JPH045628A

JPH045628A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH045628A
Application number: JP2184978A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Kanemoto; 金本　明彦; Haruo Iimura; 治雄飯村; Yasuyuki Takiguchi; 康之滝口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-07-12
Publication date: 1992-01-09
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: JP3097855B2

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〕本発明は液晶表示素子に関し、特に複屈折型でしかも補
償板を用いたタイプの液晶表示素子に関する。

〔従来の技術〕

現在液晶表示素子のモードとして一般的な、ツイストネ
マチック（ＴＮ）タイプ、スーパーツイストネマチック
（ＳＴＮ）タイプ、複屈折制御（ＥＣＢ）タイプなどの
広義の複屈折型液晶表示素子では、視角方向によって、
液晶分子の実効的な屈折率異方性Δｎ′と光路長ｄ′と
が変化するために、背景色とコントラストが視角によっ
て異なってしまうという欠点を持っている。

このような表示特性の視角依存性を低減するために、セ
ルを二重にする方法や、延伸などにより複屈折性を持た
せた高分子フィルムを補償板として用いる方法などが採
用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、セルを二重にする方法は、コスト高になるこ
とや素子重量が大きくなりしかも厚みも大きくなるとい
う欠点がある。一方、補償板を用いる方法も、現在−船
釣に用いられているポリビニルアルコール（ｐｖＡ）、
ポリカーボネート（ｐｃ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポ
リプロピレン（ｐｐ）、ポリテレフタル酸エチレン（Ｐ
ＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等の延伸フィ
ルムでは、それらの化学構造上、類似の光学特性を有す
るものしか作成することができず、各種のモードに対応
できる補償板を設計するのが困難であるという問題点を
有する。

詳しく説明すると、前記の各ポリマーは以下の構造単位
を有している。

これら一般のポリマーからなるフィルムを延伸した場合
、延伸方向をＸ、フィルム面内でＸに垂直な方向をｙ、
及びフィルムの厚み方向をＺとし、それぞれの方向の屈
折率をｎ）（、ｎｙ、　ｎｚとすると、−般にｎｚ）　
ｎｙ）　ｎｚ又はｎｚ）ｎｙ：：ｎｚとなる。このよう
な化学構造を有する物質では、主鎖方向の屈折率が大き
いので、延伸によって主鎖がＸ方向に配向するため、ｎ
ｚが最も大きくなると理解される。Ｘ方向とＺ方向に対
する主鎖の配向度を考えると。

一般の延伸方法では、Ｘ方向にも少し延伸されるか、厚
み方向につぶれるような結果となるため、Ｘ方向への配
向度の方が２方向よりも大きくなり、ｎｙ）ｎｚとなる
か、Ｘ方向にほとんど延伸されないときはｌｌｙ無ｉ１
ｚとなる。延伸方法を改善することにより、補償板の光
学特性は向上してきてはいるが。

ポリマーの化学構造が前記構造式（１）〜（６）と同様
であれば、ｎｚ＞ｎｙ＞ｎｚ又はｎ）（）ｎｙ’＝ｎｚ
という順番を変えることは非常に困難と推定される。

一方、液晶素子の視角特性を改善するためには、液晶素
子のモードに応じて、ｎｘとｎｙに対するｎｚの大小関
係を変えたり、その大きさを調整することが必要であり
、従来の高分子材料を用いていたのでは、優れた特性を
有する補償板を作成することは非常に困難である。

従って１本発明の目的は、従来の液晶表示素子にみられ
る前記欠点を克服して、液晶素子のモードに応じて、優
れた視角補償効果を有する補償板の作成を可能とし、表
示特性の優れた液晶表示素子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、電極を有する一対の基板間に挾持され
た液晶層と、少なくとも一層の配向させた高分子フィル
ムからなる複屈折層と、該液晶層と該複屈折層とを外側
からはさむように配置された一対の偏光子とから構成さ
れる液晶表示素子において、該高分子フィルムのうち少
なくとも一枚が、側鎖部に芳香環などの多重結合を有す
る構造を含み、且つ該多重結合と主鎖との間の化学結合
の数が５個以内である高分子からなることを特徴とする
液晶表示素子が提供される。

すなわち、本発明の液晶表示素子は、側鎖部に芳香環な
どの多重結合を有する構造を含み、且つ該多重結合と主
鎖との間の化学結合の数が５個以内である高分子化合物
からなるフィルムを、複屈折層（補償板）として使用す
ることを特徴とするものであるが、補償板用の材料とし
て上記高分子化合物を選択したことから、一般の場合と
は全く異なった光学特性を有する補償板の作成が可能と
なり、上記材料の補償板のみを用いることによって又は
それと従来の補償板と組合わせて用いることによって、
各モードに応じて高度な視角補償を行なうことが可能に
なる。

以下、本発明の液晶表示素子について詳細に説明する。

前記と同様に、本発明において補償板として用いるポリ
マーフィルムを延伸した場合の延伸方向をＸ、フィルム
面内でＸと垂直な方向をｙ、及びフィルムの厚み方向を
Ｚとする。また、それぞれの方向の屈折率を、従来の場
合と区別するため、Ｎｘ、　Ｎ、及びＮＺとする。この
場合、延伸によってひきおこされる高分子主鎖の配向度
合は、従来の材料のフィルムを延伸したときと同様に、
Ｘ方向への配向が最も大きいと推定される。ただ、側鎖
部の多重結合のため、主鎖方向よりも主鎖に垂直な方向
の屈折率が大きいので、Ｎｘ＜Ｎ、＜Ｎｚ又はＮｘ＜Ｎ
、≠Ｎｚとなり、厚さ方向の屈折率の方がフィルム面内
の屈折率よりも大きくなる。従って、主鎖方向の屈折率
の方が大きい一般の高分子化合物［例えば前記構造式（
１）〜（６）で示されるもの］のフィルムを延伸した場
合とは、全く異なった光学特性を有するフィルムが得ら
れる。

本発明で補償板として用いるポリマーフィルムは、主鎖
方向よりも主鎖に垂直な方向の屈折率が大きいので１本
発明で用いることのできるポリマーの代表例としては、
ポリスチレン（ｐｓ）又は置換ポリスチレンが挙げられ
る。

（式中、Ｒ１及びＲ７は−Ｈ１−ＣＨ，、−Ｃ２Ｈ，、
−Ｆ、−ＣＱ、Ｒ□及びＲ２はその水素原子が前記原子
又は原子団によって置換されたものであってもよい。但
し、Ｒ１とＲ２の双方が一■である場合を除く。なお、
Ｒ２の置換位置はパラ位又はメタ位が望ましい。Ｒ２は
複数個でもよい。）また、側鎖にベンゼン環以外の多重結合を持った以下の
ポリマーを例示できる。

（式中、Ｒ１はＲ２と同様な置換基を表わし、複数個の
置換でもよい。なお、Ｒ１の置換位置は、主鎖から離れ
た位置が好ましい。）更に、側鎖部のベンゼン環と主鎖との間にメチレン基が
導入された次の構造式（１３）で表わされる化合物にも
、同様の性質を期待することができる。

なお、ベンゼン環部分は、前記構造式（９）〜（１２）
のように、ナフタレン環やカルバゾール環、ピリジン環
などであってもよい。

ただ、該化合物の場合、前記位置に長いメチレン鎖を導
入すれば、メチレン鎖の屈曲性のために、側鎖部の方向
が必ずしも主鎖に対して垂直に近くはならず、主鎖に垂
直な方向の屈折率が大きくならない場合もあり、好まし
くない。従って、主鎖とベンゼン環との間のメチレン鎖
の長さは、炭素数でおおむね４〜５個以内［すなわち構
造式（１３）において、ｍ＝１〜５コ、好ましくは３個
以内である。

また、本発明において用いるポリマーフィルムのポリス
チレン系以外の例としては、側鎖型の高分子液晶が挙げ
られる。側鎖型高分子液晶の化学構造は、模式的に次の
ように表わされる。

メソゲンの部分は、次に示すような一般の液晶と同様の
構造を有しており、はとんどの場合、多重結合を含んで
いる。

一〇−〇−−Ｎ−〇− 一〇−〇−Ｎ＝Ｎ−◎−０Ｒ４一〇−〇−ｃ＝ｃ−◎−氏（式中、Ｒ４は一般には直鎖アルキル基又はアルコキシ
基を表わす。）なお、構造式（１３）で表わされる化合物の場合と同様
に、スペーサ部はやはり短い方が、本発明の目的のため
には好ましい。

一方、主鎖に多重結合を含む前記構造式（５）及び（６
）で表わされるようなポリマーでは、主鎖方向の屈折率
が既に大きいため、側鎖部に多重結合を導入しても、主
鎖に垂直な方向の屈折率をより大きくするのは難しく、
あまり好ましくない。この観点からすれば、ポリスチレ
ンのように、側鎖に多重結合を持った。ポリビニル系高
分子が最も好ましいと考えられる。

すなわち、本発明で用いる補償板用のポリマーとしては
１次の一般式（２２）で表わされるものが最も好ましい
。

（式中、Ｒ５は多重結合を含む基を表わす。）また１本
発明においては、前記したポリビニルアルコールをアセ
タール化した下記構造式（２３）で表わされるポリビニ
ルアセタールも、好んで用いられる。

Ｒ９（式中、Ｒ８は前記と同一。）〔実施例〕以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが１本
発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１透明電極もパターニングしたガラス基板上に、液晶配向
剤ＨＬ−１１００（日立化成社製）をスピンナー塗布し
、１２０℃のオーブンで１時間乾燥後、ナイロン植毛布
でラビング処理を施した。このようにして用意した２枚
のガラス基板を、配向剤を塗布した面が向きあうようは
りあわせてセルとし、ネマティック液晶ＺＬＩ−２２９
３（メルク社ｌｉりとカイラル物質Ｓ−８１１（メルク
社製）からなる液晶組成物を封入して、ツイスト角２２
０°のＳＴＮ型ＬＣＤを作製した。

ＳＴＮ型ＬＣＤは、良く知られているように、このまま
では複屈折色が現われてしまうので、以下のように位相
板を組み合わせて、複屈折を防いだ。すなわち、ポリカ
ーボネートフィルムを延伸して、リターデイション値が
３００ｎｍの位相板を作製した［参考：第１図、　ｎｘ
＞ｎｙ、　（ｎｘ−ｎｙ）　Ｘ厚さ＝３００ｎｍｌ。

また、同様に、ポリスチレンフィルムを延伸して、リタ
ーデイション値が３００ｎｍの位相板を作製した［参考
：第２図、Ｎｘ＜Ｎ、、（Ｎｙ−Ｎｘ）　Ｘ厚さ＝３０
０ｎｍ］。

これら２枚の位相板を互いの延伸方向が直交するように
はりあわせて、全体としてリターディション値が６００
ｎｍの位相板とし、上記のＳＴＮ型ＬＣＤと偏光子との
間にはさんで白黒表示のＳＴＮ型ＬＣＤとした。

また、比較のため、ポリカーボネイトフィルムのみの延
伸で、リターディション値が６００ｎｍの位相板を調整
し、白黒表示のＳＴＮ型ＬＣＤを作製した。

正面から見たときの色（ｕ”（０）、ｖ”（０））と正
面からθの方向から見たときの色（Ｕ＊（θＬ　ｖｌｌ
（θ））の色定義して比較した。

得られた結果を第３図に示す　ｕ＊　、　ｖ＊はＣＩＥ
１９７６表色系である。ポリスチレンの延伸フィルムと
ポリカーボネートの延伸フィルムとを組みあわせた方が
、ポリカーボネートの延伸フィルムのみを用いたときよ
りも、著しく視角依存性の小さいことが分かる。

実施例２透明電極をパターニングしたガラス基板上に、液晶配向
剤ＪＩＢ−３１（日本合成ゴム社製）をスピンコードし
、１２０℃のオーブンで１時間乾燥した。これを植毛布
にてラビングし、ラビング方向が反平行となるようはり
あわせてセルとし、液晶ＺＬＩ−２２９３（メルク社製
）を封入してＥＣＢ型ＬＣＤとした。セル厚はＳｐａの
マイラーフィルムでコントロールし、液晶層のりターデ
イジョン値は約１．１声とした。

クロスニコルにした２枚の偏光板の間に、ラビング方向
と偏光板の透過軸が４５°となるようにセルを配置し、
電極に電圧を印加すると、電圧の大きさに応じて複屈折
色が変化した。次に、電圧を一定にして斜め方向からセ
ルをａ察すると、視角によって複屈折色が著しく変化し
た。

そこで、延伸したポリスチレンフィルムを２枚に切り抜
き、延伸方向が直交するようにはりあわせて、液晶セル
と片方の偏光板の間にはさんだところ、実施例１と同様
に表示色の視角依存性が著しく低減した。

〔発明の効果〕

本発明の液晶表示素子は、側鎖部に芳香環などの多重結
合を有する構造を含み、且つ該多重結合と主鎖との間の
化学結合の数が５個以内である高分子化合物からなる延
伸フィルムの少なくとも一層を補償板（位相板）として
使用したことから、液晶素子のモードに応じ他様な視角
補償を行なうことが可能になり、表示品質の優れたもの
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ実施例１で位相板として
用いた延伸ポリカーボネートフィルム（従来品）と延伸
ポリスチレンフィルム（本発明品）の模式平面図である
。第３図は、実施例１において、本発明の位相板と従来の
位相板を用いた場合の視角依存性を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電極を有する一対の基板間に挾持された液晶層と
、少なくとも一層の配向させた高分子フィルムからなる
複屈折層と、該液晶層と該複屈折層とを外側からはさむ
ように配置された一対の偏光子とから構成される液晶表
示素子において、該高分子フィルムのうち少なくとも一
枚が、側鎖部に芳香環などの多重結合を有する構造を含
み、且つ該多重結合と主鎖との間の化学結合の数が５個
以内である高分子からなることを特徴とする液晶表示素
子。