約０．９μｍとした。

【０１１０】この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほ
ぼ白色となりオン状態ではほぼ黒色となった。

【０１１１】［実施例２５］図３５において、下側Ａフ
ィルム３５３９がない構造としたときに、上側Ａフィル
ム３５３７のΔｎ・ｄを約０．２５〜０．４５μｍ、図
３６の角度３６５１を３５度から５５度、角度３６５２
を８０度から１００度、Ｂセルの液晶のねじれ角３６５
３を約２００度の左ねじれ、Ｂセルの下側電極基板のラ
ビング方向３６４６と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の
方向３６５０とのなす角度を３５度から５５度、Ｂセル
の液晶のΔｎ・ｄを約０．９μｍとした。この液晶装置
の外観の色はオフ状態ではほぼ白色となりオン状態では
ほぼ黒色となった。

【０１１２】［実施例２６］図３５において、下側Ａフ
ィルム３５３９がない構造としたときに、上側Ａフィル
ム３５３７のΔｎ・ｄを約０．４〜０．６μｍ、図３６
の角度３６５１を３５度から５５度、角度３６５２を８
０度から１００度、Ｂセルの液晶のねじれ角３６５３を
約１８０度の左ねじれ、Ｂセルの下側電極基板のラビン
グ方向３６４６と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向
３６５０とのなす角を３５度から５５度、Ｂセルの液晶
のΔｎ・ｄを約０．９μｍとした。

【０１１３】この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほ
ぼ白色となりオン状態ではほぼ黒色となった。

【０１１４】［実施例２７］図３５において、下側Ａフ
ィルム３５３９がない構造としたときに、上側Ａフィル
ム３５３７のΔｎ・ｄを約０．５〜０．７μｍ、角度３
６５１を３５度から５５度、図３６の角度３６５２を８
０度から１００度、Ｂセルの液晶のねじれ角３６５３を
約１８０度の左ねじれ、Ｂセルの下側電極基板のラビン
グ方向３６４６と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向
３６５０とのなす角を３５度から５５度、Ｂセルの液晶
のΔｎ・ｄを約１．０μｍとした。

【０１１５】この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほ
ぼ白色となりオン状態ではほぼ黒色となった。

【０１１６】［実施例２８］図３５において、下側Ａフ
ィルム３５３９がない構造としたときに、上側Ａフィル
ム３５３７のΔｎ・ｄを約０．５〜０．６μｍ、図３６
の角度３６５１を３５度から５５度、角度３６５２を８
０度から１００度、Ｂセルの液晶のねじれ角３６５３を
約２３０度の左ねじれ、Ｂセルの下側電極基板のラビン
グ方向３６４６と下側偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向
３６５０とのなす角を３５度から５５度、Ｂセルの液晶
のΔｎ・ｄを約０．９μｍとした。

【０１１７】この液晶装置の外観の色はオフ状態ではほ
ぼ白色となりオン状態ではほぼ黒色となった。

【０１１８】［実施例２９］実施例２０から実施例２８
において、Ａフィルムを偏光板と一体にした構造にす
る。図３７に偏光板とＡフィルムを一体としたときの構
造をモデル的に示す。同図において３７５６は偏光板の
保護フィルム、３７５７は偏光子、３７５８はＡフィル
ム、３７５９は偏光板の保護フィルムである。同図のよ
うにＡフィルムを偏光板と一体にして液晶装置に用いて
も同様の効果がある。

【０１１９】［実施例３０］実施例１から実施例２９に
おいて、反射板を上下どちらの偏光板の外側に置いて
も、白黒表示の反射型の液晶装置が得られる。

【０１２０】［実施例３１］実施例２０に示したＡフィ
ルムを光学的異方体として用いるかわりに、コレステリ
ック相を示す液晶性高分子フィルム（以後、Ａｃｈフィ
ルムと呼ぶ）を光学的異方体として用いた場合の実施例
について詳述する。

【０１２１】図３８に光学的異方体としてＡｃｈフィル
ムを用いた場合の構造を示す。同図において３８６１は
上側偏光板、３８６２はＡｃｈフィルム、３８６３はＢ
セル、３８６４はＢセルの上側電極基板、３８６５はＢ
セルの液晶、３８６６はＢセルの下側電極基板、３８６
７は下側偏光板である。

【０１２２】又、図３９はＡｃｈフィルムを用いた液晶
表示装置の各軸の関係を示した図である。同図において
３９６８はＢセルの下側電極基板のラビング方向、３９
６９はＢセルの上側電極基板のラビング方向、３９７０
はＡｃｈフィルムのＢセルに隣接する液晶分子の長軸方
向、３９７１はＡｃｈフィルムの上側偏光板に隣接する
液晶分子の長軸方向、３９７２は下側偏光板の偏光軸
（吸収軸）の方向、３９７３は上側偏光板の偏光軸（吸
収軸）の方向、３９７４はＢセルの液晶のねじれ角の大
きさ、３９７５は前記３９７０と前記３９６９のなす角
度、３９７６は前記３９７３と前記３９７１のなす角
度、３９７７は前記３９６８と前記３９７２のなす角
度、３９７８は前記３９７１と前記３９７０とのなす角
度を示すこととする。

【０１２３】ここで、偏光板とＡｃｈフィルムとＢセル
を図３８に示す如く配置し、各軸の条件を次のように設
定した。

【０１２４】Ｂセルの液晶のねじれ角３９７４を約２０
０度の左ねじれ、Δｎ・ｄが０．９μｍとなるようにＢ
セルを組み立てた。一方、Ａｃｈフィルムをあらかじめ
角度３９７８を約３３０度の右ねじれ、Δｎ・ｄを一軸
延伸フィルムに換算して約１．０５μｍとなるように調
整し、角度３９７５を８０度から１００度、角度３９７
６および３９７７をそれぞれ４０度から５０度の範囲に
設定して液晶装置を製造した。このときの液晶装置の透
過光スペクトルを測定したところ、外観の色がオフ状態
ではほぼ白色となり、オン状態ではほぼ黒色となった。

【０１２５】本実施例ではＡｃｈフィルムとして、ポリ
ペプチドとポルメチルメタクリレ ［実施例３２］図３９において、Ｂセルの液晶のねじれ
角３９７４を約２００度の左ねじれ、Δｎ・ｄが０．９
μｍとなるようにＢセルを組み立てた。一方、Ａｃｈフ
ィルムをあらかじめ、角度３９７８を約３６０度の右ね
じれ、Δｎ・ｄを一軸延伸フィルムに換算して約１．０
μｍとなるように調整し、角度３９７５を８０度から１
００度の範囲、角度３９７６および３９７７をそれぞれ
４０度から５０度の範囲に設定して液晶装置を製造し
た。

【０１２６】このときも外観の色がオフ状態ではほぼ白
色となり、オン状態ではほぼ黒色となった。

【０１２７】［実施例３３］図３９において、Ｂセルの
液晶のねじれ角３９７４を約２００度の左ねじれ、Δｎ
・ｄが０．９μｍとなるようにＢセルを組み立てた。一
方、Ａｃｈフィルムをあらかじめ、角度３９７８を約２
１０度の右ねじれ、Δｎ・ｄを一軸延伸フィルムに換算
して約０．９５μｍとなるように調整し、角度３９７５
を８０度から１００度の範囲、角度３９７６を４０度か
ら５０度の範囲、角度３９７７を４０度から５０度の範
囲に設定して液晶装置を製造した。

【０１２８】このときも外観の色がオフ状態ではほぼ白
色となり、オン状態ではほぼ黒色となった。

【０１２９】［実施例３４］図３９において、Ｂセルの
液晶のねじれ角３９７４を約１８０度の左ねじれ、Δｎ
・ｄが０．９μｍとなるようにＢセルを組み立てた。一
方、Ａｃｈフィルムをあらかじめ、角度３９７８を約１
８０度の右ねじれ、Δｎ・ｄを一軸延伸フィルムに換算
して約０．９μｍとなるように調整し、角度３９７５を
８０度から１００度の範囲、角度３９７６を４０度から
５０度の範囲、角度３９７７を４０度から５０度の範囲
に設定して液晶装置を製造した。

【０１３０】このときも外観の色がオフ状態ではほぼ白
色となり、オン状態ではほぼ黒色となった。

【０１３１】［実施例３５］実施例３１〜３４におい
て、液晶性高分子フィルムのかわりに高分子及び低分子
液晶の混合物を用いても、実施例３１〜３４と同様の結
果が得られた。

【０１３２】［実施例３６］実施例３１〜３４におい
て、Ａｃｈフィルムとしてメルク社製ＴＮ液晶ＺＬＩ３
２８５及びＢＤＨ社製カイラルドーパント ＣＢ−１５
と低重合ポリメチルメタクリレートの混合体から成るポ
リマーフィルムを用いた場合も実施例３１〜３４と同様
の効果が得られた。

【０１３３】［実施例３７］実施例３１〜３６におい
て、上側偏光板あるいは下側偏光板の外側に反射板を用
いた場合にもオフ状態ではほぼ白色となり、オン状態で
はほぼ黒色となった。

【０１３４】

【発明の効果】本発明によって、従来のＳＴＮ型液晶装
置の大きな欠点であった着色現象が解決できた。つまり
本発明は完全な白黒表示を可能とした。それのみなら
ず、透過状態の光量が増加し、明るい表示となった。更
に、非透過状態でのもれ光量が非常に少なくなり、透過
状態の光量の増加と相まってコントラスト比が大きく向
上した。

【０１３５】以上の効果によって、本発明はカラー表示
に応用したときに良好なカラー表示特性を示すことがで
きた。特にツイスト角が１８０度以上の場合、明視方向
が正面となり、正面を中心に、同心円に近い領域が明視
領域となった。このためフルカラー画像表示素子とし
て、従来のＴＮ型液晶装置を用いたものに比較し、視野
角の広さ、視野角の方向（ＴＮ型のものは斜め方向が明
視方向である）、コントラスト比などが大きく改善され
た。当然階調表示を行わないカラー表示（８色表示）の
場合もＴＮ型のものに比べ改善されている。

【０１３６】本発明は表示用液晶セルの液晶層の厚さに
関係なく上記効果が得られる為、表示用液晶セルの液晶
層の厚さを薄くしてゆくことにより高速応答の表示装置
を容易に実現することができる。なぜなら応答速度は概
ね液晶層の厚みの２乗に比例するからである。

【０１３７】更に本発明は前記したようにコントラスト
比の向上にも効果があるので、マルチプレックス駆動の
駆動ライン数の向上にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の液晶装置の典型的な一例を示した
図。

【図２】 本発明による液晶装置のオフ状態の光学的特
性を示した図。

【図３】 本発明の液晶装置での液晶セルと偏光板と光
学的異方体との関係を示した図。

【図４】 本発明による液晶装置のオフ状態のスペクト
ルを示した図。

【図５】 図４に示した本発明による液晶装置のオフ状
態のスペクトルを色座標上にプットしたｘｙ色度図。

【図６】 光学的異方体が液晶セルの変換の完全な逆変
換にならない場合を概念的に示した図。

【図７】 本発明の液晶装置において光学異方体として
フィルム状高分子を用いた場合の各軸方向の関係を示し
た図。

【図８】 実施例２０に示された条件におけるスペクト
ル曲線を示した図。

【図９】 図８に示したスペクトル曲線を色座標に示し
たｘｙ色度図。

【図１０】 本発明の液晶装置の他の構成例を示した
図。

【図１１】 （ａ）は液晶層を１０分割したときの断面
を模式的に描いた図。（ｂ）は（ａ）の液晶層厚とねじ
れ角の関係を概念的に示した図。

【図１２】 液晶層を２０分割して計算した波長４５０
ｎｍの光の偏光状態の推移を示した図。

【図１３】 液晶層を２０分割して計算した波長５５０
ｎｍの光の偏光状態の推移を示した図。

【図１４】 液晶層を２０分割して計算した波長６５０
ｎｍの光の偏光状態の推移を示した図。

【図１５】 本発明の具体的な実施例で用いた偏光板２
枚の光透過率の波長依存性を示した図。

【図１６】 本発明の液晶装置の駆動方法の一例を示し
た図。

【図１７】 従来のスーパーツイステッドネマチック型
液晶装置の模式図。

【図１８】 従来のＳＴＮ−ＬＣＤのオフ状態の光学的
特性を示した図。

【図１９】 従来の液晶装置の液晶セルと偏光板の偏光
軸（吸収軸）の関係を示した図。

【図２０】 従来の液晶装置のマルチプレックス駆動時
のオン状態の画素とオフ状態の画素の光透過率のスペク
トルを示した図。

【図２１】 図２０に示したスペクトル曲線を色座標に
プロットしたｘｙ色度図。

【図２２】 本発明の一実施例における液晶装置の構造
を示した図。

【図２３】 本発明の液晶装置の各軸の関係を示した図
である。

【図２４】 （ａ）は本発明の実施例１において、Ｂセ
ルの条件を固定したときのＡセルの液晶のねじれ角とΔ
ｎ・ｄの望ましい範囲を示した図。（ｂ）は（ａ）の範
囲を計算により導く際のΔｎ・ｄに対するＹ値の関係を
示す図。

【図２５】 本発明の実施例２の液晶装置の外観の波長
と透過率特性の関係を示した図。

【図２６】 本発明の実施例３の液晶装置の外観の波長
と透過率特性の関係を示した図。

【図２７】 本発明の実施例４の液晶装置の外観の波長
と透過率特性の関係を示した図。

【図２８】 本発明の実施例において、Ｂセルの条件を
固定したときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄの望
ましい範囲を示した図。

【図２９】本発明の実施例６の液晶装置の外観の波長と
透過率特性の関係を示した図。

【図３０】本発明の実施例９において、Ｂセルの条件を
固定したときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄの望
ましい範囲を示した図。

【図３１】 本発明の実施例１０において、Ｂセルの条
件を固定したときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄ
の望ましい範囲を示した図。

【図３２】 本発明の実施例１１において、Ｂセルの条
件を固定したときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄ
の望ましい範囲を示した図。

【図３３】 本発明の実施例１２において、Ｂセルの条
件を固定したときのＡセルの液晶のねじれ角とΔｎ・ｄ
の望ましい範囲を示した図。

【図３４】 本発明の実施例１４の液晶装置の構造を示
した図。

【図３５】 本発明の実施例２０の液晶装置の構造を示
した図。

【図３６】 本発明の実施例２１の液晶装置の各軸の関
係を示した図。

【図３７】 本発明の実施例２９の液晶装置の偏光板の
構造を示した図。

【図３８】 本発明の実施例３１の液晶装置の構造を示
した図。

【図３９】 本発明の実施例３１の液晶装置の各軸の関
係を示した図。

【符号の説明】

１１、１８、３８６１、３８６７ 偏光板 １２、３８６３ 液晶セル １９、３８６２ 光学的異方体

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年４月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶装置は、対
向する一対の基板間に１２０度以上にねじれ配向した液
晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも一層の光学的
異方体とを一対の偏光板の間に配置してなる液晶装置で
あって、前記液晶セルに挟持した前記液晶のねじれ角、
及び前記液晶の複屈折率（Δｎ）と前記液晶層の層厚
（ｄ）との積（Δｎ・ｄ）の値に基づいて、前記液晶装
置を透過した光の光強度を視感度補正した値がほぼ極小
となるように前記光学的異方体のΔｎ・ｄの値を設定し
たことを特徴とする。また、前記液晶装置を透過した光
の光強度を視感度補正した値が３％以下の範囲におい
て、前記光学的異方体のΔｎ・ｄの値を設定したことを
特徴とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７１】〔実施例１〕本実施例は本発明に係わるも
のである。図２３において、Ｂセルの液晶のねじれ角２
３２０を約２００度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約０．９μ
ｍ、角度２３１９を約９０度、角度２３１７を３０度か
ら６０度まで、角度２３２１を３０度から６０度までの
範囲とすると、Ａセルの液晶のねじれ角２３１８とΔｎ
・ｄを図２４（ａ）の斜線の部分としたときに、オフ状
態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装
置が得られる。

フロントページの続き (72)発明者 永田 光夫 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 青木 和雄 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する内面に電極が形成された一対の基
   板間に、１２０°以上にねじれ配向されたネマチック液
   晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも一層の光学的
   異方体である液晶性高分子フィルムとを、一対の偏光板
   に有してなり、一方の偏光板を入射した光が、前記液晶
   セルと該液晶セルと隣接する前記液晶性高分子フィルム
   との間で各波長ごとに長軸方向の異なる楕円偏光とな
   り、その後他方の偏光板に入射する際には各波長ごとに
   長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前記液晶性
   高分子フィルムが配置されたことを特徴とする液晶装
   置。