JPH0369915A - 液晶電気光学素子 - Google Patents

液晶電気光学素子

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JPH0369915A
JPH0369915A JP20655889A JP20655889A JPH0369915A JP H0369915 A JPH0369915 A JP H0369915A JP 20655889 A JP20655889 A JP 20655889A JP 20655889 A JP20655889 A JP 20655889A JP H0369915 A JPH0369915 A JP H0369915A
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JP
Japan
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liquid crystal
refractive index
optical element
electrode substrate
optically anisotropic
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JP20655889A
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Inventor
Hirosada Horiguchi
宏貞 堀口
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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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] 本発明は液晶電気光学素子に関する。
[従来の技術] 従来のツィステッドネマチックモード(以下TNモード
と呼ぶ〉は、ねじれ角がほぼ90度の液晶セルを挟んで
偏光板を配置した液晶表示モードである。TNモードに
は、ネガ表示するノーマリ−ブラックモードとポジ表示
するノーマリ−ホワイトの2通りの表示モードが有るが
、どちらのモードも色づきの少ない白黒表示が可能であ
ることからカラーフィルターを用いたフルカラー表示デ
イスプレィの液晶表示モードとして最適であった。
[発明が解決しようとする課題] しかし、従来のTNモードの液晶電気光学素子には、表
示が良好に認識できる視角範囲(以下、単に視角と呼ぶ
)が狭いという課題がある。
第6図に、従来の液晶電気光学素子の視角特性の一例と
して、セル厚5. 0μm(Δn d == O。
40μm)のノーマリ−ホワイトモードのT N s液
晶電気光学素子の視角特性を示す0図の中心はパネル面
に垂直な方向を、またその外側の円は、内から順にそれ
ぞれ垂直方向からの傾き角10゜20° 30@ 40
”  50@ 60’(7)方向を示している0図中の
上下左右の4方向は、液晶パネルを観察した方向で、今
回は液晶電気光学素子の上側電極基板のラビング方向が
右下45゜下側電極基板のラビング方向が左下45″に
なるように設定した。601.602.603は、それ
ぞれコントラスト比10.30.100の等コントラス
ト線である。また、斜線で示した部分604は階調表示
したときに階調の順序が反転する領域である。
このように、従来のTNモードを利用した液晶電気光学
素子は、特にコントラスト比の得られる視角は広いが、
正確な階調表示ができる視角は著しく狭い、正確な階調
表示ができないと、表示内容を誤認する可能性が有るた
めに例えば、航空機の操縦席で使用する表示装置等のよ
うな表示内容がきわめて重要になる場所で使用すること
は危険であり適当ではない。本発明はこのような課題を
解決するもので、その目的とするところは、視角の広い
液晶電気光学素子を提供するところにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の液晶電気光学素子は、対向する2枚の電極基板
間にネマチック液晶を挟持してなる液晶セルと、前記液
晶セルを挟んで両側に配置された少なくとも二層の光学
的異方体と、それらを挟んで両側に配置された一対の偏
光板とを備え、前記光学的異方体が有する3つの主要な
屈折率N1o、N 2o、  N 3eの内、ある1つ
の屈折率N3eが他の2つの屈折$ N 1o、N2o
よりも小さく、かつその屈折率N3eに対応する軸が、
前記液晶セルの基板表面に対してほぼ水平な方向にあり
、隣接する前記電極基板上の液晶分子の配向方向と一致
することを特徴とする。また、前記光学的異方体が、延
伸された高分子フィルムであることを特徴とする。
[作用] 第5図で従来のTNモードにおける、上下電極基板近傍
の液晶分子の屈折率楕円体の光学補償について説明する
。501は上側偏光板、502は上側基板近傍の液晶分
子の屈折率楕円体、503は液晶層のバルクの屈折率楕
円体、504は下側基板近傍の液晶分子の屈折率楕円体
、505は下側偏光板を表わす、液晶分子は液晶セルに
電圧が印加されない状態では長軸方向を一定のプレチル
ト角だけ電極基板表面から傾いてほぼ電極基板表面と平
行な状態で上側電極基板と下側電極基板の間でねじれな
がら配向している。電圧が印加されると液晶分子は長軸
方向を電極基板と垂直な方向に向けて配向する。しかし
、上下電極基板上の液晶分子は、配向膜からの配向規制
力に拘束されているために、上下電極基板近傍の液晶分
子は液晶層のバルク中の液晶分子のような振舞いを示さ
ず、電圧を印加してもほとんど動くことがない、このた
め、TNモードのパネルは、電圧を印加することにより
変化する液晶層の屈折率楕円体503を、電圧を印加し
ても変化しない電極基板近傍の屈折率楕円体502と5
04が上下から挟んでいることになる。
上下電極基板近傍の屈折楕円体502.504は3つの
主要な屈折1nto、  n2o、  n3eを有する
が、この内n3eは液晶分子の長軸方向の屈折率、n2
oはパネル面内でこれに垂直な方向の屈折率、nloは
パネル面に垂直な方向の屈折率である。液晶層の屈折率
楕円体503も3つの主要な屈折率n1o、n2o、n
3eを有する。この内n3eは液晶分子の長軸方向の屈
折率、n2oはパネル面内でこれに垂直な方向の屈折率
、nloはパネル面に垂直な方向の屈折率である。50
2及び504の屈折率楕円体は、その光学的な異常軸が
互いに直角になっているため、パネル面に垂直な方向(
図ではZ軸方向)から入射した光は、電極基板近傍の液
晶分子の屈折率楕円体502.504は互いに完全に補
償がなされるため、液晶層の屈折率楕円体503の影響
のみを受けることになる。従来のTNモードの液晶電気
光学素子では、自然にこの様な光学補償がなされている
。ところが、Z軸方向以外から入射した光に対しては、
上下電極基板近傍の液晶分子の屈折率楕円体の補償は充
分ではない。
例えば、X軸方向から上側電極基板上の液晶分子の長軸
方向(図ではX軸方向)に、ある角度だけ傾いた方向か
ら入射する光を考えてみよう、この方向からは、上側電
極基板近傍の屈折率楕円体の異常光の屈折率neが見か
け上小さくなるために上側電極基板近傍の液晶分子の屈
折率異方性Δnの値が小さくなる。ところが、下側電極
基板近傍の屈折率楕円体の常光、異常光の屈折率n o
、 n eの値は入射角とは関係なく一定であるため、
上下電極基板近傍の屈折率異方体にはりタープ−ジョン
に差が生じ、充分な補償ができなくなる。
本発明では、上下電極基板近傍の屈折率楕円体を補償す
るための光学的補償板を液晶セルの両側に配置すること
によって、視角を変化させても上下電極基板近傍の屈折
率楕円体のりタープ−ジョンに差が発生しないようにす
ることにより視角特性を改善した。第4図は本発明の液
晶電気光学素子の光学補償のしくみを示す図である。異
常光の屈折率N3eが、常光の屈折率N1o、N2oよ
りも小さい光学的異方体402を屈折率N3eに対応す
る軸を電極基板近傍の屈折率楕円体403の異常光の屈
折率n3eに対応する軸と一致するように配置すること
によって完全に補償しあう0例えば、X軸方向からX軸
方向にある角度だけ傾いた方向がら入射した光を考えて
みよう、この方向からは、前述したように上側電極基板
近傍の屈折率楕円体のneが見かけ上小さくなるために
、Δn(ミne−no)の値が小さくなる。これに対し
て光学的異方体のΔN(ミNo−Ne)の値も、Neが
大きくなるために、同様に小さくなる。上側電極基板近
傍の屈折率楕円体402と光学的補償板403の屈折率
楕円体はこのようにして、X軸方向から傾いた方向にお
いて生じるリターデーションの差を、最小限に抑えるこ
とができる。一方、下側電極基板近傍の屈折楕円体40
5のΔnと隣接する光学的異方体406のΔNはX軸方
向からX軸方向に傾いても、その値は入射角とは関係な
く一定であり、常に補償がなされる。同じような補償関
係はX軸方向に傾いた方向についてのみならず、他のあ
らゆる方向から入射した光についても同様である。従っ
て、本発明によれば上下電極基板近傍の屈折率楕円体は
視角を変えても常に補償されるために、より広い視角が
得られることになる。
[実施例] 以下、実施例により本発明の詳細を示す。
(実施例1) 第1図に本発明の一実施例として作製した液晶電気光学
素子の断面図を示す0図中、101は上側偏光板、10
2は上側光学的異方体、103は液晶セル、104は下
側光学的異方体、105は下側偏光板である。液晶セル
は下側電極基板131に320x220x3個のTPT
素子を備え、対向する上側電極基板133には赤、青、
緑のカラーフィルターを備えている。液晶132はメル
ク社(7)ZLI−3279(Δn=0.084)を用
い、セルギヤツブdはΔndが0.40μmになるよう
に4.8μmに設定した。光学的異方体2と5は、ポリ
メタクリル酸メチル(PMMA)を、100℃のシリコ
ンオイル中で延伸して得た一軸延伸フィルムを用いた0
通常の高分子フィルムは、延伸すると延伸方向の屈折率
が増加する性質があるが、PMMAやポリα−フルオロ
アクリル酸メチル(PMFA) 等は、逆に延伸方向の
屈折率が減少する性質を持っている。この−軸延伸フィ
ルムの屈折率は、N1o=1.514、N2o=1.5
16、N5e= 1. 511、リターデーションは0
.05μmである。
第2図には、各軸の関係図を示した。上側偏光板の偏向
軸(吸収軸)方向201、上側光学的異方体の延伸方向
202、上側電極基板のラビング方向203を平行に配
置し、同様に下側電極基板のラビング方向204、下側
光学的異方体の延伸方向205、下側偏光板の偏向軸(
吸収軸)方向206を平行に配置した、上側電極基板の
ラビング方向203と下側電極基板のラビング方向2゜
4の成す角が90度である。
第3図に、実施例1における液晶電気光学素子の視角特
性を示す、ここで、301,302.3O3は、それぞ
れコントラスト比10.30.100の等コントラスト
線である。また、斜線で示した部分304は階調表示し
たときに階調の順序が反転する領域である0本発明の液
晶電気光学素子は、どの角度から光が入射しても液晶セ
ルの上下電極近傍の液晶分子の屈折率楕円体の補償が常
になされる。このため、第3図を従来の第6図と比較す
ると、特に階調の反転が起こりにくくなり、正確な階調
表示のできる領域が広くなってる。
以上実施例を述べたが、本発明は以上の実施例のみなら
ず、広く液晶電気光学素子の視角拡大に一応用が可能で
ある。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、液晶セルの上下に光
学的補償板を配置することによって、視角を広くすると
いう効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例1における液晶電気光学素子
の断面図を表す図である。 第2図は、本発明の実施例1における液晶電気光学素子
の各軸の関係を表す図である。 第3図は、本発明の液晶電気光学素子の視角特性を表わ
す図である。 第4図は、本発明の液晶電気光学素子の光学補償のしく
みを表わす図である。 第5図は、従来の液晶電気光学素子の光学補償のしくみ
を表わす図である。 第6図は、従来の液晶電気光学素子の視角特性を表わす
図である。 101・・・上側偏光板 102・・・上側光学的異方体 103・・・液晶セル 104・・・下側光学的異方体 105・・・下側偏光板 131・・・上側電極基板 132・・・液晶 133・・・下側電極基板 201・・・上側偏光板の偏向軸(吸収軸)方向202
・・・上側光学的異方体の延伸方向203・・・上側電
極基板のラビング方向204・・・下側電極基板のラビ
ング方向205・・・下側光学的異方体の延伸方向20
B・・・下側偏光板の偏向軸(吸収軸〉方向301・・
・コントラスト比10の等コントラスト線302・・・
コントラスト比30の等コントラスト線303・・・コ
ントラスト比100の等コントラスト線 304・・・階調の反転が起こる領域 401・・・上側偏光板 402・・・上側光学的異方体の屈折率楕円体403・
・・上側電極基板近傍の液晶分子の屈折率楕円体 404・・・液晶層の屈折率楕円体 405・・・下側電極基板近傍の液晶分子の屈折率楕円
体 406・・・下側光学的異方体の屈折率楕円体407・
・・下側偏光板 501・・・上側偏光板 502・・・上側電極基板近傍の液晶分子の屈折率楕円
体 503・・・液晶層の屈折率楕円体 504・・・下側電極基板近傍の液晶分子の屈折率楕円
体 505・・・下側偏光板 601・・・コントラスト比10の等コントラスト線6
02・・・コントラスト比30の等コントラスト線60
3・・・コントラスト比100の等コントラスト線 604・・・階調の反転が起こる領域 以  上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)対向する2枚の電極基板間にネマチック液晶を挟
    持してなる液晶セルと、前記液晶セルを挟んで両側に配
    置された少なくとも二層の光学的異方体と、それらを挟
    んで両側に配置された一対の偏光板とを備えた液晶電気
    光学素子において、前記光学的異方体が有する3つの主
    要な屈折率N1o、N2o、N3eの内、ある1つの屈
    折率N3eが他の2つの屈折率N1o、N2oよりも小
    さく、かつその屈折率N3eに対応する軸が、前記液晶
    セルの基板表面に対してほぼ水平な方向にあり、隣接す
    る前記電極基板上の液晶分子の配向方向と一致すること
    を特徴とする液晶電気光学素子。
  2. (2)前記光学的異方体が、延伸された高分子フィルム
    であることを特徴とする請求項1 記載の液晶電気光学素子。
JP20655889A 1989-08-09 1989-08-09 液晶電気光学素子 Pending JPH0369915A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057901A (en) * 1995-02-03 2000-05-02 Ois Optical Imaging Sytems, Inc. Liquid crystal display with first and second tilted retarders
US6226065B1 (en) 1993-12-15 2001-05-01 Ois Optical Imaging Systems, Inc. Liquid crystal display having high contrast viewing zone centered in positive or negative vertical region

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US6226065B1 (en) 1993-12-15 2001-05-01 Ois Optical Imaging Systems, Inc. Liquid crystal display having high contrast viewing zone centered in positive or negative vertical region
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