JPH0750269B2

JPH0750269B2 - 液晶装置

Info

Publication number: JPH0750269B2
Application number: JP1184591A
Authority: JP
Inventors: 啓志和田; 信治和田; 千代明飯島; 光夫永田; 和雄青木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPH02153315A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は液晶装置、特にスーパーツイステッドネマチッ
ク型の液晶装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のスーパーツイステッドネマチック型（以下、STN
型という）の液晶装置は、特開昭60−50511号公報のよ
うに液晶分子のねじれ角が90度以上であり、液晶セルの
上下に一対の偏光板を設け、これらの偏光軸（吸収軸）
と、電極基板に隣接する液晶分子の分子軸方向とがなす
挟角が30度から60度の範囲であった。そのために、複屈
折による着色により液晶セルに対し電圧無印加状態での
外観の色相が白色ではなく、一般に緑色から黄赤色にか
けての色相になっている。また、選択電圧印加状態での
外観の色相も黒色ではなく一般に青色となっている。

第29図は従来のSTN型液晶装置の模式図である。図にお
いて、101は下側偏光板、102は上側偏光板、110は液晶
セルであり、下側基板111と上側基板112との間に液晶層
113を挟持した構成である。上記両基板111・112の対向
面側には、それぞれITO電極等の透明電極114が形成され
ており、さらに配向膜115が塗布されラビング処理され
ている。116はスペーサである。

第30図は上記の液晶装置における液晶セルと偏光板の偏
光軸（吸収軸）との関係を示す説明図であり、図におい
て、R1は液晶セルの下側電極基板のラビング方向、R2は
液晶セルの上側電極基板のラビング方向、P1は下側偏光
板の偏光軸（吸収軸）の方向、P2は上側偏光板の偏光軸
（吸収軸）の方向、ｔは液晶セルの液晶分子のねじれ角
の大きさ、α１は下側電極基板のラビング方向R1と下側
偏光板の偏光軸（吸収軸）の方向P1とのなす角、α２は
上側電極基板のラビング方向R2と上側偏光板の偏光軸
（吸収軸）の方向P2とのなす角を表す。

上記第30図において、角度ｔを200度、角度α１・α２
をそれぞれ約50度、さらに液晶の屈折率異方性Δｎと液
晶層の厚さｄとの積Δｎ・ｄを0.9μｍとしたときの液
晶装置の光学的特性を第31図に示す。

同図は、この種の液晶装置の駆動法として通常用いられ
ているマルチプレックス駆動法によって、上記液晶装置
が駆動されたときのポジモード（電圧無印加状態で明る
い）のオン状態の画素と、オフ状態の画素の光透過率の
スペクトルを示したものである。

なお本書において、オフ状態とは電界無印加状態ない
し、電界印加状態であってもほぼ無印加状態の分子配向
が維持されている状態のことをいい、またオン状態とは
液晶の分子配向の変化が光学的変化を引き起こすのに必
要かつ充分に生じている状態のことをいうものとする。

上記第31図におけるカーブＩはオフ状態、カーブIIはオ
ン状態の画素のスペクトルを示すもので、カーブＩ
は、”明るく”カーブIIは”暗い”即ち、カーブＩとII
が視覚的に区別することが可能であることがわかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記第31図に示したスペクトルを色座標
上にプロットすると、第32図のようになり、従来の液晶
装置では、ポジモードでオフ状態は黄色に、オン状態で
は青色に着色していることがわかる。

このように、従来技術では、ポジモードのときには液晶
装置のオフ状態の外観色が緑色、黄緑色、黄色あるいは
黄赤色などに着色、さらにオン状態では青色あるいは紺
色となる。又ネガモード（電圧無印加状態で暗い）のと
きにはオフ状態では紺色となり、オン状態では黄色とな
る。

これらの色は、液晶装置の表示色としては一般に好まれ
る色ではない。やはり、液晶装置の表示色は、白色と黒
色の組み合わせ、すなわち、スペクトルで示すならば、
フラットなスペクトルの組み合わせが心理的、物理的に
もっとも適しているのであり、白黒表示のできる液晶装
置が求められている。特に、カラーフィルターとの組み
合わせによりカラー表示を行う場合には、スペクトルが
フラットであるか否かは、色の鮮やかさに大きな影響を
及ぼし、前記第31図にスペクトルを示した従来の方式で
は、緑色はともかく、青色及び赤色を高輝度で表示する
ことが困難となる。

ところで、上記のような着色を解消する手段としてツイ
ステッドネマチック型（以下、TN型という）の液晶装置
において、単層型ツイステッドネマチック電界効果型液
晶表示セルに給電手段を具設しないツイステッドネマチ
ック液晶層を重畳した二層型構造の液晶装置が知られて
いる（例えば特開昭57−96315号公報参照）。

しかしながら、上記公報に示されている液晶装置は、そ
のまま前述したSTN型の液晶装置に適用できるものでは
ない。

すなわち、上記公報に記載の液晶装置はいわゆるTN型で
ある。即ち、ねじれ角は90度、偏光板は隣接する液晶分
子方向と平行又は直交に配置されたものであり、その動
作原理は旋光性を利用したものである。従って、積極的
に複屈折を動作原理に利用したSTN型の構造とは大きく
異なるものであるので、単にそのままSTN型の液晶装置
に適用することはできない。

本発明は上記のような問題点を解決するもので、その目
的とするところは、白黒表示のできる液晶装置を提供す
ること、さらには、カラー表示に適した液晶装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明による液晶装置は以
下の構成としたものである。

即ち、対向する内面に電極が形成された一対の基板間
に、120゜以上にねじれ配向した第１のネマチック液晶
層を挟持してなる表示セルと、少なくとも一層の光学的
異方体である第２のネマチック液晶層とを、一対の偏光
板間に有してなり、各偏光板の偏光軸方向を、それに近
接する表示セルもしくは第２のネマチック液晶層の液晶
分子の長軸方向と略平行または略直交する方向を除く所
定の方向に設定し、かつ一方の偏光板を入射した光が、
前記表示セルと該表示セルと隣接する前記第２のネマチ
ック液晶層との間で各波長ごとに長軸方向の異なる楕円
偏光となり、その後他方の偏光板に入射する際には各波
長ごとに長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前
記第１のネマチック液晶層のねじれ角とΔｎ・ｄの値に
応じて前記第２のネマチック液晶層のねじれ角とΔｎ・
ｄの値とを所定の値に設定して表示セルのオン状態およ
びオフ状態における表示の着色を解消するように構成す
ると共に、上記第１のネマチック液晶層のNI点の温度を
T₁（゜Ｋ）、第２のネマチック液晶層のNI点の温度をT₂
（゜Ｋ）としたとき、 0.86≦T₂/T₁≦1.15 となる液晶を用いることを特徴とする。

〔作用〕

上記のように対向する内面に電極が形成された一対の基
板間に、120゜以上にねじれ配向した第１のネマチック
液晶層を挟持してなる表示セルと、少なくとも一層の光
学的異方体である第２のネマチック液晶層とを、一対の
偏光板間に有してなり、一方の偏光板を入射した光が、
前記表示セルと該表示セルと隣接する前記第２のネマチ
ック液晶層との間で各波長ごとに長軸方向の異なる楕円
偏光となりその後他方の偏光板に入射する際には各波長
ごとに長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるように前記
第１のネマチック液晶層のねじれ角とΔｎ・ｄの値に応
じて前記第２のネマチック液晶層のねじれ角とΔｎ・ｄ
の値とを所定の値に設定して表示セルのオン状態および
オフ状態における表示の着色を解消するように構成した
ことにより、STN型の液晶装置においても前述のような
着色を可及的に低減させることが可能となる。

また上記第２のネマチック液晶層の液晶NI点の温度をT₂
（゜Ｋ）、表示セルの液晶のNI点の温度をT₁（゜Ｋ）と
したとき、 0.86≦T₂/T₁≦1.15 となる液晶を用いることにより、温度変化によって表示
セルと第２のネマチック液晶層のΔｎ・ｄが多少変化し
ても液晶装置の外観色が変化するのを極力防止すること
が可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明による液晶装置の概略構成を示す断面図
である。

図において１は下側偏光板、２は上側偏光板、10は電圧
印加により表示を行う第１のネマチック液晶を有する表
示セルであり、上下一対の基板12・11間に液晶層13を介
在させた構成である。20は光学的異方体である第２のネ
マチック液晶層を有する色補正用の液晶セル（以下、補
償セルという）であり、上下一対の基板22・21間に液晶
層23を介在した構成である。

本発明で用いる偏光板、液晶材料、液晶の配向方法、液
晶素子の駆動方法等は、従来のTN型、もしくはSTN型液
晶装置等において一般的に知られているものと同一のも
のが適用可能である。以下具体的に述べる。

光学特性は、用いた偏光板の偏光特性に大きく影響を受
ける。本発明の具体的な実施例においてはすべて三立電
気社製LLC2−82−18が用いられているが、これに限定さ
れないことはいうまでもない。第３図に上記偏光板２枚
の光透過率の波長依存性を示した。同図において、Ｉは
一対の偏光板を互いに平行に配置した場合、IIは互いに
垂直に配置した場合のスペクトル曲線である。

本発明で用いられる液晶組成物は、誘電異方性が正のネ
マチック液晶である。好ましい液晶の一例として、チッ
ソ社製SS−4008が挙げられる。他の好ましい液晶組成物
の一例として、以下に示したようなものもある。

液晶組成物中には、液晶のねじれ構造を安定に保つため
にカイラルドーパントを添加することが好ましい。

カイラルドーパントとしては、例えば、右ねじれのラセ
ン構造をとらせるためにBDH社製CB−15、左ねじれのラ
セン構造をとらせるためにメルク社製Ｓ−811を用いる
ことができる。

本発明で用いられる表示セル10の構成は前記第29図に示
した従来技術で用いられる液晶セル110と全く同一の構
成のものが使用可能である。

表示セル10および補償セル20の基板11・12・21・22とし
ては例えばガラス、プラスチック等の透明な基板が用い
られる。表示セル10の基板上には例えばITOのような透
明電極およびその透明電極上には液晶の配向を定める配
向膜層が形成される。また補償セル20の基板上には必要
に応じて透明電極が設けられ、その電極上もしくは基板
上に配向膜層が形成される。

配向膜層として用いられる好ましい例として、ポリイミ
ドやポリビニールアルコール等がある。これらの配向膜
層を一般的には、ラビングすることにより液晶に一定の
配向をあたえることができる。又他の液晶の配向方法と
して、SiO等の斜方蒸着法を用いることもできる。

本発明の液晶装置の駆動方法の一例を、第４図に示し
た。同図に示したマルチプレックス駆動方法は現在一般
に用いられている方法であり、実用化されているもので
あるが、本発明においては、他の駆動方法を用いること
もできる。

本発明に用いられる補償セルの液晶としては、ネマチッ
ク液晶を用いる。さらには、表示セルと同じ、ネマチッ
ク液晶を用いることも望ましい方法である。

次に、上記補償セル20が果たす基本的な役割を前記従来
のSTN型液晶装置と対比して説明する。

第33図は前記第29図における従来のSTN型液晶装置のオ
フ状態の光学的特性の説明図であり、図においてＬは入
射光である。その入射光Ｌは一般に自然光であり、可視
領域の全波長の光を含み偏光方向もランダムである。そ
の入射光Ｌが直線偏光板101を通過すると偏光方向が整
った直線偏光b51・g51・r51等の集合となる。ここでb5
1、g51、r51はそれぞれ波長450nm、550nm、650nmの偏光
を示す。当然これ以外の波長の直線偏光も含まれるが、
ここでは青、緑、赤の三色の代表的波長としてこれら三
つの波長のみを示した。これ等の直線偏光b51・g51・r5
1は次に液晶セル110を通過する。液晶セル中の液晶層
は、光学的には一軸性の屈折率異方性を示すネマチック
液晶がねじれた構造をとっている。このような構造を持
った液晶層中を前記直線偏光b51・g51・r51等が通過し
たときに偏光状態がどのように変化するかについては、
後述する方法により予測可能である。例えば前記第31図
にスペクトルが示されている前述従来の液晶装置の場合
の結果を示すと、第33図のように各々b52・g52・r52の
ような偏光状態となる。このように液晶層を通過するこ
とにより、偏光状態に波長分散が生じてくる。これらの
偏光b52・g52・r52は最後に直線偏光板102を通過する。
各々の波長の偏光は直線偏光板102の方向に対応した成
分のみが通過してくる。例えば前記第31図にスペクトル
が示されている前述従来の液晶装置では、各々b53・g53
・r53のようになる。これより波長550nmの光量が多く、
波長450nm、650nmの光量が少ないことがわかる。これら
の結果をスペクトル的に表したものが第31図のＩであ
り、更にこれを色座標上にプロットしたものが第32図の
Ｉである。このように従来のSTN型液晶表示装置は複屈
折による波長分散により着色状態にならざるを得なかっ
た。

次に本発明による液晶装置のオフ状態の光学的特性の説
明図を第５図に示した。前記第33図と第５図を比較する
と第５図では表示セル10のほかに光学的異方体である第
２のネマチック液晶層を有する補償セル20が構成要素と
して追加されている点が第33図と異なっている。説明の
便のため、補償セル20と偏光板２を除く構成要素の条件
は上記第33図に示された従来の例、すなわち、第31図に
スペクトルが示されている液晶装置と同一であるとす
る。

従って第５図において偏光板１を経て表示セル10を通過
した後の各波長の偏光の状態b2・g2・r2は、第33図のb5
2・g52・r52と全く同一である。異なっているのは、第
５図における上記各偏光b2・g2・r2が次に通過するのが
補償セル20であるという点である。本発明においては、
偏光板１による直線偏光b1・g1・r1が表示セル10を通過
することにより生じた波長分散を、補償セル20がキャン
セルする作用をしているのである。

この作用をわかりやすく説明するために、表示セル10の
光学関数をＭと定義する。さらにb1・g1・r1の偏光状態
をＰ、b2・g2・r2の偏光状態をＰ′とすると、Ｐ′はＰ
とＭから次式で求められる。

Ｐ′＝Ｍ＊Ｐ（１）ここで補償セル20の光学的関数をＭの逆変換を行う関数
M^-1であると仮定する。b3・g3・r3の偏光状態をＰ″と
すると、Ｐ″はＰ′とM^-1から次式で求められる。

Ｐ″＝M^-1＊Ｐ′ （２）（１）式と（２）式から次式が求まる。

Ｐ″＝M^-1＊Ｍ＊Ｐ（３）明らかに、 M^-1＊Ｍ＝１（４）従って、Ｐ″＝Ｐ（５）（５）式はb3・g3・r3の偏光状態（Ｐ″）が、それぞれ
b1・g1・r1の偏光状態（Ｐ）と同一であることを示して
いる。b1・g1・r1は自然光Ｌが直線偏光板１を通過した
直後の偏光であるから、全ての波長が偏光板１の方位に
対応した振動方向を持つ直線偏光である。従ってb3・g3
・r3もb1・g1・r1と同じ方位に振動方向を持つ直線偏光
である。直線偏光板１の偏光軸方位が、偏光b3・g3・r3
の振動方向と一致している場合には、この直線偏光はそ
のまま直線偏光板２を通過し、b4・g4・r4となる。

このときの出射光のスペクトルは、前記第３図のＩに示
した偏光板のスペクトルと一致する（ただし表示セル及
び補償セル等での光吸収を無視する）。偏光板のスペク
トルは、ほぼフラットであり無色である。この様に本発
明における液晶装置では、オフ状態の着色現象を解消す
ることができる。

本発明の要点は以上であるが問題は第５図において表示
セル10に入射した直線偏光b1・g1・r1等に対して表示セ
ル10が行った変換の逆変換をすべての波長にわたって行
いうる補償セルが実際に存在しうるかということであ
る。結論的に云うと本発明者等はその様な補償セル20の
条件が存在しうることをみいだした。しかもこの様な条
件は、表示セル10の条件の如何にかかわらず、存在しう
ることをみいだした。

この条件を説明するために前記第１図に示す本発明の液
晶装置における各セルと偏光板との関係を第２図に示し
た。

同図において、P1・P2はそれぞれ下側偏光板１と上側偏
光板２の偏光軸（吸収軸）の方向、R11・R12は表示セル
10の下側基板11と上側基板12のラビング方向、R21・R22
は補償セル20の下側基板21と上側基板22のラビング方
向、t1は表示セル10の液晶のねじれ角および方向、t2は
補償セル20の液晶のねじれ角および方向、α１は下側偏
光板の偏光軸の方向P1と表示セルの下側基板のラビング
方向R11とのなす角度、α２は上側偏光板の偏光軸の方
向P2と補償セルの上側基板のラビング方向R22とのなす
角度、βは補償セルの下側基板のラビング方向R21と表
示セルの上側基板のラビング方向R12とのなす角度であ
る。なお各セル内の液晶分子のねじれ方向はセルの上か
ら下に向かってのねじれ方向を示す。以下同様である。

ここで例えば表示セルの条件を前記第31図にスペクトル
が示されている従来のポジモードの液晶装置と全く同一
条件、すなわち表示セル中の液晶層のねじれ角t1を200
度、Δｎ・ｄが0.9μｍとした場合の白色化条件につい
て述べる。補償セルがない場合には当然ながら第31図に
示す様なスペクトルとなり着色状態となる。しかし補償
セルを用い、その液晶層のねじれ角t2がマイナス200度
（すなわち表示セルに対し逆ねじれでねじれ角の絶対値
が等しい）でΔｎ・ｄが0.9μｍを用いた場合には第６
図に示すように、そのオフ状態におけるスペクトルは、
ほぼフラットとなる。ただし、このときの他の条件は第
２図におけるα１・α２がそれぞれ45度、βが90度であ
る。第６図に示したスペクトルを色座標上にプロットし
たので第７図である。前記第31図に示した従来の方式に
比べほぼ白色であることがわかる。上記実例に示した様
に、波長の如何にかかわらず第５図に示した如く表示セ
ル10の逆変換を行う補償セル20の条件が実在する。この
対応関数を示すと次の様になる。すなわち、（１）表示セルのΔｎ・ｄと、補償セルのΔｎ・ｄの
絶対値が等しい。

（２）表示セルのねじれ角t1をθとすると補償セルの
ねじれ角t2はマイナスθである（ねじれの向きが逆であ
る）。

（３）表示セルの上側基板のラビング方向R12と補償
セルの下側基板のラビング方向R21とのなす角度βは90
度である。

以上の３条件が成り立つとき、Δｎ・ｄの値やねじれ角
t1・t2の値の如何にかかわらず液晶装置のオフ状態にお
ける着色の完全な解消、すなわち白色化ができる。

以上の説明は全てオフ状態における着色の解消のメカニ
ズムについてのものであった。本発明においてはオン状
態における着色も同時に解消されている。オン状態の着
色の解消の理由について厳密に説明することは不可能で
はないが、煩雑である。いずれにせよ発明者は後述する
具体例に多くの実例を示した様に実験的に様々な条件に
おいてもオン状態の着色が全く、あるいはほとんど無い
ことを確認した。

上記した様にポジモードのオフ状態の着色の完全な解消
をするためには前記の３条件が成り立つことが必要であ
る。しかし現実的には必ずしも第５図に示した様に補償
セルが表示セルの変換の完全な逆変換にならなくても実
用的には十分であることが多い。このことを第８図に概
念的に示した。第８図は第５図と対応している。第５図
と異なるのは補償セル20′を通過した後の各偏光の状態
b3′・g3′・r3′が第５図のb3・g3・r3の如く完全な直
線偏光ではなくわずかに楕円偏光になっていることであ
る。この結果、偏光板２を通過した後の偏光b4′・g4′
・r4′はその強度にわずかではあるが波長依存性を生じ
ている。それにも拘らずポジモードの外観のスペクトル
がオフ状態でほぼ白色、オン状態でほぼ黒色となり、色
座標上ではほぼ完全に着色が解消されている場合があ
る。

この様に前記３条件が満足されない条件においても実用
的には、十分に着色の解消が可能な補償セルの条件が存
在する。

あるいは、他の理由により、積極的な意味で上記３条件
以外の補償セルを用いるほうがむしろ望ましいこともあ
る。その理由の一つは偏光板の特性が一般的に波長依存
性があるという点である。その実例が第３図に示されて
いる。このような波長特性を、補償セルの条件を適当に
選択することによって、液晶装置としての着色を改良す
ることができる。これはオフ状態はもちろん、オン状態
についてもそうである。他の理由としては、視野角の広
さを考慮して、補償セルの条件を変えることがある。

以上の説明はオフ状態の透過率が高い状態、すなわちポ
ジモードの説明であった。オン状態の透過率の低い状
態、すなわちネガモードの説明を次にする。第５図の偏
光板２の偏光軸の方位が偏光板１の偏光軸と互いに直交
した状態に設定されていれば偏光b3・g3・r3等はいずれ
も偏光板２を通過することができない。したがってこの
時の透過光のスペクトルは第３図IIに示したクロスニコ
ル状態での偏光板のスペクトルと一致する（ただし液晶
セル及び補償セル等での光吸収などを無視する）。この
状態は第３図に示した偏光板を用いて得ることのできる
最も暗い状態である。この様に本発明においては補償セ
ルを用いることによりネガモードの状態においても、望
みうる最良のフラットな分光特性を得ることができる。
すなわち、いずれの場合でも着色の解消が可能である。

なお、以下の説明はポジモードについて行う。

次に、補償セルを通過した光の偏光状態変化を算出する
具体的な方法について、以下にその概略を説明する。

補償セルに入射する光は、一般に楕円偏光である。いま
Ｚ軸正方向へ進む楕円偏光の参照面跡は、xy成分を要素
とする列ベクトルで次のように表すことができる。

ここでa_x・a_yはそれぞれxy成分の振幅、ωは角振動数、
ψ_ｘ・ψ_ｙはxy成分の位相角を示す。しかしこの場合、
波動の絶対位相は問題にしないので、（６）式の光周波
数と絶対位相の項を省き、さらに各成分の振幅も基準化
した、次式の基準化ジョーンズベクトルで偏光状態を記
述した。

さて、（７）式の偏光Ｅは、補償セルを通過して偏光状
態が変化し、偏光Ｅ′となる。補償セルは、この変換を
行う２×２のジョーンズ行列によって表される。

例えばこの補償セル（光学的異方体）が、フィルム状高
分子のように一軸正の直線位相子であるとした場合のジ
ョーンズ行列Ｒ_Δ・θは次式で表すことができる。

ここで、θは直線位相子の進相軸がＸ軸となす角度を、
Δはリターディションを示す。なお、リターディション
Δは、直線位相子のΔｎ・ｄと光の波長λを用いて、Δ
≡２πΔｎ・d/λで定義される。

このフィルム状高分子を通過した光の偏光状態は、入射
光ベクトルＥの左側から、（８）式のジョーンズ行列Ｒ
_Δ・θを作用させて、次式のように求められる。

Ｅ′＝Ｒ_Δ・θＥまた補償セルが、フィルム状高分子を複数枚重ねたもの
であるとした場合には、入射光ベクトルＥの左側から、
光の通過する順序に従って、逐次に（８）式のジョーン
ズ行列を作用させて次式のように求められる。

Ｅ′＝Ｒ_{Δｎ・θｎ}Ｒ_{Δｎ−１・θｎ−１}‥‥Ｒ
_Δ２θ２Ｒ_{Δ１・θ１}Ｅ補償セルは、液晶分子がねじれ配向しているために、位
相子としては複雑である。しかしながら、第９図（ａ）
のように液晶層を充分多くの層に分割すれば、第９図
（ｂ）に示すような、ねじれ配向していない液晶層の積
み重ねで近似することができる。ねじれ配向していない
液晶層は、フィルム状高分子と同じ一軸性の直線位相子
であるから、前述のフィルム状高分子を複数枚重ねた場
合と同様にして、補償セルを通過した光の偏光状態を求
めることができる。

以上説明した方法を用いて、第２図の角度t1を200度、
角度t2をマイナス200度、角度α１を45度、角度α２を4
5度、角度βを90度、表示セルおよび補償セルのΔｎ・
ｄをいずれも0.9μｍとした、前述の条件下で、液晶層
をそれぞれ20分割して計算した光の偏光状態の推移を、
第10図から第12図に示した。第10図・第11図、第12図は
それぞれ、波長450nm、550nm、650nmの光の偏光状態推
移を示している。例えば第10図の場合、同図（ａ）にお
いて表示セルに入射した直線偏光b11は、５層を経るご
とにb12・b13・b14と偏光状態が推移し、b15の楕円偏光
でセルを出射する。この楕円偏光b15は引き続き同図
（ｂ）において補償セルに入射し、やはり５層を経るご
とにb16・b17・b18と偏光状態が推移して、b19の直線偏
光で補償セルを出射する。以上の各過程において、同図
（ｂ）の補償セルによる偏光状態の変換は、同図（ａ）
の表示セルによる変換のちょうど逆変換に相当してお
り、従って表示セルに入射した光は、全く同じ偏光状態
で補償セルを出射する。この効果は第11図及び第12図か
らも明らかなように、光の波長に関係なく存在している
ので、本発明の構成の液晶装置ではオフ状態における着
色が完全に解消し、白色化が可能となる。

また前述のように前記３条件を満たさなくても十分に着
色の解消が可能な光学的異方体である補償セル等の第２
のネマチック液晶層の条件が存在する。その条件とは、
一方の偏光板を入射した光が、前記表示セルと該表示セ
ルと隣接する上記第２のネマチック液晶層との間で各波
長ごとに長軸方向の異なる楕円偏光となりその後他方の
偏光板に入射する際には各波長ごとに長軸方向のほぼ揃
った楕円偏光となるように上記第２のネマチック液晶層
が配置されればよい。以下、これをNTN条件という。具
体的には表示セルのねじれ角とΔｎ・ｄの値に応じて補
償セル等の液晶層のねじれ角とΔｎ・ｄを適宜設定する
もので、以下その条件を具体例に基づいて説明する。

具体例１前記第１図・第２図において、表示セルの液晶のねじれ
角t1を約200度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約0.9μｍ、角度
βを約90度、角度α１・α２をそれぞれ30度から60度ま
での範囲とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔｎ
・ｄを第13図の斜線の部分としたときに、オフ状態でほ
ぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得
られる。

上記の条件は、前記（６）〜（８）式を用いて計算によ
って求めることができ、以下その計算方法の一例を説明
する。

即ち、左に200゜ねじれているΔｎ・ｄ＝0.9μｍの表示
セルの液晶を、セルの厚さ方向に200分割し、１層につ
きΔｎ・ｄ＝0.0045μｍの１軸性の位相子が左に１゜ず
つねじれた構造をしているものとして前記の計算式によ
り計算を行う。このときに用いる光の波長は400nmから7
00nmの範囲である。また、表示セルの液晶に入射する光
の偏光の状態は、用いる偏光板の種類と軸の方向で異な
るが、ここでは理想偏光板（平行ニコル時の透過率50
％、クロスニコル時の透過率０％）を用いるものとす
る。そして偏光板に隣接する基板のラビング方向（基板
表面の液晶分子の方向）と偏光板の偏光軸の方向とのな
す角度α１を45゜とする。すると、表示セルには偏光板
を通過した直線偏光が入射することになり、表示セルを
通過した各波長の楕円偏光の状態が求まる。

次に、この楕円偏光が補償セルに入って通過した後の楕
円偏光の状態を求める。補償セルに入射する楕円偏光は
上記と同様な計算で求まり、補償セルと表示セルの隣接
する基板のラビング方向のなす角度βは90度とする。ま
た、補償セルの液晶もセルの厚さ方向に200分割し、一
軸性の位相子が右に0.7度ずつねじれて全体としては右
に140度ねじれた構造をしているものとして液晶層のΔ
ｎ・ｄを適当な値とすると、前記の計算式から補償セル
を通過した楕円偏光の状態が求まる。さらに、ここで偏
光板に隣接する基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の
方向とのなす角度α２を45度として偏光板を通過した後
のスペクトルを求め視感度補正をしたＹ値を求める。

上記の計算において、補償セルの液晶のΔｎ・ｄの値を
０μｍから1.5μｍまでとして、補償セルのΔｎ・ｄと
視感度補正したＹ値の関係を求める。このとき補償セル
のΔｎ・ｄを横軸にＹ値を縦軸にとると第14図のよう
に、Ｙ値は極大、極小値を持ち周期的に変化する。偏光
軸とラビング方向のなす角度が45度となる方向は２方向
あるので、上記第14図には２本の曲線が描かれている。

表示のモードとしては、ネガモード（電圧無印加状態で
暗い）とポジモード（電圧無印加状態で明るい）があ
る。ネガモードのときは電圧無印加状態がより暗い方が
望ましく、ポジモードのときは電圧無印加状態がより明
るい方が望ましい。したがって第14図でＹ値が極大とな
る部分がポジモードに、Ｙ値が極小となる部分がネガモ
ードに適している。

従来のネガモードの電圧印加状態のＹ値は５％程度と高
く、また目視でも色座標上でもはっきりと青色に着色し
ていることが認められる。

これに対し、第14図で極小となるＹ値は従来のSTN型液
晶装置のネガモードのＹ値の半分以下となっている。こ
のときの色は色座標上では少し着色しているがＹ値が小
さいために目視では充分黒に近い色として認められる。
また電圧を印加した状態では白色として認められる。従
ってネガモードのときはＹ値が極小となる部分で白黒表
示が得られるのでこのときΔｎ・ｄが求める値となる。

Ｙ値が極大となる部分は従来のポジモードのときの電圧
無印加状態の色と比較すると目視でも色座標上でも白色
に近くなる。しかし、Ｙ値が極大となる部分の前後でも
白色に近くなっている。そのためポジモードでは白黒表
示が得られる部分はかなり広い範囲となり、その境界を
判断するのは非常に困難である。また、偏光軸とラビン
グ方向のなす角度が45度なので第14図の一方の曲線のと
きの偏光軸の方向を90度ずらすと、もう一方の曲線とな
る偏光軸と一致する。そのため第14図での極大、極小と
なるΔｎ・ｄの値は同じである。

以上のことから白黒となるのはＹ値が極小となるΔｎ・
ｄである。つまり、表示セルが左ねじれの200度でΔｎ
・ｄ＝0.9μｍとして、偏光板に隣接する表示セルの基
板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向とのなす角度
α１を45度とし、表示セルと補償セルの隣接する基板の
各々のラビング方向のなす角度βを90度とし、補償セル
が右ねじれの140度とし、偏光板に隣接する補償セルの
基板のラビング方向と偏光板の偏光軸の方向とのなす角
度α２を45度としたときに、補償セルのΔｎ・ｄが0.33
μｍ、0.7μｍ、1.0μｍ、1.3μｍ（補償セルのΔｎ・
ｄが1.5μｍ以下では）のときに白黒表示が得られる
（第14図参照）。

次に、偏光板に隣接する各セルの基板のラビング方向と
偏光板の偏光軸の方向α１・α２が45度以外の場合や、
表示セルと補償セルの隣接する基板の各々のラビング方
向のなす角度が90度以外の場合についても同様の手順で
計算を行う。そうすると、Ｙ値が極小となる補償セルの
Δｎ・ｄは、ある幅を持ち周期的に現れる範囲として求
まる（第13図においてねじれ角を右140度に固定した場
合Δｎ・ｄの分布）。ただし、このときの各軸の方向の
なす角度はＹ値の極小値が３％以下になるか、極端に着
色することがない範囲である。

また、表示セルの条件はそのままとして、補償セルのね
じれ角の大きさのみを変えた場合についても上記と同様
にＹ値が極小となる補償セルのΔｎ・ｄの範囲が周期的
に現れてくる。このようにして求めた補償セルのねじれ
角の大きさとΔｎ・ｄの関係をまとめたものが第13図と
なる。つまり、第13図から、表示セルが200度の左ねじ
れでΔｎ・ｄが0.9μｍのときには、白黒表示が得られ
る補償セルのねじれ角の大きさとΔｎ・ｄの条件はただ
ひとつだけ存在するのではなく、ある扇状の範囲が周期
的に存在していることがわかる。

さらに、表示セルのねじれ角の大きさとΔｎ・ｄを変え
た場合にも、上記と同様の手順により白黒表示が得られ
る補償セルのねじれ角の大きさとΔｎ・ｄが求められ
る。この場合にも補償セルのねじれ角の大きさとΔｎ・
ｄの関係は扇状となり、周期的に現れてくる。

このようにして任意の表示セルのねじれ角とΔｎ・ｄに
対して、白黒表示となるための補償セルのねじれ角とΔ
ｎ・ｄを求めることができ、その補償セルのねじれ角と
Δｎ・ｄは唯ひとつではなく、数多く存在しているもの
である。

具体例２具体例１において、第２図の角度α２を約40度、補償セ
ルの液晶のねじれ角t2を約140度の右ねじれ、角度βを
約90度、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200度の左ね
じれ、角度α１を約40度、補償セルの液晶層のΔｎ・ｄ
を約0.7μｍ、表示セルの液晶層のΔｎ・ｄを約0.9μｍ
とする。このときの液晶装置の外観のスペクトルを第15
図に示す。同図において、カーブＩはオフ状態を、カー
ブIIはオン状態を示す。第31図に示した従来技術による
液晶装置の外観のスペクトルは、オフ（カーブＩ）のと
きには黄色となり、オン（カーブII）のときには青色と
なっている。しかし、第15図に示したように、本発明の
液晶装置では、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態で
ほぼ黒色となっている。

具体例３具体例１において、第２図の角度α２を約40度、補償セ
ルの液晶のねじれ角t2を約200度の右ねじれ、角度βを
約90度、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200度の左ね
じれ、角度α１を約50度、補償セルの液晶層のΔｎ・ｄ
を約0.9μｍ、表示セルの液晶層のΔｎ・ｄを約0.9μｍ
とする。このときの液晶装置の外観のスペクトルを第16
図に示す。同図において、カーブＩはオフ状態を、カー
ブIIはオン状態を示す。この場合も具体例２と同様に、
オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となっ
ている。

具体例４具体例１において、第２図の角度α２を約40度、補償セ
ルの液晶のねじれ角t2を約260度の右ねじれ、角度βを
約90度、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200度の左ね
じれ、角度α１を約40度、補償セルの液晶層のΔｎ・ｄ
を約0.8μｍ、表示セルの液晶層のΔｎ・ｄを約0.9μｍ
とする。このときの液晶装置の外観のスペクトルを第17
図に示す。同図において、カーブＩはオフ状態を、カー
ブIIはオン状態を示す。この場合も、具体例２、具体例
３と同様に、オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほ
ぼ黒色となっている。

具体例５第２図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約250
度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約0.9μｍ、角度βを約90
度、角度α１・α２をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔｎ・ｄを第
18図の斜線の部分としたときに、オフ状態でほぼ白色と
なり、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。

具体例６具体例５において、第２図の角度α２を約40度、補償セ
ルの液晶のねじれ角t2を約160度の右ねじれ、角度βを
約90度、表示セルの液晶のねじれ角t1を約250度の左ね
じれ、角度α１を約40度、補償セルの液晶層のΔｎ・ｄ
を約0.8μｍ、表示セルの液晶層のΔｎ・ｄを約0.9μｍ
とする。このときの液晶装置の外観のスペクトルを第19
図に示す。同図において、カーブＩはオフ状態を、カー
ブIIはオン状態を示す。この場合も具体例２と同様に、
オフ状態でほぼ白色となり、オン状態でほぼ黒色となっ
ている。

具体例７第２図において、角度α２を約40度、補償セルの液晶の
ねじれ角t2を約360度の右ねじれ、角度βを約90度、表
示セルの液晶のねじれ角t1を約250度の左ねじれ、角度
α１を約40度とし、さらに補償セルの液晶層のΔｎ・ｄ
を約1.0μｍ、表示セルの液晶層のΔｎ・ｄを約0.9μｍ
とする。このときもオフ状態では白色となり、オン状態
ではより黒色となる液晶装置となる。

具体例８第２図において、角度α２を約50度、補償セルの液晶の
ねじれ角t2を約170度の右ねじれ、角度βを約90度、表
示セルの液晶のねじれ角t1を約170度の左ねじれ、角度
α１を約40度とし、さらに補償セルの液晶層のΔｎ・ｄ
を約0.7μｍ、表示セルの液晶層のΔｎ・ｄを約0.7μｍ
とする。このときもオフ状態では白色となり、オン状態
ではより黒色の液晶装置となる。

具体例９第２図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約120
度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約0.9μｍ、角度βを約90
度、角度α１・α２をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔｎ・ｄを第
20図の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。

具体例10 第２図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200
度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約0.6μｍ、角度βを約90
度、角度α１・α２をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔｎ・ｄを第
21図の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。

具体例11 第２図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約200
度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約1.5μｍ、角度βを約90
度、角度α１・α２をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔｎ・ｄを第
22図の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。

具体例12 第２図において、表示セルの液晶のねじれ角t1を約350
度の左ねじれ、Δｎ・ｄを約0.9μｍ、角度βを約90
度、角度α１・α２をそれぞれ30度から60度までの範囲
とすると、補償セルの液晶のねじれ角t2とΔｎ・ｄを第
23図の斜線の部分としたとき、オフ状態でほぼ白色とな
り、オン状態でほぼ黒色となる液晶装置が得られる。

以上の具体例１から具体例12が前記NTN条件の一例であ
る。

そして本発明は表示セル10に対する補償セル20等の液晶
層を上記のようなNTN条件にすると共に、さらに前記第
１のネマチック液晶すなわち表示セルの液晶のNI点の温
度をT₁（゜Ｋ）、前記第２のネマチック液晶すなわち補
償セルの液晶のNI点の温度をT₂（゜Ｋ）としたときに、 0.86≦T₂/T₁≦1.15 となる液晶を用いるようにしたものである。そのように
することによって温度変化により表示セルと補償セルの
液晶層のΔｎ・ｄが変化しても液晶表示装置の外観色が
変化するのを極力少なくすることが可能となるものであ
る。

即ち、上記のようなNTN条件に設定したときに両セル10
・20のΔｎ・ｄの大きさがずれると、例えばネガモード
におけるオフ状態の黒のレベルが悪くなり、またコント
ラストも低くなる。その一例として表示セルを240゜の
左ねじれ、Δｎ・ｄ＝0.9μ、補償セルを240゜の右ねじ
れ、Δｎ・ｄ＝0.9μとした場合について説明する。第2
4図は補償セルと表示セルのΔｎ・ｄがずれた場合の透
過率とコントラストの変化を示すもので、同図の横軸は
補償セルと表示セルのΔｎ・ｄの比、左側の縦軸は電圧
無印加時の透過率（％）、右側の縦軸はコントラストで
ある。図から分かるようにΔｎ・ｄがずれると透過率も
高くなり、コントラストも低くなる。Δｎ・ｄが設定値
のとき透過率は0.2％以下でコントラスト24が得られ
る。Δｎ・ｄがずれて透過率が1.0％くらいになっても
コントラストは10が得られる。第25図にこのときの色度
図を示す。同図において、補償セルと表示セルのΔｎ・
ｄの比が1.00のときの色をＩに、比が0.94と1.06（透過
率が約1.0％となるとき）の色をIIに示す。第25図では
ＩもIIも色純度的には着色しているが透過率が低い（II
でも透過率１％）ので充分黒いと判断することができ
る。つまり、透過率が１％以下であれば充分な白黒表示
が得られる。このことから補償セルと表示セルのΔｎ・
ｄの比が0.94から1.06の範囲（白黒で1:10以上のコント
ラストが得られる条件）となるようにすればよい。

液晶のNI点はネマチック状態から等方性へと相転移する
温度である。液晶の屈折率異方性Δｎは第26図に示すよ
うに、温度の上昇に伴って低下する温度依存性をもって
いる。そのため、20℃のときのΔｎを用いてΔｎ・ｄを
設定すると、温度が20℃以外の場合にはΔｎ・ｄは設定
値からずれる。補償セルと表示セルに同じ液晶（光学活
性剤以外の成分が同じ）を用いれば、温度が変わっても
補償セルと表示セルの液晶のΔｎは同じ変化をするので
補償セルと表示セルのΔｎ・ｄの比は変わらない。しか
し、補償セルと表示セルに異なった液晶を用いた場合に
は、温度によるΔｎの変化率が異なるので、20℃で補償
セルと表示セルのΔｎ・ｄの比（Δｎの比としてもい
い）を1.0となるように設定しても、20℃以外のときに
は補償セルと表示セルのΔｎ・ｄの比は1.0以外の値と
なる。この補償セルと表示セルのΔｎ・ｄの比がセルの
使用温度範囲内で0.94から1.06の範囲であれば前記のよ
うに充分な表示が得られる。

一般的に、Δｎの温度依存性の大きさは液晶のNI点の高
さに関係している。使用温度範囲を０℃から40℃とする
と、NI点が高い程０℃と40℃とときの液晶のΔｎの比
（変化量）は小さくなる。例えば、NI点が96℃の液晶は
20℃でΔｎが0.171でも０℃になると0.178、40℃では0.
160と変化をする。またNI点が55℃の液晶は20℃でΔｎ
が0.171でも０℃になると0.186、40℃では0.137と変化
の量が異なっている。ということは、NI点が異なる液晶
のΔｎの比は、20℃で1.0であっても、９℃では0.957、
40℃では、1.168となる。セル厚は温度により変化しな
いので、このΔｎの比はそのままΔｎ・ｄの比となる。
この２つの液晶をそれぞれ補償セル・表示セルに用いた
とすると、20℃でNTN条件となるようにねじれ角、Δｎ
・ｄを設定しても、０℃や40℃になるとΔｎの大きさが
変化するので前記のNTN条件からずれてしまう。

ここで、表示セルの液晶のNI点の温度T₁を60℃、100
℃、130℃とし、０℃〜40℃温度範囲で補償セルと表示
セルの液晶のΔｎの比が0.94〜1.06の範囲となるような
補償セルの液晶のNI点の温度T₂の範囲を求め表１に示
す。なお、このときに補償セルと表示セルの液晶のΔｎ
の比は20℃で1.0となるように設定するものとする。ま
た、Δｎの温度依存性は３種類の液晶の温度依存性を規
格化したものを使用した。

上記表１に示すように例えば、表示セルの液晶のNI点の
温度T₁が60℃ならば、20℃のときのΔn₁を1.0とすると
０℃では.1.10、40℃では0.90といった変化をする。使
用温度範囲が０℃から40℃の場合、補償セルの液晶のNI
点の温度T₂を50℃以上にしないと40℃で充分な表示特性
が得られないので、補償セルの液晶のNI点の温度T₂は50
℃以上が必要となる。T₂が50℃の液晶は、20℃のときの
Δn₂を1.0とすると、０℃では1.11、40℃では0.89とな
る。つまり、表示セルの液晶のΔn₁と補償セルの液晶の
Δn₂の比は、０℃で1.01、40℃で0.99となり、0.94から
1.06の範囲内に入っている。

次に補償セルの液晶のNI点の温度T₂が高い場合について
考える。０℃から40℃の範囲で表示セルと補償セルの液
晶のΔｎの比が0.94から1.06の範囲に入るのは、補償セ
ルの液晶のNI点の温度T₂が110℃以下のときである。表
示セルの液晶のNI点の温度T₁を100℃としたときに、０
℃から40℃の範囲で表示セルと補償セルの液晶のΔｎの
比が0.94から1.06の範囲となるのは、補償セルのNI点の
温度T₂が50℃以上のときである。表示セルより補償セル
の液晶のNI点の温度を高くした場合はT₂を190℃として
も、表示セルと補償セルの液晶のΔｎの比は0.96から1.
04までと小さくなっている。同様にして、表示セルの液
晶のNI点の温度T₁を130℃とした場合には、補償セルの
液晶のNI点を65℃から190℃の範囲にすればよい。以上
の範囲を第27図に示す。

第27図において、横軸は表示セルのNI点の温度T₁、縦軸
は補償セルのNI点の温度T₂を示す。同図で一点鎖線は補
償セルと表示セルの液晶のNI点の温度が等しい場合を示
す。また図中の実線の矢印は０℃から40℃の範囲で、補
償セルと表示セルの液晶のΔｎの比が0.96から1.04とな
る範囲、破線の矢印は０℃から40℃の範囲で、補償セル
と表示セルの液晶のΔｎの比が0.94から1.06となる範囲
を示す。補償セルと表示セルの液晶のNI点の温度は破線
矢印で示された範囲内であればよいが、一致しているの
が最良の状態であることは言うまでもない。またコスト
・作りやすさといった点からすると斜線で示した範囲と
するのが望ましい。この範囲を式で表すと、すなわちとなり、これを絶対温度で表すと、即ち前述のようにとなるものである。

以上のような条件にすることにより、温度変化によって
表示セルと補償セルの液晶層のΔｎ・ｄが変化しても液
晶表示装置の外観色が変化するのを可及的に低減できる
ものである。

なお前記実施例において、補償セルと表示セルを上下逆
に配置しても同様の効果が得られる。また第１図に示し
た補償セルの下側基板21と表示セルの上側電極基板12の
２枚の基板を１枚の基板に置き換えても同様の効果が得
られる。

また第24図は上下の偏光板２・１間において表示セル10
の上下両側に補償セル20・30を設けた例を示す。例えば
上側の補償セル20と下側の補償セル30の液晶分子はとも
に右ねじれ、また表示セル10の液晶分子は左ねじれとす
る。このときの上側補償セル20の液晶分子のねじれ角と
下側補償セル30の液晶分子のねじれ角を加えたものを補
償セル全体のねじれ角とし、上側補償セル20の液晶層の
Δｎ・ｄと下側補償セル30の液晶層のΔｎ・ｄを加えた
ものを補償セル全体のΔｎ・ｄとする。この補償セル全
体のねじれ角と補償セル全体のΔｎ・ｄを前記具体例１
から12に記載の条件にした場合でも、具体例１から12ま
でと同様の効果がえられる。上記各セル10・20・30の配
置順序を任意に換えても同様の効果が得られる。また補
償セルは上記と同様の条件で３層以上設けることもでき
る。

また上記の構造において、上側補償セル20の下側基板21
と表示セル10の上側電極基板12の２枚の基板を１枚の基
板に置き換える。さらに表示セル10の下側電極基板11と
下側補償セル30の上側基板32の２枚の基板を１枚の基板
に置き換える。このようにすると基板数が減り構造が簡
単になり、しかも上記の場合と同様の効果が得られる。

さらに以上の実施例において、補償セルの液晶として誘
電率異方性Δεが正である液晶を用いると、外部からの
静電気の影響により補償セルの液晶の配向が乱れ、液晶
表示装置の外観に色ムラが現れてしまうことがある。そ
こで、補償セルの液晶として誘電率異方性Δεが負であ
る液晶を用いれば、たとえ外部から静電気の影響があっ
ても外観の色ムラが発生しない液晶装置となる。ただし
補償セルの上下基板の内側に電極を付け、補償セルの液
晶にΔεが正のものを用いる。そうすることにより、た
とえ温度変化により液晶表示装置の外観の色が変化をし
ても、補償セルの上下基板に付けた電極間に電圧を印加
することにより色の変化を打ち消すことが可能となる。

また補償セルと表示セルの接する基板面での光の反射を
防ぐために、補償セルと表示セルを光学的に接着しても
よい。その接着層としてエンボス加工したポリビニルブ
チラールフィルムを用いて加熱加圧により接着する。ま
たは接着剤として熱効果のエポキシ系およびウレタン系
接着剤を用いてもよい。さらにアクリル系の紫外線接着
剤を用いてもよい。以上のようにして補償セルと表示セ
ルを接着すると両セルの境界面での反射を減らすことが
できる。

さらに反射板を上下どちらかの偏光板の外側に置くこと
により、反射型の液晶装置とすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によって、従来のSTN型液晶
装置の大きな欠点であった着色現象が解決できた。つま
り本発明は完全な白黒表示を可能とした。それのみなら
ず、透過状態の光量が増加し、明るい表示となった。更
に、非透過状態でのもれ光量が非常に少なくなり、透過
状態の光量の増加と相まってコントラスト比が大きく向
上した。また温度変化により液晶層のΔｎ・ｄが変化し
て外観色が変化するのを可及的に低減することが可能と
なった。

以上の効果によって、本発明は例えばカラー表示に応用
したときに良好なカラー表示特性を示すことができた。
特にねじれ角が180度以上の場合、明視方向が正面とな
り、正面を中心に、同心円に近い領域が明視領域となっ
た。このためフルカラー画像表示素子として、従来のTN
型液晶装置を用いたものに比較し、視野角の広さ、視野
角の方向（TN型のものは斜め方向が明視方向である）、
コントラスト比などが大きく改善された。当然階調表示
を行わないカラー表示（８色表示）の場合もTN型のもの
に比べ改善されている。

本発明は表示セルの液晶層の厚さに関係なく上記効果が
得られる為、表示セルの液晶層の厚さを薄くしてゆくこ
とにより高速応答の液晶装置を容易に実現することがで
きる。なぜなら応答速度は概ね液晶層の厚みの２乗に比
例するからである。

更に本発明は前記したようにコントラスト比の向上にも
効果があるので、マルチプレックス駆動の駆動ライン数
の向上にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における液晶装置の概略構成
を示す断面図。第２図はその液晶装置の各軸の関係を示す説明図。第３図は本発明の具体的な実施例で用いた偏光板２枚の
光透過率の波長依存性を示した図。第４図は本発明の液晶装置の駆動方法の一例を示した
図。第５図は本発明による液晶装置のオフ状態の光学的特性
を示した図。第６図は本発明による液晶装置のオフ状態のスペクトル
を示した図。第７図は上記第６図のスペクトルを色座標上にプロット
したxy色度図。第８図は補償セルが表示セルの変換の完全な逆変換にな
らない場合を概念的に示した図。第９図（ａ）は液晶層を10分割したときの断面を模式的
に描いた図。第９図（ｂ）は同図（ａ）の液晶層厚とねじれ角の関係
を概念的に示した図。第10図は液晶層を20分割して計算した波長450nmの光の
偏光状態の推移を示した図。第11図は液晶層を20分割して計算した波長550nmの光の
偏光状態の推移を示した図。第12図は液晶層を20分割して計算した波長650nmの光の
偏光状態の推移を示した図。第13図は本発明の実施例において、表示セルに対する補
償セルの望ましい範囲を示した図。第14図は上記第13図の範囲を計算によって導く際のΔｎ
・ｄに対するＹ値の関係を示す図。第15図・第16図・第17図は本発明の実施例による液晶装
置の外観の波長と透過率特性の関係を示した図。第18図は本発明の実施例における表示セルに対する補償
セルの望ましい範囲を示した図。第19図は本発明の実施例による液晶装置の外観の波長と
透過率特性の関係を示した図。第20図・第21図・第22図・第23図は本発明の実施例にお
ける表示セルに対する補償セルの望ましい範囲を示した
図。第24図は表示セルトと補償セルのΔｎ・ｄがずれた場合
の透過率とコントラストの変化を示す図。第25図は表示セルと補償セルのΔｎ・ｄがずれたときの
色度図。第26図は液晶の屈折率異方性と温度との関係を示す図。第27図は表示セルと補償セルの液晶の好ましいNI点の温
度の範囲を示す図。第28図は本発明の他の実施例の液晶装置の構造を示した
図。第29図は従来のスーパーツイステッドネマチック型液晶
装置の模式図。第30図はその液晶装置の液晶セルと偏光板の偏光軸（吸
収軸）の関係を示した図。第31図は従来の液晶装置のマルチプレックス駆動時のオ
ン状態の画素とオフ状態の画素の光透過率のスペクトル
を示した図。第32図はそのスペクトル曲線を色座標にプロットしたxy
色度図。第33図は上記従来の液晶装置のオフ状態の光学的特性を
示した図。１・２は偏光板、10は表示セル、20は補償セル、t1・t2
はねじれ角。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永田光夫長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者青木和雄長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (56)参考文献特開昭64−519（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する内面に電極が形成された一対の基
板間に、120゜以上にねじれ配向した第１のネマチック
液晶層を挟持してなる表示セルと、少なくとも一層の光
学的異方体である第２のネマチック液晶層とを、一対の
偏光板間に有してなり、各偏光板の偏光軸方向を、それ
に近接する表示セルもしくは第２のネマチック液晶層の
液晶分子の長軸方向と略平行または略直交する方向を除
く所定の方向に設定し、かつ一方の偏光板を入射した光
が、前記表示セルと該表示セルと隣接する前記第２のネ
マチック液晶層との間で各波長ごとに長軸方向の異なる
楕円偏光となり、その後他方の偏光板に入射する際には
各波長ごとに長軸方向のほぼ揃った楕円偏光となるよう
に前記第１のネマチック液晶層のねじれ角とΔｎ・ｄの
値に応じて前記第２のネマチック液晶層のねじれ角とΔ
ｎ・ｄの値とを所定の値に設定して表示セルのオン状態
およびオフ状態における表示の着色を解消するように構
成すると共に、上記第１のネマチック液晶層のNI点の温
度をT₁（゜Ｋ）、第２のネマチック液晶層のNI点の温度
をT₂（゜Ｋ）としたとき、 0.86≦T₂/T₁≦1.15 となる液晶を用いることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】少なくとも一方の偏光板の偏光軸と、該一
方の偏光板と対向する液晶分子の配向方向とのなす角度
が30〜60゜であることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の液晶装置。
【請求項３】前記第２のネマチック液晶層が複数配置さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
液晶装置。
【請求項４】前記第１のネマチック液晶層と前記第２の
ネマチック液晶層のねじれ方向が逆であることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の液晶装置。
【請求項５】前記第１のネマチック液晶層と、前記第２
のネマチック液晶層とが対向する面の液晶分子の配向方
向がほぼ90゜であることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項または第（２）項記載の液晶装置。
【請求項６】前記第１のネマチック液晶層と前記第２の
ネマチック液晶層のねじれ角およびΔｎ・ｄがほぼ同一
であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項また
は第（２）項記載の液晶装置。