JPH02822A - 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、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、両電掻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、高密度のドツトマトリク
ス表示をする方法として、スーパーツイスト素子　（Ｔ
、　Ｊ、　５ｃｈｅｆｆｅｒａｎｄ　　Ｊ、　Ｎｅｈｒ
ｉｎｇ、　　Ａｐｐｌ、、　Ｐｈｙｓ、、　Ｌｅｔｔ、
　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との禎Δｎ−ｄの値が実質
的に０．８〜１．２μｍの間にあり（特開昭６０−１０
７２０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−ｃｉ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か提案され
ている。　　（Ｍ、　５ｃｈａｄｔｅｔ　　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。（奥村は
か、テレビジョン学会技術報告、１１（２７）、ｐ、７
９．　（１９８７））しかし、この方式は２Ｎセルでの
八〇−ｄのマツチングが非常に厳しく、歩留りの向上が
困難な上、液晶セルか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。

［発明の解決しようとする課題ｌ 従来の方式では、明るく白黒度の良い液晶表示素子を、
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、かつ明るい白黒表示素
子であって、歩留りよく生産できる液晶表示素子が望ま
れていた。

１課題を解決するための手段１ 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Ｌ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Δｎ、と液晶
層の厚みｄｌとの積Δｎ、・ｄ、か０．４〜１．５μｍ
とされ、非表示部分の少なくとも一部に遮光膜を設け、
液晶層と偏光板との間の少なくとも一方に一釉件の複屈
折板を配ｆｔ　Ｌ／、裏側に光源を設けたことを特徴と
する液晶表示素子、及び、液晶層での液晶の屈折率異方
性Δｎ１と液晶層の厚みｄｌとの禎Δｎ１・ｄ、が０．
４〜１．５μｍとされ、非表示部分の少なくとも一部に
遮光膜を設け、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、裏側に光源を設けたこ
とを特徴とする液晶表示素子、並びに、それらの複屈折
板の八〇２・ｄ２を液晶層のΔｎ１・ｄ、の大きさの２
７３以下、かつ１／１２以上とする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、液晶層と偏光板との間の少なくとも一方に
一軸性の複屈折板を配置したものである。

このため、液晶層は１層でよく、生産性を下げたり、色
ムラを起こしやすい第２の液晶層を設けなくても、明る
い白黒表示の液晶表示素子が容易に得られる。

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
、これにより各ドツ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。特に、２００〜２６０°程度がコントラスト、ドメ
イン等からみて好ましい。

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か正のネマチック
液晶を挟持し、両電極間での液晶分子のツイスト角を１
６０〜３００°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（Δｎ、）とその液晶
層のＪ７み（ｄｌ）との積Δｎ、・ｄ、か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Δｎ、・ｄｌは０．５〜１．０μｍとされるこ
とが好ましい。

なお、このΔｎ１・ｄｏ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、Δｎ、・ｄｌ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（Ｉｎ＊Ｏ
１０１−３ｎｏ　、５ｎｕ２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　１
６０〜３００°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
成されたドツ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本のストライブ
状の電極が形成され、　６４０Ｘ　　４００ドツトのよ
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−組として１９２０本のストライブ
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　Ｘ　　４００ドツトの表示をするこ
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
ニＴｉｏ２．５ｉｎ２、Ａ１．０３等の絶縁膜を設けた
り、透明電極にＡＩ、Ｃｒ、’ｒｉ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Ｍｆｉｊｊシたりしてもよい。

本発明では、この素子の非表示部の少なくとも一部に遮
光膜を形成する。

この遮光膜の形成方法としては、黒色インクの印刷によ
る方法、染色による方法、クロム、ニッケル等の金属薄
膜の蒸着、メツキ等による方法、黒色フォトレジストに
よる方法、電着による方法等種々の方法か使用できる。

また、遮光膜をセル内面に設ける場合等、必要に応じて
遮光膜の上または下に絶縁膜を形成してもよい。

遮光膜により見かけ上、素子のコントラストが向上する
ため、光の透過率は低い方か良く、この遮光膜の光の透
過率は１０％以下、特には５％以下とされることが好ま
しい。これは、本発明の液晶表示素子の表示部のコント
ラストが１０〜５０程度であるためである。

この遮光膜は、セルの内面に設けても、セルの外面に設
けてもよいが、パターンずれの点からみてセルの内面に
設けることが好ましい。

遮光膜をセル内面に印刷、染色のような方法て設ける場
合には、遮光度を株端に高くしようとすると膜厚が厚く
なり、基板間で短絡を生じたり、セル間隙の均一性を悪
化させる危険性がある。このため、このような方法で遮
光膜を形成する場合には、遮光膜の光の透過率は、表示
部分の黒色部の光の透過率の１１５以上、特には１／２
以上とされることか好ましい、具体的には１〜５％程度
とされることが好ましい。

この場合、本発明の液晶表示素子では、高デユーテイ駆
動をするため、従来のオーディオ機器等に使用されてい
た遮光膜付き液晶表示素子に比してコントラストが低い
。このため、従来オーディオ機器等に使用されていた遮
光膜付き液晶表示素子の遮光膜のように高遮光度を得る
ために遮光膜厚を厚くする必要がなくなり、セル内面に
遮光膜を設けても、セル間隙の均一性の低下、短絡等の
問題を生じにくい。

また、この遮光膜は非表示部分の少なくとも一部に設け
られるものであるが、通常は、画素電極に相当する表示
部分を除く全ての非表示部分に遮光膜を設けて使用され
ることが多い。

この遮光膜は、表示画素でない非表示部に設けるもので
あるが、非表示部であっても遮光膜を設けない部分を設
けてもよい。

この遮光膜のパターンとしては、例えば、ドツトマトリ
ックス表示の場合には、そのドツト間隙にストライプ状
や格子状に設ければよく、一方の基板に設けてもよいし
、両方の基板に分けて設けてもよい。

これにより、液晶表示素子の偏光膜の配置を電圧印加時
に表示部分が黒くなるポジ型セルの構成でも、ネガ型表
示が可能となる。

この液晶層の百姓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、性能か許せば、基板自体を偏光板で構
成したり、基板と電極との間に偏光層として設けてもよ
い。

本発明では、上記液晶層に隣接して複屈折板を積層する
。この複屈折板は、液晶層と偏光板との間に設ければよ
く、液晶層の片面のみに設けても、両面に設けてもよい
。

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。

この複屈折板としては、−軸性で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。所望の複屈折効果を得るために
Δｎ２・ｄ２を調整して使用するが、１枚の板ではＴＡ
整できない場合には、同じ複屈折板または異なる複屈折
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・ｄｌを持った液晶層に対し、−軸性の複屈折
板のΔｎ２・ｄ２の大きさ及びそれらの光軸の方向、さ
らに一対の偏光板の偏光軸の方向を最適化することか重
要である。

複屈折板のΔｎ２・ｄ２の大きさ（複数枚使用した場合
にはその総和）は、概略液晶層のΔｎ１・ｄ、の大きさ
の２７３以下、かつ１／１２以トに設定すれば良好な白
黒表示を得易い。具体的には、約０．０５〜０．７μｍ
とすることが好ましい。

複屈折板のΔｎ２・ｄ２の大きさは、これよりも大きく
ても、即ち、液晶層のΔｎ、　＊　ｄ、の大きさとほぼ
等しい程度でも、白黒表示を得ることはできるが、Δｎ
２・ｄ２は大きいほど視角が狭くなる傾向がある。した
がって、コントラストが高く、視野角の広い表示を得る
ためには、Δｎ２・ｄ２を液晶層のΔｎ１・ｄｌの大き
さの２７３以下に設定することが好ましい。

また、Δｎ、・ｄ２を液晶層のΔｎ１・ｄｌの大きさの
ｌ／１２よりも小さく設定すると、コントラストの低下
、及び白黒表示からのずれが増大するため、１／１２以
上に設定する。

このため、Δｎ、・ｄ２を液晶層のΔｎ０・ｄ、の大き
さの２７３以下、かつ１／１２以１−に設定する、具体
的には約０．０５〜０．７μｍとすることが好ましい。

このように設定すると、コントラストの高いネガ表示は
得られにくく、コントラストの高いポジ表示となる。そ
こで、このコントラストの高いポジ表示の液晶表示素子
と遮光層とを組み合せて、コントラストの高いネガ表示
の液晶表示素子を得ることができる。

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、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、複屈折板の光軸方向及び液晶
層の下側の液晶分子の長袖方向の相対位置な示した平面
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Δｎ、　＊　ｄ、か０．４〜１．
５μｍの誘電異方性が正のネマヂッグ液晶によるねしれ
角が１６０〜３００’の液晶層、４八、４Ｂはその」−
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。この下側の偏光板の下側に図示されていない光
源を設ける。

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０１、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０２、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０３、液晶層の下側の′液晶分子８の長袖方
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０４とする。

本発明では、このθ８、θ２、θ３、θ４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の画素部分をネガ型駆動で使用す
る場合に、例えば、液晶層のねじれ角を２４０′″程度
とし、そのΔｎ、・ｄ、を０．８μｍ程度とし、その上
下に配置した一対の一軸性の複屈折板の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、同じ液晶層と一軸性の複屈折板とを使用し、画素
部分をポジ型駆動で使用する場合には、一対の偏光板の
偏光軸をほぼ±３０°稈度の角度で交差するように配置
することが好ましい６本発明では、非表示部分に遮光膜
を設けているため、画素部分の駆動は電圧を印加した部
分が黒くなるポジ型駆動であっても、ネガ型表示が可能
になる。

即ち、ポジ型表示では、画素部分において、識別したい
画素は電圧が印加され黒くなり、識別したくない画素は
電圧が印加されなく白くなり、結果として白い背景に黒
く表示される。これに対して、このポジ型駆動によるネ
ガ型表示では、電極の無い非表示部分は遮光膜で黒くさ
れており、画素部分において、識別したい画素は電圧が
印加されなく白くなり、識別したくない画素は電圧が印
加され黒くなり、黒い背景に白く表示されることとなる
。

本発明では、このポジ型駆動によるネガ型表示により、
前述の如く単純なネガ型表示に比して、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、０２．０４に関しては、５１≦０２≦　１４
０＠、　４０′″≦０４≦　１７０”とすることにより
、オフの透過率が高く、オンの透過率か低いコントラス
トの高いポジ表示が実現できるため好ましい。

これにより、この液晶表示素子は、視野角特性に優れた
コントラスト比の高い白黒表示か可能となる。

また、上記例では、液晶層を左らせんとしたが、らせん
か逆であっても、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θ１、θ
２．０１、θ４を適当に選ぶことにより、上記例と同様
に容易に白黒表示が得られる。

なお、本発明では、白黒表示に近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、高デユーテイ駆動でも、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、視角によるズレな生じなく、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の電極に電圧を印
加するための駆動手段を接続し、駆動を行う。

なお、本発明では遮光膜を併用するため、表示方式がポ
ジ型であっても、外観上はネガ型表示が実現できる。ネ
ガ型表示は透過型で用いた場合に、極めて視認性が良い
という特長を有するか、この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笠に配置することにより、高密度
のマルヂ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
として好適であるか、この外液晶テレビ、魚群探知器、
レーダー、オシロスコープ、各種民生用ドツトマトリッ
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１ 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。

第３図（Ａ）は、本発明の液晶表示素子と対比するため
に複屈折板のみ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、Δｎ、　＊　ｄ、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１
１．１２とを示している。この例では」１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
圧か印加された状態において、入射側の下側の偏光板１
２を通してほぼ完全に直線偏光化された光か、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３図（Ｂ）のようになる。こ
れらの形も方向も異なったた円偏光か出射側の上側の偏
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３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４図（Ａ）にその側面から
見た模式図を示ずように、ねじれ角が　１６０〜３００
″で、Δｎｌ　’　ｄｌか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−ヒに配置された２枚の一軸性の複屈折板２４Ａ、２
４Ｂ、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゜Δｎ、・ｄ、
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一軸性の複屈折板
を片側に２桟積層して使用しているが、片側に１枚また
は３枚以にの一軸性の複屈折板を用いたり、前述したよ
うに液晶層の上下に一対の１枚ないしはそれ以１−の枚
数の一軸性の複屈折板を設けても良い。

この−軸性の複屈折板は、それ自体を偏光板の間に挟持
すると、その−軸性の複屈折板の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４図（［３）のようにすることか
できる。

即ち、液晶層に電圧か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
された光か、この液晶Ｍ２：１を透過すると、た円偏光
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、２４Ｂ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４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
することかできることとなる。

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、−軸性の複屈折板のへ０２・ｄ２を液晶層の
Δｎ、　・ｄ、の２／３〜１／１２程度と低くし、出射
側での偏光か出射側である上側の偏光板の偏光軸と一致
するようにした場合には、透過光強度は無彩色に近く、
かつ最も高くなり、白く見えることとなる。これと非表
示部分の遮光膜とを組み合せることにより、ネガ表示と
なる。なお、第４図（Ｂ）において２５．２６は夫々偏
光板２１．２２の偏光軸を示す。

−軸性の複屈折板のΔｎ、・ｄ、を液晶層のΔｎ・ｄｌ
とほぼ同じにして、出射側での偏光か出射側である上側
の偏光板の吸収軸と一致するようにした場合には、透過
光強度は最も低くなり、黒く見えることとなり、ネガ表
示となる。この場合は、前述の如く、良好なコントラス
トと広い視野角を同時に得ることが困難となる傾向があ
る。

なお、表示のネガ、ポジは、液晶層のねじれ角、そのΔ
ｎ、　ｅ　ｄ、、−軸性の複屈折板の八〇、・ｄ２、そ
れらと偏光板との角度θ０、θ２、ｏ３．０４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ｙ４
なり、これによって透過率か変化し、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・ｄｌ等のパラメータにより、複
屈折板のΔｎ２・ｄ２、その先軸方向、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。

この複屈折板の効果は、複屈折板を液晶層の入射側に配
置しても同様に働く。

本発明の液晶表示素子は、透明電極の対向した部分以外
、即ち、表示１ｉｌｊ素以外の非表示部分の少なくとも
一部を遮光膜で覆っている。通常は、遮光膜は表示画素
以外の非表示部分の全てを覆うようにされるが、その一
部にポジ型表示をさせたりするために、非表示部分の一
部に遮光膜を設けないようにしてもよい。

このように非表示部分に遮光膜を設けて、ネガ型表示に
することにより、表示コントラストか見かけ上、著しく
改善される。なお、ポジ型表示の液晶セルとこの遮光膜
とを組み合わせて用い、擬似的にネガ型表示にすること
により、視野角が広くなるという利点も有する。

この見かけ上、表示コントラストか向上するのは、次の
ような理由か考えられる。

即ち、　６４０Ｘ　　４００ドツトのような大規模のド
ツトマトリクス型の液晶表示素子を透過型で使用し、「
黒」を表示する場合、ドツトが微細であるために、肉眼
ではドツトの黒とともに、ドツト間から漏れる光も同時
に知覚し、両者が混合した光量として「黒」を認識して
いる。このため、１画素のみでのオンオフによるコント
ラストに比して、ドツト間隙からの漏れた光により、見
かけのコントラストが低下することとなる。

しかし、本発明では、このドツト間隙のような非表示部
を遮光膜で覆っている。このため、遮光膜でドツト間が
充分遮光されている場合、各ドツトでの肉眼で認識され
る黒は、１画素のみのセルでの黒と同レベルとなる。そ
こで、光源の輝度を充分採ってやれば、本来の１画素の
みのセルでのコントラストと同しコントラストで、かつ
明るい表示が容易に得られる。

特に、前述の如く、ポジ型表示の液晶セルとこの遮光膜
とを組み合わせて用い、擬似的にネガ型表示にすること
により、視野角が広く、コントラストの高い液晶表示素
子となる。

［実施例］ 実施例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
ＳｉＯ□による短絡防止用の絶縁膜を形成し、この電極
間隙に染色法で透過率か約３％の黒の遮光膜をストライ
プ状に形成し、ポリイミドのオーバーコートをスピンコ
ードし、これをラビングして配自制＃Ｍ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、ＳｉＯ□の絶縁膜を形成し、第１の基板
と同様にこの電極間隙に染色法で透過率が約３％の黒の
遮光膜をストライプ状に形成し、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か正のネマチ
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。この液晶層ではΔｎ、・ｄ、
は０．８２μｍであった。

この液晶セルの両面にΔｎ、・ｄ、か０．１４μｍの一
軸性の複屈折板を夫々積層し、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、０
＋＝１１５＠　　θ、＝９５゜Ｏ：１＝１３０＠、θ、
＝１１０”とした。

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５図に示すように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ワた場合に良好な
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デユーテイ、ｌ／１５バイアスで駆
動してオン、オフ状態ての色相を観察した。この結果を
第６図に示す、この結果からも明らかなように、オフで
良好な自レベルが得られ、オンで若干青色っぽいが透過
率が低いため、充分に黒く見えるようなポジ型の白黒表
示か得られた。

この液晶表示素子の見かけ上のコントラスト比を測定し
たところ、約３０であり、１画素のみのコントラスト比
では実質的に同しであるはずの遮光膜を設けないほかは
同じ構成のポジ型表示の液晶表示素子に比して、見かけ
上、４倍高いコントラスト比が得られた。

また、視角特性も良好であった。

実施例２ 実施例１で作成した液晶セルの両面にΔｎ２・ｄ、が０
．４０μｍの一軸性の複屈折板を夫々積層し、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、０
．＝　　１５０”、　０２＝８５６０、＝　１２０’　
、Ｏ，＝９５＠とじた。

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デユーテイ、１／１５バイアスで駆
動してオン、オフ状態での色相を観察したところ、オン
で良好な白レベルが得られ、オフで若干黄色っぽいか透
過率か低いため、充分に黒く見えるようなネガ型の白黒
表示が得られた。

この液晶表示素子は、正面でのコントラスト比は実施例
１と同様高いものであったが、垂直から３０″傾いた方
向からみたコントラスト比は実施例１の約半分となって
しまい、実施例１に比して視野角が狭いものであった。

実施例３ 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
、０　、　＝　１００″′０２　＝７０＠、Ｏｘ　＝６
５’　、　Ｑ　＜　＝８５”とシタ。

この液晶表示素子を実施例１と同様に　１／２００デユ
ーテイ、１／１５バイアスで駆動したところ、実施例１
とほぼ同等な白黒表示か得られ、見かけのコントラスト
比も約３０てあった。

実施例４ 実施例１の液晶表示素子の電極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て駆動したところ、フル
カラーの階調駆動が可能であった。

［発明の効果コ 以北に説明したように本発明は、従来のスーパーツイス
ト液晶表示素子と比べて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、表示が白黒に近いということから、カラーフィル
ターとＭｌ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
のある応用か開ける。

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。

特に、前述の如く、ポジ型表示の液晶セルとこの遮光膜
とを組み合わせて用い、凝似的にネガ型表示にすること
により、視野角が広く、コントラストの高い液晶表示素
子を得ることかできる。

本発明は、本発明の効果を損しない範囲内て今後とも種
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）（［３）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（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４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５図は、実施例１のしきい値電圧特性を示すグラフ。 第６図は、実施例１のオン、オフ状態での色相を示す色
相図。 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、 ９＾、９Ｂは複屈折板の光軸方向 宏１国

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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１６
   ０〜３００°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Δｎ＿１と
   液晶層の厚みｄ＿１との積Δｎ＿１・ｄ＿１が０．４〜
   １．５μｍとされ、非表示部分の少なくとも一部に遮光
   膜を設け、液晶層と偏光板との間の少なくとも一方に一
   軸性の複屈折板を配置し、裏側に光源を設けたことを特
   徴とする液晶表示素子。
2. （２）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１６
   ０〜３００°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Δｎ＿１と
   液晶層の厚みｄ＿１との積Δｎ＿１・ｄ＿１が０．４〜
   １．５μｍとされ、非表示部分の少なくとも一部に遮光
   膜を設け、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、裏側に光源を設けたことを
   特徴とする液晶表示素子。
3. （３）請求項１または２の液晶表示素子において、複屈
   折板のΔｎ＿２・ｄ＿２を液晶層のΔｎ＿１・ｄ＿１の
   大きさの２／３以下、かつ１／１２以上とすることを特
   徴とする液晶表示素子。