JPH07261168A

JPH07261168A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH07261168A
Application number: JP6048804A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nakamura; 善明中村
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】ＳＴＮ型液晶表示素子におけるコントラストを
向上させる。【構成】ＳＴＮ型液晶からなる液晶セル１と、前記液晶
セル１に積層した位相差板２，３と、前記液晶セル１お
よび上記位相差板２，３を挟んで積層した上偏光板４と
下偏光板５とからなる液晶表示素子において、前記位相
差板２，３のΔｎ・ｄに対する波長依存性を前記液晶表
示セル１の波長分散性に一致させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スーパーツイストネマ
チック（ＳＴＮ）液晶を用いた液晶表示素子に係り、特
に視野角によらずに良好な白黒表示，すなわちペーパー
ホワイト表示を可能にすると共に、高コントラスト化を
図った液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の液晶表示素子は、液晶セ
ルと上偏光板の間に２枚の位相差板を重ね、前記液晶セ
ルの裏側に下偏向板を配置した構造によって白黒表示を
行い、あるいは液晶セルの上基板にカラーフィルタを設
けてカラー表示を行っている。図１１は従来技術による
液晶表示素子の説明図であって、（ａ）は断面図、
（ｂ）は各構成層の光学軸の向きを示す。

【０００３】同図において、０１は上基板と下基板の間
に液晶層を注入してなる液晶セル、０２は下位相差板、
０３は上位相差板、０４は上偏光板、０５は下偏光板、
０６は上偏光板光吸収軸（基準線θ＝０°−１８０°に
対して９０°、以下同じ）、０７は下偏光板光吸収軸
（１６０°）、０８は上位相差板延伸軸（４０°）、０
９は下位相差板延伸軸（５０°）である。

【０００４】液晶セル０１は、２枚の電極板（上基板と
下基板）間に正の誘電率異方性を有するネマチック液晶
によるねじれた螺旋構造を有する液晶表示素子構造を構
成し、かつその光吸収軸（２４０°）が該電極板に隣接
する液晶分子に対して直交あるいは平行となるように両
電極板の上下に偏光板（上偏光板０４と下偏光板０５）
を配置すると共に、上偏光板０４と液晶表示素子０１と
の間に２枚の位相差板（下位相差板０２と上位相差板０
３）を配置して成るなお、この種の液晶表示素子に従来
技術を開示したものとしては、例えば、特公昭５１−１
３６６６号公報を挙げることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示素子
は、上記したように液晶セルと上偏光板との間に上位相
差板と下位相差板を重ねて設置し、あるいは液晶セルと
上偏光板との間に位相差板を、また液晶セルと下偏光板
との間に下位相差板を重ねて設置して表示光の着色を低
減しているが、液晶セルと位相差板のΔｎ・ｄに対する
波長分散が一致していないため、白黒表示に着色、カラ
ー表示色に解像度低下（色度範囲の狭小化をもたらすと
いう問題があった。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消して、上記従来技術の問題点を解消し、高コントラ
ストの白黒表示、カラー表示を得ることのできる液晶表
示素子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の第１の発明は、スーパーツイスト
ネマチック液晶層からなる液晶セルと、前記液晶セルに
積層した位相差板と、上記液晶表示セルおよび上記位相
差板を挟んで積層した上偏光板と下偏光板とからなる液
晶表示素子において、前記位相差板のΔｎ・ｄに対する
波長依存性を前記液晶表示セルの波長分散性に一致させ
たことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２に記載の第２の発明は、正
の誘電異方性を有し旋光性物質が添加されたスーパーツ
イストネマチック液晶層と、前記液晶層にねじれた螺旋
構造を付与する配向膜を備えて前記液晶層を挟持する一
対の電極とからなる液晶セルと、前記液晶セルに積層し
た位相差板と、前記液晶表示セルおよび上記位相差板を
挟んで積層した上偏光板と下偏光板とからなる液晶表示
素子において、前記上位相差板と下位相差板をポリアク
リレートで構成し、前記液晶セルのΔｎ・ｄ値を０．８
２〜０．９２μｍ、前記液晶層を介挿するギャップ値を
４．５μｍ〜７．０μｍ、前記位相差板１枚当たりのΔ
ｎ・ｄ値を０．４μｍ〜０．６μｍとしたことを特徴と
する。

【０００９】さらに、請求項３に記載の第３の発明は、
正の誘電異方性を有し旋光性物質が添加されたスーパー
ツイストネマチック液晶層と、前記液晶層に２４０°の
ねじれた螺旋構造を付与する配向膜を備えて前記液晶層
を挟持する一対の電極とからなる液晶セルと、前記液晶
セルの上面側に設けられた上位相差板と、前記上位相差
板上に設けた上偏光板と、前記液晶セルの下面側に設け
た下位相差板と、前記位相差板の下面側に設けた下偏光
板とを有する液晶表示素子において、前記上位相差板と
下位相差板をポリアクリレートで構成し、前記液晶セル
の上下配向軸の中心を基準とした場合に、前記上偏光板
の吸収軸角度を１０度、前記上位相差板の延伸軸角度を
７０度、前記下位相差板の延伸軸角度を１１０度、前記
下偏光板の吸収軸角度を８０度とすると共に、前記液晶
セルのΔｎ・ｄ値を０．８２〜０．９２μｍ、前記液晶
層を介挿するギャップ値を４．５μｍ〜７．０μｍ、前
記位相差板１枚当たりのΔｎ・ｄ値を０．４μｍ〜０．
６μｍとしたことを特徴とする。

【００１０】そして、請求項４に記載の第４の発明は、
正の誘電異方性を有し旋光性物質が添加されたスーパー
ツイストネマチック液晶層と、前記液晶層に２４０°の
ねじれた螺旋構造を付与する配向膜を備えて前記液晶層
を挟持する一対の電極とからなる液晶セルと、前記液晶
セルの上面側に設けられた下位相差板と、前記上位相差
板の上面側に設けられた上位相差板と、前記上位相差板
上に設けた上偏光板と、前記液晶セルの下面側に設けた
下偏光板とを有する液晶表示素子において、前記上位相
差板と下位相差板をポリアクリレートで構成し、前記液
晶セルの上下配向軸の中心を基準とした場合に、前記上
偏光板の吸収軸角度を９０度、前記上位相差板の延伸軸
角度を３５度、前記下位相差板の延伸軸角度を７０度、
前記下偏光板の吸収軸角度を１６０度とすると共に、前
記液晶セルのΔｎ・ｄ値を０．８２〜０．９２μｍ、前
記液晶層を介挿するギャップ値を４．５μｍ〜７．０μ
ｍ、前記位相差板１枚当たりのΔｎ・ｄ値を０．４μｍ
〜０．６μｍとしたことを特徴とする。

【００１１】なお、各光学軸の貼り合わせ角度交差は、
±１０度である。

【００１２】

【作用】上記第１の発明の構成において、前記位相差板
のΔｎ・ｄに対する波長依存性を前記液晶表示セルの波
長分散性に一致させたことにより、液晶セルのノーマリ
クローズの透過率が最小となり、各波長における分光透
過率はフラットとなり、高コントラストの表示が得られ
る。

【００１３】また、上記第２の発明の構成において、前
記液晶セルのΔｎ・ｄ値を０．８２〜０．９２μｍ、前
記液晶層を介挿するギャップ値を４．５μｍ〜７．０μ
ｍ、前記位相差板１枚当たりのΔｎ・ｄ値を０．４μｍ
〜０．６μｍとしたことにより、位相差板のΔｎ・ｄに
対する波長依存性が前記液晶表示セルの波長分散性に一
致し、液晶セルのノーマリクローズの透過率が最小とな
り、各波長における分光透過率はフラットとなり、高コ
ントラストの表示が得られる。

【００１４】さらに、上記第３の発明の構成において、
前記液晶セルの上下配向軸の中心を基準とした場合に、
前記上偏光板の吸収軸角度を１０度、前記上位相差板の
延伸軸角度を７０度、前記下位相差板の延伸軸角度を１
１０度、前記下偏光板の吸収軸角度を８０度とすると共
に、前記液晶セルのΔｎ・ｄ値を０．８２〜０．９２μ
ｍ、前記液晶層を介挿するギャップ値を４．５μｍ〜
７．０μｍ、前記位相差板１枚当たりのΔｎ・ｄ値を
０．４μｍ〜０．６μｍとしたことにより、位相差板の
Δｎ・ｄに対する波長依存性が前記液晶表示セルの波長
分散性に一致し、液晶セルのノーマリクローズの透過率
が最小となり、各波長における分光透過率はフラットと
なり、高コントラストの表示が得られる。

【００１５】さらに、上記第４の発明の構成において、
前記液晶セルの上下配向軸の中心を基準とした場合に、
前記上偏光板の吸収軸角度を９０度、前記上位相差板の
延伸軸角度を３５度、前記下位相差板の延伸軸角度を７
０度、前記下偏光板の吸収軸角度を１６０度とすると共
に、前記液晶セルのΔｎ・ｄ値を０．８２〜０．９２μ
ｍ、前記液晶層を介挿するギャップ値を４．５μｍ〜
７．０μｍ、前記位相差板１枚当たりのΔｎ・ｄ値を
０．４μｍ〜０．６μｍとし、位相差板のΔｎ・ｄに対
する波長依存性が前記液晶表示セルの波長分散性に一致
し、液晶セルのノーマリクローズの透過率が最小とな
り、各波長における分光透過率はフラットとなり、高コ
ントラストの表示が得られる。

【００１６】なお、前記上位相差板と下位相差板は上記
のポリアクリレートに限らず、これと同等の光学特性を
有する材料で構成してもよい。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明による液晶表示素子の第１実
施例を説明する概略断面図であって、１は液晶セル、２
は下位相差板、３は上位相差板、４は上偏光板、５は下
偏光板である。なお、液晶セル１は、ガラス等からなる
２枚の透明基板の対向面にそれぞれ電極を備え、これら
の電極間に２４０°ねじれたスーパーツイストネマチッ
ク液晶層を挟持してなる。上記の下位相差板２および上
位相差板３はポリアクリレートで構成する。

【００１９】同図に示したように、液晶セル１の下面側
には下位相差板２と下偏光板５が、液晶セル１の上面側
には上位相差板３と上偏光板４が積層されて液晶表示素
子が構成される。

【００２０】上記の構成において、各構成材の配向軸、
延伸軸は、液晶セル１の上下配向軸の中心を基準とした
場合に、前記上偏光板の吸収軸角度を１０度、前記上位
相差板の延伸軸角度を７０度、前記下位相差板の延伸軸
角度を１１０度、前記下偏光板の吸収軸角度を８０度と
すると共に、前記液晶セルのΔｎ・ｄ値を０．８２〜
０．９２μｍ、前記液晶層を介挿するギャップ値を４．
５μｍ〜７．０μｍ、前記位相差板１枚当たりのΔｎ・
ｄ値を０．４μｍ〜０．６μｍとする。

【００２１】これにより、位相差板のΔｎ・ｄに対する
波長依存性が前記液晶表示セルの波長分散性に一致し、
液晶セルのノーマリクローズの透過率が最小となり、各
波長における分光透過率はフラットとなり、高コントラ
ストの表示が得られる。

【００２２】図２は本発明による液晶表示素子の第２実
施例を説明する概略断面図であって、図１と同一符号は
同一部分に対応する。

【００２３】同図に示したように、液晶セル１の下面側
には下偏光板５が、液晶セル１の上面側には下位相差板
２と上位相差板３および上偏光板４が積層されて液晶表
示素子が構成される。

【００２４】上記構成において、前記液晶セルの上下配
向軸の中心を基準とした場合に、前記上偏光板の吸収軸
角度を９０度、前記上位相差板の延伸軸角度を３５度、
前記下位相差板の延伸軸角度を７０度、前記下偏光板の
吸収軸角度を１６０度とすると共に、前記液晶セルのΔ
ｎ・ｄ値を０．８２〜０．９２μｍ、前記液晶層を介挿
するギャップ値を４．５μｍ〜７．０μｍ、前記位相差
板１枚当たりのΔｎ・ｄ値を０．４μｍ〜０．６μｍと
し、位相差板のΔｎ・ｄに対する波長依存性が前記液晶
表示セルの波長分散性に一致し、液晶セルのノーマリク
ローズの透過率が最小となり、各波長における分光透過
率はフラットとなり、高コントラストの表示が得られ
る。

【００２５】図３は前記各実施例の液晶表示素子におけ
る構成材の光学軸（吸収軸、延伸軸）の説明図であっ
て、６は上偏光板の吸収軸、７は下偏光板の吸収軸、８
は上位相差板の延伸軸、９は下位相差板の延伸軸であ
る。

【００２６】前記図１の実施例においては、液晶セル１
の上下配向軸（９０°−１８０°）を基準としたとき、
上偏光板の吸収軸６の角度は１０度、下偏光板の吸収軸
７の角度は８０度、上位相差板の延伸軸８の角度は７０
度、下位相差板の延伸軸９の角度は１１０度である。

【００２７】また、前記図２の実施例においては、液晶
セル１の上下配向軸（９０°−１８０°）を基準とした
とき、上偏光板の吸収軸６の角度は９０度、下偏光板の
吸収軸７の角度は１６５度、上位相差板の延伸軸８の角
度は３５度、下位相差板の延伸軸９の角度は７０度であ
る。

【００２８】図４は液晶表示素子における液晶および位
相差板のΔｎ・ｄ値に対する波長分散の説明図であっ
て、横軸に波長（ｎｍ）を、縦軸にΔｎ・ｄ値の変化比
率（Δｎ・ｄ／Δｎ・ｄ、λ＝５５０ｎｍ）を取って示
す。

【００２９】同図において、は液晶の波長分散、は
位相差板としてポリアクリレートを用いた場合の波長分
散、は従来のポリカーボネートを用いた位相差板の波
長分散、の各特性曲線である。

【００３０】図示したように、位相差板にポリアクリレ
ートを用いた本発明による液晶表示素子によれば、液晶
の波長分散と位相差板の波長分散とが全波長領域で
一致するのが分る。

【００３１】図５は本発明による液晶表示素子における
液晶のΔｎ・ｄ値に対応したコントラストの説明図であ
って、横軸に液晶（ＬＣＤ）のΔｎ・ｄ値を、縦軸にコ
ントラストを取って示す。

【００３２】同図において、曲線ａは（位相差板のΔｎ
・ｄ値−ＬＣＤのΔｎ・ｄ値）＝０．０２μｍの曲線で
ある。このように、液晶セルと位相差板のΔｎ・ｄ値が
略々同等であればコントラストの変化は略々変わらな
い。

【００３３】図６は液晶表示素子における光学軸角度に
対するコントラストの説明図であって、横軸に光学軸角
度を、縦軸にコントラストを取って示す。

【００３４】本発明においては光学軸の交差角度は±１
０度としてあるため、この範囲のコントラストは極めて
良好である。

【００３５】以下、本発明の具体的な適用例について説
明する。

【００３６】図７は本発明による液晶表示素子を用いた
液晶表示装置の構造例を説明する展開斜視図であって、
１は液晶セル、２は上板偏光板、３は位相差板、４は下
偏光板である。

【００３７】そして、液晶セル１は、ガラス等の透明基
板からなる上基板１１と下基板２２のそれぞれの対向面
に配向膜２１，２２および電極３１，３２を有し、上記
配向膜２１と２２の間にスーパーツイストネマチック液
晶層がシール１０で封止されてなる。上記配向膜２１と
２２の配向軸は図示した実線矢印と点線矢印で示したよ
うにθ＝２４０°に設定されている。

【００３８】また、下偏光板４の裏面には反射層４’が
コーティングされている。この反射層４１に代えて単体
の反射板を設けてもよい。

【００３９】図８は本発明による液晶表示素子を用いて
カラー液晶表示装置を構成する場合の液晶表示素子まわ
りの要部構成例を説明する部分破断した斜視図であっ
て、上基板１１に赤，緑，青のカラーフィルタＲ，Ｇ，
Ｂと、各カラーフィルタの間に遮光膜Ｄを備え、カラー
フィルタＲ，Ｇ，Ｂと遮光膜Ｄを設けたことによる表面
の凸凹を軽減するための絶縁物からなる平滑層２０を設
けている。そして、この平滑層２０の上に上配向膜２１
が形成されて液晶層に光吸収軸（光学異方軸）を与えて
いる。

【００４０】なお、図８に示した液晶表示素子を用いた
液晶表示装置の偏光板と位相差板の構成は前記図１と同
様である。

【００４１】図９は本発明による液晶表示装置を用いた
電子機器の一例を示す外観図であって、所謂ラップトッ
プパソコンを示す。

【００４２】同図において、５０は本発明による液晶表
示装置、５１は実装部、５２，５３，５４は輝度，コン
トラスト，その他の表示状態調整部、５５は本体部、５
６は操作部である。

【００４３】また、図１０は図９に示したラップトップ
パソコンのシステム構成を示すブロツク図であって、液
晶表示部６０を構成する液晶表示装置７０は駆動ＩＣ６
０’により駆動される。駆動ＩＣ６０’はマイクロプロ
セッサユニット６１に管理されるコントロール用ＬＳＩ
６２の制御の下に、ＲＯＭ，ＲＡＭに格納された、ある
いはキーボード等の操作部から入力された文字，図形，
その他のデータを液晶表示装置７０に表示する。

【００４４】以上説明した実施例、具体例によれば、広
視野角，高コントラストかつ明るい完全な白色表示（ペ
ーパーホワイト表示）を視野角によらずに達成できる大
容量の情報表示性能を備えた液晶表示装置を実現可能で
ある。また、カラーフィルタとの組合せにより、高精細
度かつ色純度の良好な明るく，高コントラストのカラー
液晶表示装置を提供することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位相差板と液晶セルの波長分散を一致させたことによっ
て高コントラストの白黒、あるいはカラー表示を行わせ
ることが可能となり、上記従来技術における問題点を解
消して、優れた機能の液晶表示素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示素子の第１実施例を説明
する概略断面図である。

【図２】本発明による液晶表示素子の第２実施例を説明
する概略断面図である。

【図３】前記各実施例の液晶表示素子における構成材の
光学軸（吸収軸、延伸軸）の説明図である。

【図４】液晶表示素子における液晶および位相差板のΔ
ｎ・ｄ値に対する波長分散の説明図である。

【図５】本発明による液晶表示素子における液晶のΔｎ
・ｄ値に対応したコントラストの説明図である。

【図６】液晶表示素子における光学軸角度に対するコン
トラストの説明図である。

【図７】本発明による液晶表示素子の構造を説明する展
開斜視図である。

【図８】本発明による液晶表示素子を用いてカラー液晶
表示装置を構成する場合の液晶表示素子まわりの要部構
成例を説明する部分破断した斜視図である。

【図９】本発明による液晶表示素子を用いた電子機器の
一例を示す外観図である。

【図１０】図９に示したラップトップパソコンのシステ
ム構成を示すブロツク図である。

【図１１】従来技術による液晶表示素子の説明図であっ
て、（ａ）は断面図、（ｂ）は各構成層の光学軸の向き
を示す。

【符号の説明】

１液晶セル２上位相差板３上位相差板４上偏光板５下偏光板。６上偏光板の吸収軸７下偏光板の吸収軸８上位相差板の延伸軸９下位相差板の延伸軸。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スーパーツイストネマチック液晶層からな
る液晶セルと、前記液晶セルに積層した位相差板と、前
記液晶表示セルおよび上記位相差板を挟んで積層した上
偏光板と下偏光板とからなる液晶表示素子において、前記位相差板のΔｎ・ｄに対する波長依存性を前記液晶
表示セルの波長分散性に一致させたことを特徴とする液
晶表示素子。
【請求項２】正の誘電異方性を有し旋光性物質が添加さ
れたスーパーツイストネマチック液晶層と、前記液晶層
にねじれた螺旋構造を付与する配向膜を備えて前記液晶
層を挟持する一対の電極とからなる液晶セルと、前記液
晶セルに積層した位相差板と、前記液晶表示セルおよび
上記位相差板を挟んで積層した上偏光板と下偏光板とか
らなる液晶表示素子において、前記上位相差板と下位相差板をポリアクリレートで構成
し、前記液晶セルのΔｎ・ｄ値を０．８２〜０．９２μ
ｍ、前記液晶層を介挿するギャップ値を４．５μｍ〜
７．０μｍ、前記位相差板１枚当たりのΔｎ・ｄ値を
０．４μｍ〜０．６μｍとしたことを特徴とする液晶表
示素子。
【請求項３】正の誘電異方性を有し旋光性物質が添加さ
れたスーパーツイストネマチック液晶層と、前記液晶層
に２４０°のねじれた螺旋構造を付与する配向膜を備え
て前記液晶層を挟持する一対の電極とからなる液晶セル
と、前記液晶セルの上面側に設けられた上位相差板と、
前記上位相差板上に設けた上偏光板と、前記液晶セルの
下面側に設けた下位相差板と、前記位相差板の下面側に
設けた下偏光板とを有する液晶表示素子において、前記上位相差板と下位相差板をポリアクリレートで構成
し、前記液晶セルの上下配向軸の中心を基準とした場合
に、前記上偏光板の吸収軸角度を１０度、前記上位相差
板の延伸軸角度を７０度、前記下位相差板の延伸軸角度
を１１０度、前記下偏光板の吸収軸角度を８０度とする
と共に、前記液晶セルのΔｎ・ｄ値を０．８２〜０．９
２μｍ、前記液晶層を介挿するギャップ値を４．５μｍ
〜７．０μｍ、前記位相差板１枚当たりのΔｎ・ｄ値を
０．４μｍ〜０．６μｍとしたことを特徴とする液晶表
示素子。
【請求項４】正の誘電異方性を有し旋光性物質が添加さ
れたスーパーツイストネマチック液晶層と、前記液晶層
に２４０°のねじれた螺旋構造を付与する配向膜を備え
て前記液晶層を挟持する一対の電極とからなる液晶セル
と、前記液晶セルの上面側に設けられた下位相差板と、
前記上位相差板の上面側に設けられた上位相差板と、前
記上位相差板上に設けた上偏光板と、前記液晶セルの下
面側に設けた下偏光板とを有する液晶表示素子におい
て、前記上位相差板と下位相差板をポリアクリレートで構成
し、前記液晶セルの上下配向軸の中心を基準とした場合
に、前記上偏光板の吸収軸角度を９０度、前記上位相差
板の延伸軸角度を３５度、前記下位相差板の延伸軸角度
を７０度、前記下偏光板の吸収軸角度を１６０度とする
と共に、前記液晶セルのΔｎ・ｄ値を０．８２〜０．９
２μｍ、前記液晶層を介挿するギャップ値を４．５μｍ
〜７．０μｍ、前記位相差板１枚当たりのΔｎ・ｄ値を
０．４μｍ〜０．６μｍとしたことを特徴とする液晶表
示素子。