(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶分子が直径５．５ミクロン以下のスペーサで規定された間隔に１８０以上２８０度以下の捩れ角の螺旋構造をなして基板間に挟持された液晶セルと、その液晶セルの基板に偏光板と重ねて配置された位相板とを有し、非点灯時にバイアスがかかる液晶表示器において、無電界時の透過率が非点透時の透過率と略同一となるように前記位相板のΔｎ・ｄを選択したことを特徴とする液晶表示器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はいわゆる高速応答型ＳＴＮ液晶表示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より液晶分子の捩れ角を大きくして複屈折異方性を利用した単純マトリクス表示方式が商品化されており、これは着色が出るので特公平３−７７４９０号公報のように基板の外の偏光板の間に位相板を入れている。
【０００３】
この様な位相板は、単純マトリクス型では選択時に大きな走査電圧がかかり、非選択時にも一定の電圧がかかっているので、点灯時（走査時にオン電圧、非走査時に非選択電圧）の透過率と非点灯時（走査時にオフ電圧、非走査時に非選択電圧）の透過率の差が大きくなるように光軸や特性を調整している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この様な表示器を高速応答型にすると、コントラスト比が低下する現象が起きた。これを検討したところ、非選択時の透過率が上がっていることが判明した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はこの様な点を考慮して、液晶分子の動きによって非点灯時の透過率が低下しているものと考えて成されたものである。
【０００６】
まず本発明は、液晶分子が直径５．５ミクロン以下のスペーサで規定された間隔に１８０以上２８０度以下の捩れ角の螺旋構造をなして基板間に挟持された液晶セルと、その液晶セルの基板に偏光板と重ねて配置された位相板とを有する液晶表示器において、無電界時の透過率が非点灯時の透過率と略同一となるように前記位相板のΔｎ・ｄを選択したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は液晶表示器の断面模式図で螺旋構造をなしたネマティック液晶がホモジニアス配向されて基板の間に充填されている。この液晶層１は、液晶分子が１８０以上２８０度以下の捩れ角の螺旋構造をなし、直径５．５ミクロン以下のスペーサ２で規定された間隙に基板３、４間に挾持されている。基板３は硝子などの基台３０にストライプ状の透明電極３１と配向膜３２を有している。基板４は同様の基台４０に、保護層４４に覆われたカラーフィルター４３を有し基板３の透明電極３１と直交するストライプ状の透明電極４１と配向膜４２を有している。
【０００９】
この様な液晶セル１０の基板の外側には一対の偏光板５が配置され、液晶層１と偏光板５の間には位相板６が挿入配置されている。偏光板５を上下２枚用いる場合には位相板６も上下に分割して配置してもよく、また液晶セル１０が反射型の場合には偏光板は１枚でよい。
【００１０】
この様な構成のいわゆるＳＴＮの液晶セル１０においては、コントラストを最適化するために偏光板５の偏光軸を特定の角度にあわせる。また位相板６は複屈折干渉色を打ち消すために用いられ、通常は色彩を整えることが求められる。そして液晶表示器として高速応答型にするには液晶材料を粘性の低いものとし、液晶層１の厚みを薄くすることがなされる。然し乍ら、単に液晶材料を粘性の低いものとし、液晶層１の厚みを直径５．５ミクロン以下のスペーサで規定された間隔になるように薄くすると、高速応答型にはなったが、前述の如くコントラストが低くなった。当初この原因を液晶物質の旋光性、複屈折性と言った液晶材料固有の光学特性に起因したものと考えていたが、コントラスト低下の原因が遮光時の光漏れにあると思われるので、その点について以下の様な推定を行った。
【００１１】
即ち、単純マトリクス駆動においては、非点灯時においても一定のバイアスがかかっている。従ってコントラストを最適化するには、無電界時の光透過率と点灯時の光透過率との差を大きくするのではなく、非点灯時の光透過率と点灯時の透過率の差を大きくするようにする。ところが図２に点線で示すように、非点灯時（例えば２８Ｖ近辺）よりも低い電圧においては光透過率が上がってしまう。これは液晶分子が基板（配向膜）にホモジニアス配向されており、無電界時には分子の長軸と基板表面とがなす角（以下チルト角という）が小さく、非点灯時には比較的大きくなっているが、そのチルト角が大きくなった状態に合わせて位相板や偏光軸の光学特性を定めているので現れたものと推測される。
【００１２】
ところが高速応答型のＳＴＮでは非点灯状態においては微妙な印加電圧の変化で落ち着くチルト角の大きさが変動するものと推測する。つまり、通常のＳＴＮで落ち着くはずのチルト角に対して、例えば点灯が続いた後の非点灯時ではその大きさのチルト角に落ち着くが、非点灯時が何フレームも継続した時などでは無電界状態に近い小さいチルト角にまで下がってしまうものと推測した。
【００１３】
そこで本発明では通常の非点灯時の実効電圧とそれよりも低い実効電圧の光透過率をほぼ等しくするか、もしくは通常の非点灯時の実効電圧とそれよりも低い実効電圧の各々の光透過率をカバーする光学補償を行うこととし、これを液晶のΔｎ・ｄと位相板のΔｎ・ｄの組み合わせで達成することができた。ここにΔｎ・ｄは通常レターディションと呼ばれるもので、その光学体の複屈折異方性Δｎと厚みｄの積である。
【００１４】
【実施例】
液晶層１の液晶分子の捩れ角２５０度、液晶層の厚みを支えるスペーサの直径４．７ｍｍ、液晶のΔｎ・ｄが５６５ｎｍの液晶セル１０に対して、位相板６を２枚用いた。評価時の駆動条件は１／３００デューティ１／１７バイアス、周波数１２０Ｈｚで駆動した。また液晶電圧が十分に立ち上がった電圧Ｖ１を印加した状態での一定の背面照明に対して（液晶表示器を配置した透過光の量）を１００％と定義したときの非点灯時の透過率（％）を目安とした。
【００１５】
その結果、Δｎ・ｄが４３０ｎｍの位相板２枚を各々液晶セル１０の上下に配置したときの点灯時の透過量が６８％、非点灯時は２．２％、で最大コントラストは３１、非点灯時の透過率は５％であった。これは図２の破線で示した特性に相当する。
【００１６】
位相板のΔｎ・ｄを順次変更して特性を測定したが、上にΔｎ・ｄが４４０ｎｍの位相板、下にΔｎ・ｄが４３０ｎｍの位相板を各々液晶セル１０の上下に配置したときの点灯時の透過量が７０％、非点灯時は２．０％、で最大コントラストは３５、この時の非点灯時の透過率は２．５％であった。これは図２の実線で示した特性に相当し、この液晶セル１０のベストモードであった。
【００１７】
同様に上にΔｎ・ｄが４４５ｎｍの位相板、下にΔｎ・ｄが４３０ｎｍの位相板を各々液晶セル１０の上下に配置したときの点灯時の透過量が６８％、非点灯時は１．９％、で最大コントラストは３５、この時の非点灯時の透過率は３％であった。これは閾値以下の、通常の非点灯時の実効電圧とそれよりも低い実効電圧の光透過率をほぼ等しくする限界のΔｎ・ｄであった。
【００１８】
さらにΔｎ・ｄを変化させて上のΔｎ・ｄを４５０ｎｍとし下のΔｎ・ｄを４３０ｎｍとした位相板２枚を各々液晶セル１０の上下に配置したときは点灯時の透過量が６６％、非点灯時は２．２％、で最大コントラストは３０と低下してしまった。この時の非点灯時の透過率は５％であった。
【００１９】
従って上述した液晶セル１０に対しては上側の位相板のΔｎ・ｄ＝４４０〜４４５ｎｍ、下側の位相板のΔｎ・ｄ＝４３０ｎｍが本発明の実施例である。
【００２０】
この様な本発明実施例において、無電界時の透過率が非点灯時の透過率と略同一となるとは、液晶表示器のほぼ中央の電極交差部分とその周辺部の片方の電極しか存在しない部分と、液晶表示器の隅部の電極が存在しない部分との輝度が、非点灯時において目視で略同じに見える状態である。
【００２１】
そして上述のような液晶と位相板の組み合わせをスペーサ４μｍ〜６．５μｍまた液晶セルのΔｎ・ｄが０．１４〜０．１６の範囲で、高速応答型に構成して確認したが、位相板は非点灯時の透過率が３．０％以下となるようなΔｎ・ｄとすればコントラストが確保することができた。
【００２２】
【発明の効果】
以上の如く本発明にあっては、高速応答型のために液晶層の厚みを薄くした場合であっても良好な非点灯状態が維持でき、コントラストが高く、表示品位の良好な液晶表示器が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の液晶表示器の断面模式図である。
【図２】液晶表示器の印加電圧（横軸）対光透過率（縦軸）の特性図である。
【符号の説明】
１０  液晶セル
１  液晶層
２  スペーサ
３  基板
４  基板
５  偏光板
６  位相板
【図１】
0003819606.tif 000002
【図２】
0003819606.tif 000003