JPH0561073A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答速度が速く、視野角の広い液晶表示素子
を提供する。 【構成】 液晶駆動セルと、少なくとも一つの複屈折層
と、これらの層を外側から挟むように配置された一対の
偏光層とから少なくとも構成された液晶表示素子におい
て、液晶駆動セルの液晶層が基板に略平行に配向してい
る時の液晶層のリターデーション値と複屈折層のリター
デーション値の和（Δｎｄ）が、下式を満たすことを特
徴とする液晶表示素子。 Δｎｄ＝λ（ｋ^２−（θ／１８０）^２）^１／２ （１） （ここで、λは光の波長で、０．４５μｍ＜λ＜０．６
５μｍ、θ（単位は度）は液晶層と複屈折層のねじれ角
の和であり、１５＜θ＜４００であり、ｋは１≦ｋ≦４
の整数でかつｋ＞θ／１８０である。） 【効果】 光学パラメーターのデザインが容易であり、
応答速度が速く、コントラストの視角依存性が小さい液
晶表示を行うことができ、動画を表示する液晶テレビ用
のディスプレーをはじめ、あらゆる表示目的のディスプ
レーとして用いることができるきわめて工業的価値の大
きなものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子に関す
る。さらに詳しくは、本発明は、応答速度が速く、視野
角の広い液晶素子に関する。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】液晶デ
ィスプレーは低電圧駆動、軽量、低コストなどの特徴の
故に、ディスプレー分野において、ブラウン管にかわり
大きな地位を占めつつある。しかしながら、一般に液晶
ディスプレーは応答速度が遅く、また視角によるコント
ラストの低下および色調の変化をきたす（以下、視角依
存性とよぶ）などの欠点を有しており、これらの問題の
解決が望まれていた。

【０００３】視角依存性の面では、液晶分子の略平行配
向を暗表示に利用し、基板略垂直配向を明表示時に利用
する方法、例えば、ツイステッドネマチック（ＴＮ）デ
ィスプレーのノーマリーブラックモードの方が、その
逆、例えばＴＮディスプレーのノーマリーホワイトモー
ドより有利であると考えられている。液晶分子の基板略
平行配向状態を暗表示とする方式では、暗表示をなるべ
く黒っぽくするため液晶表示素子の駆動液晶層において
次式を満たすようなリターデーション値（複屈折と厚み
の積、Δｎｄ′）になるように設計されている。

【０００４】

【数２】

【０００５】液晶表示素子の応答速度を上げるためには
一般に液晶層の厚みを減らせば良いが、リターデーショ
ン値は上式よりとびとびの値しかとれないこと、また上
式において次数ｋ′が小さくなるほど暗表示時の光の透
過（波長０．５５μｍの光を除く）が多くなりコントラ
ストが低下することから、単純に駆動液晶層の厚みを薄
くすることは好ましくない。また、ねじれ角θは応答速
度を上げるためにはあまり大きな値には設定できないと
いう制約もあった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、液晶駆動
セルの光学パラメーターがそのままでは表示に使用でき
ない条件であっても、別の、ねじれ構造を持った複屈折
層を加えることによりパラメーターの適性化が行えるこ
とに注目し、鋭意検討した結果、本発明では液晶駆動セ
ルのリターデーション、ねじれ角を任意に設定でき、応
答速度が速く、コントラストが高く、かつ視角依存性が
小さい液晶表示素子を見出し、ついに本発明に到達し
た。

【０００７】すなわち、本発明は、電極を有する一対の
基板間に狭持された液晶層と、少なくとも一つの複屈折
層と、これらの層を外側から挟むように配置された一対
の偏光層とから少なくとも構成され、該電極に電気信号
を入力して光変調を行う液晶表示素子において、液晶層
が基板に略平行に配向している時の液晶層のリターデー
ション値と複屈折層のリターデーション値の和（Δｎ
ｄ）が、式（１）を満たすことを特徴とする液晶表示素
子に関する。

【０００８】

【数３】

【０００９】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明の電極を有する一対の基板間に狭持された液晶層
は、該電極に電気信号を入力して光変調を行ういわゆる
駆動セルの液晶層である。本発明の液晶駆動セルは、液
晶分子が基板に略平行配向時を暗表示、基板に略垂直配
向時を明表示とするタイプの液晶表示素子の一種と見な
すことができるが、そのタイプは特に限定されるもので
はなく、次に述べる複屈折層によるパラメーターの補正
が可能なことから、作製条件の制限が少なく、種々のリ
ターデーションおよびねじれ角を持つものが液晶駆動セ
ルとして使用できる。

【００１０】該液晶駆動セルは、液晶分子が基板に略平
行に配向している時の液晶層のリターデーション（複屈
折Δｎ_１と厚みｄ_１の積、単位μｍ）が式（２）の条件
を満たすことが望ましい。

【００１１】

【数４】

【００１２】ここでθ_１はねじれ角の絶対値（単位は
度）であり、通常１０度以上３８０度以下、好ましくは
２５度以上３６０度以下である。ねじれ角θ_１が１０度
以下の時は、明瞭な表示が得られにくく、３８０度以上
の時は式（２）よりリターデーションを大きくとらなけ
ればならず表示の視角依存性が大きくなり好ましくな
い。ねじれ構造は右ねじれでも、左ねじれでもよいが、
複屈折層のねじれ方向と同一でなければならない。この
式（２）の条件を満たさない場合、入射光の導波路効果
が現れず良好な光変調が行えなくなる場合があり好まし
くない。このような導波路効果を利用する液晶駆動セル
としては、具体的には例えば、ＴＮ（ツイステッドネマ
チック）セル、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチッ
ク）セルなどが挙げられる。

【００１３】本発明に用いられる複屈折層は、表示中で
もその配向構造をほとんど変化させないものであり、液
晶駆動セルの暗表示時のパラメーターを相補的に補い、
本発明の表示素子のリターデーション、ねじれ角を適性
化する部位である。従って、かかる複屈折層としては、
用いる液晶駆動セルによって適宜選択されるものであ
り、特に限定されないが、複屈折層のリターデーション
（Δｎ_２ｄ_２（単位μｍ））式（３）の条件を満たすこ
とが望ましい。

【００１４】

【数５】

【００１５】ここでθ_２は複屈折層のねじれ角の絶対値
（単位は度）であり、５度＜θ＜３６０度、好ましくは
１０度＜θ＜３００度である。もちろん複屈折層は単独
でも２層以上でも用いることができる。２層以上の複屈
折層を用いる場合、それぞれの複屈折層が式（２）を満
たすことが望ましい。この条件を満たさない場合、入射
光の導波路効果が現れず、液晶駆動セルのパラメーター
の補正が十分に行えない場合があり好ましくない。該複
屈折層のねじれ方向は、光変調のための液晶駆動セルの
液晶のねじれ方向と同一であることが必要である。かか
る複屈折層としては、例えば、ねじれネマチック構造を
固定化した液晶性高分子フィルム（膜）、一対の透明基
板間に狭持されたねじれネマチック構造をもった低分子
液晶層などが挙げられ、なかでも、配向安定性の面でね
じれネマチック配向を固定化した液晶性高分子フィルム
が好ましく用いられ、以下、具体的に説明する。

【００１６】かかる液晶性高分子としては、液晶状態で
ねじれネマチック構造をとり、次いでガラス転移点以下
の温度に冷却することより、該構造を固定化できるもの
が好適である。このような液晶性高分子としては、均一
でモノドメインなネマチック配向性を示しかつその配向
状態を容易に固定化できる高分子液晶に、所定量の光学
活性化合物を加えた組成物や、均一でモノドメインなね
じれネマチック配向性を示し、かつその配向状態を容易
に固定化できる高分子液晶が挙げられる。

【００１７】まず、前者のネマチック液晶性高分子と光
学活性化合物からなる組成物について説明すると、ベー
スとなる均一でモノドメインなネマチック配向性を示
し、かつその配向状態を容易に固定化できる高分子液晶
においては、ネマチック配向の安定した固定化を行うた
めには、液晶の相系列でみた場合、ネマチック相より低
温部に結晶相を持たないことが重要である。これらの相
が存在する場合固定化のために冷却するとき必然的にこ
れらの相を通過することになり、結果として一度得られ
たネマチック配向が破壊されてしまい、性能が不満足な
ものになりやすく、すなわち、ネマチック相より低温部
にガラス相を有する高分子液晶をベースとして用いるこ
とが好適である。かかる高分子液晶としてはコレステリ
ック液晶状態でネマチック配向し、液晶転移点以下では
ガラス状態となるものはすべて使用でき、例えばポリエ
ステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル
イミドなどの主鎖型液晶ポリマー、あるいはポリアクリ
レート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシ
ロキサンなどの側鎖型液晶ポリマーなどを例示すること
ができる。なかでも合成の容易さ、透明性、配向性、ガ
ラス転移点などからポリエステルが好ましい。用いられ
るポリエステルとしてはオルソ置換芳香族単位を構成成
分として含むポリマーが最も好ましいが、オルソ置換芳
香族単位の代わりにかさ高い置換基を有する芳香族、あ
るいはフッ素または含フッ素置換基を有する芳香族など
を構成成分として含むポリマーもまた使用することがで
きる。本発明で言うオルソ置換芳香族単位とは、主鎖を
なす結合を互いにオルソ位とする構造単位を意味する。
具体的には次に示すようなカテコール単位、サリチル酸
単位、フタル酸単位およびこれらの基のベンゼン環に置
換基を有するものなどをあげることができる。

【００１８】

【化１】 （Ｘは水素、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン、炭素数が１から
４のアルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基
を示す、またｋは０〜２である。）これらのなかでも特
に好ましい例として次のようなものを例示することがで
きる。

【００１９】

【化２】

【００２０】ところで前記ポリエステルとしては（ａ）
ジオール類より誘導される構造単位（以下、ジオール成
分という）およびジカルボン酸類より誘導される構造単
位（以下、ジカルボン酸成分という）および／または
（ｂ）一つの単位中にカルボン酸と水酸基を同時に含む
オキシカルボン酸類より誘導される構造単位（以下、オ
キシカルボン酸成分という）を構成成分として含み、好
ましくは前記オルソ置換芳香族単位を含むポリマーが例
示できる。

【００２１】これらのうち、ジオール成分としては次の
ような芳香族および脂肪族のジオールを挙げることがで
きる。

【化３】 （Ｙは水素、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン、炭素数１から４
のアルキル基もしくはアルコキシまたはフェニル基を示
す。ｌは０〜２である。）、

【００２２】

【化４】

【００２３】なかでも、

【化５】 などが好ましく用いられる（式中Ｍｅはメチル基、Ｂｕ
はブチル基を示す）。

【００２４】またジカルボン酸成分としては次のような
ものを例示することができる。

【化６】 （Ｚは水素、Ｃｌ、Ｂｒ等のハロゲン、炭素数が１から
４のアルキル基もしくはアルコキシ基またはフェニル基
を示す。ｍは０〜２である。）、

【００２５】

【化７】

【００２６】なかでも、

【化８】 などが好ましい。

【００２７】オキシカルボン酸成分としては、具体的に
は次のような単位を例示することができる。

【化９】

【００２８】ジカルボン酸とジオールのモル比は、一般
のポリエステルと同様、大略１：１である（オキシカル
ボン酸を用いている場合は、カルボン酸基と水酸基の割
合）。またポリエステル中に占めるオルソ置換芳香族単
位の割合は５モル％から４０モル％の範囲が好ましく、
さらに好ましくは１０モル％から３０モル％の範囲であ
る。５モル％より少ない場合は、ネマチック相の下に結
晶相が現れる傾向があり好ましくない。また４０モル％
より多い場合は、ポリマーが液晶性を示さなくなる傾向
があり好ましくない。代表的なポリエステルとしては次
のようなポリマーを例示することができる。

【００２９】

【化１０】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００３０】

【化１１】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００３１】

【化１２】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００３２】

【化１３】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００３３】

【化１４】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００３４】

【化１５】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００３５】

【化１６】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００３６】

【化１７】 の構造単位から構成されるポリマー。

【００３７】オルソ置換芳香族単位に変えて次に示すよ
うなかさ高い置換基を含む芳香族単位、あるいはフッ素
または含フッ素置換基を含む芳香族単位を構成成分とす
るポリマーもまた好ましく用いられる。

【００３８】

【化１８】

【００３９】

【化１９】

【００４０】これらのポリマーの分子量は、各種溶媒中
たとえばフェノール／テトラクロロエタン（６０／４０
重量比）混合溶媒中、３０℃で測定した対数粘度が０．
０５から３．０、が好ましく、さらに好ましくは０．０
７から２．０の範囲である。対数粘度が０．０５より小
さい場合、得られた高分子液晶の強度が弱くなる場合が
あり、また３．０より大きい場合、液晶形成時の粘性が
高すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の増加など
問題点が生じる場合がある。またこれらポリエステルの
ガラス転移点も重要であり、配向固定化した後の配向の
安定性に影響を及ぼす。用途にもよるが、ガラス転移点
が通常０℃以上、好ましくは１０℃以上であり、一般的
には室温付近で使用すると考えれば、ガラス転移点が３
０℃以上であることが望ましく、特に５０℃以上である
ことが望ましい。ガラス転移点が０℃よりも低い場合、
室温付近で使用すると一度固定化した液晶構造が変化す
る場合があり、液晶構造に由来する機能が低下する場合
がある。

【００４１】これらポリマーの合成法は特に制限される
ものではなく、当該分野で公知の重合法、例えば溶融重
合法あるいは対応するジカルボン酸の酸クロライドを用
いる酸クロライド法で合成される。溶融重合法で合成す
る場合、例えば対応するジカルボン酸と対応するジオー
ルのアセチル化物を、高温、高真空下で重合させること
によって製造でき、分子量は重合時間のコントロールあ
るいは仕込組成のコントロールによって容易に行える。
重合反応を促進させるためには、従来から公知の酢酸ナ
トリウムなどの金属塩を使用することもできる。また溶
液重合法を用いる場合は、所定量のジカルボン酸ジクロ
ライドとジオールとを溶媒に溶解し、ピリジンなどの酸
受容体の存在下に加熱することにより、容易に目的のポ
リエステルを得ることができる。

【００４２】これらネマチック液晶性ポリマーにねじれ
を与えるために混合される光学活性化合物について説明
すると、代表的な例としてまず光学活性な低分子化合物
をあげることができる。光学活性を有する化合物であれ
ばいずれも本発明に使用することができるが、ベースポ
リマーとの相溶性の観点から光学活性な液晶化合物であ
ることが望ましい。具体的には次のような化合物を例示
することができる。

【００４３】

【化２０】

【００４４】

【化２１】

【００４５】本発明で用いられる光学活性化合物とし
て、次に光学活性な高分子化合物をあげることができ
る。分子内に光学活性な基を有する高分子であればいず
れも使用することができるが、ベースポリマーとの相溶
性の観点から液晶性を示す高分子であることが望まし
い。例として光学活性な基を有する液晶性のポリアクリ
レート、ポリメタクリレート、ポリマロネート、ポリシ
ロキサン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエステルア
ミド、ポリカーボネート、あるいはポリペプチド、セル
ロースなどをあげることができる。なかでもベースとな
るネマチック液晶性ポリマーとの相溶性から、芳香族主
体の光学活性なポリエステルが最も好ましい。具体的に
は次のようなポリマーを例示することができる。

【００４６】

【化２２】 の構造体から構成されるポリマー、

【００４７】

【化２３】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４８】

【化２４】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００４９】

【化２５】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００５０】

【化２６】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００５１】

【化２７】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００５２】

【化２８】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００５３】

【化２９】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００５４】

【化３０】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００５５】

【化３１】 の構造単位から構成されるポリマー、

【００５６】

【化３２】 の構造単位から構成されるポリマー。

【００５７】これらのポリマー中に占める光学活性な基
の割合は通常０．５モル％〜８０モル％であり、好まし
くは５モル％〜６０モル％が望ましい。

【００５８】また、これらのポリマーの分子量は、たと
えばフェノール／テトラクロロエタン中、３０℃で測定
した対数粘度が０．０５から５．０の範囲が好ましい。
対数粘度が５．０より大きい場合は粘性が高すぎて結果
的に配向性の低下を招くので好ましくなく、また０．０
５より小さい場合は組成のコントロールが難しくなり好
ましくない。

【００５９】これらの組成物の調製は、ネマチック液晶
性ポリエステルと光学活性化合物を所定の割合で、固定
混合、溶液混合あるいはメルト混合などの方法によって
行える。組成物中に占める光学活性化合物の割合は、光
学活性化合物中の光学活性な基の比率、あるいはその光
学活性化合物のネマチック液晶にねじれを与えるときの
ねじれ力によって異なるが、一般的には０．１から３０
ｗｔ％の範囲が好ましく、特に０．３から２０ｗｔ％の
範囲が好ましい。０．１ｗｔ％より少ない場合はネマチ
ック液晶に十分なねじれを与えることができず、また３
０ｗｔ％より多い場合はねじれが大きくなりすぎ、また
配向性に悪影響をおよぼす。

【００６０】他方、前述後者の他の光学活性化合物を用
いることなく自身で均一でモノドメインなねじれネマチ
ック配向をし、かつその配向状態を容易に固定化できる
高分子液晶としては、ポリマー主鎖中に光学活性基を有
し自身が光学活性であることが必須であり、具体的には
光学活性なポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ポリエステルイミドなどの主鎖型液晶ポリマー、あ
るいはポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシ
ロキサンなどの側鎖型液晶ポリマーなどを例示すること
ができる。なかでも合成の容易さ、配向性、ガラス転移
点などからポリエステルが好ましい。用いられるポリエ
ステルとしてはオルソ置換芳香族単位を構成成分として
含むポリマーが最も好ましいが、オルソ置換芳香族単位
の代わりにかさ高い置換基を有する芳香族、あるいはフ
ッ素または含フッ素置換基を有する芳香族などを構成成
分として含むポリマーもまた使用することができる。こ
れらの光学活性なポリエステルは、今まで説明してきた
ネマチック液晶性ポリエステルに、さらに光学活性なジ
オール、ジカルボン酸、オキシカルボン酸を用いて次に
示すような光学活性基を導入することにより得られる。
（式中＊印は光学活性炭素を示す）

【００６１】

【化３３】

【００６２】

【化３４】

【００６３】これら光学活性な基のポリマー中に占める
割合は、０．１から２０モル％の範囲が好ましく、特に
０．３から１０モル％の範囲が好ましい。光学活性な基
の割合が０．１％より少ない場合はねじれ構造が得られ
ず、また２０モル％より多い場合は配向性に悪影響を及
ぼし好ましくない。これらのポリマーの分子量は、各種
溶媒中たとえばフェノール／テトラクロロエタン（６０
／４０）混合溶媒中、３０℃で測定した対数粘度が０．
０５から３．０が好ましく、さらに好ましくは０．０７
から２．０の範囲である。対数粘度が０．０５より小さ
い場合、得られた高分子液晶の強度が弱くなり好ましく
ない。また３．０より大きい場合、液晶形成時の粘性が
高すぎて、配向性の低下や配向に要する時間の増加など
問題が生じる。またこれらポリエステルのガラス転移点
は、用途にもよるが、通常０℃以上、好ましくは１０℃
以上、一般的には室温付近で使用すると考えれば、ガラ
ス転移点が３０℃以上であることが望ましく、特に５０
℃以上であることが望ましい。ガラス転移点が０℃より
低い場合、室温付近で使用すると一度固定化した液晶構
造が変化する場合があり、液晶構造に由来する機能が低
下してしまい好ましくない。これらのポリマーの重合は
前述した溶融重合法、あるいは酸フロライド法を用いる
ことによって行うことができる。

【００６４】以上述べてきた本発明の液晶性高分子の代
表的な例としては具体的には

【化３５】 Ｃｈ；コレステリル基、で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝
通常９９．９７／０．０３〜８０／２０、好ましくは９
９．９／０．１〜９０／１０）、

【００６５】

【化３６】 で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常９９．９７／０．０
３〜８０／２０、好ましくは９９．９／０．１〜９０／
１０）、

【００６６】

【化３７】 で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常９９．９６／０．０
４〜７０／３０、好ましくは９９．９／０．１〜９０／
１０、ｐ、ｑ：２〜２０の整数）、

【００６７】

【化３８】 で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常９９．９６／０．０
４〜７０／３０、好ましくは９９．９／０．１〜９０／
１０、ｐ、ｑ：２〜２０の整数）

【００６８】

【化３９】 で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝通常、９９．９８／０．
０２〜８０／２０、好ましくは９９．９／０．１〜９０
／１０、さらに好ましくは９９．８／０．２〜９５／
５）

【００６９】

【化４０】 で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝０．１／９９．９〜１０
／９０、好ましくは０．２／９９．８〜５／９５）

【００７０】

【化４１】 で示されるポリマー（ｋ＝ｌ＋ｍ＋ｎ、ｋ／ｎ＝９９．
９６／０．０４〜９０／１０、好ましくは、９９／１〜
９５／５、ｌ／ｍ＝５／９５〜９５／５、Ｒ_１、Ｒ_２は
Ｈ、Ｃｌもしくは炭素数１から６の直鎖または分枝のア
ルキル基）

【００７１】

【化４２】 で示されるポリマー（ｋ＝ｌ＋ｍ＋ｎ、ｋ／ｎ＝９９．
９６／０．０４〜９０／１０、好ましくは、９９／１〜
９５／５、ｌ／ｍ＝５／９５〜９５／５、Ｒ_１、Ｒ_２は
Ｈ、Ｃｌもしくは炭素数１から６の直鎖または分枝のア
ルキル基）などが挙げられる。

【００７２】

【化４３】 で示されるポリマー混合物（（Ａ）／（Ｂ）＝通常９
９．９７／０．０３〜８０／２０（重量比）、好ましく
は９９．９／０．１〜８５／１５、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ
＝８５／１５〜１５／８５、ｐ＝ｑ＋ｒ、ｒ／ｑ＝０／
１００〜８０／２０、Ｒ_１、Ｒ_２はＨ、Ｃｌもしくは炭
素数１から６の直鎖または分枝のアルキル基）

【００７３】

【化４４】 で示されるポリマー混合物（（Ａ）／（Ｂ）＝通常９
９．９５／０．０５〜７０／３０重量比、好ましくは９
９．９／０．１〜８０／２０、好ましくは９９．９／
０．１〜９０／１０、ｍ＝ｋ＋ｌ、ｋ／ｌ＝８０／２０
〜２０／８０）

【００７４】

【化４５】 で示されるポリマー混合物（（Ａ）／（Ｂ）＝通常９
９．９７／０．０３〜７５／２５（重量比）、好ましく
は９９．９／０．１〜８５／１５、ｋ＝ｌ＋ｍ、ｌ／ｍ
＝２５／７５〜７５／２５、ｐ＝ｑ＋ｒ、ｑ／ｒ＝２０
／８０〜８０／２０、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３はＨ、Ｃｌ、も
しくは炭素数１から６の直鎖または分枝アルキル基） （なお、＊印は光学活性不斉炭素を示す）などが挙げら
れる。

【００７５】これらの液晶性高分子あるいは液晶性高分
子を含む組成物を適当な溶媒に溶解し、配向膜を有する
透光性基板上に塗布する。配向膜の種類は特に制限され
るものではないが、液晶分子を界面と平行に配向させる
ものであればよく、例えば、ラビングしたポリイミド膜
が好適に用いられるが、酸化珪素の斜め蒸着膜、ポリビ
ニルアルコールのラビング処理膜など当該分野で公知の
配向膜ももちろん用いることができる。塗布後溶媒を乾
燥により除去し、所定温度で所定時間熱処理してモノド
メインなねじれネマチック配向を完成させ、次に該液晶
性高分子のガラス転移点以下の温度に冷却することによ
って配向を固定化し、本発明に用いられる複屈折層が作
製される。また、ポリマーを溶融状態で、配向処理した
基板上に塗布したのち、熱処理、冷却を行うことによっ
ても、同様の配向状態の複屈折層を得ることができる。
また、フィルム状複屈折層を別に作成し、組み合せて用
いてもよい。

【００７６】また、本発明で用いる偏光層としては、自
然光を直線偏光に変換できるものならいずれのものでも
よく特に限定されるものではないが、例えば、ヨウ素分
子を含浸させたポリビニルアルコールのフィルムからな
るシート上の偏光板などが好ましく用いられる。

【００７７】本発明の液晶表示素子は、上記の光変調用
液晶セルと少なくとも１層の複屈折層を積層し、これを
一対の偏光層で挟むことを基本として構成される。光変
調用表示セルの基板略平行配向時のリターデーション
（Δｎ_１ｄ_１）と複屈折層のリターデーション（Δｎ_２
ｄ_２、二層以上の場合はその和）との和（Δｎｄ）は、
暗表示時の液晶表示素子全体のリターデーションにほぼ
一致し、良好な暗表示あるいは高いコントラストを得る
ためには次式を満たす必要がある。

【００７８】

【数６】

【００７９】ここで、λは黒表示時において透過がほぼ
なくなる光の波長で、０．４５μｍ＜λ＜０．６５μｍ
である。ｋは次数で通常１≦ｋ≦４を満たす整数であ
り、好ましくは１，２あるいは３が望ましい。θ（単位
は度）は液晶層と複屈折層のねじれ角の和であり、１５
度＜θ＜４００度、好ましくは２０度＜θ＜４００度、
さらに好ましくは３０度＜θ＜３８０度である。ｋが５
以上の時は液晶表示素子全体のリターデーション値が大
きくなりすぎ視角によるコントラストの低下が激しくな
る。また、θが１５度以下の時は明瞭な表示が得られ
ず、４００度以上の時は式（２）および式（３）の条件
を満たすために、液晶層および／または複屈折層の厚み
を大きくしなければならず、液晶表示素子全体のリター
デーションが大きくなりすぎ、視角によるコントラスト
の低下が激しくなる。ただし、式（１′）において、ｋ
≦θ／１８０の時、Δｎｄは０もしくは虚数となり意味
をもたないことからｋ＞θ／１８０でなければならず、
実際には１５度＜θ＜１８０度の時はｋ≧１であるが、
１８０度≦θ＜３６０度の時ｋ≧２であり、３６０度≦
θ＜４００度の時ｋ≧３である。なお、この式（１′）
の物理的な意味は、あるねじれ角θの時、黒表示におい
て特定の波長λの光の漏れをほぼゼロにすることのでき
るリターデーションΔｎｄは、次数ｋによって決まると
びとびの値しかとれないということである。ただし、漏
れをほぼゼロにすべき光の波長は、用途目的、好み、あ
るいは光の波長に対する感じ方にある程度の個人差があ
ることから一意的に決めることはできない。

【００８０】複屈折層の位置は、一対の偏光子の間なら
どこでもよく、液晶駆動セルの上部でも良いし、下部で
も良い。液晶駆動セルと複屈折層の接する面において
は、液晶駆動セルの液晶分子の分子長軸方向と複屈折層
の分子長軸方向を略一致させるか、略直交させる必要が
ある。例えば、液晶駆動セルの上面に液晶性高分子の複
屈折層を設ける場合、液晶セル最上部の液晶分子の基板
略平行配向時の配向方向と高分子液晶層の最下部の分子
の配向方向とが、ほぼ０度あるいは９０度の角度をなす
ようにする。また、複屈折層同士を連続して積層する場
合、その界面におけるそれぞれの配向方向が略平行ある
いは略直交するように配置する。これら液晶駆動セルと
複屈折層を累積したものを一対の偏光子で挟み、その外
側のうちどちらかに表示用の光源を設置して本発明の液
晶表示素子が完成される。

【００８１】なお、こうして得られる液晶表示素子は、
色補償板を組み入れてさらにコントラストを向上させる
こともできるし、カラーフィルターと組み合わせて、カ
ラー表示のディスプレーを作製することもできる。色補
償板としては、本発明の液晶表示素子とリターデーショ
ン値が等しく、ねじれ角が同一かつ反対方向のねじれネ
マチック構造を固定化した液晶性高分子のフィルムなど
が挙げられる。また、さらなる視野角向上の素子を組み
入れることもできる。

【００８２】以上のようにして得られる本発明の液晶表
示素子は、応答速度が速く、かつコントラストの視角依
存性が小さいため、動画を表示する液晶テレビ用のディ
スプレーをはじめ、あらゆる表示目的のディスプレーと
して用いることができ、きわめて工業的価値の大きなも
のである。

【００８３】

【実施例】以下に実施例をあげ、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではな
い。実施例 １ 全ねじれ角が１８０度で、黒表示時の光の透過率が５５
０ｎｍにおいて極小となり、式（１′）において次数ｋ
が２となるような液晶表示素子を得るために、以下のよ
うな液晶駆動セルと複屈折層を作製した。

【００８４】（液晶駆動セル）透明電極と配向膜を有す
る２枚の基板の間に（ギャップ２．０μｍ）、正の誘電
異方性を持つメルク社製ネマチック液晶ＺＬＩ−２２９
３（複屈折０．１３）を封入し、リターデーションが
０．２６μｍで９０度左ねじれの液晶駆動セルを作製し
た。

【００８５】（複屈折層）ラビングしたポリイミド膜を
有するガラス基板に下式（４）のポリマーの１５重量％
のテトラクロロエタン溶液をスピンコート法で塗布し、
乾燥後２００℃で熱処理して冷却し、リターデーション
０．６９μｍ、９０度左ねじれネマチック構造を固定化
したフィルムを作製した。

【００８６】これらのリターデーションの和は０．９５
μｍ、ねじれ角の和は１８０度であり、ｋ＝２、λ＝
０．５５として、式（１′）を満たすことができる。

【００８７】これらを積層し、図１に示す構成の液晶表
示素子を作製した。比較として、ギャップ８．０μｍの
ＺＬＩ−２２９３を封入した９０度左ねじれ、リターデ
ーション１．０６μｍのセル（ツイステッドネマチック
セル）を作製し図２の構成で使用したが、図１の構成の
表示素子の方が応答が速かった。また、いずれの構成で
も非電圧印加時に、５５０ｎｍの波長の光の透過のほと
んどない質の高い暗状態の表示が得られたが、図２の表
示素子は図１の表示素子に比べ視角による光漏れが顕著
であった。

【００８８】

【化４６】 ただし＊は不斉炭素を示し、２−メチルブタンジオール
単位はＲ体である。

【００８９】比較例 １ 実施例１の図１の構成において、複屈折層のリターデー
ションのみ異なる表示素子を作製した。液晶駆動セルは
実施例の図１と同一のものを用い、構成要素の角光学軸
の相関は図１と同様にした。

【００９０】複屈折層としてリターデーションが０．５
０μｍのもの（９０度左ねじれ）を用いた場合、液晶表
示素子の全リターデーションは０．７６μｍ、全ねじれ
角は１８０度となり、式（１′）においてｋ＝２である
のでλ＝０．４４μｍとなり、０．４５μｍ＜λ＜０．
６５μｍの条件を満たさないが、実際、暗表示時の光の
漏れが大きく、赤っぽい色となり良好な表示は得られな
かった。

【００９１】また、複屈折層のリターデーションが０．
９１μｍ（９０度左ねじれ）の場合、暗表示が青っぽく
なり、やはり良好な表示は得られなかった。

【００９２】

【発明の効果】本発明の液晶表示素子は、光変調のため
の液晶駆動セルと複屈折層とから構成されるため光学パ
ラメーターのデザインが容易であり、応答速度が速く、
コントラストの視角依存性が小さい表示を行うことがで
き、動画を表示する液晶テレビ用のディスプレーをはじ
め、あらゆる表示目的のディスプレーとして用いること
ができるきわめて工業的価値の大きなものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１で用いた液晶表示素子の構成
と構成する材料の各軸の向きを示す。

【図２】実施例１で使用した、比較のためのＴＮセルの
構成図を示す。

【符号の説明】

１ 下偏光板 ２ 液晶駆動セル ３ 複屈折層 ４ 上偏光板 ５ 偏光軸方向 ６ 液晶セルの下電極基板のラビング方向 ７ 液晶セルの上電極基板のラビング方向 ８ 複屈折層の配向基板のラビング方向 ９ 複屈折層の最上部の分子の配向方向

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】

【化２１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６４】以上述べてきた本発明の液晶性高分子の代
表的な例としては具体的には Ｃｈ；コレステリル基、で示されるポリマー（ｍ／ｎ＝
通常９９．９７／０．０３〜８０／２０、好ましくは９
９．９／０．１〜９０／１０）、

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を有する一対の基板間に狭持された
   液晶層と、少なくとも一つの複屈折層と、これらの層を
   外側から挟むように配置された一対の偏光層とから少な
   くとも構成され、該電極に電気信号を入力して光変調を
   行う液晶表示素子において、 液晶層が基板に略平行に配向している時の液晶層のリタ
   ーデーション値と複屈折層のリターデーション値の和
   （Δｎｄ）が、式（１）を満たすことを特徴とする液晶
   表示素子。 【数１】