JPH1152348A - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JPH1152348A JPH1152348A JP9219964A JP21996497A JPH1152348A JP H1152348 A JPH1152348 A JP H1152348A JP 9219964 A JP9219964 A JP 9219964A JP 21996497 A JP21996497 A JP 21996497A JP H1152348 A JPH1152348 A JP H1152348A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のコレステリック液晶を用いた双安定性
液晶表示素子にみられる問題点が解決された高コントラ
ストの液晶表示素子の提供。 【解決手段】 ねじれ角がｗ０である安定状態とねじれ
角がｗ０＋１８０°の第１の準安定状態とねじれ角がｗ
０−１８０°である第２の準安定状態とを有し、印加電
圧波形によって第１の準安定状態または第２の準安定状
態を選択するように構成した液晶セルと、該液晶セルを
挟み込むようにして配置された一対の偏光板とから構成
される双安定型の液晶表示素子において、液晶セルと少
なくとも一方の偏光板の間にねじれ角がｗ０である安定
状態での複屈折を減ずるような複屈折の材料を偏光板と
液晶セルの間に配置したことを特徴とする液晶表示素
子。
液晶表示素子にみられる問題点が解決された高コントラ
ストの液晶表示素子の提供。 【解決手段】 ねじれ角がｗ０である安定状態とねじれ
角がｗ０＋１８０°の第１の準安定状態とねじれ角がｗ
０−１８０°である第２の準安定状態とを有し、印加電
圧波形によって第１の準安定状態または第２の準安定状
態を選択するように構成した液晶セルと、該液晶セルを
挟み込むようにして配置された一対の偏光板とから構成
される双安定型の液晶表示素子において、液晶セルと少
なくとも一方の偏光板の間にねじれ角がｗ０である安定
状態での複屈折を減ずるような複屈折の材料を偏光板と
液晶セルの間に配置したことを特徴とする液晶表示素
子。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、双安定性を有する液晶
表示素子に関する。
表示素子に関する。
【０００２】
【従来技術】コレステリック液晶を用いた双安定性の液
晶表示素子が特公平１−５１８１８には開示されてい
る。これは、液晶の自然ピッチを液晶層厚の略２倍とし
たコレステリック液晶を挾持し、液晶分子が厚み方向に
略３６０゜ねじれた状態（以降ツイスト状態と呼ぶ）と
ねじれていない状態（同ユニホーム状態と呼ぶ）との二
つの安定配向状態を電界を印加する事によって切り替え
ることのできる液晶セルと、該液晶セルを挾み込むよう
にして配置された一対の偏光板とから代表的には構成さ
れる。このような配置において、偏光板の透過軸を直交
させ、ユニホーム状態の液晶の配向方向と偏光板の透過
軸と４５度程度ずらして配置すると、この状態では液晶
層の複屈折色が観察されることになる。液晶の光学異方
性をΔｎ、液晶層の厚さをｄとしたとき、Δｎｄを２７
０ｎｍ程度に設定することによりこの複屈折色をほぼ白
色とすることができる。このときツイスト状態でも複屈
折を生ずるがそのときの複屈折は比較的小さいため黒に
近い色が得られる。このように従来のコレステリック液
晶を用いた双安定性液晶表示素子ではほぼ白黒の表示が
得られるが、実際にはツイスト状態の複屈折のために黒
状態での光抜けがあり、コントラストとしては十分なも
のではなかった。これは、特にカラーフィルターを設け
てカラー表示を行う際には大きな問題となり、十分な色
純度は得られていなかった。
晶表示素子が特公平１−５１８１８には開示されてい
る。これは、液晶の自然ピッチを液晶層厚の略２倍とし
たコレステリック液晶を挾持し、液晶分子が厚み方向に
略３６０゜ねじれた状態（以降ツイスト状態と呼ぶ）と
ねじれていない状態（同ユニホーム状態と呼ぶ）との二
つの安定配向状態を電界を印加する事によって切り替え
ることのできる液晶セルと、該液晶セルを挾み込むよう
にして配置された一対の偏光板とから代表的には構成さ
れる。このような配置において、偏光板の透過軸を直交
させ、ユニホーム状態の液晶の配向方向と偏光板の透過
軸と４５度程度ずらして配置すると、この状態では液晶
層の複屈折色が観察されることになる。液晶の光学異方
性をΔｎ、液晶層の厚さをｄとしたとき、Δｎｄを２７
０ｎｍ程度に設定することによりこの複屈折色をほぼ白
色とすることができる。このときツイスト状態でも複屈
折を生ずるがそのときの複屈折は比較的小さいため黒に
近い色が得られる。このように従来のコレステリック液
晶を用いた双安定性液晶表示素子ではほぼ白黒の表示が
得られるが、実際にはツイスト状態の複屈折のために黒
状態での光抜けがあり、コントラストとしては十分なも
のではなかった。これは、特にカラーフィルターを設け
てカラー表示を行う際には大きな問題となり、十分な色
純度は得られていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のコレ
ステリック液晶を用いた双安定性液晶表示素子にみられ
る上述のような問題点が解決された高コントラストの液
晶表示素子を提供することを目的とする。
ステリック液晶を用いた双安定性液晶表示素子にみられ
る上述のような問題点が解決された高コントラストの液
晶表示素子を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によると、ねじれ
角がｗ０である安定状態とねじれ角がｗ０＋１８０°の
第１の準安定状態とねじれ角がｗ０−１８０°である第
２の準安定状態とを有し、印加電圧波形によって第１の
準安定状態または第２の準安定状態を選択するように構
成した液晶セルと、該液晶セルを挟み込むようにして配
置された一対の偏光板とから構成される双安定型の液晶
表示素子において、液晶セルと少なくとも一方の偏光板
の間にねじれ角がｗ０である安定状態での複屈折を減ず
るような複屈折の材料を偏光板と液晶セルの間に配置し
たことを特徴とする液晶表示素子を提供することによ
り、前記課題を解決することができた。
角がｗ０である安定状態とねじれ角がｗ０＋１８０°の
第１の準安定状態とねじれ角がｗ０−１８０°である第
２の準安定状態とを有し、印加電圧波形によって第１の
準安定状態または第２の準安定状態を選択するように構
成した液晶セルと、該液晶セルを挟み込むようにして配
置された一対の偏光板とから構成される双安定型の液晶
表示素子において、液晶セルと少なくとも一方の偏光板
の間にねじれ角がｗ０である安定状態での複屈折を減ず
るような複屈折の材料を偏光板と液晶セルの間に配置し
たことを特徴とする液晶表示素子を提供することによ
り、前記課題を解決することができた。
【０００５】以下、本発明の液晶表示素子を図面に基づ
いて具体的に説明する。図１は従来のコレステリック液
晶を用いた双安定性液晶表示素子の構成を示したもので
ある。下基板１１と上基板１２間に液晶層３０が挾持さ
れている。２１と２２は液晶層に電圧を印加するための
透明電極、３１と３２は液晶を配向させるための配向膜
であり、４１と４２は偏光板である。図２は本発明にな
る液晶表示素子の構成例を示したものである。図１の従
来例の構成に加えて液晶層の複屈折を減少させるための
位相差板５１が設けられている。
いて具体的に説明する。図１は従来のコレステリック液
晶を用いた双安定性液晶表示素子の構成を示したもので
ある。下基板１１と上基板１２間に液晶層３０が挾持さ
れている。２１と２２は液晶層に電圧を印加するための
透明電極、３１と３２は液晶を配向させるための配向膜
であり、４１と４２は偏光板である。図２は本発明にな
る液晶表示素子の構成例を示したものである。図１の従
来例の構成に加えて液晶層の複屈折を減少させるための
位相差板５１が設けられている。
【０００６】図３は液晶セル中における液晶の配向状態
を模式的に示したものである。Ｕはねじれのない状態、
Ｐは１８０゜ねじれた状態、Ｔは３６０゜ねじれた状態
を表している。液晶層としては、ネマティック液晶にコ
レステリック液晶を添加した全体としてはコレステリッ
ク液晶相を呈する液晶組成物が好ましく用いられる。配
向膜によって液晶は基板面からわずかに傾斜した方向に
配向させられる。この図の構成では、上下基板での液晶
の傾きが逆となるように構成されている。液晶の自然ピ
ッチＰｔは液晶層の厚さｄの略２倍に設定されており、
配向膜による配向規制が無い場合には略１８０゜ねじれ
た状態が安定となるように構成される。前記略２倍と
は、具体的には、液晶層の厚さをｄ、液晶の自然ピッチ
をＰｔとしたときに、ｄ／Ｐｔが０．４〜０．８の範囲
が好ましい。前記略１８０゜とは、例えば１５０°〜２
１０゜の範囲を言う。しかしながら、この図のように上
下基板での液晶の傾きが逆となるように構成すると、１
８０゜ねじれは液晶のスプレイ変形を伴うために、弾性
エネルギーが高くなり不安定となり、代わりにＵのねじ
れのない状態とＴの３６０゜ねじれた状態が安定とな
る。両配向状態は印加電圧の波形により切り替えること
ができる。
を模式的に示したものである。Ｕはねじれのない状態、
Ｐは１８０゜ねじれた状態、Ｔは３６０゜ねじれた状態
を表している。液晶層としては、ネマティック液晶にコ
レステリック液晶を添加した全体としてはコレステリッ
ク液晶相を呈する液晶組成物が好ましく用いられる。配
向膜によって液晶は基板面からわずかに傾斜した方向に
配向させられる。この図の構成では、上下基板での液晶
の傾きが逆となるように構成されている。液晶の自然ピ
ッチＰｔは液晶層の厚さｄの略２倍に設定されており、
配向膜による配向規制が無い場合には略１８０゜ねじれ
た状態が安定となるように構成される。前記略２倍と
は、具体的には、液晶層の厚さをｄ、液晶の自然ピッチ
をＰｔとしたときに、ｄ／Ｐｔが０．４〜０．８の範囲
が好ましい。前記略１８０゜とは、例えば１５０°〜２
１０゜の範囲を言う。しかしながら、この図のように上
下基板での液晶の傾きが逆となるように構成すると、１
８０゜ねじれは液晶のスプレイ変形を伴うために、弾性
エネルギーが高くなり不安定となり、代わりにＵのねじ
れのない状態とＴの３６０゜ねじれた状態が安定とな
る。両配向状態は印加電圧の波形により切り替えること
ができる。
【０００７】図４は従来の位相差板を用いない液晶表示
素子の透過スペクトルを示している。図中ＴＳは３６０
゜ねじれた状態のスペクトルを表し、ＵＳはねじれのな
いユニホーム状態の透過スペクトルを表す。ＵＳでは波
長依存性はあるもののほぼ白色のスペクトルが得られて
おり、ＴＳ状態では黒に近いスペクトルが得られてい
る。一方、電圧が印加されていないＰではＴ状態の約３
倍の透過率となり、視覚上ではグレーに観察される。し
たがって、本素子では白、黒に加え灰色の部分が混在
し、表示品位を損なうと言う問題があった。また、この
素子にカラーフィルターを設けてカラー表示を行わせる
場合には、画素間からの光抜けのために見た目のコント
ラストが低下すると言う問題があった。
素子の透過スペクトルを示している。図中ＴＳは３６０
゜ねじれた状態のスペクトルを表し、ＵＳはねじれのな
いユニホーム状態の透過スペクトルを表す。ＵＳでは波
長依存性はあるもののほぼ白色のスペクトルが得られて
おり、ＴＳ状態では黒に近いスペクトルが得られてい
る。一方、電圧が印加されていないＰではＴ状態の約３
倍の透過率となり、視覚上ではグレーに観察される。し
たがって、本素子では白、黒に加え灰色の部分が混在
し、表示品位を損なうと言う問題があった。また、この
素子にカラーフィルターを設けてカラー表示を行わせる
場合には、画素間からの光抜けのために見た目のコント
ラストが低下すると言う問題があった。
【０００８】本発明は、このような素子において、Ｐ状
態の複屈折を補償するための複屈折の材料を設けること
により、前記のような濃度差を減じ、高い視認性と高い
コントラストを有する液晶表示素子を提供するものであ
る。前記のような効果を発現させることのできる第一の
構成例について説明する。この例では、複屈折の材料と
してＰ状態にある液晶層とは逆の方向に略等しい角度ね
じれた配向構造を有するものを用い、Ｐ状態のツイスト
状態の複屈折を補償する。このとき、複屈折の材料の光
学異方性と厚さの積Δｎｄを液晶層と位相差板で略等し
くすることが必要である。
態の複屈折を補償するための複屈折の材料を設けること
により、前記のような濃度差を減じ、高い視認性と高い
コントラストを有する液晶表示素子を提供するものであ
る。前記のような効果を発現させることのできる第一の
構成例について説明する。この例では、複屈折の材料と
してＰ状態にある液晶層とは逆の方向に略等しい角度ね
じれた配向構造を有するものを用い、Ｐ状態のツイスト
状態の複屈折を補償する。このとき、複屈折の材料の光
学異方性と厚さの積Δｎｄを液晶層と位相差板で略等し
くすることが必要である。
【０００９】図５は本例の光学配置の説明図である。図
中ＲL、ＲUはそれぞれ下基板側、上基板側での液晶の配
向方向を表し、ＰL、ＰUはそれぞれ下側と上側の偏光板
の透過軸を表す。液晶分子はＲL、ＲUの間でねじれのな
いユニホーム配向または図中ωＴで表す３６０゜ねじれ
たツイスト配向または図中ωＰで表す１８０゜ねじれた
配向をとる。液晶セルと上側偏光板との間にねじれた配
向構造を有する複屈折材料が配置される。図中ｒＬはこ
のねじれ位相差板の下側、すなわち液晶セル側の配向方
向、ｒＵは前記ねじれ位相差板の上側、すなわち偏光板
側の配向方向である。位相差板はこの二つの配向方向の
間でωＲねじれた配向構造をとる。θｐＬは下側の液晶
の配向方向ＲLと下側偏光板の透過軸ＰLの成す角、θｐ
Ｕは位相差板の上側の配向方向ｒＵと上側偏光板ＰUの
成す角、θｒは上側の液晶分子の配向方向ＲUと位相差
板の下側の配向方向ｒＬの成す角を表す。ωＲの絶対値
はＰ状態での液晶のねじれ角と略等しく、向きが逆であ
ることが必要である。ここで略等しいとは、おおむね、
ねじれ角の絶対値の差が９０゜以内であることをいう。
両者のねじれ角の差が大きい場合には補償が完全でなく
なり、黒の表示時に光抜けを生ずる。またθｒは７０゜
〜１１０゜の範囲とすることが必要で、８０゜〜１００
゜の範囲がより好ましい。この範囲外であると良好な補
償効果が得られず、コントラストが低下する。θｐＬお
よびθｐＵは３０゜〜６０゜の範囲が好ましく、３５゜
〜５５゜の範囲がより好ましい。この範囲外の場合にも
コントラストの低下がおこる。光学異方性と厚さの積Δ
ｎｄを液晶層と位相差板で略等しくすることが必要であ
る。ここで略等しいとは、Δｎｄの差は５０％以内が好
ましく、３０％以内であることがより好ましい。このよ
うな構成により、Ｐ状態の複屈折はほぼ完全に補償する
ことができる。このときの各配向状態のスペクトルは図
６のようであり、ＴとＰの透過率が逆転するものの、そ
の差が従来のものに比べて格段に小さくなっていること
が解る。
中ＲL、ＲUはそれぞれ下基板側、上基板側での液晶の配
向方向を表し、ＰL、ＰUはそれぞれ下側と上側の偏光板
の透過軸を表す。液晶分子はＲL、ＲUの間でねじれのな
いユニホーム配向または図中ωＴで表す３６０゜ねじれ
たツイスト配向または図中ωＰで表す１８０゜ねじれた
配向をとる。液晶セルと上側偏光板との間にねじれた配
向構造を有する複屈折材料が配置される。図中ｒＬはこ
のねじれ位相差板の下側、すなわち液晶セル側の配向方
向、ｒＵは前記ねじれ位相差板の上側、すなわち偏光板
側の配向方向である。位相差板はこの二つの配向方向の
間でωＲねじれた配向構造をとる。θｐＬは下側の液晶
の配向方向ＲLと下側偏光板の透過軸ＰLの成す角、θｐ
Ｕは位相差板の上側の配向方向ｒＵと上側偏光板ＰUの
成す角、θｒは上側の液晶分子の配向方向ＲUと位相差
板の下側の配向方向ｒＬの成す角を表す。ωＲの絶対値
はＰ状態での液晶のねじれ角と略等しく、向きが逆であ
ることが必要である。ここで略等しいとは、おおむね、
ねじれ角の絶対値の差が９０゜以内であることをいう。
両者のねじれ角の差が大きい場合には補償が完全でなく
なり、黒の表示時に光抜けを生ずる。またθｒは７０゜
〜１１０゜の範囲とすることが必要で、８０゜〜１００
゜の範囲がより好ましい。この範囲外であると良好な補
償効果が得られず、コントラストが低下する。θｐＬお
よびθｐＵは３０゜〜６０゜の範囲が好ましく、３５゜
〜５５゜の範囲がより好ましい。この範囲外の場合にも
コントラストの低下がおこる。光学異方性と厚さの積Δ
ｎｄを液晶層と位相差板で略等しくすることが必要であ
る。ここで略等しいとは、Δｎｄの差は５０％以内が好
ましく、３０％以内であることがより好ましい。このよ
うな構成により、Ｐ状態の複屈折はほぼ完全に補償する
ことができる。このときの各配向状態のスペクトルは図
６のようであり、ＴとＰの透過率が逆転するものの、そ
の差が従来のものに比べて格段に小さくなっていること
が解る。
【００１０】液晶のΔｎｄはユニホーム状態のスペクト
ルに影響する。図６はΔｎｄ＝０．２７μｍのものであ
るが、さらにΔｎｄが大きい場合にはユニホーム状態は
着色した表示となる。逆に小さすぎる場合には青みを帯
び、さらに小さくなると透過率が低下する。良好な白黒
表示を行わせるためには、液晶層のΔｎｄは０．１５μ
ｍ〜０．４μｍの範囲が好ましく、０．２μｍ〜０．３
５μｍの範囲がより好ましい。したがって、位相差板の
Δｎｄも０．１５μｍ〜０．４μｍの範囲が好ましく、
０．２μｍ〜０．３５μｍの範囲がより好ましい。さら
に、本構成において液晶と位相差板のΔｎの波長依存性
もコントラストに影響する。両者のΔｎの波長依存性が
大きく異なる場合には、完全な補償が得られるのは特定
の波長に限られ、他の波長域では光抜けを生ずることと
なる。このため、両者のΔｎの波長依存性は、高いコン
トラストを得るためには、近似もしくは同一であること
が好ましい。
ルに影響する。図６はΔｎｄ＝０．２７μｍのものであ
るが、さらにΔｎｄが大きい場合にはユニホーム状態は
着色した表示となる。逆に小さすぎる場合には青みを帯
び、さらに小さくなると透過率が低下する。良好な白黒
表示を行わせるためには、液晶層のΔｎｄは０．１５μ
ｍ〜０．４μｍの範囲が好ましく、０．２μｍ〜０．３
５μｍの範囲がより好ましい。したがって、位相差板の
Δｎｄも０．１５μｍ〜０．４μｍの範囲が好ましく、
０．２μｍ〜０．３５μｍの範囲がより好ましい。さら
に、本構成において液晶と位相差板のΔｎの波長依存性
もコントラストに影響する。両者のΔｎの波長依存性が
大きく異なる場合には、完全な補償が得られるのは特定
の波長に限られ、他の波長域では光抜けを生ずることと
なる。このため、両者のΔｎの波長依存性は、高いコン
トラストを得るためには、近似もしくは同一であること
が好ましい。
【００１１】本発明で使用するねじれ構造を有する位相
差板としては、具体的にはねじれ構造を有する液晶セル
やねじれ配向した高分子液晶および高分子液晶の液晶状
態でのねじれ配向を固体状態に固定化した配向固定化高
分子液晶を好適に用いることができる。特に配向固定化
高分子液晶は自己保持性を有し、それ自体を非常に薄く
形成することが可能であるため、特に好ましく用いる。
位相差板としては上述のような連続したねじれ構造を有
するもののほか、光学的に一軸性のフィルムをその軸を
ずらせながら複数枚重ね合わせて実質的にねじれ配向と
同様の光学特性を有するよう調製したものも用いること
ができる。この場合、コントラストは連続したねじれの
ものに比べて若干低下するが、延伸フィルムのような安
価な材料を用いることができるので、コストを低下させ
ることができる。位相差板はそれ自身すべてが上述のよ
うな光学特性を有していてもよいが、別の透光性基板上
または基板間に形成されていてもよい。以上の説明で
は、液晶セルの上に位相差板を配置する構成で説明した
が、位相差板は液晶セルの下側あるいは両側に配置して
もよい。その場合の角度配置は素子を裏返した際には図
５と同一となる。また、以上の説明ではＰL、ＰUを偏光
板の透過軸として説明したが、これを吸収軸としても全
く同様の効果が得られる。
差板としては、具体的にはねじれ構造を有する液晶セル
やねじれ配向した高分子液晶および高分子液晶の液晶状
態でのねじれ配向を固体状態に固定化した配向固定化高
分子液晶を好適に用いることができる。特に配向固定化
高分子液晶は自己保持性を有し、それ自体を非常に薄く
形成することが可能であるため、特に好ましく用いる。
位相差板としては上述のような連続したねじれ構造を有
するもののほか、光学的に一軸性のフィルムをその軸を
ずらせながら複数枚重ね合わせて実質的にねじれ配向と
同様の光学特性を有するよう調製したものも用いること
ができる。この場合、コントラストは連続したねじれの
ものに比べて若干低下するが、延伸フィルムのような安
価な材料を用いることができるので、コストを低下させ
ることができる。位相差板はそれ自身すべてが上述のよ
うな光学特性を有していてもよいが、別の透光性基板上
または基板間に形成されていてもよい。以上の説明で
は、液晶セルの上に位相差板を配置する構成で説明した
が、位相差板は液晶セルの下側あるいは両側に配置して
もよい。その場合の角度配置は素子を裏返した際には図
５と同一となる。また、以上の説明ではＰL、ＰUを偏光
板の透過軸として説明したが、これを吸収軸としても全
く同様の効果が得られる。
【００１２】次に本発明の第二の構成例について説明す
る。この例では、位相差板が光学的に遅相軸を面内方向
に有する略一軸性のものを用い、位相差板のΔｎｄを液
晶のΔｎｄの０．１倍〜０．２倍の範囲に設定する。図
７は本例の光学配置の説明図である。液晶セルと上側偏
光板との間に略一軸性の位相差板が配置される。図中ｒ
は位相差板の遅相軸、θｐＵは位相差板の遅相軸と上側
偏光板の成す角、θｒは上側の液晶分子の配向方向と位
相差板の遅相軸の成す角を表す。また他の記号について
は図５と同じ意味を持つ。
る。この例では、位相差板が光学的に遅相軸を面内方向
に有する略一軸性のものを用い、位相差板のΔｎｄを液
晶のΔｎｄの０．１倍〜０．２倍の範囲に設定する。図
７は本例の光学配置の説明図である。液晶セルと上側偏
光板との間に略一軸性の位相差板が配置される。図中ｒ
は位相差板の遅相軸、θｐＵは位相差板の遅相軸と上側
偏光板の成す角、θｒは上側の液晶分子の配向方向と位
相差板の遅相軸の成す角を表す。また他の記号について
は図５と同じ意味を持つ。
【００１３】θｒは６０゜〜１２０゜の範囲とすること
が必要で、７０゜〜１１０゜の範囲がより好ましい。こ
の範囲外であると良好な補償効果が得られず、コントラ
ストが低下する。θｐＬは３０゜〜６０゜の範囲が好ま
しく、３５゜〜５５゜の範囲がより好ましい。この範囲
外の場合にもコントラストの低下がおこる。θｐＵは２
５゜〜５０゜の範囲が好ましく、３０゜〜４５゜の範囲
がより好ましい。この範囲外の場合にもコントラストの
低下がおこる。良好な白黒表示を行わせるための好適な
液晶層のΔｎｄの範囲は、０．１５μｍ〜０．４μｍの
範囲が好ましく、０．２μｍ〜０．３５μｍの範囲がよ
り好ましい。位相差板のΔｎｄは０．０２μｍ〜０．０
７μｍの範囲が好ましい。位相差板のΔｎｄが大きすぎ
る場合には、Ｔ状態の透過率が高くなり、コントラスト
が低下する。また、小さすぎる場合には補償が十分でな
く、良好な均一性は得られない。
が必要で、７０゜〜１１０゜の範囲がより好ましい。こ
の範囲外であると良好な補償効果が得られず、コントラ
ストが低下する。θｐＬは３０゜〜６０゜の範囲が好ま
しく、３５゜〜５５゜の範囲がより好ましい。この範囲
外の場合にもコントラストの低下がおこる。θｐＵは２
５゜〜５０゜の範囲が好ましく、３０゜〜４５゜の範囲
がより好ましい。この範囲外の場合にもコントラストの
低下がおこる。良好な白黒表示を行わせるための好適な
液晶層のΔｎｄの範囲は、０．１５μｍ〜０．４μｍの
範囲が好ましく、０．２μｍ〜０．３５μｍの範囲がよ
り好ましい。位相差板のΔｎｄは０．０２μｍ〜０．０
７μｍの範囲が好ましい。位相差板のΔｎｄが大きすぎ
る場合には、Ｔ状態の透過率が高くなり、コントラスト
が低下する。また、小さすぎる場合には補償が十分でな
く、良好な均一性は得られない。
【００１４】本発明で用いる略一軸性の位相差板は、具
体的にはポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ト
リアセチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン
などのポリマーフィルムやホモジニアス配向させた液晶
セル、配向した高分子液晶および高分子液晶の液晶状態
でのホモジニアス配向を固体状態に固定化した配向固定
化高分子液晶を用いることにより実現することができ
る。位相差板としては上述のように単独で用いるほか、
遅相軸をずらして配置された複数の略一軸性の位相差板
を用いることもできる。位相差板はそれ自身すべてが上
述のような光学特性を有していてもよいが、別の透光性
基板上または基板間に形成されていてもよい。また、液
晶の基板がフィルム基板である場合には、基板のΔｎｄ
を調整することにより基板自体を位相差板とすることも
できる。このように構成した場合には、部品点数を減ら
せる上、素子の厚みを減ずる効果をも有する。また本例
でも位相差板を液晶セルの下部に配置することもでき
る。
体的にはポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ト
リアセチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン
などのポリマーフィルムやホモジニアス配向させた液晶
セル、配向した高分子液晶および高分子液晶の液晶状態
でのホモジニアス配向を固体状態に固定化した配向固定
化高分子液晶を用いることにより実現することができ
る。位相差板としては上述のように単独で用いるほか、
遅相軸をずらして配置された複数の略一軸性の位相差板
を用いることもできる。位相差板はそれ自身すべてが上
述のような光学特性を有していてもよいが、別の透光性
基板上または基板間に形成されていてもよい。また、液
晶の基板がフィルム基板である場合には、基板のΔｎｄ
を調整することにより基板自体を位相差板とすることも
できる。このように構成した場合には、部品点数を減ら
せる上、素子の厚みを減ずる効果をも有する。また本例
でも位相差板を液晶セルの下部に配置することもでき
る。
【００１５】本発明で用いる液晶は、誘電異方性が正の
ネマティック液晶にコレステリック液晶を添加した液晶
組成物を好適に用いる。また、ネマティック液晶として
周波数によって誘電異方性の正負が変化する二周波駆動
用のネマティック液晶をも用いることもできる。液晶の
自然ピッチは用いるねじれ角によって異なる。ｗ０が１
８０゜の場合、液晶層の厚さをｄ、液晶の自然ピッチを
Ｐｔとしたときに、ｄ／Ｐが０．４〜０．８の範囲が好
ましい。一般的にはｄ／Ｐがｗ０／３６０の０．８倍か
ら１．６倍となるように設定することが好ましい。
ネマティック液晶にコレステリック液晶を添加した液晶
組成物を好適に用いる。また、ネマティック液晶として
周波数によって誘電異方性の正負が変化する二周波駆動
用のネマティック液晶をも用いることもできる。液晶の
自然ピッチは用いるねじれ角によって異なる。ｗ０が１
８０゜の場合、液晶層の厚さをｄ、液晶の自然ピッチを
Ｐｔとしたときに、ｄ／Ｐが０．４〜０．８の範囲が好
ましい。一般的にはｄ／Ｐがｗ０／３６０の０．８倍か
ら１．６倍となるように設定することが好ましい。
【００１６】配向膜界面での液晶の配向は、基板面に対
して液晶分子が０．５゜〜３０゜の範囲で傾いて配向し
たチルト配向が好ましい。このような配向は、ポリイミ
ドやポリアミド、ポリビニルアルコールなどの高分子膜
をラビングする方法や、金属酸化物を斜め蒸着する方法
など従来公知の方法を用いることができる。なお、以上
の説明では素子を透過型として説明したが、透過型とし
て用いる際にはバックライトユニットを背面に設けるこ
とも可能である。また、バックライトユニットの代わり
に反射板を設け、素子を反射型として用いることもでき
る。また、カラーフィルターを併用することによりカラ
ー表示を行わせることもできる。以上の説明において
は、Ｔ状態で黒、Ｕ状態で白表示となるような偏光板配
置で説明したが、一方の偏光板を９０゜回転させること
により白黒を反転させることができる。この場合にも本
発明の効果は変わらない。
して液晶分子が０．５゜〜３０゜の範囲で傾いて配向し
たチルト配向が好ましい。このような配向は、ポリイミ
ドやポリアミド、ポリビニルアルコールなどの高分子膜
をラビングする方法や、金属酸化物を斜め蒸着する方法
など従来公知の方法を用いることができる。なお、以上
の説明では素子を透過型として説明したが、透過型とし
て用いる際にはバックライトユニットを背面に設けるこ
とも可能である。また、バックライトユニットの代わり
に反射板を設け、素子を反射型として用いることもでき
る。また、カラーフィルターを併用することによりカラ
ー表示を行わせることもできる。以上の説明において
は、Ｔ状態で黒、Ｕ状態で白表示となるような偏光板配
置で説明したが、一方の偏光板を９０゜回転させること
により白黒を反転させることができる。この場合にも本
発明の効果は変わらない。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を示す。
【００１８】実施例１ 透明電極を有するガラス基板にポリミイド（日本合成ゴ
ム社製ＡＬ３０４６）を塗布し、ラビング処理を行っ
た。同様の処理を行った別の基板と先の基板を配向処理
面が対向するようにシリカビーズスペーサーを介して重
ね合わせ、基板間の空隙に液晶を注入した。液晶として
は、ネマティック液晶（Δｎ＝０．７９）（メルク社製
ＺＬＩ３４１２−０００）に右回りねじれを誘起するキ
ラルネマティック液晶（メルク社製 Ｓ８１１）を１．
１％添加してピッチを８．２μｍに調製した液晶を用い
た。液晶層の厚さはスペーサーの粒径により４．１μｍ
に調整した。また、上下のラビングの方向は反平行とな
るように構成した。このセルの上にΔｎｄが４０ｎｍで
あるポリマーカーボネートフィルムをその遅相軸が上基
板のラビング方向と直交するようにして重ね合わせ、さ
らに一対の偏光板で挾み込むことにより本発明になる液
晶表示素子を構成した。上下の偏光板の透過軸の方向は
θｐＬ＝４５゜、θｐＵ＝３５゜とした。この素子の透
過スペクトルをＴ状態とＵ状態の配向状態に対するＹ値
は下表１に示す。Ｔ状態とＰ状態の透過率の差が減少し
た。
ム社製ＡＬ３０４６）を塗布し、ラビング処理を行っ
た。同様の処理を行った別の基板と先の基板を配向処理
面が対向するようにシリカビーズスペーサーを介して重
ね合わせ、基板間の空隙に液晶を注入した。液晶として
は、ネマティック液晶（Δｎ＝０．７９）（メルク社製
ＺＬＩ３４１２−０００）に右回りねじれを誘起するキ
ラルネマティック液晶（メルク社製 Ｓ８１１）を１．
１％添加してピッチを８．２μｍに調製した液晶を用い
た。液晶層の厚さはスペーサーの粒径により４．１μｍ
に調整した。また、上下のラビングの方向は反平行とな
るように構成した。このセルの上にΔｎｄが４０ｎｍで
あるポリマーカーボネートフィルムをその遅相軸が上基
板のラビング方向と直交するようにして重ね合わせ、さ
らに一対の偏光板で挾み込むことにより本発明になる液
晶表示素子を構成した。上下の偏光板の透過軸の方向は
θｐＬ＝４５゜、θｐＵ＝３５゜とした。この素子の透
過スペクトルをＴ状態とＵ状態の配向状態に対するＹ値
は下表１に示す。Ｔ状態とＰ状態の透過率の差が減少し
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】実施例２ 実施例１において、実施例１と同様にして作製した別の
セルに、第一のセルとは逆のねじれを誘起する（メルク
社製Ｒ８１１）を添加してピッチを８．２μｍに調整し
た前記ＺＬＩ３４１２−０００液晶を注入し、ねじれの
方向が逆で１８０゜ねじれた第二の液晶セルを作製し
た。第一の液晶セルの上に第二の液晶セルを、第一のセ
ルの上側のラビング方向と、第二のセルの下側のラビン
グ方向が直交するように重ね合わせ、さらに一対の偏光
板で挾み込むことにより本発明になる液晶表示素子を構
成した。上下の偏光板の透過軸の方向はθｐＬ＝４５
゜、θｐＵ＝４５゜とした。この素子の透過スペクトル
をＴ状態とＰ状態の配向状態に対するＹ値は表１に示す
ものと同様のものであり、Ｔ状態とＰ状態の透過率の差
が減少した。さらに、Ｐ状態についてほぼ完全な遮光状
態を得ることができた。
セルに、第一のセルとは逆のねじれを誘起する（メルク
社製Ｒ８１１）を添加してピッチを８．２μｍに調整し
た前記ＺＬＩ３４１２−０００液晶を注入し、ねじれの
方向が逆で１８０゜ねじれた第二の液晶セルを作製し
た。第一の液晶セルの上に第二の液晶セルを、第一のセ
ルの上側のラビング方向と、第二のセルの下側のラビン
グ方向が直交するように重ね合わせ、さらに一対の偏光
板で挾み込むことにより本発明になる液晶表示素子を構
成した。上下の偏光板の透過軸の方向はθｐＬ＝４５
゜、θｐＵ＝４５゜とした。この素子の透過スペクトル
をＴ状態とＰ状態の配向状態に対するＹ値は表１に示す
ものと同様のものであり、Ｔ状態とＰ状態の透過率の差
が減少した。さらに、Ｐ状態についてほぼ完全な遮光状
態を得ることができた。
【００２１】実施例３ 実施例１の両方の基板において、Δｎｄが０．２μｍ厚
のポリカーボネートフィルムを用いて形成し、別途位相
差板を設けずに液晶表示素子を作製した。フィルム基板
の遅相軸はラビング方向と直交するように配置した。こ
の素子の特性は実施例１と同様に優れたものであり、
１．１ｍｍのガラス基板を用いたセルに比べて約１／２
の厚さで素子を構成することができた。
のポリカーボネートフィルムを用いて形成し、別途位相
差板を設けずに液晶表示素子を作製した。フィルム基板
の遅相軸はラビング方向と直交するように配置した。こ
の素子の特性は実施例１と同様に優れたものであり、
１．１ｍｍのガラス基板を用いたセルに比べて約１／２
の厚さで素子を構成することができた。
【００２２】
１．請求項１ 画素部と非画素部の透過率の不均一性に基づく表示の不
均一性を改善することができる。また、非画素部の遮光
性が向上するため、カラー表示に用いた場合に問題とな
る非画素部からの光抜けを大幅に改善することができ、
コントラストの高い表示素子を提供することができる。 ２．請求項２ 非画素部からの光抜けをほぼ完全に抑えることができ
る。また黒表示の遮光性も高く、均一でコントラストの
高い表示を得ることができる。 ３．請求項３ 改善された表示性能に加え、延伸フィルムのような安価
な位相差板を用いることができるため、コストの上昇が
少ないという利点を有する。 ４．請求項４ 少ない部品点数、工程で本発明の表示素子を構成するこ
とが可能であるため、低コストにて提供することができ
る。さらに、位相差板が不要となるために、素子の厚み
増加を防ぐこともできる。
均一性を改善することができる。また、非画素部の遮光
性が向上するため、カラー表示に用いた場合に問題とな
る非画素部からの光抜けを大幅に改善することができ、
コントラストの高い表示素子を提供することができる。 ２．請求項２ 非画素部からの光抜けをほぼ完全に抑えることができ
る。また黒表示の遮光性も高く、均一でコントラストの
高い表示を得ることができる。 ３．請求項３ 改善された表示性能に加え、延伸フィルムのような安価
な位相差板を用いることができるため、コストの上昇が
少ないという利点を有する。 ４．請求項４ 少ない部品点数、工程で本発明の表示素子を構成するこ
とが可能であるため、低コストにて提供することができ
る。さらに、位相差板が不要となるために、素子の厚み
増加を防ぐこともできる。
【図１】従来のコレステリック液晶を用いた双安定性液
晶表示素子の構成を模式的に示した断面図である。
晶表示素子の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】液晶表示素子の構成に加えて上基板１２と偏光
板４１の間に位相差板５１を設けた本発明の液晶表示素
子の一例の構成を模式的に示した断面図である。
板４１の間に位相差板５１を設けた本発明の液晶表示素
子の一例の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】本発明の液晶表示素子の液晶セルの液晶の配向
状態を模式的に示した図である。
状態を模式的に示した図である。
【図４】従来の位相差板を用いない液晶表示素子の透過
スペクトルを示す図である。
スペクトルを示す図である。
【図５】本発明の液晶表示素子の第１の例の光学配置の
説明図である。
説明図である。
【図６】図５の液晶表示素子のＵ、ＰおよびＴ状態のス
ペクトルを示す図である。
ペクトルを示す図である。
【図７】本発明の液晶表示素子の第２の例の光学配置の
説明図である。
説明図である。
ｒ 位相差板の遅相軸 ＲL 下基板側の液晶の配向方向 ＲU 上基板側の液晶の配向方向 ＰL 下側の偏光板の透過軸 ＰU 上側の偏光板の透過軸 ｒＬ ねじれ位相差板の下側（すなわち液晶セル側）の
配向方向 ｒＵ ねじれ位相差板の上側（すなわち偏光板側）の配
向方向 θｐＬ 下側の液晶の配向方向と下側偏光板の透過軸の
成す角 θｐＵ 位相差板の上側の配向方向と上側偏光板の成す
角 θｒ 上側の液晶分子の配向方向と位相差板の遅相軸の
成す角 ωＰ １８０゜ねじれた液晶の配向 ωＴ ３６０゜ねじれた液晶のツイスト配向 ωＲ ｒＬとｒＵの間でねじれた位相差板のねじれた配
向構造 Ｕ 液晶の配向状態（ねじれのない状態） Ｐ 液晶の配向状態（１８０゜ねじれた状態） Ｔ 液晶の配向状態（３６０゜ねじれた状態） ＴＳ ３６０゜ねじれた状態の透過スペクトル ＵＳ ねじれのないユニホーム状態の透過スペクトル ＰＳ １８０゜ねじれた状態の透過スペクトル １１ 下基板 １２ 上基板 ２１ 透明電極 ２２ 透明電極 ３０ 液晶層 ３１ 配向膜 ３２ 配向膜 ４１ 偏光板 ４２ 偏光板 ５１ 位相差板
配向方向 ｒＵ ねじれ位相差板の上側（すなわち偏光板側）の配
向方向 θｐＬ 下側の液晶の配向方向と下側偏光板の透過軸の
成す角 θｐＵ 位相差板の上側の配向方向と上側偏光板の成す
角 θｒ 上側の液晶分子の配向方向と位相差板の遅相軸の
成す角 ωＰ １８０゜ねじれた液晶の配向 ωＴ ３６０゜ねじれた液晶のツイスト配向 ωＲ ｒＬとｒＵの間でねじれた位相差板のねじれた配
向構造 Ｕ 液晶の配向状態（ねじれのない状態） Ｐ 液晶の配向状態（１８０゜ねじれた状態） Ｔ 液晶の配向状態（３６０゜ねじれた状態） ＴＳ ３６０゜ねじれた状態の透過スペクトル ＵＳ ねじれのないユニホーム状態の透過スペクトル ＰＳ １８０゜ねじれた状態の透過スペクトル １１ 下基板 １２ 上基板 ２１ 透明電極 ２２ 透明電極 ３０ 液晶層 ３１ 配向膜 ３２ 配向膜 ４１ 偏光板 ４２ 偏光板 ５１ 位相差板
Claims (4)
- 【請求項１】 ねじれ角がｗ０である安定状態とねじれ
角がｗ０＋１８０°の第１の準安定状態とねじれ角がｗ
０−１８０°である第２の準安定状態とを有し、印加電
圧波形によって第１の準安定状態または第２の準安定状
態を選択するように構成した液晶セルと、該液晶セルを
挟み込むようにして配置された一対の偏光板とから構成
される双安定型の液晶表示素子において、液晶セルと少
なくとも一方の偏光板の間にねじれ角がｗ０である安定
状態での複屈折を減ずるような複屈折の材料を偏光板と
液晶セルの間に配置したことを特徴とする液晶表示素
子。 - 【請求項２】 複屈折の材料が安定状態の液晶層のねじ
れとは逆の方向に略等しい角度ねじれた配向構造を有
し、かつ、その光学異方性と厚さの積△ｎｄを液晶層の
それと略等しくするものであり、また複屈折の材料の表
面の遅相軸と隣接する液晶層の配向方向を略直交させた
ものである請求項１記載の液晶表示素子。 - 【請求項３】 複屈折の材料が光学的に遅相軸を面内に
有する略１軸性であり、かつ、その△ｎｄを液晶の△ｎ
ｄの０．１倍〜０．２倍とするものであり、また、該材
料の複屈折層表面の遅相軸層と隣接する液晶層の配向方
向が６０゜〜１２０゜の範囲の角度をなすように交差さ
せたものである請求項１または２記載の液晶表示素子。 - 【請求項４】 複屈折の材料が高分子フィルムであり、
かつ、該高分子フィルムが液晶層を保持するための基板
を兼ねるものである請求項１、２または３記載の液晶表
示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9219964A JPH1152348A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9219964A JPH1152348A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152348A true JPH1152348A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16743801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9219964A Pending JPH1152348A (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1152348A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8199265B2 (en) | 2007-06-15 | 2012-06-12 | National Institute Of Information And Communications Technology | Optical waveform shaping device |
| JP2023041293A (ja) * | 2021-09-13 | 2023-03-24 | 日東電工株式会社 | 光学積層体およびそれを用いた画像表示装置 |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP9219964A patent/JPH1152348A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8199265B2 (en) | 2007-06-15 | 2012-06-12 | National Institute Of Information And Communications Technology | Optical waveform shaping device |
| JP2023041293A (ja) * | 2021-09-13 | 2023-03-24 | 日東電工株式会社 | 光学積層体およびそれを用いた画像表示装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050616 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050705 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051101 |