JPS6321906B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多層構造のツイストネマテイツク型
液晶表示装置に関するものである。

最近、ツイストネマテイツク型（TN型）の液
晶表示装置として、一対の電極基板間に封入され
かつ略90度ツイスト配向されたＰ型ネマテイツク
液晶（誘電異方性が正のネマテイツク液晶）の層
を複数層積層配置してなる多層構造の液晶表示装
置が製品化されている。

第１図及び第２図はそれぞれこの種多層構造の
ツイストネマテイツク型液晶表示装置として従来
知られているものを示したもので、いずれも液晶
層を上下二層に積層配置した二層構造の液晶表示
装置を示している。

すなわち、第１図に示す液晶表示装置は、シー
ル材３を介して接着重合された上下一対の透明な
電極基板１，２間にＰ型ネマテイツク液晶を略90
度ツイスト配向させて封入した上下一対のセル容
器体Ａ，Ｂを積層したもので、上側セル容器体Ａ
の上部電極基板１上にはその下面の液晶分子配向
方向に偏光軸方向を直交（或いは一致）させた上
側偏光板４ａが重合され、下側セル容器体Ｂの下
部電極基板２の下面にはその上面の液晶分子配向
方向に偏光軸方向を直交（或いは一致）させた下
側偏光板４ｂが重合されており、さらに前記下側
偏光板４ｂの下面には反射板５が重合されてい
る。なお、前記偏光板４ａ，４ｂの偏光軸方向を
前記電極基板１，２面の液晶分子配向方向と直交
させれば液晶層透過光線は常光線となり、偏光軸
方向を前記液晶分子配向方向と一致させれば液晶
層透過光線は異常光線となる。

また、第２図に示す液晶表示装置は、３枚の透
明な電極基板１０，１１，１２をシール材１３
ａ，１３ｂを介して積層重合し、中間電極基板１
０と上部電極基板１１との間及び中間電極基板１
０と下部電極基板１２との間にそれぞれＰ型ネマ
テイツク液晶を略90度ツイスト配向させて封入し
たもので、この液晶表示装置においても上部電極
基板１１の上面にはその下面の液晶分子配向方向
に偏光軸方向を直交（或いは一致）させた上側偏
光板１４ａが重合され、下部電極基板１２の下面
にはその上面の液晶分子配向方向に偏向軸方向を
直交（或いは一致）させた下側偏光板１４ｂが重
合されると共に、さらにその下面に反射板１５が
重合されている。

これら二層構造の液晶表示装置は、いずれも、
上下の液晶層L₁，L₂を切換え駆動することによ
つて同一位置に異なる表示パターンを表示させた
り、上下の液晶層L₁，L₂を同時に駆動して上下
の液晶層L₁，L₂の表示パターンを重合表示させ
たりすることができるものであり、単層構造の液
晶表示装置に比べて表示容量が多く、従つてこの
二層構造の液晶表示装置を使用すれば、例えば時
刻、日付、ストツプウオツチ時計時間などを切換
表示する多機能電子時計などに於て効果的な情報
表示を行なうことができる。

なお、この種多層構造の液晶表示装置として
は、上記のような二層構造の他に、三層以上の液
晶層を積層配置したものも考えられている。

ところで、ツイストネマテイツク型の液晶表示
装置は、周知のように、その表示装置特有の視角
位置方向から表示面を見れば表示が良く見える
が、視角位置以外の方向から表示面を見ると表示
があまり良く見えないという特性をもつており、
前記視角位置は液晶層のツイスト配向状態によつ
て決まるから、上記のような多層構造の液晶表示
装置においても、各液晶層L₁，L₂を全て同一状
態にツイスト配向させれば、各液晶層L₁，L₂の
視角位置を統一し、各液晶層L₁，L₂の表示を同
じ方向からほぼ同じ状態で見ることができる。

しかしながら、前記第１図及び第２図に示した
多層構造のツイストネマテイツク型液晶表示装置
では、上記のように各液晶層L₁，L₂を全て同一
の配向とすると、上側液晶層L₁の下側電極基板
面（下部電極基板２或いは中間電極基板１０の上
面）における液晶分子の向きと、下側液晶層L₂
の上側電極基板面（上部電極基板１或いは中間電
極基板１０の下面）における液晶分子の向きとが
略90度ずれる（各液晶層L₁，L₂は略90度ツイス
ト配向されているから、各液晶層L₁，L₂を同一
配向とすると上側液晶層L₁の下側電極基板面に
おける液晶分子の向きと、下側液晶層L₂の上側
電極基板面における液晶分子の向きとが略90度ず
れる）ために、各液晶層L₁，L₂の透過光線の関
係が常光線−異常光線（或いは異常光線−常光
線）となり、そのために表示の背景部分に光の干
渉による色むらが生じて表示品質を悪くすること
になる。

このため、従来は、第１図及び第２図において
一方の液晶層例えば上側液晶層L₁を右方向に略
90度ツイスト配向させ、他方の液晶層L₂を左方
向に略90度ツイスト配向させると共に、上側液晶
層L₁の下側電極基板面における液晶分子の向き
と下側液晶層L₂の上側電極基板面における液晶
分子の向きとを180度ずらすことによつて、各液
晶層L₁，L₂の視角位置を統一すると共に、各液
晶層L₁，L₂の透過光線をいずれも常光線（或い
はいずれも異常光線）として背景部に色むらが生
じるのを防ぐようにしている。

第３図ａ，ｂは前記上側液晶層L₁と下側液晶
層L₂の配向方向と視角位置との関係を示したも
ので、第３図ａにおいてａは上側液晶層L₁の上
側電極基板面における液晶分子の向き、ｂは同じ
く下側電極基板面における液晶分子の向き、E₁
は上側液晶層の視角位置、破線矢印は液晶分子の
ツイスト方向を示しており、また第３図ｂにおい
てｃは下側液晶層L₂の上側電極基板面における
液晶分子の向き、ｄは同じく下側電極基板面にお
ける液晶分子の向き、E₂は下側液晶層L₂の視角
位置、破線矢印は液晶分子のツイスト方向を示し
ている。

すなわち、従来は、積層配置される上下の液晶
層L₁，L₂の液晶分子を、その向きが各液晶層L₁，
L₂の隣接側において相互に180度ずれた方向に向
くように配向することによつて各液晶層L₁，L₂
での透過光線を共に常光線（或いは異常光線）と
すると共に、略90度ツイスト配向される前記各液
晶層L₁，L₂の一方を右方向にツイスト配向され
た層とし、他方を左方向にツイスト配向された層
とすることによつて各液晶層L₁，L₂の視角位置
を統一させているものであり、液晶層の視角位置
はその上下の電極基板面における液晶分子の向き
と液晶分子のツイスト方向によつて決まるから、
第３図ａ，ｂに示したような配向とすれば各液晶
層L₁，L₂の視角位置E₁，E₂が表示面に対して手
前側の中央に位置することになる。

しかしながら、上記のように上下の液晶層L₁，
L₂の一方を右方向にツイスト配向させ、他方を
左方向にツイスト配向させるためには、右方向に
ツイスト配向させる液晶層L₁中に右旋性旋光剤
を添加して液晶分子が右方向にツイスト配列する
ようにし、左方向にツイスト配向させる液晶層
L₂中には左旋性旋光剤を添加して液晶分子が左
方向にツイスト配列するようにすることが必要で
あり、前記旋光剤は液晶中に混合しておいて液晶
と一緒に電極基板間の液晶充填部に注入されるの
が普通であるから、上記のような右方向にツイス
ト配向させた液晶層L₁と左方向にツイスト配向
させた液晶層L₂とを積層配置した多層構造の液
晶表示装置を製造するには、一方の液晶充填部に
右旋性旋光剤を混合した液晶を注入し、他方の液
晶充填部には左旋性旋光剤を混合した液晶を注入
しなければならないことになる。

つまり、積層配置された各液晶層L₁，L₂を全
て同一状態にツイスト配向させた、背景部に色む
らが生じるために表示品質が悪いとされている液
晶表示装置においては、各液晶層L₁，L₂の全て
に同じ旋光剤を添加すればよいから、その製造に
際して各液晶充填部に右旋性または左旋性のいず
れかの旋光剤を混合した液晶を周知の真空注入法
または毛細管現象法によつて同時に注入すればよ
いが、上記のような右方向にツイスト配向させた
液晶層L₁と左方向にツイスト配向させた液晶層
L₂とを積層配置した液晶表示装置を製造する場
合は各液晶充填部に異なる旋光剤を混合した液晶
を注入しなければならないから、前記真空注入法
等によつて各液晶充填部に同時液晶を注入するこ
とはできない。

このため、従来は、右旋性旋光剤を混合した液
晶を注入する液晶充填部への液晶注入口と、左旋
性旋光剤を混合した液晶を注入する液晶充填部へ
の液晶注入口とを相反する側に形成しておいて、
一方の液晶充填部に前記真空注入法等により液晶
を注入し、その液晶注入口を封止した後、他方の
液晶充填部に前記真空注入法等により液晶を注入
し、その液晶注入口を封止するようにしているの
であるが、このように各液晶充填部への液晶注入
を二工程に分けて行なうのでは、工程数が多いた
めに製造コストが高くなり、これが製品価格を上
昇させる原因となつている。なお、第１図に示し
たタイプの液晶表示装置を製造する場合は、上側
のセル容器体Ａを構成する電極基板１，２間と下
側のセル容器体Ｂを構成する電極基板１，２間と
にそれぞれ液晶を注入した後に上下のセル容器体
Ａ，Ｂを積層重合する方法も採用できるが、この
場合でも各液晶充填部への液晶注入は別工程で行
なわなければならないから、製造コストの低減を
はかることはできない。

この発明は上記のような実情にかんがみてなさ
れたものであつて、その目的とするところは、一
対の電極基板間に封入されかつ略90度ツイスト配
向されたＰ型ネマテイツク液晶の層を複数層積層
配置してなる多層構造のツイストネマテイツク型
液晶表示装置として、積層配置した各液晶層を全
て同一状態にツイスト配向させて各液晶層の視角
位置を統一させたものでありながら各液晶層の透
過光線を全て常光線（或いは異常光線）として光
の干渉による色むらの発生をなくすことができる
ようにした表示品質の高い液晶表示装置を提供す
ることにある。

以下、この発明の一実施例を二層構造のものを
例にとつて第４図及び第５図を参照し説明する。

この実施例の液晶表示装置は、シール材２３を
介して接着重合された上下一対の電極基板２１，
２２間にＰ型ネマテイツク液晶を略90度ツイスト
配向させて封入した上下一対のセル容器体Ａ，Ｂ
を積層重合したタイプのもので、上側セル容器体
Ａの上部電極２１上にはその下面の液晶分子配向
方向に偏光軸方向を直交（或いは一致）させた上
側偏光板２４ａが重合され、下側セル容器体Ｂの
下部電極基板２２の下面にはその上面の液晶分子
配向方向に偏光軸方向を直交（或いは一致）させ
た下側偏光板２４ｂが重合されており、さらに前
記下側偏光板２４ｂの下面には反射板２５が重合
されている。

また、前記上側セル容器体Ａ内の液晶層L₁と、
下側セル容器体Ｂ内の液晶層L₂は、いずれも同
一方向にツイスト配向されており、さらに各液晶
層L₁，L₂は、上部電極基板２１，２１面におけ
る液晶分子の向きが互いに一致し、かつ下部電極
基板２２，２２面における液晶分子の向きが互い
に一致するようにして全く同一状態に配向されて
いる。

第５図は前記各液晶層L₁，L₂の上下の電極基
板２１，２２面（斜方蒸着またはラビング等によ
つて形成される配向膜面）における液晶分子配向
方向と前記各偏光板２４ａ，２４ｂの偏光軸方向
を示したもので、ａは上側液晶層L₁の上部電極
基板２１下面における液晶分子配向方向、ｂは上
側液晶層L₁の下部電極基板２２上面における液
晶分子配向方向、ｃは下側液晶層L₂の上部電極
基板２１下面における液晶分子配向方向、ｄは下
側液晶層L₂の下部電極基板２２上面における液
晶分子配向方向を示しており、前記液晶分子配向
方向ａとｂ及びｃとｄは互いに略直交し、ａとｃ
及びｂとｄは同一の方向となつている。また、第
５図においてｅは前記上側偏光板２４ａの偏光軸
方向、ｆは前記下側偏光板２４ｂの偏光軸方向を
示しており、常光線を利用して表示を行なう液晶
表示装置の場合は前記偏光軸方向ｅ，ｆは図示の
方向とされ、異常光線を利用して表示を行なう液
晶表示装置の場合は前記偏光軸方向ｅ，ｆは図示
の方向と直交する方向（液晶分子配向方向ａ，ｄ
と一致する方向）とされる。

一方、第４図及び第５図において、２６は前記
上側セル容器体Ａと下側セル容器体Ｂとの間に介
在された90度もしくは略90度の旋光能を有する位
相差板であり、この位相差板２６はとしては、例
えば1/2波長板が使用される。なお前記1/2波長板
は1/4波長板を２枚接着したものでもよい。

前記位相差板２６は、上側液晶層L₁の下部電
極基板２２面における液晶分子の向きと、下側液
晶層L₂の上部電極基板２１面における液晶分子
の向きとのずれ角（略90度）と略同角度だけ透過
光線を旋光させて、上側液晶層L₁の透過光線が
常光線である場合はこれを下側液晶層L₂に対し
ても常光線となるようにする（上側液晶層L₁の
透過光線が異常光線である場合はこれを下側液晶
層L₂に対しても異常光線となるようにする）た
めのもので、この位相差板２６を各液晶層L₁，
L₂相互間に設けておけば、各液晶層L₁，L₂を同
一状態にツイスト配向させておいても、各液晶層
L₁，L₂の透過光線がいずれも常光線（或いはい
ずれも異常光線）となるから、背景部に光の干渉
による色むらが生じるようなことはない。

なお、ツイストネマテイツク型の液晶表示装置
においては、液晶分子を所定方向に確実にツイス
ト配列させるために、上下の電極基板面の配向方
向を完全に直交させずに液晶分子のツイスト方向
に向かつて約87度の角度で交差させるようにして
いるのが普通であり、上記実施例においてもこの
ように各液晶層L₁，L₂の液晶分子を約87度ツイ
スト配向させた場合は、上側液晶層L₁の下部電
極基板２２面における配向方向と下側液晶層L₂
の上部電極基板２１面における配向方向（上側液
晶層L₁の上部電極基板２１面の配向方向と一致）
が約93度ずれることになるから、この場合は前記
位相差板２６を約93度の旋光能を有するものとす
ることが望ましい。ただし90度の旋光能を有する
位相差板２６を使用しても特に問題はない。

また、上記実施例の液晶表示装置を製造する方
法としては、各セル容器体Ａ，Ｂ内に液晶を封入
した後に各セル容器体Ａ，Ｂを位相差板２６を介
して重合接着する方法と、各セル容器体Ａ，Ｂを
位相差板２６を介して重合接着した後に各液晶充
填部つまり前記各セル容器体Ａ，Ｂ内に液晶を封
入する方法とがあるが、上記実施例の液晶表示装
置は各液晶層L₁，L₂を全て同一方向にツイスト
配向させたものであるから、各液晶層L₁，L₂に
添加する旋光剤は同一のものでよく、従つていず
れの製法で液晶表示装置を製造する場合でも同じ
液晶浴（旋光剤を混合した液晶浴）を使用して真
空注入法または毛細管現象法により全ての液晶充
填部（セル容器体Ａ，Ｂ内）に一度に液晶を注入
することができるし、特に後者の製法を採用する
場合は各液晶充填部への液晶注入口を同じ側に形
成しておいて一工程で液晶を注入し、一工程で全
ての液晶注入口を封止することができるから、そ
の製造工程数を削減して製造コストの低減をはか
ることができる。

なお、上記実施例では各セル容器体Ａ，Ｂ間に
位相差板２６のみを設けているが、上側セル容器
体Ａと前記位相差板２６との間に前記上側偏光板
２４ａと偏光軸方向を略直交させた偏光板を設け
るか、或いは下側セル容器体Ｂと前記位相差板２
６との間に前記下側偏光板２４ｂと偏光軸方向を
略直交させた偏光板を設ければ、表示コントラス
トをさらに良くすることができる。

また、上記実施例ではセル容器体Ａ，Ｂを積層
したものについて説明したが、この発明の液晶表
示装置は例えば３枚の電極基板を接着重合して各
電極基板間に液晶を封入したタイプのものであつ
てもよい。

すなわち、第６図において、３０は上下面に電
極（図示せず）を形成した中間電極基板を兼ねる
位相差板であり、この位相差板３０は90度もしく
は略90度の旋光能を有するものとされている。３
１は上部電極基板、３２は下部電極基板であり、
これら電極基板３１，３２と前記位相差板３０は
シール材３３ａ，３３ｂを介して接着重合されて
いる。また前記上部電極基板３１と位相差板３０
との間の液晶充填部と、前記位相差板３０と下部
電極基板３２との間の液晶充填部には、それぞれ
に同じ旋光剤を添加したＰ型ネマテイツク液晶が
略90度ツイスト配向させて封入されており、この
上側の液晶層L₁と下側の液晶層L₂は上記実施例
と同様に同一状態にツイスト配向されている。ま
た、３４ａは上側偏光板、３４ｂは下側偏光板、
３５は反射板であり、これらも上記実施例と同様
に配置されている。

つまり、この実施例の液晶表示装置は、上側液
晶層L₁の下部電極基板と下側液晶層L₂の上部電
極基板とを兼ねる中間電極基板を90度もしくは略
90度の旋光能を有する位相差板３０とすることに
より、各液晶層L₁，L₂を同一状態にツイスト配
向させて両者の視角位置を統一したものでありな
がら、各液晶層L₁，L₂の透過光線がいずれも常
光線（或いはいずれも異常光線）となるようにし
たものであり、この実施例においてもその干渉に
よる色むらの発生をなくして表示品質を向上させ
ることができるし、また各液晶充填部への液晶注
入も、同じ側に液晶注入口を形成し、同じ液晶浴
を使用して能率良く行なうことができる。

なお、上記各実施例では二層に液晶層L₁，L₂
を配置したものについて説明したが、この発明の
液晶表示装置は三層以上に液晶層を積層配置した
ものであつてもよく、その場合も、各液晶層を全
て同一状態に略90度ツイスト配向させると共に、
各液晶層の間にそれぞれ90度もしくは略90度の旋
光能を有する位相差板を設ければ上記各実施例の
場合と全く同様な効果を得ることができる。

この発明の液晶表示装置は上記のようなもので
あるから、積層配置した各液晶層を全て同一状態
にツイスト配向させて視角位置を統一させたもの
でありながら各液晶層の透過光線を全て常光線
（或いは異常光線）として光の干渉による色むら
の発生をなくすことができ、従つて表示品質を良
くすることができるし、また各液晶層を全て同一
状態にツイスト配向させたものであるから、液晶
の注入工程を簡略化して製造コストを低減させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ従来の液晶表示装
置を示す縦断正面図、第３図ａ，ｂは従来の液晶
表示装置における各液晶層の配向状態と視角位置
を示す平面図、第４図はこの発明の一実施例を示
す縦断正面図、第５図は同じく各電極基板面の液
晶分子配向方向を示す斜視図、第６図はこの発明
の他の実施例を示す縦断正面図である。 ２１，２２，３１，３２……電極基板、２３，
３３ａ，３３ｂ……シール材、２４ａ，２４ｂ，
３４ａ，３４ｂ……偏光板、２５，３５……反射
板、２６，３０……位相差板、L₁，L₂……液晶
層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一対の電極基板間に封入されかつ略90度ツイ
   スト配向されたＰ型ネマテイツク液晶の層を複数
   層積層配置してなる多層構造のツイストネマテイ
   ツク型液晶表示装置において、各液晶層の配向を
   全て同一方向にし、前記各液晶層相互間に90度も
   しくは略90度の旋光能を有する位相差板を設けた
   ことを特徴とする液晶表示装置。