JP2915430B2

JP2915430B2 - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2915430B2
Application number: JP1105865A
Authority: JP
Inventors: 祐二早田; 實赤▲塚▼; 和利沢田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1999-07-05
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JPH02285324A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、高密度表示に適した液晶表示素子に関する
ものである。

［従来の技術］従来、両電極間の液晶分子のツイスト角を大きくし
て、鋭い電圧−透過率変化を起し、高密度のドットマト
リクス表示をする方法として、スーパーツイスト素子
（T. J. Scheffer and J. Nehring, Appl., Phys., L
ett. 45（10）1021−1023（1984））が知られていた。

しかし、この方法は用いられる液晶表示素子の液晶の
複屈折率Δｎと液晶層の厚みｄとの積Δｎ・ｄの値が実
質的に0.8〜1.2μｍの間にあり（特開昭60−10720
号）、表示色として、黄緑色と暗青色、青紫色と淡黄色
等、特定の色相の組み合せでのみ、良いコントラストが
得られていた。

このようにこの液晶表示素子では白黒表示ができなか
ったことにより、マイクロカラーフィルターと組み合せ
て、マルチカラー又はフルカラー表示ができない欠点が
あった。

一方、同様な方式を使用し、液晶の複屈折率と厚みと
の積Δｎ・ｄを0.6μｍ付近と小さく設定することによ
り、ほぼ白と黒に近い表示が得られる方式が提案されて
いる。（M. Schadtet al, Appl. Phys. Lett. 50
（５）， 1987,p.236）しかし、この方式を使用した場合においては表示が暗
く、かつ、最大コントラストがあまり大きくなく、青味
を帯びるため、表示の鮮明度に欠ける欠点があった。

また、白黒表示でかつコントラストの高い液晶表示素
子として、互いに逆らせんの液晶セルを２層積層し、一
方のセルのみ電圧を印加し、他方のセルは単なる光学的
な補償板として使用する方式が提案されている。（奥村
ほか、テレビジョン学会技術報告、11（27）,p.79,（19
87））しかし、この方式は２層セルでのΔｎ・ｄのマッチン
グが非常に厳しく、歩留りの向上が困難な上、液晶セル
が２層必要なため、液晶セルの薄く軽いという特長を犠
牲にしている欠点があった。

また、上述した２層セルの一方を１軸性の複屈折フィ
ルムで置き換え、白黒表示を可能にしたフィルム積層型
液晶表示素子も提案されている（特開昭63−271415号
等）。

［発明の解決しようとする課題］このような通常の１軸性の複屈折フィルムはその３個
の主屈折率をn_x、n_y、n_zとし、n_x、n_yを複屈折板面内方
向の屈折率とし（n_x＞n_y）、n_zを複屈折板の厚み方向の
屈折率とした場合に、n_x＞n_y＝n_zという性質を備えてい
る。このような１軸性の複屈折フィルムを用いたフィル
ム積層型液晶表示素子では、液晶セルの補償を上記した
ような１軸性の複屈折フィルムで行っているので、垂直
方向では見栄えが良いが、斜め方向から見た場合に色付
いたり、白黒が逆転したりする欠点があった。

このため、明るく、白黒度が良く、かつ、視野角の広
い液晶表示素子を、歩留り良く生産することが困難であ
った。

明るく視野角の広い白黒表示素子は、単に特有な色付
きがなく見易いというだけでなく、カラーフィルターを
セル内部またはセル外部に形成して、従来通常の90゜ツ
イストのツイストネマチック（TN）素子で実現されてい
た様な、モノカラーまたはマルチカラーまたはフルカラ
ー表示を実現でき、薄く、軽く、低消費電力という特長
を発揮して、その市場が飛躍的に拡大すると予想され
る。

このため、コントラストがよく、明るく、かつ、視野
角の広い白黒表示素子を、歩留りよく生産できる液晶表
示素子が望まれていた。

［課題を解決するための手段］本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたもので
あり、ほぼ平行に配置され配向制御膜を有する一対の透
明電極付きの基板間に挟持された旋光性物質を含有した
誘電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が160
〜300゜の液晶層と、この液晶層を挟持する上下の基板
の透明電極間に電圧を印加する駆動手段とを有し、この
液晶層の外側に一対の偏光板を設置し、液晶層の両外側
であって一対の偏光板の内側に一対の複屈折板を配置し
た液晶表示素子において、液晶層での液晶の屈折率異方
性Δn₁と液晶層の厚みd₁との積Δn₁・d₁が0.4〜1.5μｍ
とされ、複屈折板の３個の主屈折率をn_x、n_y、n_zとし、
n_x、n_yを複屈折板面内方向の屈折率とし（n_x＞n_y）、n_z
を複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、n_x＝n_z＞n_y
を満足する１軸性の複屈折板を配置したことを特徴とす
る液晶表示素子を提供するものである。

本発明では、３個の主屈折率を夫々n_x、n_y、n_zとし、
n_x、n_yを複屈折板面内方向の屈折率とし（n_x＞n_y）、n_z
を複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、n_x＝n_z＞n_y
となるような１軸性の複屈折板を用いて、この１軸性の
複屈折板を液晶層と一対の偏光板との間の両側に配置し
たものである。

このため、従来のn_x＞n_y＝n_zなる関係を有する１軸性
の複屈折板を用いた場合に比して、中心部において同等
のコントラスト比を有し、かつ、視野角が広くなり、特
に、白黒が反転してしまう領域が狭くなるという利点を
有している。

この液晶層は従来のスーパーツイスト液晶表示素子の
液晶層と同じ構成の液晶層であり、電極群が対向してお
り、これにより各ドット毎にオンオフを制御可能とされ
る。この液晶層のツイスト角は約160〜300゜とされる。

具体的には、ほぼ平行に配置された一対の透明電極基
板間に旋光性物質を含有した誘電異方性が正のネマチッ
ク液晶を挟持し、両電極間での液晶分子のツイスト角を
160〜300゜とすれば良い。これは、160゜未満では急峻
な透過率変化が必要とされる高デューティでの時分割駆
動をした際のコントラストの向上が少なく、逆に300゜
を越えるとヒステリシスや光を散乱するドメインを生じ
易いためである。

また液晶層の液晶の屈折率異方性（Δn₁）とその液晶
層の厚み（d₁）との積Δn₁・d₁が0.4〜1.5μｍとされ
る。

これは、0.4μｍ未満では、オン時の透過率が低く、
青味がかった表示色になりやすく、また、1.5μｍを越
えると、オン時の色相が黄色から赤色を呈し、白黒表示
となりにくい。

特に、表示色の無彩色化が厳しく要求される用途で
は、液晶層のΔn₁・d₁は0.5〜1.0μｍとされることが好
ましい。

なお、このΔn₁・d₁の範囲は、その液晶表示素子の使
用温度範囲内で満足されるようにされることが好まし
く、使用温度範囲内で美しい表示が得られる。もっとも
外の性能の要求のために、使用温度範囲の一部でのみ、
この関係を満足するようにされることもありうる。この
場合には、Δn₁・d₁の範囲が上記範囲からはずれる温度
範囲では、表示が色付いたり、視野角特性が低下したり
することとなる。

所望のパターンにパターニングをしたITO（In₂O₃−Sn
O₂）、SnO₂等の透明電極を設けたプラスチック、ガラス
等の基板の表面にポリイミド、ポリアミド等の膜を設
け、この表面をラビングしたり、SiO等を斜め蒸着した
りして配向制御膜を形成した透明電極付きの基板を準備
して、この透明電極付きの基板の間に、前記した誘電異
方性が正のネマチック液晶による160〜300゜ツイストの
液晶層を挟持するようにされる。この代表的な例として
は、多数の行列状の電極が形成されたドットマトリック
ス液晶表示素子があり、一方の基板に640本のストライ
プ状の電極が形成され、他方の基板にこれに直交するよ
うに400本のストライプ状の電極が形成され、640×400
ドットのような表示がなされる。さらにこの640本のス
トライプ状の電極を夫々３本一組として1920本のストラ
イプ状の電極とし、RGBのカラーフィルターを配置して
フルカラーで640×400ドットの表示をすることもでき
る。

なお、電極と配向制御膜との間に基板間短絡防止のた
めにTiO₂、SiO₂、Al₂O₃等の絶縁膜を設けたり、透明電
極にAl、Cr、Ti等の低抵抗のリード電極を併設したり、
カラーフィルターを電極の上もしくは下に積層したりし
てもよい。

この液晶層の両外側に一対の偏光板を配置する。この
偏光板自体もセルを構成する基板の外側に配置すること
が一般的であるが、性能が許せば、基板自体を偏光板と
複屈折板で構成したり、基板と電極との間に複屈折層と
偏光層として設けてもよい。

本発明では、上記液晶層の両側に隣接して、その主屈
折率がn_x＝n_z＞n_yとなるような１軸性の複屈折板を配置
する。

また、この複屈折板は液晶層と偏光板との間に設けれ
ばよく、例えば、液晶層と電極の間に層状に設けたり、
電極と基板の間に層状に設けたり、基板自体を複屈折板
としたり、基板と偏光板との間に層状に設けたり、それ
らを組み合わせて設けたりすれば良い。

本発明の複屈折板は、後述の複屈折性を示す透明板で
あれば使用でき、プラスチックフィルム、無機の結晶板
等が使用可能である。

この１軸性の複屈折板とは、３個の主屈折率をn_x、
n_y、n_zとし、n_x、n_yを複屈折板面内方向の屈折率とし
（n_x＞n_y）、n_zを複屈折板の厚み方向の屈折率とした場
合、n_x＝n_z＞n_yとなるような１軸性の複屈折板である。

所望の複屈折効果を得るためにΔn₂・d₂＝（n_x−n_y）
・d₂を調整して使用するが、１枚の板では調整できない
場合には、同じ１軸性の複屈折板または異なる１軸性の
複屈折板を複数枚組合せて用いてもよい。

良好な白黒表示を行うためには、ある特定のツイスト
角とΔn₁・d₁を持った液晶層に対し、複屈折板のΔn₂・
d₂の大きさ及びそれらの貼り付け方向、さらに一対の偏
光板の偏光軸の方向を最適化することが重要である。

複屈折板のΔn₂・d₂の大きさは、この複屈折板を液晶
層の両面に配置するため、概略液晶層のΔn₁・d₁の大き
さのほぼ半分の値か、それよりも少し小さめに設定すれ
ば良好な白黒表示を得易い。具体的には、約0.1〜0.75
μｍとされればよい。また、この複屈折板を複数枚重ね
て使用する場合には、総合したΔn₂・d₂の値が上記の範
囲になるようにすれば良い。

以下図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

第１図は本発明による液晶表示素子を模式的に現わし
た斜視図である。第２図（Ａ）（Ｂ）は、夫々上から見
た第１図の上側の偏光板の偏光軸方向、上側の複屈折板
の光軸方向及び液晶層の上側の液晶分子の長軸方向、並
びに、下側の偏光板の偏光軸方向、下側の複屈折板の光
軸方向及び液晶層の下側の液晶分子の長軸方向の相対位
置を示した平面図である。

第１図において、１、２は一対の偏光板、３は文字や
図形を表示するためのΔn₁・d₁が0.4〜1.5μｍの誘電異
方性が正のネマチック液晶によるねじれ角が160〜300゜
の左らせん（上から見て反時計方向のねじれ）液晶層、
4A、4Bはその上下に積層された複屈折板、５は上側の偏
光板の偏光軸、６は下側の偏光板の偏光軸、７は液晶層
の上側の液晶分子、８は液晶層の下側の液晶分子、9Aは
上側の複屈折板の光軸方向、9Bは下側の複屈折板の光軸
方向を示している。

本発明で用いる複屈折板の主屈折率の定義について第
３図を参照して説明する。

本発明の１軸性の複屈折板は、複屈折板の面内方向で
の屈折率の大きい方向をｘ軸方向とし、屈折率の小さい
方向をｙ軸方向とし、厚み方向をｚ軸方向とする。この
夫々の方向の屈折率をn_x、n_y、n_zとする。この場合、n_x
＞n_yであり、Δn₂＝n_x−n_yであり、本発明では、n_x＝n_z
＞n_yとされる。この時、複屈折板の光軸方向はｙ軸方向
となる。なお、ｄは複屈折板の厚みである。

第２図において、液晶層の上側の液晶分子７の長軸方
向からみた上側の偏光板の偏光軸５の方向を時計回りに
計ったものをθ_１、液晶層の上側の液晶分子７の長軸方
向からみた上側の複屈折板の光軸方向9Aを時計回りに計
ったものをθ_２、液晶層の下側の液晶分子８の長軸方向
からみた下側の偏光板の偏光軸６の方向を時計回りに計
ったものをθ_３、液晶層の下側の液晶分子８の長軸方向
からみた下側の複屈折板の光軸方向9Bを時計回りに計っ
たものをθ_４とする。本発明では、このθ_１、θ_２、θ
_３、θ_４を白黒表示となるように最適化すればよい。

本発明の液晶表示素子をネガ型表示で使用する場合
に、例えば、液晶層のねじれ角を240゜程度とし、その
Δn₁・d₁を0.8μｍ程度とし、その上下に配置した一対
の複屈折板の夫々のΔn₂・d₂を0.4μｍ程度とすれば、
一対の偏光板の偏光軸をほぼ60〜120゜程度の角度で交
差するように配置することが好ましい。

また、ポジ型表示で使用する場合には、一対の偏光板
の偏光軸をほぼ±30゜程度の角度で交差するように配置
することが好ましい。これにより、この液晶表示素子
は、視角特性に優れたコントラストの高い白黒表示が可
能となる。

この場合、特にネガ表示については、−85゜≦θ_２≦
50゜、−50゜≦θ_４≦80゜とすることにより、オフの透
過率が低く、オンの透過率が高い充分なコントラストを
持つ表示が実現できるため好ましい。

また、θ_１、θ_２、θ_３、θ_４に関しては、θ_１＜θ
_２とした場合にはθ_３＜θ_４とすることが好ましく、θ
_１＞θ_２とした場合にはθ_３＞θ_４とすることが好まし
い。

特に、−50゜≦θ_２≦50゜で、かつ、−50゜≦θ_４≦
50゜とすることにより、オフの透過率が低く、充分なコ
ントラスト比が得られるため好ましい。

また、上記例では、液晶層を左らせんとしたが、らせ
んが逆の場合には、液晶層の液晶分子の長軸方向、偏光
板の偏光軸の方向、複屈折板の光軸方向との関係θ_１、
θ_２、θ_３、θ_４を反時計回りにして、同様に選ぶこと
により、上記例と同様に容易に白黒表示が得られる。

本発明では、n_x＝n_z＞n_yとすることにより、斜め方向
から見た場合の白黒が反転してしまう領域が狭くなり、
視野角を広くすることができる。

なお、本発明では、白黒表示に近く、視野角の広い表
示が得られるため、カラーフィルターを併用してカラフ
ルな表示が可能となる。特に、高デューティ駆動でも、
コントラスト比が高く採れるため、フルカラーによる階
調表示も可能であり、液晶テレビにも使用できる。

このカラーフィルターは、セル内面に形成することに
より、視角によるズレを生じなく、より精密なカラー表
示が可能となる。具体的には、電極の下側に形成されて
もよいし、電極の上側に形成されてもよい。

また、より色を完全に白黒化する必要がある場合に
は、色を補正するためのカラーフィルターや、カラー偏
光板を併用したり、液晶中に色素を添加したり、あるい
は特定の波長分布を有する照明を用いたりしてもよい。

本発明は、このような構成の液晶セルに電極に電圧を
印加するための駆動手段を接続し、駆動を行う。

特に、本発明では明るい表示が可能なため、透過型で
も反射型でも適用可能であり、その応用範囲が広い。

なお、透過型で使用する場合には裏側に光源を配置す
る。もちろん、これにも導光体、カラーフィルター等を
併用してもよい。

本発明の液晶表示素子は透過型で使用することが多い
が、明るいため反射型で使用することも可能である。

透過型で使用する場合、画素以外の背景部分を印刷等
による遮光膜で覆うこともできる。また、遮光膜を用い
るとともに、表示したくない部分に選択電圧を印加する
ように、逆の駆動をすることもできる。

本発明は、この外、本発明の効果を損しない範囲内
で、通常の液晶表示素子で使用されている種々の技術が
適用可能である。

本発明では、時分割特性がスーパーツイスト液晶表示
素子と同程度であるうえ、前述したように明るく鮮明な
白黒表示が可能なため、赤、緑、青の三原色の微細カラ
ーフィルターをセル内面等に配置することにより、高密
度のマルチカラー液晶表示素子とすることも可能であ
る。

本発明の液晶表示素子は、パーソナルコンピュータ
ー、ワードプロセッサー、ワークステーション等の表示
素子として好適であるが、この外液晶テレビ、魚群探知
器、レーダー、オシロスコープ、各種民生用ドットマト
リックス表示装置等白黒表示、カラー表示をとわず種々
の用途に使用可能である。

［作用］本発明の動作原理については、必ずしも明らかではな
いが、およそ次のように推定できる。

まず、液晶表示素子を垂直方向から見た場合について
考察する。

第４図（Ａ）は、本発明の液晶表示素子と対比するた
めに複屈折板を使用しないスーパーツイスト液晶表示素
子の構成を示す側面から見た模式図であり、ねじれ角が
160〜300゜で、Δn₁・d₁が0.4〜1.5μｍの正の誘電異方
性を有するネマチック液晶による液晶層13、とその上下
に配置された一対の偏光板11、12とを示している。この
例では上下に配置された一対の偏光板11、12の偏光軸の
交差角を90゜としている。

このような構成の液晶表示素子の場合、液晶層に電圧
が印加されていない状態または非選択電圧のような低い
電圧が印加された状態において、入射側の下側の偏光板
12を通してほぼ完全に直線偏光化された光が、この液晶
層13を透過すると、だ円偏光状態となる。このだ円偏光
の形や方向は光の波長により異なり、光を赤緑青の３原
色に分けて考えると、第４図（Ｂ）のようになる。これ
らの形も方向も異なっただ円偏光が出射側の上側の偏光
板11を通過すると、赤緑青の光によって通過する光の強
度が夫々異なり、そのため特定の色に着色して見えるこ
ととなる。なお、第４図（Ｂ）において15、16は夫々偏
光板11、12の偏光軸を示す。

これに対して、本発明では第５図（Ａ）にその側面か
ら見た模式図を示すように、ねじれ角が160〜300゜で、
Δn₁・d₁が0.4〜1.5μｍの正の誘電異方性を有するネマ
チック液晶による液晶層23、その両側に配置された各１
枚の１軸性の複屈折板24A、24B、さらにその上下に配置
された一対の偏光板21、22とを示している。

この例では、液晶層のねじれ角を240゜、Δn₁・d₁を
0.82μｍとし、上下に配置された一対の偏光板21、22の
偏光軸の交差角を90゜としている。なお、この例では説
明を簡単にするために本発明の１軸性の複屈折板を両側
に各１枚配置して使用しているが、両側に２枚以上の１
軸性の複屈折板を用いても良い。

この複屈折板は、それ自体を偏光板の間に挟持する
と、垂直方向から見た場合、この複屈折板のΔn₂・d₂の
値によって、入射直線偏光を任意のだ円偏光にしたり、
円偏光にしたり、あるいは直線偏光に戻したりできる性
質がある。そのため、適当なΔn₂・d₂の複屈折板を液晶
層に重ねることにより、第５図（Ｂ）のようにすること
ができる。

即ち、液晶層に電圧が印加されていない状態または非
選択電圧のような低い電圧が印加された状態において、
入射側の下側の偏光板22を通してほぼ完全に直線偏光化
された光が、この下の複屈折板24Bで適当なだ円偏光と
なる。このだ円偏光が、液晶層23を透過すると、また別
のだ円偏光状態となる。このだ円偏光となった光をさら
に複屈折板24Aを通過させることにより、条件によって
はだ円偏光を再度直線偏光に近い状態に戻せる場合があ
る。

これは、光を赤緑青の３原色に分けて考えると、第５
図（Ｂ）のようになる。この例のように、赤緑青の偏光
軸の方向がほぼ揃い、かつ、ほぼ直線偏光に戻っている
場合、出射側の偏光軸の向きにかかわらず、通過する光
強度の波長依存性をなくすことができる。即ち、無彩色
化することができることとなる。

この例のように、その偏光軸を90゜交差して偏光板を
設置して、出射側での偏光が出射側である上側の偏光板
の吸収軸と一致している場合には、透過光強度は最も小
さくなり、黒く見えることとなる。これにより、ネガ表
示となる。なお、第５図（Ｂ）において、25、26は夫々
偏光板21、22の偏光軸を示す。

逆に、上側の偏光板の偏光軸を下側の偏光板の偏光軸
とほぼ平行にしてあれば、これらの強度は大きいことと
なり白く見えることとなり、ポジ表示となる。

なお、表示のネガ、ポジは、液晶層のねじれ角、その
Δn₁・d₁、複屈折板のΔn₂・d₂、それらの偏光板との角
度θ_１、θ_２、θ_３、θ_４等の構成用件を変えることに
より、変わる。

一方、この構成で液晶層に充分な電圧を印加した場合
には、液晶層を透過しただ円偏光の形や方向が電圧印加
前と異なってくる。

そのため、複屈折板を通過した後のだ円偏光状態も異
なり、これによって透過率が変化し、表示が可能にな
る。

しかし、複屈折板の挿入により、電圧を印加しない状
態でうまくだ円偏光の形や方向を揃えられて黒または白
の状態ができたとはいえ、かならずしも電圧印加状態で
白または黒の状態になるとは限らない。このため、液晶
層のツイスト角、Δn₁・d₁等のパラメータにより、複屈
折板のΔn₂・d₂、その光軸方向、偏光板の偏光軸方向等
を実験的に最適化することが好ましい。

［実施例］実施例１〜５、比較例１第１の基板として、ガラス基板上に設けられたITO透
明電極をストライプ状にパターニングし、蒸着法により
SiO₂による短絡防止用の絶縁膜を形成し、ポリイミドの
オーバーコートをスピンコートし、これをラビングして
配向制御膜を形成した基板を作成した。

第２の基板として、ガラス基板上に設けられたITO透
明電極を第１の基板と直交するようにストライプ状にパ
ターニングし、SiO₂の絶縁膜を形成し、ポリイミドのオ
ーバーコートをし、これを第１の基板のラビング方向と
交差角60゜となるようにラビングして配向制御膜を形成
した基板を作成した。

この２枚の基板の周辺をシール材でシールして、液晶
セルを形成し、この液晶セル内に誘電異方性が正のネマ
チック液晶を注入して240゜ねじれの液晶層となるよう
にし、注入口を封止した。この実施例１の液晶層のΔn₁
・d₁は0.82μｍであった。

この液晶セルの両面に一枚ずつ第１表（実施例１〜
３）及び第２表（実施例４、５及び比較例１）に示すよ
うな屈折率を持つ種々の１軸性の複屈折板を貼り付け、
さらにその上下に一対の偏光板を積層した。

この液晶表示素子の液晶分子の長軸方向、偏光板の偏
光軸方向及び複屈折板の光軸方向との相対的な関係は、
θ_１＝150゜、θ_２＝−５゜、θ_３＝120゜、θ_４＝０゜
とした。

なお、比較例１では、複屈折板のその定義上光軸方向
がｘ方向になるので、実施例の場合と90゜ずれ、θ_２＝
80゜、θ_４＝90゜となる。

この液晶表示素子に電圧を印加し、その透過率変化を
調べた結果、第６図に示すような良好なしきい値電圧特
性が得られ、マルチプレックス駆動を行った場合に良好
なコントラスト比が得られることが分かった。

この液晶表示素子を裏側にＣ光源のバックライトを配
置して、1/200デューティ、1/15バイアスで駆動してオ
ン状態、オフ状態での色相を観察した。この結果を第７
図に示す。

この第７図の結果からも明らかなように、オンで若干
黄緑色っぽい良好な白レベルが得られ、オフで透過率が
低いため、充分に黒く見えるようなネガ型の白黒表示が
得られた。

この実施例１の液晶表示素子のコントラスト比（画素
部分のみ）を測定したところ、約50であり、従来の単な
るスーパーツイスト液晶表示素子に比してはるかに高い
コントラスト比が得られた。その上、オンにおける透過
率も27％程度が得られ、OMI素子よりも明るいため、反
射型でも使用することも充分可能であった。

また、実施例２〜５の液晶表示素子のコントラスト比
（画素部分のみ）を測定したところ、全て40以上であっ
た。

実施例１と比較例１の等コントラスト曲線を第８図及
び第９図に示す。これらの図においては、セルの観察方
向を極座標表示し、その角度を（θ、Ψ）と表わした場
合、この（θ、Ψ）により、液晶セルのコントラスト比
がどのように変化しているかをθを０〜50゜で変化さ
せ、Ψを０〜360゜変化させて示したものである。な
お、Ψは図の主視角方向（下方）を０゜とし、反時計回
りに０〜360゜とし、θは中心を０゜とし、同心円状に
０〜50゜とした。コントラスト比の曲線は１、10、50の
みを示した。

第８図が、本発明による液晶表示素子の実施例１であ
り、第９図は比較例１である。

本発明では、第１表及び第２表に示すように、n_x＝n_z
＞n_yとなるような複屈折板を使用しているので、従来の
単なる１軸性の複屈折板の場合（n_x＞n_y＝n_z、比較例
１、第９図）より、斜線で示したコントラスト比が１以
下、即ち、白黒のコントラストが逆転してしまう領域が
小さくなり、視野角が広く高コントラスト比の素子が可
能になった。

実施例６実施例１の液晶表示素子において、液晶分子の長軸方
向、偏光板の偏光軸方向及び複屈折板の光軸方向との相
対的な関係のみを変更して液晶表示素子を作成した。即
ち、θ_１＝60゜、θ_２＝−５゜、θ_３＝30゜、θ_４＝０
゜とした。

この液晶表示素子を実施例１と同様に1/200デューテ
ィ、1/15バイアスで駆動したところ、実施例１とほぼ同
様なネガ型の白黒表示が得られ、コントラスト比（画素
部分のみ）も約50゜であった。

実施例７実施例１の液晶表示素子の電極付の基板の一方の基板
として、基板上にストライプ状に３色のカラーフィルタ
ー層を形成し、その上に電極を形成した電極付基板を用
いてセルを構成し、駆動したところ、フルカラーの階調
駆動が可能であった。

［発明の効果］以上に説明したように本発明は、従来の２層型スーパ
ーツイスト液晶表示素子または従来の１軸性複屈折板を
積層したスーパーツイスト液晶表示素子と比べて、広い
視野角及びより優れたコントラスト比を持つ白黒表示が
可能となり、鮮明で表示品位の高いポジ型あるいはネガ
型の表示が得られる。

また、時分割表示特性や視野角特性も従来のスーパー
ツイスト液晶表示素子と遜色がない等の優れた効果を有
する。

また、表示が白黒に近く、かつ、広視野ということか
ら、カラーフィルターと組み合わせることにより、カラ
フルな表示が可能となり、特に、赤、緑、青のカラーフ
ィルターを画素ごとに配置することにより、マルチカラ
ーやフルカラーの表示も実現できるという効果も認めら
れ、より多様性のある応用が開ける。

特に、本発明では白黒表示が可能であるにもかかわら
ず、明るい表示可能であり、透過型のみならず、反射型
の表示も可能であり、その応用範囲が広いものである。

さらに、本発明では、単に複屈折板を配置するのみ
で、第２の液晶層を設けなくても明るい白黒表示が可能
なものであり、液晶表示素子の生産性が極めて高いとい
う利点も有する。

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で今後とも
種々の応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液晶表示素子を模式的に現わした
斜視図である。第２図（Ａ）（Ｂ）は、夫々上から見た上側及び下側の
液晶分子の長軸方向、偏光板の偏光軸方向及び複屈折板
の光軸方向の相対位置を示した平面図である。第３図は、複屈折板の主屈折率の定義を示す斜視図。第４図（Ａ）（Ｂ）は、単なるスーパーツイスト液晶表
示素子の構成を示した模式図及びその偏光の状態を説明
する平面図。第５図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の液晶表示素子の構成を
示した模式図及びその偏光の状態を説明する平面図。第６図は、実施例１のしきい値電圧特性を示すグラフ。第７図は、実施例１のオン、オフ状態での色相を示す色
相図。第８図及び第９図は、実施例１及び比較例１の等コント
ラスト曲線を示した図。１、２、11、12、21、22は偏光板、３、13、23は液晶層、 4A、4B、24A、24Bは複屈折板、５、６、15、16、25、26は偏光軸、７、８は液晶分子の長軸方向、 9A、9Bは複屈折板の光軸方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−111918（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335 610

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ平行に配置され配向制御膜を有する一
対の透明電極付きの基板間に挟持された旋光性物質を含
有した誘電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ角
が160〜300゜の液晶層と、この液晶層を挟持する上下の
基板の透明電極間に電圧を印加する駆動手段とを有し、
この液晶層の外側に一対の偏光板を設置し、液晶層の両
外側であって一対の偏光板の内側に一対の複屈折板を配
置した液晶表示素子において、液晶層での液晶の屈折率
異方性Δn₁と液晶層の厚みd₁との積Δn₁・d₁が0.4〜1.5
μｍとされ、複屈折板の３個の主屈折率をn_x、n_y、n_zと
し、n_x、n_yを複屈折板面内方向の屈折率とし（n_x＞
n_y）、n_zを複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、n_x
＝n_z＞n_yを満足する１軸性の複屈折板を配置したことを
特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】液晶層の上側の液晶分子の長軸方向からみ
た上側の複屈折板の光軸方向を時計回りに計ったものを
θ_２、液晶層の下側の液晶分子の長軸方向からみた下側
の複屈折板の光軸方向を時計回りに計ったものをθ_４と
すると、液晶分子軸と複屈折板の光軸との交差角が−50
゜≦θ_２≦50゜で、かつ、−50゜≦θ_４≦50゜となるよ
うにした請求項１記載の液晶表示素子。
【請求項３】複屈折板のΔn₂＝（n_x−n_y）と厚みd₂との
積であるΔn₂・d₂が、液晶層の片側での総合した値で0.
1〜0.75μｍである請求項１または２記載の液晶表示素
子。
【請求項４】複屈折板を液晶層の両側に１枚ずつ配置し
た請求項１、２または３記載の液晶表示素子。
【請求項５】セル内面にカラーフィルターを形成した請
求項１、２、３または４記載の液晶表示素子。
【請求項６】反射型で使用される請求項１、２、３、４
または５記載の液晶表示素子。