JPH01273017A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はスーパーツイストネマティック型液晶表示装置
の構造を簡略化し、高コントラストでかつ電気光学特性
に優れ、薄型て軽量な液晶カラー表示装置として有用な
液晶表示素子に関するものである。

［従来の技術］ 液晶表示装置は電気光学効果、すなわち電場を印加した
時に生ずる液晶分子の光学的性質の変化を利用するもグ
）であり、この電気光学的効果の内、ねじれネマティッ
ク（ＴＮ）効果を利用したツイスｌ〜ネマティック（以
下ＴＮという。）型液晶表示装置か多く用いられてきた
。しかし、このＴＮモードを利用した液晶表示装置ては
、ＸＹ７１ヘリックス電極構造による大容量表示に対し
、その特有の比較的なだらかな電気光学特性のため、高
い表示コン１−ラストや十分な視覚範囲が得られなかっ
た。

そこで登場したのがスーパーツイストネマティック（以
下ＳＴＮという。）型液晶表示装置である。

ＴＮ型液晶表示装置においては、基板に垂直に入射した
直線偏光の偏光方向は、セルを通過中に液晶分子内ねじ
れに沿って９０°たけ回転するか、ＳＴＮ型液晶表示装
置においては］８０°〜・２７０°の範囲て旋光するよ
うに設定されている。その結果、急峻な電気光学特性か
得られるようになり、表示装置に対する大容量化の要求
にも対応し得るものである。

一方、液晶素子を用いた液晶防眩ミラーにおいて、位相
制御素子と反射鏡とが液晶素子の透明基板への蒸着によ
り一体的に形成された発明が開示されている（特開昭６
１−８４．６２５号公報）。この発明では位相制御素子
および反射鏡の薄膜化により構造か簡素（ヒし、二重写
りかないなど視認性かＪ（好である。

「発明か解決しようとする課題］ しかしなから、このＳＴＮ型液晶表示装置ではＳ　Ｔ　
Ｎ型液晶表示装置ては、液晶の複屈折を用いた干渉現象
による急変化効果を表示に用いているため必然的に表示
が着色する表示の着色という問題かある。すなわち、一
般にＳＴＮ型では偏光板の貼り方によって、イエローモ
ートとブルーモートの２つの表示色に分かれるか、偏光
板をとういう角度で貼っても着色して見えることになる
。

表示装置の色調に関しては、白／黒表示か出来ればコン
トラストも良くなり、文書、図表なとあらゆる表示装置
に適用てき、さらに多色またはフルカラー表示が可能と
なる。そのため、ＳＴＮ型液晶表示装置の白／黒表示化
に対して種々の方式が開発されているか、２層型方式か
最も優れている（日経マイクロチハイス、１９８７年１
０月、８４〜８７頁）。この方式は表示の着色を解消す
るなめ電極構造の無い光学的な補償板としてのＳ］゛Ｎ
型液晶セルを重畳した２Ｗ型パネル構造から成っている
。この２ＷＩ型の模式図を第４図に示す。

第４図において電極構造を持−）（駆動用）　Ｓ　ＴＮ
型液晶セル１０に電極構造を持たすく作動しない）液晶
分子のねしり方向以外は全く同し仕様の１１１１慣用の
ＳＴＮ型液晶セル１２を重ね、その入射光側と透過光側
に偏光板１４．１６を配したものである。入射光が偏光
子（入射側の偏光板）１４を通ると、との色も直線偏光
になる。次に駆動用ＳＴＮ型液晶セル１０を通るとき、
複屈折性かあるため、直線偏光は楕円偏光に変わる。楕
円偏光は次に補償用のＳＴＮ型液晶セル１２を通る。こ
こで楕円偏光は元の直線偏光に戻る。元の直線偏光は色
に関係なく振動方向か揃っているため、検光子（透過光
側の偏光板）１６か偏光子１４と互いに直行していれは
光りは全く通れない。つまり黒色表示か得られることに
なる。

しかし、この２層形のＳＴＮ形液晶表示装置は補償用の
ＳＴＮ型液晶セル１２の厚み分たげ従来のＳＴＮ型液晶
表示装置より厚くなり重量か増加〜４− し、また完全な白色を得るためには駆動用のＳＴＮ型液
晶セル１０と補償用のＳＴＮ型液晶セル］２のリタテー
ション（直（ｄΔ１１、ここてｄはン夜晶層厚であり、
△■］は液晶の複屈折値である。）を等しい値に調節す
るため、１吏用する液晶材料、セルギャップの微妙なコ
ントロールか必要てあった。

本発明は２層型のＳＴＮ型液晶表示装置の前記のごとき
問題点に鑑みてなされたもので、構造を簡略化して厚め
を減らずことにより重量を軽減し、リタテージョン値の
調節か容易にてきるＳＴＮ型液晶表示素子を提供するこ
とを目的とする。

１課題を解決ずろための手段］ 本発明は無８％物質の斜め蒸着膜か複屈折性を有するこ
とから着想を得て完成されかものてあって、本発明の液
晶表示素子は、スーパーツイストネマティック型液晶セ
ルを形成する透過光側の基板に光学ｔＨＩｉ　Ｍ川の無
機薄膜を形成したことを要旨とする。

基板に蒸着される無機物質としては可視光線に対して透
明なものでり、かつ斜め蒸着により複屈折を示すものあ
れは特に材料を限定しない。蒸着に用いられる無機物質
としては、例えばＳｉＣ２、ＷＯ３、Ｔ　ａ　ｘ　Ｏｓ
などの酸化物である。斜め蒸着の方法は公知の方法が用
いられ、例えは電子ビーム蒸着法や、斜め横方向からス
パッタ蒸着する方法なとが用いられる。斜め蒸着膜は直
接液晶セルのカラス基板上の外側あるいは内側に形成し
ても良いし、別組のカラス基板の上に形成したのち、組
みきわせても良い。

蒸着膜は蒸着方向を変化させた多層構造とすることが望
ましく、これにより複屈折異方性の入射光の方向依存性
が緩和される。蒸着膜は２層に限らず交互に何層重ねて
も良い。たたし、各層て十分な柱状構造が成長すること
か必要であり、このため各層の厚さは５００Å以上は必
要である。蒸着膜各層グ）膜厚および蒸着角度は所望の
ｄ△１１値に応じて適宜の値が選択される。

［作用］ 入射光は偏光子を通って直線偏光になって、駆動用ＳＴ
Ｎ型液晶セルを通る。ＳＴＮ型液晶セルは複屈折性かあ
るため、直線偏光は着色されると共に楕円偏光に変わる
。楕円偏光は次に透過光側の基板に形成した補償用の無
機薄膜を通る力板無機薄膜はＳＴＮ型液晶セルと逆の複
屈折性を有するように設定しであるのて、ここて楕円偏
光は元の直線偏光に戻り着色か解消される。元の直線偏
光は色に関係なく振動方向が揃っているため検光子を通
ずことによりＳＴＮ型液晶表示装置には白／／黒表示か
される。

［実施例］ 本発明の好適な一実施例を以下図面に従って説明する。

なお、本発明は以下に述べる実施例の記載によって何等
限定的に解釈されるものではない。

第１図は本発明の一実施例の断面図である。ＳＴＮ型液
晶セル］０の入射光側および透過光側には偏光板１４お
よび１６か配置され、入射光側の偏光板（偏光子という
。）１４と透過光側の偏光板〈検光子という。）１６の
偏光方向は直交している。

次にＳＴＮ型液晶セル１０の構造について説明する。一
対のカラス基板２ａおよび２１〕は薄板ンーダライムガ
ラスからなり、相対向するように配置され、対向する面
にはそれぞれＩＴＯ１酸化インジウム等からなる透明電
極層４ａおよび４１〕が形成され、さらにその上には配
向膜３ａおよび３１〕が形成されている。配向膜３はポ
リイミドなどの配向剤を用い、基板面に溶液塗布して加
熱乾燥後配向処理を施したものであって、入射光側の配
向膜３ａの配向方向は偏光子１４の偏光方向と平行てあ
り、透過光側の配向膜３　ｂは、入射光側の配向膜３ａ
の配向方向を１８０〜２７０°の範囲て左まわりまたは
右まわりにねじった方向に設定しである。

２枚のカラス基板２ａおよび２　＋１は図示しないスペ
ーサにより所望のセルギャプを形成するように保持され
、周縁部はエポキシ樹脂などのシール材５か封着されて
いる。このカラス基板２ａおよび２１）によって形成さ
れる空間には、ＺＬＩ−１６９４、ＺＬＩ−１５６５、
ＺＬＩ−３２０１等の液晶材料７が充填されて、ＳＴＮ
型液晶セル１゜が構成される。

まな、透過光側のカラス基板２　＋１の外側表面には無
機薄膜６が形成されており、この無機薄膜６は補償板の
役割をなすものであって、可視光線に対して透明なもの
てがっ斜め蒸着により複屈折を示ずＷＯ２、Ｓ　ｉ　０
２等の酸化物からなる。この無機薄膜６は、第３図の無
機薄膜６を形成したガラス基板２１〕の部分拡大断面図
に示したように、これら酸化物を何層にも分けて蒸着角
度を変えて斜め蒸着により形成されており、各蒸着膜の
膜厚および蒸着角度はＳＴＮ型液晶セル１ｏとｄ△１１
が等しく符号か逆の複屈折をなすように設定されている
。

次に本実施例のＳＴＮ型液晶表示装置の作動について、
第２図の模式図に従って説明する。入射光■−か偏光子
１４を通ると、との色の光も直線偏光となる。Ｓ　′Ｆ
Ｎ型液晶セル１ｏにおいては、ずｌ＼ての液晶分子か基
板面２に対して平行に配列しているか、入射光側の配向
軸３Ａは偏光子の偏光軸１．４　Ａと平行であるのに対
し透過光側の配向軸３Ｂは１８０〜２７０°の範囲て右
まわりまたは一８＝ 左まわりにずれているので、液晶分子の配列方位は両基
板間で連続的に変化し、出射側のセル界面では１８０〜
２７ｏ°の範囲でねしれている。そのなめ入射光はＳＴ
Ｎ型液晶セル１ｏを通るとき、その範囲の角度の旋光を
受け、直線偏光は楕円偏光に変わるか、その楕円の長軸
の方位や離心率は波長により異なる。

次いて楕円偏光は無機薄膜６を通るが、無機薄膜６の光
学軸６Ａは検光子１６の偏光軸１．６　Ａに対して所定
の角度（例えは４５°）をなす。この結果無機薄Ｍ６は
ＳＴＮ型液晶セルのｄΔｎと大きさか等しく符号が逆の
複屈折を示すのて、ここで波長にかかわりなく楕円偏光
は元の直線偏光に戻り、検光子の偏光軸１６Ａと直交す
るなめ、光が全く通れず黒色表示が得らる。信号電圧が
印加されるときは各波長の光が多少の透過光量の差をも
って検光子１６を通過するが、肉眼てはほとんと白色と
区別できない表示が得られる。

なお、本実施例ては無機薄膜６はカラス基板２１〕の外
側表面に形成しなが、ＳＴＮ型液晶セル］０の内側に形
成しても良いし、また別組のガラス基板上に形成したの
ち、組みきわぜても良い。

［発明の効果コ 本発明のＳＴＮ型液晶表示素子は以上説明したように、
ＳＴＮ型液晶表示装置において着色を解消するのに、駆
動用のＳＴＮ型液晶セルの基板に光学補償用の無機薄膜
を形成するものであって、補償用のＳＴＮ型液晶セルを
使用することなく着色を解消できるので、液晶表示装置
の厚さを減じ重量の軽減を可能とするものである。この
ため、高い表示コントラスと急峻な電気光学特性を有す
るＳＴＮ型液晶表示装置の白／黒表示が可能となるので
、表示装置の大容量化に対応てきると共に、文書、図表
なとあらゆる表示装置に適用できる。

さらに、カラーフィルタ等を用いればカラー表示が可能
になるグ）で、薄型、軽量、高品質の液晶カラー表示装
置の製造が可能である。また、本発明では液晶セルに直
接位相差補償板としての無機薄膜を形成するため、構造
が極めて簡略化され、製造コスｌ−か安くなり、形成す
る膜厚の制御により、ｄΔ１１の調節が容易にできるた
め、個々の液晶セルに最適な補償膜を設定することがで
き、常に安定した表示品質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面口、第２図は第１図の
実施例の作動を説明するための模式図、第３図は無機薄
膜を形成した状！ぷのガラス基板の部分拡大断面図、第
４図は従来のＳＴＮ型液晶表示装置の作動を説明するた
めの模式図である。 ２ａ、２１〕　　・　カラス基板 ３ａ、３ｂ　・・配向膜 ４ａ、４）〕　　　透明電極 ６　　・・・　無機薄膜 ７　・　・・　液晶 １０・　　　・駆動用ＳＴＮ型液晶セル１２　・　・　
補償用ＳＴＮ型液晶セル１４・・・・　偏光子 １６・・　・　検光子 （Ｏ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スーパーツイストネマティック型液晶セルを形成
   する透過光側の基板に光学補償用の無機薄膜を形成した
   ことを特徴とする液晶表示素子。