JP2609910B2 - 液晶表示器 - Google Patents

液晶表示器

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JP2609910B2
JP2609910B2 JP63225340A JP22534088A JP2609910B2 JP 2609910 B2 JP2609910 B2 JP 2609910B2 JP 63225340 A JP63225340 A JP 63225340A JP 22534088 A JP22534088 A JP 22534088A JP 2609910 B2 JP2609910 B2 JP 2609910B2
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Description

【発明の詳細な説明】 イ) 産業上の利用分野 本発明は、高時分割駆動に適し、表示の見易い液晶表
示器に関する。
ロ) 従来の技術 近年、液晶分子が180〜300度の捩角の螺旋構造を取る
ように配向することにより、良コントラストの視野角が
広く高時分割駆動できるようにした液晶表示器が商品化
されてきたが、液晶の複屈折性のために表示色が青また
は黄色に着色して見える。これは液晶層で光線が楕円偏
向するから色呈が現れるのである。そこで、ねじられた
光をねじりかえすという目的で、駆動用の液晶パネルと
同じ液晶パネルを色消用として積層するものが特開昭63
−151924号公報などに示されている。ところがこのよう
な液晶パネルは高時分割駆動に適しているので表示面積
は大きくなり、液晶層の制御は厳密に管理されるので歩
留まりも悪く高価である。さらに表示器全体が厚くなる
ので、視差による表示位置のずれやコントラストの変化
が生じて好ましくない。
一方液晶表示器での色相を調節するという点では、1/
4波長板や位相板を用いるという考えが古くから存在
し、例えば特開昭50−72645号公報、特開昭55−600号公
報などがある。しかし円偏光板や1/4波長板による色消
しは事実上困難であり、位相板を用いる時は液晶層の特
性が特定されていなければ効果が得られないので、コン
トラストが低くなったり、ほかの干渉色が現れるなど、
実用にならなかった。
ハ) 発明が解決しようとする課題 本発明は上述の点を考慮してなされたもので、液晶分
子の捩角の大きい液晶表示器において、液晶を光学的一
軸性の層になるように補償する位相板を積層し、その際
に生じやすい干渉色や色相むらをなくした液晶表示器を
提供するものである。
ニ) 課題を解決する手段 本発明は上述した液晶分子が180〜300度の螺旋構造を
なした表示モードにおいて、液晶層と偏光子の間に、基
板にアクリル系の接着剤で貼付された位相板を挿入した
もので、さらにはその位相板は光学的一軸性を有し、ま
た液晶層の複屈折異方性Δnと厚みdの積Δn・d(L
C)と位相板の複屈折異方性Δnと厚みdの積Δn・d
(PH)が 0.6Δn・d(LC)+60<Δn・d(PH)<0.6Δn・d
(LC) +210nm または (7.5×10-4)(Δn・d(LC)−400) +150<Δn・d(PH) <(7.5×10-4)(Δn・d(LC)−400)+300nm の関係を有する樹脂製の位相板を使用するものである。
また本発明は、ホモジニアス配向され厚みが10μm以
下でΔn・d(LC)が0.6〜0.9μm、液晶分子が180〜3
00度の螺旋構造をなして基板に挟持されたネマティック
液晶層と、その液晶層を挟持する基板に実質的に複屈折
異方性を示さない厚さ0.2mm以下の接着層で貼付された
Δn・d(PH)が700nm以下の樹脂製の位相板と、液晶
層と位相板を挟むように設けられた偏光子とを具備した
液晶表示器である。
さらに本発明は複屈折性を呈する液晶セルに、複屈折
異方性Δnと厚みdの積Δn・d(PH)が700nm以下で
あって、少なくとも一面に厚さ200μm以下の透明な低
温接着剤(常温若しくは80℃以下で接着するもの)を有
した樹脂製の位相板を用いたことを特徴とする液晶表示
器である。
ホ) 作用 これにより液晶表示器は着色されない光線と遮光され
た黒色で表示を行うことができ、板状体の積層にもかか
わらず光学特性を損なわず、又、干渉色等も現れないの
で、紙に印刷されたような表示品位の高い表示ができ、
コントラストも高い。この表示は白黒反転できるので、
ネガ表示もポジ表示もでき、さらに色フィルターや着色
偏光板によりカラー表示も行える。
そして液晶パネルは一枚しか用いないし、位相板は基
板との接着性がよいので光損失がなく、透過型のみなら
ず反射型にも利用できる。
さらに表示器全体を薄く構成できるので、視差による
表示位置のずれやコントラストの変化が生じない。
ヘ) 実施例 第1図は本発明実施例の液晶表示器の断面図である。
1は透明電極と液晶分子の配向膜とを内面に有したガラ
ス板等からなる基板で、透明電極は例えばドットマトリ
ックス表示を行うよう上下の基板で直交するように配置
され、配向膜は液晶分子をホモジニアス配向するように
配向処理がされている。これらの基板1はシール剤によ
り平行に張り合わされ容器を形成している。2は基板1
に挟持された正の誘電異方性をもつカイラルネマティッ
ク相液晶からなる液晶層で、液晶分子が180〜300度の捩
角の螺旋構造、例えば240度カイラルネマティックとな
っている。3は液晶層2を挟持するように基板1の外側
に配置された2枚の偏光子で、背面の偏光子は反射板付
きの偏光子となっていてもよい。4は液晶層2と偏光子
3の間に位置するように基板1の表面に設けられた位相
板で、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂などの高分
子樹脂からなり、接着剤5で貼付されている。
各々の光学特性につき、まず本発明の原理について説
明する。
液晶層2は液晶分子の複屈折性に基づく光学特性と、
螺旋構造による旋光性とにより複雑が光学特性の複合的
光学特性を示しているので、これを光学的一軸性異方体
に近似することを考えた。
一般に光学的一軸性異方体を直交ニコルで挟持した場
合、最大コントラストを得るには、よく知られたように
偏光板の偏光軸と光学的一軸性異方体の光軸を45度ずら
した状態とする。しかしながら液晶層の場合には、液晶
分子が螺旋構造をとっているので旋光性が生じ、光軸が
ねじれに沿って回転するための理論通りにならない。そ
こで一方の偏光子の偏光軸を近接する液晶分子の配向方
向と45度をなすように設定し、もう一方の偏光子を回転
させて、透過光の分光スペクトルを調べたところ、可視
光領域において理論に対応する透過光強度特性を示す角
度が2つある事を確認した。この時の回転させた偏光子
の偏光軸とそれに近接する液晶分子軸とのなす角は、液
晶分子軸を基点として液晶分子のねじれと同じ方向に、
ほぼ40〜60度及び130〜150度であった。係る原理に基ず
いて導いた実験式によると、液晶層の複屈折異方性Δn
と厚みdの積Δn・d(LC)と位相板の複屈折異方性Δ
nと厚みdの積Δn・d(PH)が 0.6Δn・d(LC)+60<Δn・d(PH)<0.6Δn・d
(LC) +210nm 関係を満たす時に光学的一軸性異方体として光路補償が
できた。
この式において、可視光の略1/2波長だけ光路差の少
ない位相板に於ても同様に表示色を無彩色とすることが
できる。この時の実験式は以下の如くになった。
(7.5×10-4)(Δn・d(LC)−400) +150<Δn・d(PH) <(7.5×10-4)(Δn・d(LC)−400)+300nm これらの場合の範囲、及び、代表的な例を第2図並び
に以下に示す。
ここでロットiは比較のために掲げた好ましくない例
である。
この様な好ましい実施例において位相板の光軸方向と
近接する液晶分子の配向方向とのなす角δが70度以上11
0度以下であり、また偏光子の偏光軸と近接する液晶分
子の配向方向とがなす角は30度以上60度以下の場合に高
いコントラストを示した。
上述した位相板は厚みが薄いほど光学特性を均一にで
きるが、一方、係る位相板を基板の上に積層すると、そ
の隙間における空気層によって、コントラスト低下を招
いたり、屈折率の複数回の変化により、視差による表示
位置のずれ、即ち観察方向によって表示の位置や濃さや
色彩が変化したり、さらにはその空気層の厚みの変化に
よって、干渉色、あるいはニュートンリングが観測され
るので注意を要する。
そこで本発明に於てはこの位相板を基板に貼付するこ
とを検討した。この場合接着剤に求められる特性は、粘
着性と光学特性が要求される。
粘着性としてはガラス又は樹脂の基板と高分子樹脂シ
ートとの接着においてファンデルワールス力が強く、し
かも均一であって、とりわけ空気層や気泡を含まないこ
とが要求される。また、基板に貼付するまでは接着特性
を保つために接着層表面を保護する必要がある。
この場合、その接着剤の接着面保護のため保護シート
を設けるのがよいが、この保護シートに対して適度の接
着性を示しながら保護シートの剥離が容易で、かつ剥離
に際し接着剤が光学特性を変化させないようにしなくて
はならない。
さらに取扱を良くするためには、基板に接着剤を塗布
するよりも位相板に接着剤を塗布等した方が良い。これ
は又、基板に接着剤を塗布等すると硬質平板への塗布・
印刷等であるから接着剤の伸びなどにより接着剤の層が
光学的一軸延伸を成して複屈折性を示しやすく、これに
よって位相板の調整された光学特性を変化させ表示特性
を損なうことが多いのに対し、可撓性のある高分子樹脂
シートである位相板に接着剤を塗布・印刷等すると素材
の伸縮やぬれ性(親和性)によって接着剤に応力が加わ
らず、接着剤が光学的等方性を保つので好ましいことで
もあった。
以上の条件に対し、種々の接着剤を検討した結果、以
下の如くとなった。
ビニル系の接着剤は粘着力はよかったが光学特性が好
ましくなく、又耐候性として太陽光に長時間曝すと変色
したので好ましくない。
アミノ酸系、石炭酸系、ポリエステル系、フラン樹脂
系、エポキシ樹脂系、イソシアナート系の各々の接着剤
は硬化中に接着剤や位相板の光学特性がしばしば変化し
て、所定の表示色特性を損なう結果となった。これは接
着剤の特性というよりも、係る接着剤が熱硬化性であっ
て硬化に際して加熱する必要がある為、その加熱による
影響と考えられる。
シリコンゴム系の接着剤は光学特性を変化させること
無く、かつ上述した接着特性を満足した。しかし乍ら厚
みを厚くすると光透過量が減少し、散乱性すら生じ、さ
らに厚くなると光学的等方性を損なうこともあった。所
定の光学的特性・接着性を安定して得る為には、接着剤
の厚みを200μm以下、より好ましくは80〜25μmとす
るのが良い。
アクリル系の接着剤、例えば主剤を、メタクリル酸エ
チル、メタクリル酸ブチル、アクリル酸エチルとする物
などはそれぞれシリコンゴム系に対し光学特性、とりわ
け対候性がやや劣ったが、光学的等方性を保ち、接着性
も良好であった。この種類の接着剤は接着力があまり強
くないことを利用し保護シートに対する剥離性を良くす
ることは容易であるから、添加剤などにより、対候性を
たかめ、あるいは接着力の持続性を向上させることがで
きた。塗布・印刷などによって光学的等方性が多少損な
われることがあるが、位相板を長時間室温で放置してお
けば、光学的等方性をとりもどすことが確認できた。
またこの場合も接着剤の厚みにより光学的特性を損な
うケースが生じた。添加剤や印刷・塗布方法により差が
生じるが、500〜200μm以下の厚みとする必要がある。
溶剤やエマルジョンを少なめにして粘度を高め、40〜10
0μmとすると最も取扱が容易であった。この接着剤は
前述のシリコンゴム系の接着剤に比べ光学的等方性を保
つことが容易であり、また廉価であるので有用性は高
い。
このような接着剤は厚みによる制限があることを述べ
たが、液晶層が薄いと光学特性を一定レベルに保ちやす
い。例えば液晶の厚みが10μm以下でΔn・d(LC)が
0.6〜0.9μmとすると上述した実質的に複屈折異方性を
示さない厚さ0.2mm以下のシリコンゴム系やアクリル系
の接着層で貼付されたΔn・d(PH)が700nm以下の樹
脂製の位相板とは光の透過量が多く、かつ背景色を無彩
色にできる。
このように複屈折異方性Δnと厚みdの積Δn・d
(PH)が700nm以下であって、少なくとも一面に厚さ200
μm以下の透明な低温接着剤(常温若しくは80℃以下で
接着するもの)を有した樹脂製の位相板は、位相板が製
造しやすいのみでなく、所定の光学特性、とりわけ位相
板の初期の複屈折性を保持しておけるので、複屈折性を
呈する液晶セルに好適である。
以上の説明においてはいずれも、接着剤は自然の状態
で若しくは加熱により接着するものを例示したが、紫外
線硬化型の接着剤等は紫外線により接着層の光学特性が
変化したり、硬化用の紫外線により液晶が劣化したり特
性変化したりするので不都合である。
ト) 発明の効果 以上の如くにより液晶表示器は、液晶パネルにより複
屈折旋光された光線を自然硬化型若しくは加熱硬化型の
アクリル接着剤により貼付された光学的一軸性異方体と
して補償することによって着色されない光線(これによ
り地の色を白色にできる)と遮光された黒色で表示を行
うことができるので、白紙に黒色印刷されたような表示
品位の高い表示ができ、コントラストも高い。この表示
は白黒反転できるのでネガ表示もポジ表示もできる。又
三原色フィルターなどを用いることによりカラー表示を
行うこともできる。
そして液晶パネルは一枚しか用いないし、位相板は基
板との接着性がよいので光損失がなく、透過型のみなら
ず反射型にも利用できる。
さらに表示器全体を薄く構成できるので、視差による
表示位置のずれやコントラストの変化が生じない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の液晶表示器の断面図、第2図は
本発明の複屈折異方性に関する特性図である。 1……基板、2……液晶層、3……偏光子、4……位相
板、5……接着剤。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 耕一 鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥 取三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−519(JP,A) 特開 昭57−195208(JP,A) 特開 昭58−59062(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、正の誘電異方性を有し液晶分子が
    180〜300度の捩角の螺旋構造をなすようにホモジニアス
    配向されて基板の間に挾持されたネマティック液晶層
    と、該液晶層を挟むように配置された偏光子と、液晶層
    と偏光子の間に挿入された位相板とを具備し、前記位相
    板は、複屈折異方性Δnと厚みdの積Δn・d(PH)が
    700nm以下の樹脂製品からなり、前記基板に、厚さ200μ
    m以下のアクリル系の低温接着剤(常温または80度C以
    下で接着するもの)で貼付されていることを特徴とする
    液晶表示器。
  2. 【請求項2】複屈折性を呈する液晶セルの基板に、複屈
    折異方性Δnと厚みdの積Δn・d(PH)が700nm以下
    の樹脂製の位相板を、厚さ200μm以下の透明で実質的
    に光学的等方性を有するアクリル系の低温接着剤(常温
    または80度C以下で接着するもの)で貼付し、この液晶
    セルの前後に偏光子を配置したことを特徴とする液晶表
    示器。
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