JPH07333599A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH07333599A
JPH07333599A JP6129309A JP12930994A JPH07333599A JP H07333599 A JPH07333599 A JP H07333599A JP 6129309 A JP6129309 A JP 6129309A JP 12930994 A JP12930994 A JP 12930994A JP H07333599 A JPH07333599 A JP H07333599A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
refractive index
cell
index anisotropy
crystal display
Prior art date
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Pending
Application number
JP6129309A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Muraji
宏 村治
Yoshinori Hirai
良典 平井
Hidemasa Ko
英昌 高
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】液晶層のねじれ角が160〜300°とされ、
液晶の屈折率異方性(Δn)の波長依存性αが、α=
1.121〜1.227であり、液晶セルに積層される
補償フィルムの屈折率異方性の波長依存性αがα=1.
05〜1.15であり、2枚の偏光板のなす角は35〜
75°とされる。 【効果】高速の駆動に適した高屈折率異方性の液晶を用
いた液晶セルにおいて、オン時に明るく、かつオフ時の
遮光度も十分な液晶表示素子を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速で応答する液晶に
適したSTN(スーパーツイステッドネマチック)型液
晶表示素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、多数の走査線をマルチプレックス
駆動するために適した液晶表示素子として、STN素子
が知られている。
【0003】STN素子は光の干渉を利用したものなの
で、そのままでは色づきがあり、表示品位が低いので、
白黒化のために、補償フィルムを併用することが一般に
行われている。すなわち、液晶層の持つ複屈折量とほぼ
同等の複屈折量を持つフィルムを液晶セルに積層するこ
とにより、光学的な補償をとり、白黒化する。
【0004】この補償フィルムは、大量生産可能である
こと、屈折率異方性の波長分散が液晶とほぼ等しいこと
からポリカーボネートが用いられることが多い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、STN素子を高
速に駆動する要求が高まっている。高速に駆動できる液
晶素子としてTFTがあるが、工程が複雑で、特に大面
積化した場合に歩留りが上がらない問題がある。この
点、STN素子は、基板上にトランジスタを作成する必
要がなく、歩留りの点で有利である。
【0006】高速化のためには、液晶セルのギャップを
小さくする必要がある。一般に液晶の応答性は、液晶の
粘性や液晶層の厚みに依存することが知られており、液
晶の粘性を大きく変えることは困難なので、セルのギャ
ップを小さくすることが最も簡便で有効な方法である。
【0007】一方、STNとして要求される十分な複屈
折量を低ギャップで確保するためには、屈折率異方性の
高い液晶を使用する必要がある。STNは液晶の複屈折
による干渉を利用した表示であるため、適当な液晶層の
複屈折が必要とされる。液晶の複屈折は、液晶の屈折率
異方性Δnと液晶層の厚みdとの積で定義されるので、
厚みdが小さくなれば、それに応じた大きさのΔnが要
求されるためである。特に、ジフルオロスチルベン系の
液晶やトラン系の液晶は、Δnが比較的大きいわりに、
液晶の粘性の増加も小さく、このような用途に適した液
晶である。
【0008】ところが、一般に、屈折率異方性の高い液
晶は、屈折率異方性の波長分散も大きい傾向がある。し
たがって、STN素子に通常の補償フィルムを用いた場
合には、波長分散が液晶とフィルムとでつりあわず、一
部の波長では、光学的補償が甘くなる傾向が生じる。こ
れは、液晶をネガ型のSTNに用いた場合、オフ時の光
透過率を大きくし、コントラスト比を低くする。
【0009】このような場合に、オフ時の遮光率を高く
するためには、波長分散の大きいポリスルホンなどのフ
ィルムの使用が考えられる。補償フィルムとしてポリス
ルホンを用いると、液晶とフィルムとの波長分散量がつ
りあうので、広い波長にわたって、光学補償をとること
ができる。
【0010】しかし、波長分散の大きいフィルムを用い
ると、オフ時の遮光率は向上するが、逆に、オン時に
は、光透過率の劣化、色づき等の問題点を生じる。オン
時には液晶がほぼ立ち上がり、屈折率異方性の波長分散
性がほぼ消失するので、波長によって補償が十分ではな
くなるからである。
【0011】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、オン時に明るく、かつオフ時の遮光度
も十分な液晶表示素子を実現しようとするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対の電極付
き基板に液晶層を挟持した液晶セルからなる液晶表示素
子において、液晶層のねじれ角が160〜300°とさ
れ、液晶の屈折率異方性(Δn)の波長依存性αをΔn
(450nm )/Δn(590nm )で定義すると、α=1.1
2〜1.23であり、液晶セルに積層される補償フィル
ムの屈折率異方性の波長依存性はα=1.05〜1.1
5であり、2枚の偏光板の吸収軸のなす角は、35〜7
5°とされることを特徴とする液晶表示素子を提供す
る。
【0013】本発明は、補償フィルム付きSTN素子に
おいて、上記構成を採用することにより、オン時に明る
く、かつオフ時の遮光度も十分な液晶表示素子を実現す
るものである。
【0014】本発明において、液晶の屈折率異方性(Δ
n)の範囲は、0.13以上、特に好ましくは0.17
以上とされ、0.28以下、特に好ましくは0.24以
下とされる。これよりも大きいと、ギャップを狭くする
必要があるため、製造が困難になり、これよりも小さい
と、セルの厚みを大きくする必要があるため、高速化が
困難になるおそれがある。かかる液晶の屈折率異方性の
波長依存性は、αをΔn(450nm )/Δn(590nm )と
すると、α=1.12〜1.23、好ましくはα=1.
16〜1.21となる。
【0015】本発明において、補償フィルムの複屈折
(Δn・d)の範囲は、液晶の色づきが補償できる程度
でよい。この範囲外では、補償が十分でなく表示に色づ
きが見られるおそれがある。具体的には300〜600
nmの間で適当に選ばれる。
【0016】図1(a)、(b)に、本発明における素
子設計条件を示す。図のように、11はセル前面の偏光
板の吸収軸の方向、12はセル後面の偏光板の吸収軸の
方向、21はセル前面の位相差板の光軸の方向、22は
セル後面の位相差板の光軸の方向、31はセル前面の液
晶のラビング軸の方向、32はセル後面の液晶のラビン
グ軸の方向である。
【0017】セル前面の液晶のラビング軸の方向31と
セル前面の位相差板の光軸の方向21のなす角度を
θFf、セル後面の液晶のラビング軸の方向32とセル後
面の位相差板の光軸の方向22のなす角度をθFr、セル
後面の位相差板の光軸の方向22とセル後面の偏光板の
吸収軸の方向12のなす角度をθA 、セル前面の位相差
板の光軸の方向21とセル前面の偏光板の吸収軸の方向
11のなす角度をθP とする。角度はいずれも反時計回
りに測定する。
【0018】本発明では、補償フィルムの屈折率異方性
の波長依存性αは、1.05〜1.15、好ましくは
1.09〜1.11程度とされる。これよりも小さい
と、オフ時の遮光度が確保されないおそれがあり、これ
よりも大きいと、オン時の明るさが損なわれるおそれが
ある。
【0019】本発明において、補償フィルムの光軸とラ
ビング方向のなす角は、以下のとおりとされる。θFfは
70°以上、好ましくは90°以上であり、また、13
0°以下、好ましくは110°以下である。一方、θRf
は50°以上、好ましくは70°以上であり、また、9
0°以下、好ましくは110°以下である。
【0020】本発明において、補償フィルムの光軸と偏
光板の吸収軸のなす角は、以下のとおりとされる。θA
は15°以上、好ましくは30°以上であり、また、6
0°以下、好ましくは45°以下である。θFf、θRf、
θA 、θP の条件がこれらからはずれると、光学的補償
が甘くなる傾向がある。
【0021】本発明において、2枚の偏光板のなす角
は、35〜75°、好ましくは45〜65°とされる。
この範囲からはずれると、オフ時の遮光度が低くなりコ
ントラストが低くなる傾向がある。
【0022】また、本発明において、液晶のねじれ角
は、160°以上、好ましくは220°以上、また、3
00°以下、好ましくは270°以下とされる。
【0023】なお、本発明における補償フィルムは必ず
しも1軸性のものに限られず、例えば、フィルム延伸方
向の屈折率をnx 、フィルム面内で延伸方向と垂直方向
の屈折率をny 、フィルム厚み方向の屈折率をnz とす
ると、nx >nz >ny となっているような2軸性の補
償フィルムであってもよい。また、2軸性の補償フィル
ムの代わりに、nx >ny =nz の関係を有する1軸性
フィルムとnz >nx=ny の関係を有する1軸性フィ
ルムを積層して使用することもできる。
【0024】また、1軸あるいは2軸性フィルムの代わ
りに、液晶セルとツイスト方向が逆のねじれ構造を有す
る高分子液晶フィルムも本発明のセル構成に使用でき
る。
【0025】屈折率異方性に、所定の波長分散特性を持
たせるためには、下記に示す方法が有効である。
【0026】(1)ポリマーフィルムの波長分散特性
は、その分子構造に固有のものであり、数1のように表
現できる。
【0027】
【数1】Δn=A+B/(λ2 −λ0 2) ここで、A、Bは物質固有の定数であり、λはポリマー
を透過する光の波長、λ0 は吸収端波長である。
【0028】単一のポリマー材料からなる補償フィルム
を使用する場合には、所望の波長分散特性を有する材料
を選択する必要がある。
【0029】(2)単一の材料で希望する特性が得られ
ない場合には、異なる波長分散特性を有する複数のポリ
マー材料をブレンドして使用することも可能である。こ
の場合には、ミクロ層分離構造の形成を避けるため、相
溶性の良いポリマーを組み合わせる必要がある。
【0030】(3)また、複数の材料を組み合わせて使
用する別の方法としては、位相差の加成性を利用して、
複数の位相差フィルムを積層することでも屈折率異方性
の波長分散特性を制御できる。
【0031】補償フィルムの材料としては、ポリカーボ
ネートが好ましく、特に、化1の構造を有するものが好
ましい。ただし、これに限られない。
【0032】
【化1】
【0033】本発明におけるSTN素子のその他の構成
は公知のものが適用できる。
【0034】
【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、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。
【0035】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、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。
【0036】この2枚の基板の周辺をシール材でシール
して、液晶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、複数の複屈折板を積層し、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。
【0037】このとき、液晶層は240°ねじれの左ら
せんとし、表1の各例のように、液晶の屈折率異方性、
補償フィルムの屈折率異方性の波長依存性、液晶層の片
側に配置された補償フィルムの光軸方向と、この液晶表
示素子の液晶分子の長軸方向(ラビング方向)、および
偏光板の吸収軸方向との相対的な関係を設定した。
【0038】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、1/240デューティ、1/1
6バイアスで駆動した場合の、コントラスト比、オフ時
の光透過率、オン時の光透過率を併せて表1に示した。
【0039】表1においてPCはポリカーボネート、P
Sはポリスルホンを示す。
【0040】図2は、表1の例1と例6のそれぞれの条
件で電圧と光透過率との関係を示したグラフである。ポ
リスルホンフィルムを用いた場合は、オン輝度が低くな
る傾向のあることがわかる。なお、表1、図2におい
て、PCはポリカーボネート、PSはポリスルホンを示
す。
【0041】
【表1】
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、高速の駆動に適した高
屈折率異方性の液晶を用いた液晶セルにおいて、オン時
に明るく、かつオフ時の遮光度も十分な液晶表示素子を
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)、(b)は本発明における素子設計条件
を示した説明図
【図2】本発明と比較例とで電圧と光透過率との関係を
示したグラフ
【符号の説明】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の電極付き基板に液晶層を挟持した液
    晶セルからなる液晶表示素子において、液晶層のねじれ
    角が160〜300°とされ、液晶の屈折率異方性(Δ
    n)の波長依存性αをΔn(450nm )/Δn(590nm )
    で定義すると、α=1.12〜1.23であり、液晶セ
    ルに積層される補償フィルムの屈折率異方性の波長依存
    性はα=1.05〜1.15であり、2枚の偏光板の吸
    収軸のなす角は、35〜75°とされることを特徴とす
    る液晶表示素子。
  2. 【請求項2】補償フィルムの材質はポリカーボネートで
    あることを特徴とする請求項1記載の液晶表示素子。
JP6129309A 1994-06-10 1994-06-10 液晶表示素子 Pending JPH07333599A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1152363A (ja) * 1997-08-07 1999-02-26 Seiko Epson Corp 液晶表示装置及びそれを用いた電子機器
US7649599B2 (en) 2002-04-04 2010-01-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Liquid crystal display provided with compensation film
JP2010539526A (ja) * 2007-09-07 2010-12-16 リアルディー インコーポレイテッド 立体画像視用システムおよび眼鏡

Cited By (4)

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KR100509872B1 (ko) * 1997-08-07 2005-11-21 세이코 엡슨 가부시키가이샤 액정표시장치및그를사용한전자기기
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