JPH04322224A - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に係わり
、特にコントラスト比及び表示色の視角依存性を制御し
た液晶表示素子に関する。

【０００３】

【従来の技術】近年、薄型軽量、低消費電力という大き
な利点をもつ液晶表示素子は、日本語ワードプロセッサ
やディスクトップパーソナルコンピュータ等のパーソナ
ルＯＡ機器の表示装置として積極的に用いられている。 液晶表示素子（以下ＬＣＤと略称）のほとんどは、ねじ
れネマティック液晶を用いており、表示方式としては、
複屈折モードと旋光モードの２つの方式に大別できる。

【０００４】ねじれネマティック液晶を用いた複屈折モ
ードの表示方式のＬＣＤは、一般に９０゜以上ねじれた
分子配列をもち（ＳＴ方式と呼ばれる）、急峻な電気光
学特性をもつ為、各画素ごとにスイッチング素子（薄膜
トランジスタやダイオード）が無くても単純なマトリク
ス状の電極構造でも時分割駆動により容易に大容量表示
が得られる。しかし、ＳＴ方式では、複屈折効果を利用
しているため光の干渉に起因して表示色が黄色と濃紺色
のいわゆるイエローモード表示や、白色と青色のいわゆ
るブルーモード表示となり、白黒表示やカラー表示が不
可能であった。このような表示の色づきを解消する手段
として、逆にねじれた第２の液晶セルを偏光板と液晶セ
ルの間に配置することによって白黒表示を実現できるこ
とが特公昭６３−５３５２８号公報に報告されている。

【０００５】この白黒化の原理は、液晶分子がねじれ配
列とされる表示用液晶セルで楕円偏光となった常光成分
と異常光成分の光を、光学補償板である第２の液晶セル
によって相互に入れ替わらせ、楕円偏光を直線偏光へと
変換される。その結果、光の干渉に起因する着色が解消
され、白黒表示を実現することができる。ここで上述し
たように楕円偏光の直線偏光への変換を行うには、光学
補償板が、表示用液晶セルとリタデーション値が、ほぼ
同一で、かつねじれ方向が相互間で逆で、それらの配置
は、相互に最近接する液晶分子の配向方位が直行するよ
うに構成しなければ、光の所望な変換作用が得られない
。

【０００６】一方、旋光モードのＬＣＤは９０゜ねじれ
た分子配列をもち、応答速度が速く（数十ミリ秒）高い
コントラスト比と良好な階調表示性を示すことから、時
計や電卓、さらにはスイッチング素子を各画素ごとに具
備しカラーフィルターと組み合わせたフルカラーの表示
の液晶テレビなど（ＴＦＴ−ＬＣＤやＭＩＭ−ＬＣＤ）
に応用されている。

【０００７】カラー表示に関しては偏光板と液晶セルの
間に電圧無印加時に選択散乱を利用したある色相を示す
ＣＮ液晶セルを配置し、ＣＮ液晶セルと液晶セルへの電
圧印加の有無の組み合わせで特定色相とその補色の２色
カラー表示または、白黒表示モードへの切り替えができ
ることがＭｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，
１９７７，ＶＯＬ．３９，ＰＰ．１２７−１３８　にて
報告されている。

【０００８】しかし、これらの複屈折モードや旋光モー
ドや選択散乱を利用した液晶表示素子は、ねじれネマテ
ィック液晶を用いているため、見る角度や方向によって
表示色やコントラスト比が変化するといった視角依存性
をもち、ＣＲＴの表示性能を完全に越えるまでにはいた
らない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】液晶分子は、液晶分子
の長軸方向と短軸方向に異なる屈折率を有することは一
般に知られている。この様な屈折率の異方性を示す液晶
分子にある偏光光が入射すると、その偏光光は液晶分子
の角度に依存して偏光状態が変化する。ねじれネマティ
ック液晶の液晶セルの分子配列は、液晶セルの厚み方向
に液晶分子の配列がねじれた構造を有しているが、液晶
セル中を透過する光は、このねじれた配列の液晶分子の
個々の液晶分子の向きによって逐次偏光して伝搬する。 従って、液晶セルに対し光が垂直に入射した場合と斜め
に入射した場合とでは、液晶セル中を伝搬する光の偏光
状態は異なり、その結果、液晶表示素子を見る時の方向
や角度によって表示のパターンが反転して見えたり、表
示のパターンが全く見えなくなったりするといった現象
として現れ、実用上好ましくない。

【００１０】本発明は上記不都合を解決するものである
。

【００１１】［発明の構成］

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、２枚の偏光板
と、これらの間に、電極をもつ２枚の基板間に挟持され
て電圧無印加時にねじれた配列をした液晶を含む駆動用
液晶セル及び前記駆動用液晶セルの基板法線とほぼ平行
な螺旋軸でねじれた配列をした液晶を含む補償用液晶セ
ルが配置された液晶表示素子において、前記補償用液晶
セルの液晶の平均屈折率をｎ及び、螺旋ピッチをｐとす
ると、これらの積ｎ・ｐが、 ７５０ｎｍ＜ｎ・ｐ　　または，ｎ・ｐ＜３２０ｎｍで
あり、かつ、前記補償用液晶セルのリタデーション値Ｒ
Ｃ　は、駆動用液晶セルの実効リタデーション値をＲＬ
Ｃ、λを光波長とすると、 ｎ・λ＜　　ＲＬＣ　　＜ｎ・λ＋λ／２の時、　　　
　２・（ＲＬＣ−ｎ・λ）＋ｍ・λ　　＜　　｜ＲＣ　
｜　　＜ｍ・λｎ・λ＋λ／２　　＜　　ＲＬＣ　　＜
（ｎ＋１）・λの時、　　　　２・（ＲＬＣ−（１／２
　＋ｎ）・λ）＋ｍ・λ　　＜　　｜ＲＣ　｜　　＜λ
＋ｍ・λ（ｎ＝０、±１、±２、±３…の整数）（ｍ＝
０、±１、±２、±３…の整数）であることを特徴とす
る液晶表示素子を提供するものである。

【００１３】

【作用】一般にねじれネマティック液晶を用いたＬＣＤ
に用いられる偏光板の配置には大きく分けて２通りあり
、液晶セルに電圧を印加しないとき光が透過せず、電圧
を印加したとき光の透過状態が得られる（ノーマリーク
ローズ）方式と、液晶セルに電圧を印加しないとき光が
透過し、電圧を印加したとき光が遮断される（ノーマリ
ーオープン）方式とがある。

【００１４】図３は、従来例のＴＮ方式のノーマリーオ
ープンとノーマリークローズの表示面法線から左右の方
向に０゜から６０゜まで傾いた時のコントラスト比依存
性を示す図で、ノーマリーオープンの場合は（１０．０
）、ノーマリークローズの場合は（１１．０）で示され
ている。これらを比較すると、ノーマリークローズの方
がノーマリーオープンよりコントラスト比の視角依存性
が少ないことが分かる。コントラスト比とは、光が透過
した状態（明状態）の輝度を光が遮断された状態（暗状
態）の輝度で割った値であり、コントラスト比は暗状態
の輝度に大きく影響する。そこでノーマリーオープンと
ノーマリークローズの両方式の暗状態の輝度の左右方向
における視角依存性を測定してみると、図４に示した様
な特性が得られる。ノーマリーオープンの場合を（１０
．１）でノーマリークローズの場合を（１１．１）で示
した。図から明らかなように、ノーマリークローズの方
がノーマリーオープンより暗状態の視角依存性が小さく
、その結果ノーマリークローズの方がノーマリーオープ
ンよりコントラスト比の視角特性が良くなっている。

【００１５】ノーマリーオープンとノーマリークローズ
の暗状態の違いを考察してみると、ノーマリーオープン
の場合は光を遮断するために電圧を液晶セルに印加して
おり、ノーマリークローズの場合は光を透過させるため
に液晶セルに電圧を印加している。ノーマリーオープン
の場合に液晶セルに暗状態が得られる電圧値を印加した
時の分子配列状態を計算してみると、図５に示す様にな
る。ここで、図中の７及び８はそれぞれチルト（傾き）
角及びツイスト（ねじれ）角で、チルト角とは、図６に
示す座標系において液晶セルの基板面をｘｙ面としたと
き、ｘｙ面に対する液晶分子（５．１）　の長軸（５．
１Ｌ）の傾き角を示し、ツイスト角とは、液晶分子（５
．１）　をｚ軸からｘｙ面へ投射した軸（５．１ｘｙ）
　とｘ軸とのなす角度である。

【００１６】電圧が印加された状態では、液晶セルの中
央付近では液晶分子が９０゜近く傾くが、上下の基板表
面付近では、基板表面の配向規制力の影響を受けて液晶
分子はあまり傾かない。また、ツイスト角はＳの字型の
分布となる。

【００１７】液晶分子のチルト角がセル厚方向にたいし
て一定で、ツイスト角が線形にねじれている場合、すな
わちノーマリークローズの場合の暗状態の分子配列状態
と比較すると、電圧印加時の分子配列状態は、液晶セル
を見る角度と方位により異なって見え、その結果液晶分
子配列状態の見え方の違いが液晶セル中を伝搬する偏光
状態の違いとなって視角特性に反映される。従ってノー
マリークローズの方が視角特性が良いのは、見る方向角
度による暗状態の分子配列状態の見え方の違いがノーマ
リーオープンより小さいためである。従って、何らかの
方法でどんな方向から見ても同一な分子配列状態が見え
る様に工夫することができれば、ノーマリーオープンの
場合の暗状態の視角特性を改善することができる。

【００１８】液晶セル中で見る角度によって最も液晶分
子の見え方の変化の大きいのは、液晶セル中央付近の液
晶分子が大きく傾いた箇所である。そこでこの箇所の見
え方の変化を小さくすることにより視角特性を改善でき
る。

【００１９】液晶の配向状態は３次元の屈折率楕円体に
より簡略的に示すことができる。図７は液晶分子が垂直
に立った状態を屈折率楕円体で示したものであるが、複
屈折現象は、この屈折率楕円体６をある方向からみたと
きの２次元面内での屈折率差に関する現象であるから、
ｚ方向から見たときの（すなわち液晶セルを真正面から
見たとき）２次元面内の屈折率体（６．４）　は円とな
り、屈折率差と視軸（６．１）　から見たときの屈折率
体（６．５）　とは異なる。ノーマリーオープン（クロ
スニコル）の場合、ｚ方向から見たときの屈折率差は０
であるから暗状態が得られるが、視軸（６．１）　から
見たときの２次元面は楕円となりその結果屈折率差が生
じるために暗状態とはならない。

【００２０】屈折率楕円体６を見る角度（６．３）　を
大きくしていくと視軸（６．１）　から見える２次元面
内の楕円（６．５）　はｎ６１の長さ方向に大きくなり
、視軸（６．１）　の方向から見た時より大きい透過光
が観測される。従ってこの様な屈折率楕円体を光学的に
補償するには、屈折率楕円体を見る角度（６．３）　を
大きくしていったときｎ６２の長さ方向の屈折率が大き
くなるようになり、かつ２次元面内の楕円（６．５）　
が円になるような大きさの屈折率楕円体を視軸（６．１
）　上に配置すれば屈折率楕円体６を光学的に補償する
ことができる。

【００２１】この様な光学的な補償は、図８に示すよう
な円盤状の屈折率楕円体を液晶セル上に配置することに
よって行うことができ、種々の方向から観測しても見か
け上の屈折率が略同一となり、視角特性が向上する。

【００２２】図８に示すような屈折率楕円体はいわゆる
負の光学異方性を有しており、本構成ではコレステリッ
ク液晶を用いている。

【００２３】コレステリック液晶は１８８９年にライニ
ツァ（Ｒｅｉｎｉｔｚｅｒ）により発見された。コレス
テリック液晶とは液晶分子が螺旋状にねじれた配列をし
ており、一般の液晶が正の光学異方性を有するのに対し
コレステリック液晶は螺旋状のねじれ配列により光学的
に負の光学異方性を示す。

【００２４】光の波長が螺旋ピッチに比べ十分に大きい
場合、コレステリック液晶の主屈折率ｎｏ　，ｎｅ　は
下式で与えられる。

【００２５】 　　ｎｏ　＝［１／２・（Ｅ２　＋Ｄ２　）］１／２　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（１．１）　　ｎｅ　＝Ｄ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１．２
）　　　　Ｅ　：　　液晶分子の長軸方向の屈折率Ｄ　
：　　液晶分子の短軸方向の屈折率コレステリック液晶
の場合でもＥ＞Ｄ　であるので、Δｎ＝　ｎｅ−ｎｏ　
＜０（負）となる。従って、ある条件のコレステリック
液晶セルを駆動用液晶セルと組み合わせることにより所
望な光学補償を得ることができる。

【００２６】コレステリック液晶の光学的性質は、ファ
ーガソン（Ｊ．Ｌ．Ｆｅｒｇａｓｏｎ）により詳しく調
べられており、（Ｊ．Ｌ．Ｆｅｒｇａｓｏｎ，Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ．１、２９３（１９６６
））によれば、コレステリック液晶セルにある角度で光
が入射すると選択散乱が生じ、その時の選択散乱の最大
値を示す波長λは次式により与えられる。

【００２７】 　　λ＝ｎ・ｐ　・［ｃｏｓ｛（１／２）・｛ｓｉｎ−
１（１／ｎ・ｓｉｎ　φｉ）＋ｓｉｎ−１（１／ｎ・ｓ
ｉｎ　φｓ）｝｝］　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
（２．１）　　　　　ｐ　：　　螺旋ピッチ ｎ　：　　平均屈折率 φｉ：　　光の入射角 φｓ：　　光の散乱角 上式において、選択散乱の最大値を示す波長λが可視領
域に入ると着色現象が生じ表示色が変化するため、λを
可視波長領域から除かなければならない。ここで（２−
１）　式をλ＝ｎ・ｐ　・ｆ（θ）とするとｆ（θ）は
θ＝０で最小値をとる。したがって補償用液晶セルのｎ
・ｐの条件は、 ７５０ｎｍ＜ｎ・ｐ　　，　　ｎ・ｐ＜３２０ｎｍとな
る。

【００２８】ところで、直交ニコル下で観測される複屈
折モードの透過光強度Ｉは常光と異常光の干渉の条件か
ら次式で表せる． 　　　　Ｉ＝＝　Ａ・　ｓｉｎ２　（　π・Ｒ／λ）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　…（３）　　　ここで、駆動用液晶セルに電圧を印加
していない状態では、 　　　　Ｒ　＝　Δｎ・ｄ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　…（４）　Ａ　　：　比例定数 Δｎ　：　　液晶の屈折率異方性 ｄ　　：　液晶層の厚み λ　　：　光源波長 Ｒは、リタデーションと呼ばれる量で光が透過する材質
の複屈折率Δｎと媒質の厚みｄとの積である。すなわち
、常光と異常光の位相差を示すものである。基板に水平
にねじれた配列をした正の誘電異方性をもつ液晶セルに
電圧を印加すると、液晶分子は基板に対し傾き、液晶セ
ルの実効的なリタデーション値は小さくなる。例えばｎ
ｅ　＝１．５　、ｎｏ　＝１．４　の液晶セルに電圧を
印加すると液晶セルの実効的なリタデーション値は図９
に示すように変化する。光学補償は上記Ｒを変化させる
ものであるから補償用液晶セルのリタデーション値をＲ
Ｃ，表示を行う際の最大印加電圧印加時の駆動用液晶セ
ルの実効リタデーション値をＲＬＣとすると、光学補償
後のＲ値は、次のようになる。

【００２９】 　　　　Ｒ＝ＲＬＣ＋ＲＣ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　…（５）　上記（３）式においてどの視角方
位においてもＲ＝０、すなわちＲＣ　＝ーＲＬＣとなる
ように設定すればＩ＝０となり、よって、暗状態におけ
る特性が改善でき広視角範囲での高コントラス化につな
がる。（３）式を図示すると図１０のようになる。補償
後の透過光強度Ｉを光学補償前の透過光強度ＩＬＣより
小さくすることにより視覚特性は改善される。したがっ
てＲの値はＲＬＣの値により２つの場合に分けられ、Ｒ
の範囲は下式のようになる。

【００３０】ｎ・λ＜　　ＲＬＣ　　＜ｎ・λ＋λ／２
の時、　　　　２・（ＲＬＣ−ｎ・λ）＋ｍ・λ　　＜
　　｜ＲＣ　｜　　＜ｍ・λｎ・λ＋λ／２　　＜　　
ＲＬＣ　　＜（ｎ＋１）・λの時、　　　　２・（ＲＬ
Ｃ−（１／２　＋ｎ）・λ）＋ｍ・λ　　＜　　｜ＲＣ
　｜　　＜λ＋ｍ・λ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（ｎ＝０、±１、±２
、±３…）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｍ＝
０、±１、±２、±３…）　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　…（６）　となる。よって、補償用
液晶セルのリタデーション値ＲＣ　は駆動用液晶セルの
実効的リタデーション値ＲＬＣに依存する。また、前述
したように（１．１）、（１．２）式より補償用液晶セ
ルのリタデーションＲＣ　は、次式で与えられる。

【００３１】ＲＣ　＝　Δｎｃ　・ｄｃ＝　（ｎｅ　−
ｎｏ　）　・ｄｃ ＝　（Ｄ−１／２　・（　Ｅ２　＋Ｄ２　　）１／２　
　）・ｄｃＥ：　補償用液晶セルに用いられる液晶分子
の長軸方向の屈折率 Ｄ：　補償用液晶セルに用いられる液晶分子の短軸方向
の屈折率 ｄｃ：　補償用液晶セルの液晶層の厚み以上ＴＮ液晶セ
ルを例にとって説明したが、ＴＮ方式のみならずＳＴ方
式やねじれ角が９０゜以下の小さなねじれ角の表示方式
のＬＣＤにも同様な効果が得られる。

【００３２】

【実施例】以下本発明の液晶表示素子の実施例を詳細に
説明する。

【００３３】（実施例１）図１及び図２に本実施例にお
けるセル構成を示す。液晶表示素子は２枚の偏光板１、
４と、これらの間に補償用液晶セル２と駆動用液晶セル
３とを挟む構成を有している。偏光板１は透明基板１ａ
の内側に偏光膜１ｂを付けたものであり、偏光板４も同
様に透明基板４ａに偏光膜４ｂをつけて形成される。又
これら偏光板１、４の光透過軸（１．１），（４．１）
　はそれぞれ直行するように配置される。

【００３４】補償用液晶セル２はこれらの偏光板１、４
間に配置され、透明基板２ａ，　２ｂ間に液晶２ｃを介
在させた液晶セル構造を有している。

【００３５】駆動用液晶セル３は補償用液晶セル２と偏
光板４間に配置される。上側基板３ａと下側基板３ｂと
はそれぞれ透明電極３ｃ、３ｄ間を形成しており、駆動
電源３ｆに接続される。基板３ａ，　３ｂ間にねじれネ
マティック液晶がねじれ角が９０゜で導入され、駆動電
源３ｆから印加電圧に応じて状態を変化する。

【００３６】駆動用液晶セル３の液晶の光軸は下側基板
３ｂから上側基板３ａへと反時計回りにねじれている（
左ねじれ）。（３．１），（３．２）　は、それぞれ上
側と下側の基板のラビング軸で、これらは互いに直行す
る。駆動用液晶セル３のリタデーション値は４５０ｎｍ
、５Ｖ印加時の実効リタデーション値　　ＲＬＣ　　は
１５０ｎｍである。 補償用液晶セル２は平均屈折率ｎは１．５で、螺旋ピッ
チｐは０．５６μｍ（ｎ・ｐ＝８４０ｎｍ）であり、リ
タデーション値　　ＲＣ　がー２００ｎｍの液晶セルで
（２．１），（２．２）　は、それぞれ上側と下側の基
板２ａ，　２ｂのラビング軸で、これらは互いに直交し
ている。

【００３７】偏光板１の透過軸（１．１）　と上側基板
のラビング軸（２．１），（３．１）　は平行で、偏光
板４の透過軸（４．１）　と下側基板のラビング軸（２
．２），（３．２）　は平行である。本構成の液晶表示
素子の暗状態（駆動電源３ｆから液晶セル電極間に５Ｖ
印加時）のＸ軸方位及びＹ軸方位における視角依存性の
一例を図１１、図１２に従来例も合わせて示す。

【００３８】図１１は、液晶セルの図２のｚ軸からｘ及
び−ｘ方位に測定点が０゜から６０゜まで傾いたときの
液晶セルの暗状態の透過率を示す図で、図１２は、図２
のｙ及び−ｙ方位における図１１と同様な特性図である
。（１１．１）及び（１２．１）は本実施例における視
角特性を示し、（１１．２），（１２．２）　は従来例
における視角特性を示す図である。理想的には、液晶セ
ルを見る角度がどんなに傾いても透過率が小さく、その
変化が一定であることが望ましい。従来例と比較すると
、−ｙ方位やｙ方位、−ｘ方位において本実施例の方が
透過率の傾き角の変化が小さく、対角画面サイズ１０イ
ンチのＴＦＴ−ＬＣＤを本構成で作成し１６階調表示を
したところ、視点を変化させても１６階調間の識別がで
きる高コントラストなＬＣＤが実現できた。コントラス
ト比の視角特性を測定したところ、６０゜コーンでコン
トラスト比４５：１以上が得られ、入射角が６０゜以上
でも表示画の反転や表示色の変化の無い良好な表示が得
られた。

【００３９】（比較例）実施例１において駆動用液晶セ
ル３と上下の偏光板１、４との間に補償用液晶セル２を
配置しない場合の液晶表示素子の視角特性を測定した。 測定結果を図１１、図１２の（１１．２），（１２．２
）　に示す。暗状態は視角により変化し、６０゜コーン
ではコントラスト比の最大値が、５：１しか得られず、
入射角が６０゜以上になると見る方位によって表示画が
反転したり、全く見えなくなったりした。

【００４０】（実施例２）実施例１において、補償用液
晶セル２として、高分子液晶を用い、実施例１と同様に
配置した。電気光学特性を測定したところ実施例１と全
く同一の特性が得られ、対角画面サイズ１０インチのＴ
ＦＴ−ＬＣＤを本構成で作成し１６階調表示をしたとこ
ろ、視点を変化させても１６階調間の識別ができる高コ
ントラストなＬＣＤが実現できた。視角特性を測定した
ところ、６０゜コーンでコントラスト比４７：１以上が
得られ、入射角が６０゜以上でも表示画の反転や表示色
の変化の無い良好な表示が得られた。

【００４１】（実施例３）実施例１においてノーマリー
クローズとなるように、偏光板４の透過軸（４．１）が
偏光板１の透過軸（１．１）　と平行になる様に配置し
た。本構成で１０インチのＴＦＴ−ＬＣＤを作成し１６
階調表示をしたところ、視点を変化させても１６階調間
の識別ができる高コントラストなＬＣＤが実現できた。 視角特性を測定したところ、６０゜コーンでコントラス
ト比５０：１以上が得られ、入射角が６０゜以上でも表
示画の反転や表示色の変化の無い良好な表示が得られた
。

【００４２】（実施例４）図１３に本実施例におけるセ
ル構成を示す。１及び４は偏光板で（１．１）　、視角
方向（４．１）　は偏光板の透過軸に相当する。３は、
液晶層に電圧を印加する透明電極が具備されたねじれ角
が９０゜の液晶セルで、下側基板から上側基板へと反時
計回りにねじれている（左ねじれ）。（３．１），（３
．２）　は、それぞれ上側と下側の基板のラビング軸で
、これらは互いに直交する。駆動用液晶セル３のリタデ
ーション値は４５０ｎｍ、５Ｖ印加時の実効リタデーシ
ョン値　　ＲＬＣ　　は１３０ｎｍである。２と５は、
補償用液晶セルで液晶の平均屈折率　　ｎ　　が　１．
５で螺旋ピッチｐは０．５８μｍ（ｎ・ｐ＝８７０ｎｍ
）で、リタデーション値　　ＲＣ　はー１５０ｎｍであ
る。（２．１），（２．２）　は、下側基板のラビング
軸、（５．１），（５．２）　は上側基板のラビング軸
で、これらは互いに直交している。

【００４３】透過軸（１．１）　と上側基板のラビング
軸（２．１），（３．１），（５．１）　は平行で、透
過軸（４．１）　と下側基板のラビング軸（２．２），
（３．２），（５．２）　は平行である。

【００４４】実際に対角画面サイズ１０インチのＴＦＴ
−ＬＣＤを本構成で作成し１６階調表示をしたところ、
視点を変化させても１６階調間の識別ができる高コント
ラストなＬＣＤが実現できた。視角特性を測定したとこ
ろ、６０゜コーンでコントラスト比４０：１以上が得ら
れ、入射角が６０゜以上でも表示画の反転や表示色の変
化の無い良好な表示が得られた。

【００４５】（実施例５）実施例４においてノーマリー
クローズとなるように、偏光板４の透過軸（４．１）が
偏光板１の透過軸（１．１）　と平行になる様に配置し
た。本構成で対角画面サイズ１０インチのＴＦＴ−ＬＣ
Ｄを作成し１６階調表示をしたところ、視点を変化させ
ても１６階調間の識別ができる高コントラストなＬＣＤ
が実現できた。視角特性を測定したところ、６０゜コー
ンでコントラスト比４０：１以上が得られ、入射角が６
０゜以上でも表示画の反転や表示色の変化の無い良好な
表示が得られた。

【００４６】（実施例６）図１４に本実施例におけるセ
ル構成を示す。１及び４は偏光板で（１．１）　、視角
方向（４．１）　は偏光板の吸収軸に相当する。３は、
液晶層に電圧を印加する透明電極が具備されたねじれ角
が２４０゜の液晶セルで、下側基板から上側基板へと反
時計回りにねじれている（左ねじれ）。（３．１），（
３．２）　は、それぞれ上側と下側の基板のラビング軸
で、これら軸間の角度は１２０゜である。駆動用液晶セ
ル３のリタデーション値は８６０ｎｍ、マルチプレクス
駆動時の実効リタデーション値ＲＬＣ　は２００ｎｍで
ある。

【００４７】補償用液晶セル２は平均屈折率ｎが１．５
で、螺旋ピッチｐは０．５６μｍ（ｎ・ｐ＝８４０ｎｍ
）、リタデーション値　　ＲＣ　はー２５０ｎｍの液晶
セルであり、（２．１），（２．２）　は、それぞれ上
側と下側の基板のラビング軸で、これらは互いに直交し
ている。

【００４８】偏光板１の透過軸（１．１）　はｙ軸から
左回りに１１０゜、偏光板４の透過軸（４．１）　はｙ
軸から左回りに９０゜である。

【００４９】本構成で６４０×４００ドットのスーパー
ツイスト型ＬＣＤを作成し、１／２００ｄｕｔｙでフレ
ーム間引き方式により１６階調表示したところ、視点を
変化させても１６階調間の識別ができる高コントラスト
なＬＣＤが実現できた。視角特性を測定したところ、６
０゜コーンでコントラスト比７：１以上が得られ、入射
角が６０゜以上でも表示画の反転や表示色の変化の無い
良好な表示が得られた。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、液晶表示素子の視角特
性が改善され、視認性にすぐれる高品位表示の液晶表示
素子を提供することができる。また、本発明をＴＦＴや
ＭＩＭなどの３端子、２端子素子を用いたアクティブマ
トリクス液晶表示素子に応用しても優れた効果が得られ
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の液晶表示素子を示す断面図
。

【図２】本発明の実施例１の液晶表示素子の構成を示す
分解斜視図。

【図３】従来のＴＮ型液晶表示素子の左右方向のノーマ
リーオープンとノーマリークローズ方式のコントラスト
比の視角特性を説明する図。

【図４】従来のＴＮ型液晶表示素子の左右方向のノーマ
リーオープンとノーマリークローズ方式の暗状態の輝度
の視角特性を説明する図。

【図５】液晶セルに電圧が印加された状態における液晶
セル厚み方向の分子配列を示す図。

【図６】図５の液晶分子のチルト角とツイスト角の座標
系を示す図。

【図７】液晶分子が立った状態の三次元の屈折率楕円体
を示す図。

【図８】図７の屈折率楕円体を光学補償する屈折率楕円
体を説明する図。

【図９】駆動用液晶セルの実効リタデーション値の電圧
依存性を説明する図。

【図１０】（３）式によるリタデーション値Ｒー透過光
強度特性を示す図。

【図１１】本発明の実施例と従来例による暗状態の視角
特性を説明する図。

【図１２】本発明の実施例と従来例による暗状態の視角
特性を説明する図。

【図１３】本発明の実施例４の液晶表示素子の構成を示
す分解斜視図

【図１４】本発明の実施例６の液晶表示素子の構成を示
す分解斜視図。

【符号の説明】

１、４　　・・・偏光板 ２・・・補償用液晶セル ３・・・駆動用液晶セル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　２枚の偏光板と、これらの間に、電極
   をもつ２枚の基板間に挟持されて電圧無印加時にねじれ
   た配列をした液晶を含む駆動用液晶セル及び前記駆動用
   液晶セルの基板法線とほぼ平行な螺旋軸でねじれた配列
   をした液晶を含む補償用液晶セルが配置された液晶表示
   素子において、前記補償用液晶セルの液晶の平均屈折率
   をｎ及び、螺旋ピッチをｐとすると、これらの積ｎ・ｐ
   が、 ７５０ｎｍ＜ｎ・ｐ　　または，ｎ・ｐ＜３２０ｎｍで
   あり、かつ、前記補償用液晶セルのリタデーション値Ｒ
   Ｃ　は、駆動用液晶セルの実効リタデーション値をＲＬ
   Ｃ、λを光波長、ｎ、ｍを整数とすると、ｎ・λ＜　　
   ＲＬＣ　　＜ｎ・λ＋λ／２の時、　　　　２・（ＲＬ
   Ｃ−ｎ・λ）＋ｍ・λ　　＜　　｜ＲＣ　｜　　＜ｍ・
   λｎ・λ＋λ／２　　＜　　ＲＬＣ　　＜（ｎ＋１）・
   λの時、　　　　２・（ＲＬＣ−（１／２　＋ｎ）・λ
   ）＋ｍ・λ　　＜　　｜ＲＣ　｜　　＜λ＋ｍ・λであ
   ることを特徴とする液晶表示素子。