JPH06138436A

JPH06138436A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH06138436A
Application number: JP4309339A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hayata; 祐二早田
Original assignee: Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1992-10-23
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【構成】液晶層での電圧非印加時の液晶の屈折率異方性
（△ｎ）と液晶の厚み（ｄ）との積△ｎ・ｄを、画素部
分と画素外部分とで異ならせ、画素外部分の光透過率
が、画素部分のオフ時の光透過率に比べて実質的に同等
以下となるようにされる。また、液晶層の外側に積層す
る複屈折板の主屈折率の関係をｎ_x ＞ｎ_z ＞ｎ_y とす
る。［ｎ_x 、ｎ_y は複屈折板面内方向の屈折率（ｎ_x ＞
ｎ_y ）。ｎ_z は複屈折板の厚み方向の屈折率。］【効果】従来の白黒表示スーパーツイステッド液晶表示
素子と比べてより優れたコントラスト比を持つ白黒表示
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パーソナルコンピュー
ター、ワードプロセッサー、データ端末等の表示端末の
ような高密度表示に適した液晶表示素子に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、両電極間の液晶分子のツイスト角
を大きくして、鋭い電圧−透過率変化を起し、高密度の
ドットマトリクス表示をする方法として、スーパーツイ
スト素子（ T. J. Scheffer and J. Nehring, Appl. Ph
ys. Lett. 45(10),1021-1023(1984)）が知られていた。

【０００３】しかし、この方法は用いられる液晶表示素
子の液晶の複屈折率△ｎと液晶層の厚みｄとの積△ｎ・
ｄの値が実質的に０．８〜１．２μｍの間にあり（特開
昭６０−１０７２０）、表示色として、黄緑色と暗青
色、青紫色と淡黄色等、特定の色相の組み合せでのみ、
良いコントラストが得られていた。

【０００４】このようにこの液晶表示素子では白黒表示
ができなかったことにより、マルチカラーフィルターと
組み合せて、マルチカラーまたはフルカラー表示ができ
ない欠点があった。

【０００５】一方、同様な方式を使用し、液晶の複屈折
率と厚みとの積△ｎ・ｄを０．６μｍ付近と小さく設定
することにより、ほぼ白と黒に近い表示が得られる方式
が提案されている（ M. Schadt et al, Appl. Phys. Le
tt.50(5),1987,p.236 ）。

【０００６】しかし、この方式を使用した場合において
は表示が暗く、かつ、最大コントラストがあまり大きく
なく、青味を帯びるため、表示の鮮明度に欠ける欠点が
あった。

【０００７】また、白黒表示でかつコントラストの高い
液晶表示素子として、互いに逆らせんの液晶セルを２層
積層し、一方のセルのみ電圧を印加し、他方のセルは単
なる光学的な補償板として使用する方式が提案されてい
る（奥村ほか、テレビジョン学会技術報告、11(27),p.7
9,(1987)）。

【０００８】しかし、この方式は２層セルでの△ｎ・ｄ
のマッチングが非常に厳しく、歩留りの向上が困難なう
え、液晶セルが２層必要なため、液晶セルの薄く軽いと
いう特長を犠牲にしている欠点があった。

【０００９】これらの問題点を解決するために、ほぼ平
行に配置された配向制御膜を有する一対の透明電極付き
の基板間に挟持された旋光性物質を含有した誘電異方性
が正のネマチック液晶によるねじれ角が１６０〜３００
°の液晶層と、この液晶層を挟持する上下の基板の透明
電極間に電圧を印加する駆動手段とを有し、この液晶層
の外側に少なくとも１枚の複屈折板と一対の偏光板を設
置した液晶表示素子が提案されている。

【００１０】これによれば、従来の二層式スーパーツイ
スト液晶表示素子と比べてより薄く、軽くてコンパクト
な白黒表示液晶素子が得られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような液
晶表示素子においては、例えば暗い背景に明るい表示の
ネガ型で駆動する場合、画素部分とその外側や境界部分
（画素外部分）とでは光透過率が異なる。即ち、画素部
分は電極が存在するため、その厚み分だけ、液晶の複屈
折率△ｎと液晶層の厚みｄとの積△ｎ・ｄの値が画素外
部分より小さくなり、透過光の複屈折状態が異なるた
め、画素部分がオフ状態のときでも、境界部分では画素
部分よりも光透過率が高く、光抜けを生じることにな
る。そして、このような状況はポジ型で駆動した場合も
ほぼ同様である。

【００１２】このような問題点を解決するために、画素
外部分の基板の厚みを画素部分の基板厚みとほぼ同じに
して、液晶層の厚みを均一化した液晶表示素子が提案さ
れている。しかし、このような液晶表示素子は通常マル
チプレックス駆動ににより駆動されるが、これによれ
ば、画素部分にはオフ時に電圧が印加されないのではな
く、非選択電圧が印加されているため、画素上の液晶層
の△ｎ・ｄの値が実質的に減少し、画素外部分との△ｎ
・ｄの値の差を生じ、その透過光の複屈折状態の差から
ネガ型であれば画素外部分からの光抜けを生じ、全体と
して、コントラストの低下を生じる原因になっていた。

【００１３】本発明の目的は、従来技術が有していた前
述の欠点を解消して、広視角で高コントラスト比の白黒
に近い表示を実現することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、ほぼ平行に配置され
た配向制御膜を有する一対の透明電極付きの基板間に挟
持された旋光性物質を含有した誘電異方性が正のネマチ
ック液晶によるねじれ角が１６０〜３００°の液晶層
と、この液晶層を挟持する上下の基板の透明電極間に電
圧を印加する駆動手段とを有し、この液晶層の外側に少
なくとも１枚の主屈折率の関係が、３個の主屈折率をｎ
_x 、ｎ_y 、ｎ_z とし、ｎ_x 、ｎ_y を複屈折板面内方向の
屈折率とし（ｎ_x ＞ｎ_y ）、ｎ_z を複屈折板の厚み方向
の屈折率とした場合、ｎ_x ＞ｎ_z ＞ｎ_y の複屈折板と一
対の偏光板を設置した液晶表示素子において、液晶層で
の電圧非印加時の液晶の屈折率異方性（△ｎ）と液晶の
厚み（ｄ）との積△ｎ・ｄを画素部分と画素外部分とで
異ならせ、画素外部分の光透過率が、画素部分のオフ時
の光透過率に比べて実質的に同等以下となるようにされ
たことを特徴とする液晶表示素子を提供するものであ
る。

【００１５】また、液晶層での電圧非印加時の液晶の屈
折率異方性（△ｎ）と液晶の厚み（ｄ）との積△ｎ・ｄ
が液晶層の画素部分の△ｎ₁ ・ｄ₁₁で０．４〜１．５μ
ｍとされ、液晶層と偏光板との間の少なくとも一方に少
なくとも１枚の主屈折率の関係がｎ_x ＞ｎ_z ＞ｎ_y の複
屈折板であって、合計の複屈折板の△ｎ₂ ・ｄ₂ が、
０．６×△ｎ₁ ・ｄ₁₁＜△ｎ₂ ・ｄ₂ ＜１．１×△ｎ₁
・ｄ₁₁であり、さらに液晶層の画素外部分の△ｎ₁ ・ｄ
₁₂との関係が、０．９×△ｎ₂ ・ｄ₂ ＜△ｎ₁ ・ｄ₁₂≦
△ｎ₁ ・ｄ₁₁となるような複屈折板を配置したことを特
徴とする液晶表示素子を提供するものである。

【００１６】本発明では、液晶層の片側または両外側で
あって、液晶層と偏光板との間に少なくとも１枚の複屈
折板を配置したものである。

【００１７】このため、液晶層は１層でよく、生産性を
下げたり色ムラを起こしやすい第２の液晶層を設けなく
ても、明るい白黒表示の液晶表示素子が容易に得られ
る。

【００１８】この液晶層は、従来のスーパーツイステッ
ド液晶表示素子の液晶層と同じ構成の液晶層であり、電
極群が対向しており、これにより各ドット毎にオンオフ
を制御可能とされる。この液晶層のねじれ角は約１６０
〜３００°とされる。

【００１９】具体的には、ほぼ平行に配置された一対の
透明電極基板間に旋光性物質を含有した誘電異方性が正
のネマチック液晶を挟持し、両電極間での液晶分子のね
じれ角を１６０〜３００°とすればよい。これは、１６
０°未満では急峻な透過率変化が必要とされる高デュー
ティでの時分割駆動をした際のコントラスト比の向上が
少なく、逆に３００°を超えるとヒステリシスや光を散
乱するドメインを生じやすいためである。

【００２０】本発明では、液晶層において、電圧非印加
時の液晶の屈折率異方性（△ｎ）とその液晶の厚み
（ｄ）との積△ｎ・ｄを、画素部分とその画素外部分と
で異ならせ、境界部分の光透過率が、画素部分のオフ時
の光透過率に比べて実質的に同等以下となるようにされ
る。具体的には、画素部分と、その境界部分とで、液晶
層の厚みを異ならせることにより、△ｎ・ｄをそれぞれ
調整する。

【００２１】本発明では、液晶層の△ｎ・ｄが特に次の
ようにされるのが好ましい。

【００２２】液晶層の画素部分では、△ｎ₁ ・ｄ₁₁は
０．４〜１．５μｍとされる。これは、０．４μｍ未満
では、オン時の透過率が低く、青味がかった表示色にな
りやすく、また１．５μｍを超えるとオン時の色相が黄
色から赤色を呈し、白黒表示となりにくい。特に、表示
色の無彩色化が厳しく要求される用途では、液晶層の画
素部分の△ｎ₁ ・ｄ₁₁は０．５〜１．０μｍとされるこ
とが好ましい。

【００２３】なお、この△ｎ₁ ・ｄ₁₁の範囲は、その液
晶表示の使用温度範囲内で満足されるようにされること
が好ましく、使用温度範囲内で美しい表示が得られる。
もっとも他の性能の要求のために、使用温度範囲の一部
でのみ、この関係を満足するようにされることもありう
る。この場合には、△ｎ₁ ・ｄ₁₁の範囲が上記範囲から
はずれる温度範囲では、表示が色付いたり、視野角特性
が低下したりすることとなる。

【００２４】所望のパターンにパターニングをしたＩＴ
Ｏ（Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ ）、ＳｎＯ₂ 等の透明電極を
設けたプラスチック、ガラス等の基板の表面にポリイミ
ド、ポリアミド等の膜を設け、この表面をラビングした
り、ＳｉＯ等を斜め蒸着したりして配向制御膜を形成し
た透明電極付きの基板を準備して、この透明電極付きの
基板の間に、前記した誘電異方性が正のネマチック液晶
による１６０〜３００°ツイストの液晶層を挟持するよ
うにされる。この代表的な例としては、多数の行列状の
電極が形成され、一方の基板に６４０本のストライプ状
の電極が形成され、他方の基板をこれに直交するように
４００本のストライプ状の電極が形成され、６４０×４
００ドットのような表示がなされる。さらにこの６４０
本のストライプ状の電極を夫々３本一組として１９２０
本のストライプ状の電極とし、ＲＧＢのカラーフィルタ
ーを配置してフルカラーで６４０×４００ドットの表示
をすることもできる。

【００２５】なお、電極と配向制御膜との間に基板間短
絡防止のためにＴｉＯ₂ 、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の絶
縁膜を設けたり、透明電極にＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ等の低抵
抗のリード電極を併設けたり、カラーフィルターを電極
の上もしくは下に積層してもよい。この液晶層の両外側
に一対の偏光板を配置する。この偏光板自体もセルを構
成する基板の外側に配置することが一般的であるが、性
能が許せば、基板自体を偏光板で構成したり、基板と電
極との間に偏光層として設けてもよい。

【００２６】本発明では、上記液晶層の片側もしくは両
側に隣接して一枚以上の複屈折板を積層する。

【００２７】この複屈折板は、液晶層の片側および両側
の液晶層と偏光板との間に設ければよく、例えば、液晶
層と電極の間に層状に設けたり、基板自体を複屈折板と
したり、基板と偏光板との間に層状に設けたり、偏光板
と複屈折板とを複屈折板が液晶側にくるようにして積層
して一体化した偏光板を用いたり、それらを組み合わせ
て設けたりすればよい。

【００２８】この複屈折板としては、後述の複屈折性を
示す透明板であれば使用でき、プラスチックフィルム、
無機の結晶板等が使用可能である。

【００２９】この複屈折板とは、３個の主屈折率をｎ
_x 、ｎ_y 、ｎ_z とし、ｎ_x 、ｎ_y を複屈折板面内方向の
屈折率とし（ｎ_x ＞ｎ_y ）、ｎ_z を複屈折板の厚み方向
の屈折率とした場合、ｎ_x ＞ｎ_z ＞ｎ_y となるような複
屈折板である。

【００３０】所望の複屈折効果を得るために△ｎ₂ ・ｄ
₂ ＝（ｎ_x −ｎ_y ）・ｄ₂ を調整して使用するが、１枚
の板で調整できない場合には、同じ複屈折板または異な
る複屈折板を３個の主屈折率をｎ_x 、ｎ_y 、ｎ_z の方向
が一致するように複数枚組合せて用いてもよい。

【００３１】良好な白黒表示を行うためには、ある特定
のツイスト角と△ｎ₁ ・ｄ₁₁を持った液晶層に対し、複
屈折板の△ｎ₂ ・ｄ₂ の大きさおよびそれらの貼付け方
向、さらに一対の偏光板の偏光軸の方向を最適化するこ
とが重要である。

【００３２】片面および両側に配置される複屈折板の合
計の△ｎ₂ ・ｄ₂ の大きさは、概略液晶層の画素部分の
△ｎ₁ ・ｄ₁₁の大きさにほぼ等しいか、それよりも少し
小さめに設定すれば良好な白黒表示を得易い。即ち、一
枚以上の複屈折板の合計の△ｎ₂ ・ｄ₂ が、０．６×△
ｎ₁ ・ｄ₁₁＜△ｎ₂ ・ｄ₂ ＜１．１×△ｎ₁ ・ｄ₁₁とな
るようにされればよい。

【００３３】この複屈折板の合計の△ｎ₂ ・ｄ₂ は、
０．６×△ｎ₁ ・ｄ₁₁よりも小さくなるとオンにおける
透過率が低くなり、表示が暗くなり、逆に１．１×△ｎ
₁ ・ｄ₁₁よりも大きくなるとオフにおける透過率が高く
なるため、コントラスト比が低下することとなるので、
前述の範囲とされる。

【００３４】具体的に、２枚の複屈折板を積層して用い
る場合には、その△ｎ₂ ・ｄ₂ の大きさは通常ほぼ等し
くされるため、概略液晶層の画素部分の△ｎ₁ ・ｄ₁₁の
大きさの半分にほぼ等しいか、その半分よりも少し小さ
めに設定される。０．６×△ｎ₁ ・ｄ₁₁／２＜△ｎ₂ ・
ｄ₂ ＜１．１×△ｎ₁ ・ｄ₁₁／２とされればよい。

【００３５】さらに、液晶層の画素外部分では、△ｎ₁
・ｄ₁₂は、複屈折板の合計の０．９×△ｎ₂ ・ｄ₂ の大
きさより大きく、かつ、液晶層の画素部分の△ｎ₁ ・ｄ
₁₁の大きさとほぼ同等に設定すればコントラスト比が高
い表示を得やすい。即ち、△ｎ₁ ・ｄ₁₂が０．９×△ｎ
₂ ・ｄ₂ ＜△ｎ₁ ・ｄ₁₂≦△ｎ₁ ・ｄ₁₁となるようにさ
れればよい。

【００３６】この液晶層の画素外部分の△ｎ₁ ・ｄ
₁₂は、上記範囲外にあると例えばネガ型の場合、画素外
部分からの光漏れが大きくなり、コントラスト比が低下
することとなる。

【００３７】以下図面を参照して本発明をさらに詳細に
説明する。

【００３８】図１は、本発明による液晶表示素子を模式
的に表した斜視図である。

【００３９】図２（Ａ）（Ｂ）は、夫々上から見た図１
の上側の偏光板の偏光軸方向、複屈折板の主屈折率ｎ_x
方向および液晶層の上側の液晶分子の長軸方向、並び
に、下側の偏光板の偏光軸方向および液晶層の下側の液
晶分子の長軸方向の相対位置を示した平面図である。

【００４０】図１において、１、２は一対の偏光板、３
は文字や図形を表示するための△ｎ₁ ・ｄ₁₁が０．４〜
１．５μｍの誘電異方性が正のネマチック液晶によるね
じれ角が１６０〜３００°の液晶層、４は液晶層に積層
された複屈折板、５は上側の偏光板の偏光軸、６は下側
の偏光板の偏光軸、７は液晶層の上側の液晶分子の長軸
方向、８は液晶層の下側の液晶分子の長軸方向、９は積
層された複屈折板の主屈折率ｎ_x 方向を示している。

【００４１】図２において、液晶層の上側の液晶分子の
長軸方向７からみた上側の偏光板の偏光軸５の方向を時
計回りに計ったものをθ₁ 、液晶層の上側の液晶分子の
長軸方向７からみた複屈折板４の主屈折率ｎ_x 方向９を
時計回りに計ったものをθ₂、液晶層の下側の液晶分子
の長軸方向８からみた下側の偏光板の偏光軸６の方向を
時計回りに計ったものをθ₃ とする。

【００４２】本発明では、このθ₁ 、θ₂ 、θ₃ を白黒
表示となるように最適化すればよい。

【００４３】図３は本発明による液晶表示素子の別の例
を模式的に表した斜視図である。

【００４４】図４（Ａ）（Ｂ）は、夫々上から見た図３
の上側の偏光板の偏光軸方向、複屈折板の光軸方向およ
び液晶層の上側の液晶分子の長軸方向、並びに、複屈折
板の主屈折率ｎ_x 方向および下側の偏光板の偏光軸方向
および液晶層の下側の液晶分子の長軸方向の相対位置を
示した平面図である。

【００４５】図３において、１１、１２は一対の偏光
板、13は文字や図形を表示するための△ｎ₁ ・ｄ₁₁が
０．４〜１．５μｍの誘電異方性が正のネマチック液晶
によるねじれ角が１６０〜３００°の液晶層、１４Ａ、
１４Ｂは液晶層の上下に積層された複屈折板、１５は上
側の偏光板の偏光軸、１６は下側の偏光板の偏光軸、１
７は液晶層の上側の液晶分子の長軸方向、１８は液晶層
の下側の液晶分子の長軸方向、１９Ａは積層された上側
の複屈折板の主屈折率ｎ_x 方向、１９Ｂは積層された下
側の複屈折板の主屈折率ｎ_x 方向を示している。

【００４６】図４において、液晶層の上側の液晶分子の
長軸方向１７からみた上側の偏光板の偏光軸１５の方向
を時計回りに計ったものをθ₁ 、液晶層の上側の液晶分
子の長軸方向１７からみた上側の複屈折板１４Ａの主屈
折率ｎ_x 方向１９Ａを時計回りに計ったものをθ₂ 、液
晶層の下側の液晶分子の長軸方向１８からみた下側の複
屈折板１４Ｂの主屈折率ｎ_x 方向１９Ｂを時計回りに計
ったものをθ₄ 、液晶層の下側の液晶分子の長軸方向１
８からみた下側の偏光板の偏光軸１６の方向を時計回り
に計ったものをθ₃ とする。

【００４７】本発明では、このθ₁ 、θ₂ 、θ₃ 、θ₄
を白黒表示となるように最適化すればよい。

【００４８】本発明で用いる複屈折板の主屈折率の定義
につき図５を参照して説明する。

【００４９】本発明の複屈折板は、ｘ、ｙ、ｚの３方向
で屈折率が異なっている。このため、複屈折板の面内方
向で屈折率の大きい方向をｘ軸方向とし、屈折率の小さ
い方向をｙ軸方向とする。この夫々の方向の屈折率をｎ
_x 、ｎ_y 、ｎ_z とする。この場合、ｎ_x ＞ｎ_y であり、
△ｎ₂ ＝ｎ_x −ｎ_y であり、本発明では、ｎ_x ＞ｎ_z＞
ｎ_y とされる。なお、ｄは複屈折板の厚みである。

【００５０】本発明では、第１の液晶層において、その
画素部分と、画素外部分とで、両者の△ｎ・ｄをそれぞ
れ調整するためには、例えば、液晶層の厚みを両者で異
ならせることにより行える。図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
は、そのような基板の製造方法の一例を示す断面図であ
る。

【００５１】図において、基板２１上に、電極２２を形
成しさらに、遮光層２３を形成する。この上に適宜の厚
みの感光性樹脂２４を塗布し、基板２１の下側から紫外
線照射し、現像により非照射部分の感光性樹脂層を除去
し、さらに遮光層も除去する。感光樹脂層２４の膜厚を
制御することにより、画素外部分の基板厚み、ひいては
液晶層の厚みを調整することができる。

【００５２】この遮光層としては、パターニングがで
き、光を遮断するものであればよく、市販のフォトレジ
ストやニッケルメッキまたは遮光性のインク等を使用し
た印刷等を用いてもよい。また感光性樹脂層としては、
紫外線等により硬化するものであればよく、市販のネガ
型フォトレジストや感光性樹脂等を用いてもよい。

【００５３】液晶表示素子がマルチプレックス駆動によ
る場合には、前述のように、画素部分には、ゼロでない
非選択電圧が印加されるので、駆動時の液晶層の△ｎ・
ｄが実質的に減少するため、画素外部分の液晶層の厚み
を小さくして、非駆動時の液晶層の△ｎ・ｄを画素部分
よりも小さくすることが望ましい。即ち、一般的には、
基板厚みは、画素部分よりも画素外部分のほうが厚くな
るようにすることが望ましい。

【００５４】なお、本発明では、白黒表示に近い表示が
得られるため、カラーフィルターを併用してカラフルな
表示が可能となる。特に高デューティ駆動でも、コント
ラスト比が高くとれるため、フルカラーによる階調表示
も可能であり、液晶テレビにも使用できる。

【００５５】このカラーフィルターは、セル内面に形成
することにより、視角によるズレを生じなく、より精密
なカラー表示が可能となる。具体的には、電極の下側に
形成されてもよいし、電極の上側に形成されてもよい。

【００５６】また、より色を完全に白黒化する必要があ
る場合には、色を補正するためのカラーフィルターや、
カラー偏光板を併用したり、液晶中に色素を添加した
り、あるいは特定の波長分布を有する照明を用いたりし
てもよい。

【００５７】本発明は、このような構成の液晶セルの電
極に電圧を印加するための駆動手段を接続し、駆動を行
う。

【００５８】特に、本発明では明るい表示が可能なた
め、透過型でも反射型でも適用可能であり、その応用範
囲が広い。

【００５９】なお、透過型で使用する場合には裏側に光
源を配置する。もちろん、これにも導光体、カラーフィ
ルターを併用してもよい。

【００６０】本発明の液晶表示素子は透過型で使用する
ことが多いが、明るいため反射型で使用することも可能
である。

【００６１】透過型で使用する場合、画素以外の背景部
分を印刷等による遮光膜で覆うこともできる。また、遮
光膜を用いるとともに、表示したくない部分に選択電圧
を印加するように、逆の駆動をすることもできる。

【００６２】本発明は、この外、本発明の効果を損しな
い範囲内で、通常の液晶表示素子で使用されている種々
の技術が適用可能である。

【００６３】本発明では、時分割特性がスーパーツイス
テッド液晶表示素子と同等であるうえ、前述したように
明るく鮮明な白黒表示が可能なため、赤、緑、青の三原
色の微細カラーフィルターをセル内面等に配置すること
により、高密度のマルチカラー液晶表示素子とすること
も可能である。

【００６４】本発明の液晶表示素子は、パーソナルコン
ピューター、ワードプロセッサー、ワークステーション
等の表示素子として好適であるが、この外液晶テレビ、
魚群探知機、レーダー、オシロスコープ、各種民生用ド
ットマトリクス表示装置等の白黒表示、カラー表示を問
わず各種の用途に使用可能である。

【００６５】

【作用】本発明では、画素部分と画素外部分との液晶層
の厚みを調整し、非駆動時の液晶層の△ｎ・ｄを画素部
分よりも小さくし、境界部分の光透過率が、画素部分の
オフ時の光透過率に比べて実質的に同等以下となるよう
にされたので、従来よりもコントラスト比の良い液晶表
示素子が得られる。

【００６６】また、特に、画素外部分の液晶層の厚みを
小さくして、非駆動時の液晶層の△ｎ・ｄを画素部分よ
りも小さくしてやることにより、マルチプレックス駆動
における駆動時の液晶層と複屈折板との光学的補償を確
実なるものとし、境界部分の光透過率が、画素部分のオ
フ時の光透過率に比べて実質的に同等以下となるように
されたので、従来よりもコントラストの良い液晶表示素
子が得られる。

【００６７】さらに、主屈折率の関係がｎ_x ＞ｎ_z ＞ｎ
_y の複屈折板を用いることにより、広い視野角が得られ
る。

【００６８】

【実施例】第１の基板として、ガラス基板上に設けられ
たＩＴＯの透明電極をストライプ状にパターニングし、
蒸着法によりＳｉＯ₂ による短絡防止用の絶縁膜を形成
し、ポジ型フォトレジストを塗布し、マスクを用いて露
光し、現像することにより透明電極部の上に遮光層を形
成した。さらに、透明電極の膜厚より厚くなるように感
光性樹脂を塗布した。これをガラス基板の下側から紫外
線照射して未照射部分の感光性樹脂層を除去し、遮光層
を形成していたフォトレジストを除去して、画素外部分
に電極部より厚い、感光性樹脂層を形成した。これにポ
リイミドのオーバーコートをスピンコートし、これをラ
ビングして配向制御膜を形成した基板を作成した。

【００６９】第２の基板として、ガラス基板上に設けら
れたＩＴＯの透明電極を第１の基板と直交するようにス
トライプ状にパターニングし、蒸着法によりＳｉＯ₂ に
よる短絡防止用の絶縁膜を形成した後、ポジ型フォトレ
ジストを塗布し、マスクを用いて露光し、現像すること
により透明電極部の上に遮光層を形成した。さらに、透
明電極の膜厚より厚くなるように感光性樹脂を塗布し
た。これをガラス基板の下側から紫外線照射して未照射
部分の感光性樹脂層を除去し、遮光層を形成していたフ
ォトレジストを除去し、画素外部分に電極部より厚い、
感光性樹脂層を形成した。これにポリイミドのオーバー
コートをスピンコートし、これをラビングして配向制御
膜を形成した基板を作成した。

【００７０】この２枚の基板の周辺をシール材でシール
して、液晶セルを注入する層を形成し、この層に誘電異
方性が正のネマチック液晶を注入して、注入口を封止し
た。この液晶セルの片側に、複屈折板を積層し、さら
に、両側に、偏光板を配置して、ネガ型の液晶表示素子
を形成した。

【００７１】このとき、液晶層は２４０°ねじれの左ら
せんとし、表１の実施例１および比較例１のように各△
ｎ・ｄを設定し、液晶層の片側に配置された複屈折板の
主屈折率ｎ_x 方向と、この液晶表示素子の液晶分子の長
軸方向、および偏光板の偏光軸方向との相対的な関係
は、θ₁ ＝４５°、θ₂ ＝９５°、θ₃ ＝１３５°とし
た。

【００７２】この液晶表示素子の裏側に冷陰極管付のバ
ックライトを配置して、１／２００デューティ、１／１
５バイアスで駆動した場合、鮮明な白黒表示が得られ
た。

【００７３】この時、非選択電圧に相当するセグメント
は黒色、選択電圧に相当するセグメントは白色であり、
いわゆるネガ表示であった。また、この液晶表示素子の
開口率は８０％であった。実施例１は比較例１に比べて
広視角で高コントラスト比が得られた。

【００７４】

【表１】

【００７５】さらに実施例２、比較例２として、それぞ
れ実施例１、比較例１の液晶表示素子において、液晶層
の両面に複屈折板を夫々積層し、液晶分子の長軸方向、
偏光板の偏光軸方向および複屈折板の光軸方向との相対
的な関係は、θ₁ ＝１５０°、θ₂ ＝８５°、θ₃ ＝１
２０°、θ₄ ＝９０°とした。この液晶表示素子の裏側
に冷陰極管付のバックライトを配置して、１／２００デ
ューティ、１／１５バイアスで駆動した場合、鮮明な白
黒表示が得られた。このとき、非選択電圧に相当するセ
グメントは黒色、選択電圧に相当するセグメントは白色
であり、いわゆるネガ表示であった。実施例２は比較例
２に比べ広視角で高コントラスト比が得られた。視角の
様子を図７に示す。

【００７６】

【発明の効果】以上に説明したように本発明は、従来の
白黒表示スーパーツイステッド液晶表示素子と比べてよ
り優れたコントラスト比を持つ白黒表示が可能となり、
鮮明で表示品位の高いポジ型あるいはネガ型の表示が得
られる。

【００７７】また、時分割表示特性や視野角特性も従来
のスーパーツイステッド液晶表示素子と遜色がない等の
優れた効果を有する。

【００７８】また、表示が白黒に近いということから、
カラーフィルターと組み合わせることにより、カラフル
な表示が可能となり、特に赤、緑、青のカラーフィルタ
ーを画素ごとに配置することにより、マルチカラーやフ
ルカラーの表示も実現できるという効果も認められ、よ
り多様性のある応用が開ける。

【００７９】特に、本発明では白黒表示が可能であるに
もかかわらず、明るい表示が可能であり、透過型のみな
らず、反射型の表示も可能であり、その応用範囲が広い
ものである。

【００８０】本発明は、本発明に効果を損しない範囲内
で今後とも種々の応用が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示素子を模式的に表した斜
視図

【図２】夫々上からみた上側および下側の液晶分子の長
軸方向、偏光板の偏光軸方向および複屈折板の主屈折率
ｎ_x 方向の相対位置を示した平面図

【図３】本発明による液晶表示素子を模式的に表した斜
視図

【図４】夫々上からみた上側および下側の液晶分子の長
軸方向、偏光板の偏光軸方向および複屈折板の主屈折率
ｎ_x 方向の相対位置を示した平面図

【図５】複屈折板の主屈折率の定義を示す概念図

【図６】基板の基本的製造方法を示す断面図

【図７】本発明の実施例と比較例の視角を示す図

【符号の説明】

１、２、１１、１２：偏光板３、１３：液晶層４、１４Ａ、１４Ｂ：複屈折板５、６、１５、１６：偏光軸７、８、１７、１８：液晶分子の長軸方向９、１９Ａ、１９Ｂ：複屈折板の主屈折率ｎ_x 方向２１：基板２２：電極２３：遮光層２４：感光性樹脂層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ほぼ平行に配置された配向制御膜を有する
一対の透明電極付きの基板間に挟持された旋光性物質を
含有した誘電異方性が正のネマチック液晶によるねじれ
角が１６０〜３００°の液晶層と、この液晶層を挟持す
る上下の基板の透明電極間に電圧を印加する駆動手段と
を有し、この液晶層の外側に少なくとも１枚の主屈折率
の関係が、３個の主屈折率をｎ_x 、ｎ_y 、ｎ_z とし、ｎ
_x 、ｎ_y を複屈折板面内方向の屈折率とし（ｎ_x ＞ｎ
_y ）、ｎ_z を複屈折板の厚み方向の屈折率とした場合、
ｎ_x ＞ｎ_z ＞ｎ_y の複屈折板と一対の偏光板を設置した
液晶表示素子において、液晶層での電圧非印加時の液晶
の屈折率異方性（△ｎ）と液晶の厚み（ｄ）との積△ｎ
・ｄを画素部分と画素外部分とで異ならせ、画素外部分
の光透過率が、画素部分のオフ時の光透過率に比べて実
質的に同等以下となるようにされたことを特徴とする液
晶表示素子。
【請求項２】液晶層での電圧非印加時の液晶の屈折率異
方性（△ｎ）と液晶の厚み（ｄ）との積△ｎ・ｄが液晶
層の画素部分の△ｎ₁ ・ｄ₁₁で０．４〜１．５μｍとさ
れ、液晶層と偏光板との間の少なくとも一方に少なくと
も１枚の主屈折率の関係がｎ_x ＞ｎ_z ＞ｎ_y の複屈折板
であって、合計の複屈折板の△ｎ₂ ・ｄ₂ が、０．６×
△ｎ₁ ・ｄ₁₁＜△ｎ₂ ・ｄ₂ ＜１．１×△ｎ₁ ・ｄ₁₁で
あり、さらに液晶層の画素外部分の△ｎ₁ ・ｄ₁₂との関
係が、０．９×△ｎ₂ ・ｄ₂ ＜△ｎ₁ ・ｄ₁₂≦△ｎ₁ ・
ｄ₁₁となるような複屈折板を配置したことを特徴とする
液晶表示素子。