JP2869451B2

JP2869451B2 - 液晶表示素子

Info

Publication number: JP2869451B2
Application number: JP2101413A
Authority: JP
Inventors: 治雄飯村; 康之滝口; 明彦金本
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JPH04412A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液晶表示素子に関し、特に正の誘電異方性を
有する液晶が液晶層の厚み方向に90゜以上ねじれた構造
を有するSTN型液晶表示素子に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

従来主に用いられてきた液晶の表示モードは、ツイス
トネマティック（TN）型と呼ばれ、一対の基板間で液晶
分子が約90゜ねじれた構造をとっており、液晶による偏
光面の回転と、電圧印加によるその効果の消失を利用し
ている。この表示モードは、時計や電卓等の低時分割駆
動では十分なものであったが、表示容量を増大させるた
めに高時分割駆動させると、コントラストが低下した
り、視角がせまくなるという欠点があった。これは、高
時分割駆動になると、選択点と非選択点にかかる電圧の
比が１に近づくためで、高コントラスト、広視角の表示
素子を得るためには、素子の相対透過率が10％変化する
電圧V₁₀に対する50％変化する電圧V₅₀の比（V₅₀/V₁₀）
で表わされる急峻度γをできるだけ小さくすることが必
要である。

ツイストネマティック型の場合、このγ値は1.13程度
である。このγ値を小さくするために、液晶分子のねじ
れ角を大きくし、偏光軸を液晶配向方向とずらす方式が
提案されており、SBEモードやSTNモードと呼ばれてい
る。このような方式によると、γ値を1.1以下にするこ
とができ、1/400デューティ程度の高時分割駆動が可能
になる。

しかし、このような方式では、複屈折による着色及び
その電圧による変化を利用するため、原理的に白黒表示
を行うことは困難であり、液晶セルの透過光または反射
光には着色を生じ、着色背景上への表示となってしま
う。

STN型液晶表示素子の着色を解消する色補償板とし
て、ねじれの向きが逆でねじれ角が等しい液晶セルを用
いる方法、高分子フィルムなどの複屈折性媒質を用いる
方法が知られている（特開昭64−519号公報）。しか
し、従来の色補償されたSTN型液晶表示素子は、視角に
よる表示色の変化、コントラストの変化が大きいという
欠点があった。

本発明は、従来の液晶表示素子にみられる前記欠点を
解消し、優れた表示品質を有する液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上記目的を達成するために、本発明によれば、正の誘
電異方性を有する液晶組成物からなる液晶層が、電極を
備えた一対の基板間で、電圧無印加時に基板に対して略
水平に配向し、液晶層の厚み方向に120゜以上、360゜以
下のねじれた構造を有するように構成された液晶セル
と、該液晶層を挟むようにして設けられた一対の偏光子
との間の少なくとも一方に、該液晶セルの基板に対して
略水平に配向した高分子液晶層と、該基板に垂直な方向
の屈折率が該基板に水平な方向の屈折率よりも大きい複
屈折層を有することを特徴とする液晶表示素子が提供さ
れる。

次に、図面を参照して、本発明の構成を詳述する。第
１図は本発明の液晶表示素子の構成例を示す断面図であ
る。この図において、セル10はSTNセルで、基板1,11は
それぞれ配向処理が施された配向膜3,13と透明電極4,14
を有し、離間、対向して配設され、その間に液晶６が封
入され、シール剤５によって外気と遮断される。この液
晶セル10が第１偏光子２および第２偏光子12に挟まれ、
基板１と偏光子２との間に高分子液晶層７と複屈折層８
が配設されて、液晶表示素子を構成している。

本発明の液晶表示素子の構成例のように、基板と偏光
子の間に高分子液晶層及び複屈折層を設ける場合、基板
としては透光性を有するガラス、プラスチックなどを用
いる。プラスチック基板を用いたときは、基板の厚さを
0.2mm以下の薄厚にすることが容易であり、そのため表
示素子をきわめて薄く、かつ軽量にすることができる。
また、基板が薄いために表示が二重像にならないという
利点がある。

本発明の液晶表示素子の基板における配向処理は、液
晶分子が電圧無印加時に略水平配向するように行われ、
この配向処理方向に沿って液晶分子が優先配向する。こ
の場合、液晶分子の配向に関していう略水平とは、液晶
分子の基板に対する傾き角が０゜から30゜の範囲にある
ことを言う。この配向制御は、基板に対して、従来公知
の斜方蒸着や、無機または有機被膜を形成した後に綿布
などでラビングすることにより行うことができる。本発
明に使用する配向膜3,13としては、ポリアミド、ポリイ
ミドなどの高分子被膜等にラビング処理したものや、Si
O、MgO、MgF₂などを用いて斜め蒸着したものが用いられ
る。

本発明の高分子液晶層７は、STNセル10による偏光状
態の変化を補償する作用を持つ。高分子液晶層７は、基
板１に対して略水平に配向し、厚み方向にねじれた構造
またはねじれのないホモジニアスな構造を有する。高分
子液晶を用いた色補償板は、通常の液晶セルに較べて製
造コストが安く生産性が高いため工業的に有利である。

複屈折層８は、基板１に垂直な方向の屈折率が、基板
１に平行な方向の屈折率よりも大きい。複屈折層８は、
色補償されたSTNセル10の視角による偏光状態の変化を
補償する作用を持つ。上記のような複屈折層８は、例え
ば、基板１にほぼ垂直な方向に配向した液晶セルまたは
高分子液晶層、ポリスチレンなどを延伸した高分子フィ
ルム、光軸に垂直な方向に切り出した正の光学異方性を
持つ結晶などである。

第１図の構成例では、高分子液晶層と複屈折層を液晶
セルの上側基板と上側偏光板の間に設置したが、下側基
板と下側偏光板の間に設置してもよいし、液晶セルの両
側に設置してもよい。さらに、高分子液晶層を液晶セル
の片側に設置し、もう一方に複屈折層を設置するように
してもよい。また、液晶セルの基板と高分子液晶層を形
成する基板または複屈折層を形成する基板、高分子液晶
層を形成する基板と複屈折層を形成する基板は兼用して
もよく、複屈折層を液晶セルの基板または高分子液晶層
を形成する基板として用いてもよい。

〔実施例〕

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

（実施例１）ストライプ状の透明電極を有する上下ガラス基板での
液晶のねじれ角が240゜であり、液晶層のリターデーシ
ョンが0.86μｍであるSTNセルＡを作製した。液晶は正
の誘電異方性を有するネマチック液晶ZLI2293（メルク
社製）にカイラルネマティック液晶S811（メルク社製）
を添加したものを用いた。配向処理は、ポリイミド膜の
ラビング処理により行った。

次に、ガラス基板上に、下記（１）式で示される繰返
し単位を有するポリシロキサン系高分子液晶を、リター
デーションが0.86μｍ、ねじれ角が240゜、ねじれの向
きがセルＡと逆向きとなるようにスピナーで塗布し、高
分子液晶層Ｂを形成した。次いで該高分子液晶層Ｂをセ
ルＡの上に、セルＡの上側基板のラビング方向と高分子
液晶層Ｂのガラス基板上の配向方向が直交するように重
ねた。

次に、２枚のガラス基板の表面に垂直配向剤ODS−Ｅ
（チッソ社製）を塗布して焼成し、ラビング処理して垂
直配向膜を形成し、これら２枚のガラス基板をはり合わ
せ、その間に負の誘電異方性を有する液晶ZLI4318（メ
ルク社製）を封入し、上下基板間でホメオトロピック配
向した液晶セルＣを作製し、高分子液晶層Ｂの上に重ね
た。

さらに下側偏光板の透過軸がセルＡの下側基板のラビ
ング方向と45゜を成し、上側偏光板の透過軸が下側偏光
板の透過軸と直交するように、上下偏光板を設置し、本
発明の液晶表示素子とした。

上記液晶表示素子において液晶セルＡを1/200デュー
ティで時分割駆動して目視観察した結果、液晶セルＣが
無い場合に較べて、正面から見た時の表示性能は変わら
ず、表示色及びコントラストの視角による変化が小さく
なり、視角特性が向上することがわかった。

（実施例２）ガラス基板表面に垂直配向膜を形成してラビング処理
し、ポリシロキサン系高分子液晶をスピナーで塗布し、
ホメオトロピック配向した高分子液晶層Ｄを形成した。

高分子液晶層Ｄを実施例１の高分子液晶層Ｂの上に重
ね、偏光板を実施例１と同様に配置して液晶表示素子を
構成し、該液晶表示素子においてセルＡを1/200デュー
ティで時分割駆動したところ、実施例１と同様の結果を
得た。

（実施例３）ポリスチレンフィルムを一軸延伸し、延伸方向が互い
に直交するように２枚のフィルムを重ね合わせて複屈折
層とし、実施例１の高分子液晶層Ｂの上に積層した。こ
のポリスチレンフィルムは、延伸によりフィルムの厚み
方向の屈折率がフィルム面内の屈折率よりも大きくなっ
ていた。また、延伸方向が直交するように２枚のフィル
ムを重ねたので、面内での偏光状態の変化は互いに打ち
消し合うため、このフィルムを高分子液晶層Ｂの上に積
層しても正面から見た時の表示性能は変わらなかった。
次いで偏光板を実施例１と同様に配置して液晶表示素子
を構成し、該液晶表示素子において、セルＡを1/200デ
ェーティで時分割駆動したところ、実施例１と同様の結
果を得た。

（実施例４）ガラス基板上に、ポリシロキサン系高分子液晶を、リ
ターデーションが0.55μｍでねじれがないホモジニアス
配向した高分子液晶層Ｅを形成した。そして高分子液晶
層Ｅを実施例１のセルＡの上に、セルＡの上側基板のラ
ビング方向と高分子液晶層Ｅのガラス基板上の配向方向
が互いに直交するように重ねた。

次に、高分子液晶層Ｅの上に、実施例１のホメオトロ
ピック液晶セルＣを重ねて、下側偏光板の透過軸がセル
Ａの下側基板のラビング方向と45゜を成し、上側偏光板
の透過軸がセルＡの上側基板のラビング方向と45゜を成
すように上下偏光板を配置し、液晶表示素子を作製し
た。この液晶表示素子においてセルＡを1/200デューテ
ィで時分割駆動したところ、液晶セルＣが無い場合に較
べて、正面から見た時の表示性能は変わらず、表示色及
びコントラストの視角による変化が小さくなり、視角特
性が向上することがわかった。

（実施例５）実施例４において、液晶セルＣのかわりに、実施例２
の高分子液晶層Ｄを用いて液晶表示素子を作製したとこ
ろ、実施例４と同様の結果を得た。

（実施例６）実施例４において、液晶セルＣのかわりに実施例３の
一軸延伸ポリスチレンフィルムを用いて液晶表示素子を
作製したところ、実施例４と同様の結果を得た。

〔発明の効果〕

本発明では、STN型液晶表示素子において、液晶層と
一対の偏光子との間の少なくとも一方に、該液晶セルの
基板に対して略水平に配向した高分子液晶層と、該基板
に垂直な方向の屈折率が該基板に水平な方向の屈折率よ
りも大きい複屈折層を設置したことにより、視角による
表示色の変化及びコントラストの変化が少ない表示品質
の優れた白黒表示液晶表示素子の提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液晶表示素子の構成例を示す断面
図である。 1,11……基板 2,12……偏光子 3,13……配向膜 4,14……透明電極５……シール剤６……液晶７……高分子液晶層８……複屈折層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−149624（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−519（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/133 500 G02F 1/1347 G02F 1/1335 510

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】正の誘電異方性を有する液晶組成物からな
る液晶層が、電極を備えた一対の基板間で、電圧無印加
時に基板に対して略水平に配向し、液晶層の厚み方向に
120゜以上、360゜以下のねじれた構造を有するように構
成された液晶セルと、該液晶層を挟むように設けられた
一対の偏光子との間の少なくとも一方に、該液晶セルの
基板に対して略水平に配向した高分子液晶層と、該基板
に垂直な方向の屈折率が該基板に水平な方向の屈折率よ
りも大きい複屈折層を有することを特徴とする液晶表示
素子。