JPH10221684A

JPH10221684A - 液晶装置

Info

Publication number: JPH10221684A
Application number: JP9021122A
Authority: JP
Inventors: Jun Iba; 潤伊庭; Akira Tsuboyama; 明坪山; Manabu Iwasaki; 学岩▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1997-02-04
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】設計自由度が高く、コストが安く、十分な光
学特性、耐久性を実現し得る液晶装置を提供する。【解決手段】一対の基板１１ａ，１１ｂ間に液晶１２
を挟持した液晶セル１０の出射側に配置された偏光板１
の偏光度が、入射側に配置された偏光板２の偏光度より
も高いことを特徴とする液晶装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶装置に係り、
詳しくは光学特性及び耐久性に優れ、低コストの液晶装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶装置は、液晶テレビ、ノートパソコ
ン等の各種ＯＡ機器などの表示装置として広く利用され
ており、表示時のコントラスト、視角特性、耐久性等に
関しより優れた性能が要求されるようになっている。

【０００３】ところで、液晶装置に使用する偏光板は、
液晶装置のコントラストと透過率を決定する重要な光学
部材である。この特性を決定するパラメータとして、偏
光板の偏光度と透過率、耐熱、耐湿性などの耐久性が挙
げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の偏光板
は材料の制約から、偏光度と透過率はトレードオフの関
係にあり、どちらも優れた偏光板は高価であった。ま
た、前記光学特性と耐久性もトレードオフの関係にあ
り、どちらも優れた偏光板を得ることは難しかった。更
に、市販されている偏光板の特性は限られており、所望
の光学特性を得ることが困難であった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決し、設計自由
度が高く、コストが安く、十分な光学特性、耐久性を実
現した液晶装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく成
された本発明の構成は、以下の通りである。

【０００７】即ち、本発明の第１は、一対の基板間に液
晶を挟持した液晶セルと、該液晶セルの入射側と出射側
とに配置された２枚の偏光板とを少なくとも有する液晶
装置であって、前記出射側に配置された偏光板の偏光度
が前記入射側に配置された偏光板の偏光度よりも高いこ
とを特徴とする液晶装置にある。

【０００８】上記第１の発明において、液晶セルとして
例えば入射する直線偏光を直線偏光乃至略直線の楕円偏
光に変換して出射する特性を有する液晶セルを用いれ
ば、上記透過率の異なる偏光板を夫々単独で入射側及び
出射側の双方に使用する場合よりもコントラスト及び透
過率に関し総合的により優れた光学特性が実現される。

【０００９】これは、上記のような液晶セルを用いれば
入射側の偏光板から入射した光の偏光状態を効率良く直
線偏光に変換するため、主として出射側の偏光板の偏光
度が液晶装置のコントラストを決定することから、出射
側により偏光度の高いものを配置することによりコント
ラストを高めることができるからである。また、一方、
前述のように一般に偏光板に使用される材料では偏光度
と透過率はトレードオフの関係にあることから、上記第
１の発明においては、通常、液晶セルの出射側の偏光板
の透過率は、入射側の偏光板の透過率よりも低いものと
なるが、液晶装置の透過率は上記コントラストのように
出射側の偏光板の透過率のみによって大きく左右される
ものではないため、透過率の高い偏光板を入射側及び出
射側の双方に使用した場合の透過率と比べても、透過率
の低下を小さく抑えることができるからである。

【００１０】また、本発明の第２は、一対の基板間に液
晶を挟持した液晶セルと、該液晶セルの入射側と出射側
とに配置された２枚の偏光板とを少なくとも有する液晶
装置であって、前記出射側に配置された偏光板の耐熱性
及び／又は耐湿性が、前記入射側に配置された偏光板よ
りも優れていること特徴とする液晶装置にある。

【００１１】例えばカーナビゲーション、携帯テレビ用
などの屋外使用に供される液晶装置では、太陽光、天候
等の影響により、装置外部の環境が内部に比べ非常に厳
しくなる。そこで、上記第２の発明では、外部環境の影
響を受け易い出射側の偏光板に、入射側の偏光板よりも
高い耐候性（耐熱性及び／又は耐湿性）を有するものを
用いることにより、特に上記のように屋外使用に供され
る液晶装置の高耐久性を実現したものである。一方、前
述のように一般に偏光板に使用される材料では光学特性
と耐久性もトレードオフの関係にあることから、上記第
２の発明においては、通常、液晶セルの出射側の偏光板
の光学特性は、入射側の偏光板の光学特性よりも劣るも
のとなるが、入射側に光学特性に特に優れた偏光板を用
いることによりこれを補うことができる。

【００１２】また、本発明の第３は、一対の基板間に液
晶を挟持した液晶セルと、該液晶セルの入射側と出射側
とに配置された２枚の偏光板とを少なくとも有する液晶
装置であって、前記入射側に配置された偏光板がヨウ素
系の材料からなる偏光板であり、前記出射側に配置され
た偏光板が染料系の材料からなる偏光板であることを特
徴とする液晶装置にある。

【００１３】上記第３の発明は、光学特性に優れるが耐
久特性に劣るヨウ素系の偏光板を入射側に、高耐久性だ
が光学特性に劣る染料系の偏光板を出射側に使用するこ
とにより、前記第２の発明と同様、高耐久性を実現しな
がら、光学特性の劣化を抑えることができるものであ
る。

【００１４】以上のように、本発明は、液晶セルの入射
側と出射側でそれぞれ特性の異なる偏光板を使用するこ
とにより、同一特性のものを使用した場合よりも総合的
に優れた特性を実現し、透過率、コントラスト等の光学
設計、耐熱、耐湿等の耐久設計に係る設計自由度が広が
り、かつコストを安くできるものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の液晶装置の一般
的な構成を模式的に示したものであり、図中、１は出射
側の偏光板、２は入射側の偏光板、１０は液晶セル、３
は蛍光管等のバックライトである。

【００１６】液晶セル１０は、透明電極、配向膜等を備
えるガラス等からなる一対の基板１１ａ，１１ｂ間に液
晶１２を挟持して構成される。液晶１２は任意に選択す
ることができ、例えば、ネマティック液晶によるツイス
トネマティック型、スーパーツイストネマティック型、
インプレーンスイッチング型、強誘電性液晶によるＳＳ
ＦＬＣ型が挙げられる。本発明においては特に強誘電性
液晶であるカイラルスメクチック液晶を好ましく適用す
ることができ、これにより液晶装置の高速性、メモリ性
の向上が実現される。

【００１７】本発明の液晶装置に使用する偏光板１及び
偏光板２は、偏光子に保護フィルムを接着したものであ
る。図２にその構成例を示す。図中、２１は保護フィル
ム、２２は接着剤層、２３は偏光子である。保護フィル
ム２１は、偏光子２３の片側にのみ設けたり（図２
（ａ））、必要に応じて偏光子２３両面に設けることも
できる（図２（ｂ））。

【００１８】保護フィルム２１としては、例えばポリカ
ーボネート、トリアセチルセルロース、ポリメチルメタ
クリレート、ポリエーテルサルホン、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリアリレート、ポリイミドを初め、ポリ
ビニルアルコール系、ポリスチレン等を使用することが
でき、高分子の種類については特に限定はない。

【００１９】偏光子２３としては、ポリビニルアルコー
ル、部分ホルマール化ポリビニルアルコール、エチレン
・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムのような親
水性高分子からなるフィルムをヨウ素及び／又は２色性
染料で処理して延伸したものや、ポリ塩化ビニルのよう
なプラスチックフィルムを処理してポリエンを配向させ
たものなどからなるフィルム等が用いられる。また、耐
久性偏光子としては、特に染料系の偏光子が好適に用い
られる。

【００２０】偏光子２３と保護フィルム２１を接着する
接着剤２２の種類については特に限定はないが、偏光子
２３や保護フィルム２１の光学特性の変化防止を考慮す
ると、硬化や乾燥の際に高温プロセスを要しないものが
好ましく、硬化処理時間や乾燥処理時間が短いものが望
ましい。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳しく説明す
る。

【００２２】（実施例１）本実施例の液晶装置は、図１
に示した構成と同様である。

【００２３】本実施例では液晶に強誘電性液晶を使用し
た。モードはクラーク（Ｃｌａｒｋ）及びラガーウォル
（Ｌａｇｅｒｗａｌｌ）により提案された（特開昭５６
−１０７２１６、米国特許第４３６７９２４等）、強誘
電性液晶分子の屈折率異方性を利用して偏光素子との組
み合わせにより透過光を制御するＳＳＦＬＣモードを用
いた。

【００２４】液晶セル１０としては、図３に示すように
対向基板表面の性質が異なる構成のセルを用いた。図
中、３１、３７はガラス基板、３２、３６は透明電極、
３３はラビング処理された水平配向機能を有する配向
膜、３４は強誘電性液晶層、３５は垂直配向処理材、３
８、３９、４０はカイラルスメクチック層での液晶分子
を特徴付けるコーンを正面から見たものであり、３８、
３９はユニフォーム配向における２つの安定状態を示
し、４０はスプレイ配向状態の一例を示している。液晶
セルの作成手順を以下に説明する。

【００２５】まず透明電極３２，３６としてスパッタ法
により７０ｎｍの厚さのＩＴＯ膜を作成した一対のガラ
ス基板３１，３７を用意し、一方のＩＴＯ膜上にポリイ
ミドの前駆体であるポリアミック酸ＬＰ−６４（東レ
製）のＮＭＰ（Ｎメチルピロリドン）：ｎ−ＢＣ（ｎ−
ブチルセロソルブ）混合溶液をスピンコートした。塗付
溶液はＮＭＰ：ｎ−ＢＣ＝２：１の混合溶媒にＬＰ−６
４を１重量％となるように調製し、スピン条件は４５回
転／秒で２０秒間行った。この基板を８０℃のオーブン
中で５分間の溶媒乾燥を行った後、２００℃のオーブン
中で１時間の加熱焼成を行いイミド化した。得られたポ
リイミド膜は約１０ｎｍの厚さで、この膜をラビング処
理して配向膜とした。ラビングは直径１０ｃｍのローラ
ーに巻き付けたナイロン製の膜を用い、１６．７回転／
秒、配向膜表面に対する布の押し込み０．４ｍｍ、基板
の送り速度１０ｍｍ／秒で、同じ方向に２回（片道）の
ラビングを行った。その後、この基板表面に平均粒径
２．０μｍのシリカビーズを０．００８重量％で分散さ
せたＩＰＡ（イソプロピルアルコール）溶液を、２５回
転／秒のスピン条件で１０秒間スピン塗付し、分散密度
３００個／ｍｍ² 程度のビーズスペーサーを散布した。

【００２６】対向側のもう一方の基板は、基板のＩＴＯ
膜上にシランカップリング剤（ＯＤＳ−Ｅ）の０．５重
量％エチルアルコール溶液を４５回転／秒、２０秒間の
条件でスピン塗付し、垂直配向処理した。その後、この
基板上に熱硬化型のシール剤を印刷により塗工した。

【００２７】こうして得られた２枚の基板を対向して張
り合わせ、１５０℃のオーブン中で９０分間熱硬化させ
てセルとした。

【００２８】本実施例で用いた液晶組成物は下記化合物
Ａ及びＢを９５／５（重量比）で混合して得た。

【００２９】

【化１】

【００３０】上記液晶組成物は、３０℃での自発分極が
２６ｎＣ／ｃｍ² 、チルト角度が２２°の特性を有し、
相転移温度は以下の通りである。

【００３１】

【化２】

【００３２】尚、上記液晶組成物のチルト角及び自発分
極は、以下のようにして測定した。

【００３３】［チルト角の測定］±３０〜±５０Ｖ、１
〜１００ＨｚのＡＣ（交流）を液晶素子の上下基板間に
電極を介して印加しながら、直交クロスニコル下、その
間に配置された液晶素子を偏光板を平行に回転させると
同時に、フォトマル（浜松フォトニクス（株）製）で光
学応答を検知しながら、第１の消光位（透過率が最も低
くなる位置）及び第２の消光位を求める。そしてこの時
の第１の消光位から第２の消光位までの角度の１／２を
チルト角とした。

【００３４】［自発分極の測定方法］自発分極は、Ｋ．
ミヤサト他「三角波による強誘電性液晶の自発分極の直
接測定方法」（日本応用物理学会誌２２、１０号（６６
１）１９８３、”ＤｉｒｅｃｔＭｅｔｈｏｄｗｉｔ
ｈＴｒｉａｎｇｕｌａｒＷａｖｅｓｆｏｒＭｅ
ａｓｕｒｉｎｇＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＰｏｌａｒ
ｉｚａｔｉｏｎｉｎＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＬ
ｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌ”，ａｓｄｅｓｃｒｉｂ
ｅｄｂｙＫ．Ｍｉｙａｓａｔｏｅｔａｌ．（Ｊ
ａｐ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２２．Ｎｏ．１０，Ｌ
６６１（１９８３））によって測定した。

【００３５】偏光板１及び偏光板２は厚さ３０μｍのヨ
ウ素・ポリビニルアルコール系偏光フィルムの両面にポ
リビニルアルコール系接着剤を介して厚さ５０μｍのト
リアセチルセルロースフィルムを接着して作成した。

【００３６】本実施例で使用した出射側の偏光板１は高
偏光度タイプの偏光板であり、偏光度は０．９９９、透
過率は４２．８％である。また、入射側の偏光板２は汎
用の偏光板であり、偏光度は０．９９５、透過率は４
５．０％である。

【００３７】表１に本実施例の液晶装置のコントラスト
と透過率を測定した結果を示す。また、上記液晶セル１
０の両面に上記偏光板１を使用した場合の液晶装置を比
較例１、上記液晶セル１０の両面に上記偏光板２を使用
した場合の液晶装置を比較例２として、これらの測定結
果も表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】本実施例の液晶装置は、透過率については
両比較例の中間値だが、コントラストは比較例２に近い
高い値を示している。これは、液晶セルが入射側の偏光
板から入射した光の偏光状態を効率良く直線偏光に変換
し、主として出射側の偏光板がコントラストを決定する
ためである。

【００４０】このように、２枚の特性の異なる偏光板を
使用すると、それらを単独で使用した場合より総合的に
優れた特性が得られ、かつ透過率、コントラストの光学
設計に関わる設計自由度が広がる。また、高価な高偏光
度タイプの偏光板１枚で十分な光学特性が得られ、高偏
光度タイプの偏光板２枚を使用する場合に比べ、コスト
ダウンが可能となる。

【００４１】尚、上記実施例では強誘電性液晶を用いた
例を説明したが、双安定性を有するネマティック液晶を
用いた例を簡単に説明する。尚、この液晶素子の原理は
特開平６−２３０７５１等に記載されている。液晶材料
は、市販の液晶材料ＫＮ−４０００（チッソ社製）に光
学活性剤（Ｓ８１１：メルク社製）を添加してネマティ
ック液晶のヘリカルピッチを３．６μｍに調整した。セ
ルはポリイミドを１００ｎｍ厚塗付し、互いに反平行に
なるようにラビング処理した一対の基板で構成し、セル
厚さを２．０μｍとした。その結果、上記実施例と同様
の効果が得られた。

【００４２】（実施例２）本実施例で使用した液晶セル
は実施例１と同様であるので説明を省略する。偏光板１
及び偏光板２は厚さ３０μｍのヨウ素・ポリビニルアル
コール系偏光フィルムの両面にポリビニルアルコール系
接着剤を介して厚さ５０μｍのトリアセチルセルロース
フィルムを接着して作成した。

【００４３】本実施例で使用した出射側の偏光板１の偏
光度は０．９９９５、透過率は４３．０％である。ま
た、入射側の偏光板２の偏光度は０．９９２、透過率は
４５．５％である。

【００４４】表２に本実施例の液晶装置のコントラスト
と透過率を測定した結果を示す。また、液晶セルの両面
に上記偏光板１を使用した場合の液晶装置を比較例３、
液晶セルの両面に上記偏光板２を使用した場合の液晶装
置を比較例４として、これらの測定結果も表２に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】（実施例３）本実施例で使用した液晶セル
は実施例１と同様であるので説明を省略する。出射側の
偏光板１は染料系の偏光板であり、厚さ３０μｍの２色
染料・ポリビニルアルコール系偏光フィルムの両面にポ
リビニルアルコール系接着剤を介して厚さ５０μｍのト
リアセチルセルロースフィルムを接着して作成した。ま
た、入射側の偏光板２はヨウ素系の偏光板であり、厚さ
３０μｍのヨウ素・ポリビニルアルコール系偏光フィル
ムの両面にポリビニルアルコール系接着剤を介して厚さ
５０μｍのトリアセチルセルロースフィルムを接着して
作成した。

【００４７】本実施例に使用した各偏光板の光学特性、
耐久特性は以下の通りであった。

【００４８】

【表３】

【００４９】表４に本実施例の液晶装置のコントラスト
と透過率を測定した結果を示す。また、液晶セルの両面
に上記偏光板１を使用した場合の液晶装置を比較例５、
液晶セルの両面に上記偏光板２を使用した場合の液晶装
置を比較例６として、これらの測定結果も表４に示す。

【００５０】

【表４】

【００５１】カーナビゲーション、携帯テレビ用途など
の屋外使用の際には、太陽光、天候等の影響により、装
置外部の環境が内部に比べ非常に厳しくなるため、外部
環境の影響を受け易い出射側の偏光板は、入射側の偏光
板よりも高い耐候性（耐熱性及び／又は耐湿性）が要求
される。そこで、本実施例のように、光学特性に優れる
が耐久特性に劣るヨウ素系の偏光板を入射側に、高耐久
性だが光学特性に劣る染料系の偏光板を出射側に使用す
ることにより、光学特性を向上しながら、所望の耐久性
を得ることができる。

【００５２】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、
本発明の液晶装置は、上記実施例で述べた液晶表示装置
のみのらず、液晶シャッターなどの他の液晶装置も包含
する。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶装置
によれば、液晶セルの入射側と出射側で特性の異なる偏
光板を使用することにより、それらを単独で使用した場
合よりも総合的に優れた特性が得られると共に、透過率
・コントラスト等の光学設計、耐熱・耐湿等の耐久設計
に関わる設計自由度が広がる。また、高価な偏光板を２
枚使用しないでも十分な光学特性、耐久特性が得られ、
コストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶装置の一例を模式的に示した断面
図である。

【図２】本発明に係る偏光板を模式的に示した断面図で
ある。

【図３】本発明の実施例に係る液晶セルの両基板間の各
位置でのダイレクタの配置を説明するために模式的に示
した断面図である。

【符号の説明】

１出射側の偏光板２入射側の偏光板３バックライト１０液晶セル１１ａ，１１ｂ基板１２液晶２１保護フィルム２２接着剤層２３偏光子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に液晶を挟持した液晶セル
と、該液晶セルの入射側と出射側とに配置された２枚の
偏光板とを少なくとも有する液晶装置であって、前記出
射側に配置された偏光板の偏光度が前記入射側に配置さ
れた偏光板の偏光度よりも高いことを特徴とする液晶装
置。
【請求項２】前記入射側に配置された偏光板の透過率
が前記出射側に配置された偏光板の透過率よりも高いこ
とを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
【請求項３】前記液晶セルが、入射する直線偏光を直
線偏光乃至略直線の楕円偏光に変換して出射する特性を
有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶装
置。
【請求項４】前記液晶セルの入射側に、該液晶セルに
光を入射させるための光源を有することを特徴とする請
求項１乃至３のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項５】前記液晶が強誘電性液晶である請求項１
乃至４のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項６】一対の基板間に液晶を挟持した液晶セル
と、該液晶セルの入射側と出射側とに配置された２枚の
偏光板とを少なくとも有する液晶装置であって、前記出
射側に配置された偏光板の耐熱性及び／又は耐湿性が、
前記入射側に配置された偏光板よりも優れていること特
徴とする液晶装置。
【請求項７】前記液晶セルが、入射する直線偏光を直
線偏光乃至略直線の楕円偏光に変換して出射する特性を
有することを特徴とする請求項６に記載の液晶装置。
【請求項８】前記液晶セルの入射側に、該液晶セルに
光を入射させるための光源を有することを特徴とする請
求項６または７に記載の液晶装置。
【請求項９】前記液晶が強誘電性液晶である請求項６
乃至８のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項１０】一対の基板間に液晶を挟持した液晶セ
ルと、該液晶セルの入射側と出射側とに配置された２枚
の偏光板とを少なくとも有する液晶装置であって、前記
入射側に配置された偏光板がヨウ素系の材料からなる偏
光板であり、前記出射側に配置された偏光板が染料系の
材料からなる偏光板であることを特徴とする液晶装置。
【請求項１１】前記出射側に配置された偏光板の耐熱
性及び／又は耐湿性が、前記入射側に配置された偏光板
よりも優れていることを特徴とする請求項１０に記載の
液晶装置。
【請求項１２】前記液晶セルが、入射する直線偏光を
直線偏光乃至略直線の楕円偏光に変換して出射する特性
を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載
の液晶装置。
【請求項１３】前記液晶セルの入射側に、該液晶セル
に光を入射させるための光源を有することを特徴とする
請求項１０乃至１２のいずれかに記載の液晶装置。
【請求項１４】前記液晶が強誘電性液晶である請求項
１０乃至１３のいずれかに記載の液晶装置。