WO2000011516A1 - Afficheur a cristaux liquide et son procede de fabrication - Google Patents

Description

明 細 書 液晶表示装置及びその製造方法 技術分野

本発明は液晶表示装置及びその製造方法に関し、 特に S T N型の 液晶素子とこれに係合する各構成要素について、 高画質化を実現す るための最適な配置関係を規定した液晶表示装置及びその製造方法 に関する。 本発明は、 その高画質を利用 して、 携帯用端末機器、 玩 具ゲーム用機器、 等の液晶表示部に有利に使用するこ とができる。 背景技術

例えば、 特願平 7 — 1 9 1 2 9 6号公報 （公開日、 平成 7年 7 月 2 8 日、 「液晶装置」 ） には、 第 1 の偏光板と第 2 の偏光板の間に 、 第 1 の透明電極を持つ第 1 の基板と第 2 の透明電極を持つ第 2 の 基板との間にネマチッ ク液晶層を挟持した表示セルと、 前記第 2 の 偏光板と前記第 2 の基板の間に設けた高分子フ ィ ルム又は補償液晶 セルからなる位相差補正用の光学的異方体と、 を配置した S T N型 の液晶装置が開示されている。

本文献によれば、 表示セル （液晶素子に対応） のネマチッ ク液晶 層は 1 2 0 ° 以上にねじれ配向され、 このネマチッ ク液晶層のツイ ス ト角と、 その複屈折率 Δ n と基板間の隙間 d との積である リ 夕デ ーシ ヨ ン A n dに応じて、 光学的異方体のねじれ角と Δ n dを、 所 定の条件に設定する ことにより、 液晶素子のオン状態及びオフ状態 における表示画面の着色を解消するよう に している。

しかしながら、 この文献では、 ネマチッ ク液晶層のツイ ス ト角と 厶 n dに応じて、 光学的異方体 （ねじれ位相差板に対応） のねじれ 角と Δ n dを設定する ものであり、 具体的に、 ①ねじれ位相差板の ねじれ角の方向と液晶素子のツイス ト角の方向との角度関係、 ②第 2 の基板側の配向膜の液晶分子配向方向とねじれ位相差板の下ポ リ マーの分子配向方向との角度関係、 ③第 1 の偏光板の吸収軸と第 1 の基板側の配向膜の液晶分子配向方向との角度関係、 ④第 2 の偏光 板の吸収軸とねじれ位相板の上ポ リ マーの分子配向方向との角度関 係、 ⑤ネマチッ ク液晶層の複屈折率とねじれ位相差板の複屈折率と の関係、 ⑥液晶素子の液晶層における優先視角方向、 等を具体的に 規定していない。 従って、 本文献では、 液晶素子のオン状態及びォ フ状態における表示画面の着色を解消する際に、 最適な表示品質を 得るまでには至っていない。 発明の開示

本発明の目的は、 種々の実験で得られた結果に基づき、 上記の① から⑥の角度関係を具体的に規定するこ とにより、 表示画面の着色 を解消 し、 明る く 、 高コ ン トラス トな画質の液晶表示装置を提供す るこ とにあ 。

また、 本発明の他の目的は、 上記の液晶表示装置の構成に基づい て、 構成部品の材料取りを極めて効率的に行い、 その結果、 製造コ ス 卜の低減と生産性の向上を可能にした上記液晶表示装置の製造方 法を提供することにある。

本発明の第 1 の態様によれば、 第 1 の透明電極を有する第 1 の基 板と、 第 2 の透明電極を有する第 2 の基板とを有し、 前記第 1 及び 第 2 の基板の間に S T Nのツイス ト角 （好ま し く は 1 8 0 ° 〜 2 7 0 ° の範囲） でッイス ト配向 しているネマチッ ク液晶層を挟持して なる液晶素子と、 前記第 1 の基板の外側に設けた第 1 の偏光板と、 前記第 2 の基板の外側に設けた液晶性ポ リ マー層を有するねじれ位 相差板と、 前記ねじれ位相差板の外側に設けた第 2 の偏光板とを備 えた液晶表示装置において、

前記ねじれ位相差板の分子配向のねじれ角のねじれ方向は、 前記 液晶素子の液晶分子のッイ ス ト配向の方向と逆方向であり、 かつ前 記ねじれ位相差板の前記ねじれ角は前記液晶素子のッイ ス ト角より

1 0 ° 〜 4 0 ° 小さ く構成されている。

好ま し く は、 前記第 2 の基板側の配向膜の液晶分子配向方向と、 前記液晶性ポ リ マー層の下ポ リ マーの分子配向方向とのなす角度が

8 0 ° 〜 9 0 ° の範囲であり、 前記第 1 の偏光板の吸収軸と前記第

1 の基板側の配向膜の液晶分子配向方向とのなす角度が 5 0 ° 〜 6

0 ° の範囲であり、 さ らに、 前記第 2 の偏光板の吸収軸と前記液晶 性ポ リ マ一層の上ポ リ マーの分子配向方向とのなす角度が 3 0 ° 〜

4 0 ° の範囲である。

また、 好ま し く は、 前記ネマチ ッ ク液晶層の複屈折率 Δ n 1 とそ の液晶層の厚み d 1 との積である リ タデ一シ ョ ン Δ η d 1 と、 前記 液晶性ポ リマー層の複屈折率 Δ n 2 と液晶性ポ リ マ一層の厚み d 2 との積である リ タデ一シ ヨ ン A n d 2 との関係が、 A n d l = 0.

7 〜 0. 9 mであり、 かつ、 A n d l — Z\ n d 2 = 0. 1 〜 0.

3 / m、 である。

さ らに好ま しく は、 前記液晶素子の優先視角方向が、 2 時半ある いは 4 時半あるいは 7 時半あるいは 1 0 時半のいずれかに設定され 。

さ らに好ま し く は、 前記第 2 の偏光板と前記ねじれ位相差板は貼 り合わせュニッ トを構成し、 前記貼り合わせュニッ トは、 前記第 2 の偏光板の吸収軸と前記液晶性ポ リ マー層の上ポ リ マーの分子配向 方向とのなす角度が 3 0 ° 〜 4 0 。 の範囲である こ とを利用 して、 ロールフ ィ ルム状の前記第 2 の偏光板と、 ロールフ ィ ルム状の前記 ねじれ位相差板を、 同一のロールァゥ 卜方向に重ね合わせ粘着し、 かつ粘着された後、 所定寸法に裁断して構成される。

さ らに好ま し く は、 前記ねじれ位相差板の液晶性ポ リ マー層は、 そのリ タデ一シ ヨ ン A n d 2 力く、 所定の温度範囲 （好ま し く は 2 0 °C〜 8 0 °C ) において、 前記ネマチッ ク液晶層の リ タデ一シ ヨ ン厶 n d 1 より も常に小さ く なるような温度補償特性を有する。

本発明の第 2の態様によれば、 第 1 の透明電極を有する第 1 の基 板と、 第 2 の透明電極を有する第 2 の基板とを有し、 前記第 1 及び 第 2 の基板の間に S T Nのツイ ス ト角が 1 8 0 ° 〜 2 7 0 ° の範囲 でッイス ト配向しているネマチッ ク液晶層を挟持してなる液晶素子 と、 前記第 1 の基板の外側に設けた第 1 の偏光板と、 前記第 2 の基 板の外側に設けた液晶性ポ リ マー層を有するねじれ位相差板と、 前 記ねじれ位相差板の外側に設けた第 2 の偏光板とを備え、 前記第 2 の偏光板の吸収軸と前記液晶性ポリマー層の上ポ リ マーの分子配向 方向とのなす角度が 3 0 ° 〜 4 0 ° の範囲に規定された液晶表示装 置を製造する製造方法において、

a ) 前記第 2 の偏光板をロールフ ィ ルム状に形成し、

b ) かつ、 前記ねじれ位相差板をロールフ ィ ルム状に形成し、 c ) 前記角度が 3 0 ° 〜 4 0 ° の範囲であるこ とを利用 して、 前 記第 2 の偏光板のロールフ ィ ルムのロールァゥ ト方向と、 前記ねじ れ位相差板のロールフ ィ ルムのロールァゥ ト方向を同一に配置し、 d ) 同時に口一ルァゥ 卜 しながら前記第 2 の偏光板のロールフ ィ ルムと前記ねじれ位相差板のロールフ ィ ルムを重ね合わせて粘着し e ) 前記粘着後に所定の寸法に裁断するこ とによ り第 2 の偏光板 とねじれ位相差板の貼り合わせュニッ 卜を製造する。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明を適用する液晶表示装置の要部構成図である。 図 2 は、 本発明に使用するねじれ位相差板を用いて、 ねじれ位相 差板と偏光板の配置角度を種々 に変化させて実験番号 1 〜 7 を行つ たときの角度のデータである。

図 3 は、 後述の図 4 〜図 1 0 のデータに基づいて、 最終的に良好 な表示画質が得られたときの配置角度関係を示すデータであり、 図 と同様のデータの表記で表したものである。

図 4 は、 図 2 の実験番号 1 に対応し、 ねじれ位相差板の A n d と 透過率の関係を示すグラフである。

図 5 は、 図 2 の実験番号 2 に対応し、 ねじれ位相差板の A n d と 透過率の関係を示すグラフである。

図 6 は、 図 2 の実験番号 3 に対応し、 上偏光板の配置角度の関係 を示す分光透過率のグラフである。

図 7 は、 図 2 の実験番号 4 に対応し、 上偏光板の配置角度の関係 を示す印加電圧対透過率のグラフである。

図 8 は、 図 2 の実験番号 5 に対応し、 下偏光板の配置角度の関係 を示す印加電圧対透過率のグラフである。

図 9 は、 図 2 の実験番号 6 に対応し、 上述のデータの結果を示す 分光透過率のグラフである。

図 1 0 は、 図 2 の実験番号 7 に対応し、 ねじれ位相差板とツイス ト角との関係に基づく 分光透過率のグラフである。

図 1 1 は、 一軸延伸フ ィ ルムを用いた液晶表示装置の分光透過率 のグラフである。

図 1 2 は、 図 2 の実験番号 1 に示す配置角度関係を模式的に説明 する図である。

図 1 3 は、 図 2 の実験番号 2 に示す配置角度関係を模式的に説明 する図である。

図 1 4 は、 図 2の実験番号 3 に示す配置角度関係を模式的に説明 する図である。

図 1 5 は、 図 2の実験番号 4 に示す配置角度関係を模式的に説明 する図である。

図 1 6 は、 図 2の実験番号 5 に示す配置角度関係を模式的に説明 する図である。

図 1 7 は、 図 2の実験番号 6 に示す配置角度関係を模式的に説明 する図である。

図 1 8 は、 図 2の実験番号 7 に示す配置角度関係を模式的に説明 する図である。

図 1 9 は、 図 3の 「最終 1 」 に対応する配置角度関係を模式的に 説明する図である。

図 2 0 は、 図 3の 「最終 2」 に対応する配置角度関係を模式的に 説明する図である。

図 2 1 は、 図 3の 「最終 3 」 に対応する配置角度関係を模式的に 説明する図である。

図 2 2 は、 図 3 に示す 「最終 1 」 〜 「最終 3 」 の配置角度関係で 作製した液晶表示装置の画質評価の説明図である。

図 2 3 は、 液晶素子の印加電圧オフ状態での白色を示す色度図で あ O o

図 2 4 は、 液晶素子の印加電圧オ ン状態での黒色を示す色度図で ある。

図 2 5 A及び図 2 5 Bは、 従来の上偏光板の材料取り とねじれ位 相差板の材料取りの問題点を説明する図であり、 図 2 5 C及び図 2 5 Dは本発明の材料取りを説明する図である。

図 2 6 は、 本発明による液晶表示装置の実際の製造方法における 上偏光板の材料取り とねじれ位相差板の材料取りの説明図である。 図 2 7 は、 図 1 に示す液晶表示装置に反射板を追加した要部構成 図である。

図 2 8 は、 図 1 に示す液晶表示装置にタ ツチパネルを追加した要 部構成図である。

図 2 9 は、 本発明の変形例に使用する温度補償型液晶性ポリ マー 層とネマチッ ク液晶層の リ 夕デーシ ョ ンの温度特性を説明するグラ フである。

図 3 0 は、 温度補償のある液晶性ポ リ マー層を使用 した場合のコ ン トラス トを説明するグラフである。 発明を実施するための最良の形態

以下に本発明の実施形態を図面に沿って説明する。

図 1 は本発明による液晶表示装置の要部構成図である。 図中、 1 は第 1 の偏光板、 2 は液晶素子、 3 はねじれ位相差板、 4 は第 2の 偏光板である。 そ して、 液晶素子 2 は、 液晶層 2 4 を挟んで、 第 1 の基板 2 1 b及び第 2 の基板 2 1 a、 第 1 の透明電極 2 2 b及び第 2 の透明電極 2 2 a、 第 1 の配向膜 （下） 2 3 b及び第 2 の配向膜 (上） 2 3 aで構成される。 さ らに、 本発明に使用するねじれ位相 差板 3 は、 透明フ ィ ルム基板 3 1 b上に液晶性ポリ マーを塗布し、 高温にて所望のッイ ス 卜角になるように配向処理をした後、 急冷し て固定化し、 さ らにハー ドコー ト層 3 1 aを塗布したものである。

なお、 本例では、 ねじれ位相差板 3 力 液晶素子 2 と第 2 の偏光 板 4 との間に配置され、 この配置にそって以下に説明がなされてい るが、 液晶素子 2 と第 1 の偏光板 1 との間にねじれ位相差板 3 を配 置しても同様の効果が得られるので説明を省略する。

そ して、 このねじれ位相差板 3 は、 厚み方向のリ タデーシ ヨ ンを 自由かつ独立に調整できる特徴があり、 本発明はこの特徴を利用 し て、 以下に詳述する種々の実験結果に基づいて上述した最適な角度 関係を規定する ものである。 なお、 このねじれ位相差板 3 と して、 市販の日本石油化学 （株） 製の 「； L Cフ ィ ルム」 を使用 した。

図 2 は、 本発明に使用するねじれ位相差板 3 を用いて、 種々の条 件、 即ち、 配置角度関係を種々 に変化させて実験 1 〜 7 を行ったと きの角度のデータである。 なお、 この実験では、 3 時方向の水平軸 ( X軸） を 0 ° と し、 反時計回りを正、 時計回りを負と して定義す る。 このような角度条件のもとで、 リ タデーン ヨ ンや波長を変化さ せたときのデータを、 後述する図 4 〜図 1 0 に示す。

また、 図 3 は、 図 4 〜図 1 0 のデータに基づいて、 最終的に良好 な表示画質が得られたときの配置角度関係を示すデータである。 図 3 において、 「最終 3 」 に示す角度関係が最も良質の表示画質が得 られ、 かつ低コス ト化が可能である。

なお、 図 2及び図 3 において、 「上 （第 2 ) 偏光板」 は図 1 の第 2 の偏光板 4 に対応し、 「ねじれ位相差板」 は図 1 のねじれ位相差 板 3 に対応し、 「上ポ リ マー分子」 は図 1 の上ポ リ マー 3 2 a に対 応し、 「下ポ リ マ一分子」 は図 1 の下ポ リ マー 3 2 bに対応し、 「 液晶セル」 は図 1 の液晶素子 2 に対応し、 「上液晶分子」 は図 1 の 第 2 の配向膜 2 3 a における液晶分子に対応し、 「下液晶分子」 は 図 1 の第 1 の配向膜 2 3 bにおける液晶分子に対応し、 「下 （第 1 ) 偏光板」 は図 1 の第 1 の偏光板 1 の吸収軸に対応する。

また、 図 2 の実験番号 1 〜 7 のデータは、 図 4〜図 1 0 に記載さ れたグラフに適用される。 即ち、 実験番号 1 →図 4 、 実験番号 2 → 図 5 、 実験番号 3→図 6 、 実験番号 4—図 7 、 実験番号 5—図 8 、 実験番号 6 —図 9 、 実験番号 7 →図 1 0 、 である。 さ らに、 図 1 1 は従来使用されてきた位相差板のデータであり、 本発明の効果を比 較するためのものである。

以下の説明において、 液晶セルは全てツイス ト角 2 4 0 ° を使用 し、 リ タデーシ ヨ ン A n d 1 力く 0. 8 であり、 U Pは上 （第

2 ) 偏光板の吸収軸の角度を示し、 L Pは下 （第 1 ) 偏光板の吸収 軸の角度を示し、 L C Pは液晶性ポ リ マ一を示す。

なお、 液晶素子と して S T Nを使用 した場合、 ツイス ト角は 1 8 0 ° 〜 2 7 0 ° の範囲が適切である。 これは、 2 7 0 ° を超えると 配向不良の増大と応答特性の悪化が実験的に確認されており、 また 1 8 0 ° 以下では特性の急峻性の悪化が実験的に確認されているか らである。 本発明の実施形態では、 上述のよう にツイス ト角が 2 4 0 ° の場合を採用 したが、 1 8 0 ° 〜 2 7 0 ° の範囲であれば、 本 発明が適用できるこ とが確認されている。

図 4 は、 縦軸に透過率、 横軸に液晶性ポ リ マ一層 （ねじれ位相差 扳） のリ タデ一シヨ ン A n d 2 をと り、 U P力く + 3 5 ° 〜十 7 5 ° で、 L Pがー 1 5 ° (固定） における、 透過率と A n dの関係を示 すグラフである。 なお、 他の角度は、 図 2 の実験番号 1 に示すよう に、 上ポ リマ一分子が一 7 0 ° 、 下ポ リ マ一分子が + 7 0 ° である 図示のように、 U Pが + 7 5 ° で、 Δ n d 2 力く 0. 4 5 〃 m付近 で最大輝度 （ 0 . 2 4 8 ) を示す。

このように、 U Pが + 7 5 ° 、 Δ n d 2 力く 0. 4 5 〃 m付近で最 大輝度が得られたが、 しかしこの時の分光特性をチエ ッ クすると、 かなり青い白であり、 目視上で好ま し く なかった。

図 5 は、 図 4 と同様に、 縦軸に透過率、 横軸に液晶性ポリ マー層 の A n d 2 をと り、 U P力く + 3 5 ° 〜十 7 5 。 で、 L P力く一 1 5 ° (固定） における、 透過率と Δ n dの関係を示すグラフである。 な お、 他の角度は、 図 2 の実験番号 2 に示すよ う に、 上ポ リ マ一分子 がー 8 0 ° 、 下ポ リ マー分子が + 6 0 ° である。

図示のように、 U P力く + 4 5 ° 及び + 5 5 ° で、 A n d 2力く 0. 5 5 / m付近で最大輝度 （ 0 . 2 5 8 ) を示す。

このように、 U P力く + 4 5 ° ( 5 5 ° ) 、 11 0 2カく 0. 5 5 〃 m付近で最も輝度が明るいが、 目視上でまだ不十分である。

図 6 は、 縦軸に透過率、 横軸に光の波長をと り、 U Pが + 3 5 ° 〜十 7 5 ° で、 L P力く一 1 5 ° (固定） で、 A n d力く 0. 6 〃 に おける、 白の分光特性である。 なお、 この場合、 上ポ リ マー分子は 一 8 0 ° 、 下ポリ マー分子は + 6 0 ° である。 図示のように、 U P が + 3 5 ° では長い波長 （約 6 0 0 n m付近以上） で高い透過率を 示すが、 U Pが + 7 5 ° では波長 5 0 0 n m付近で最大透過率を示 し、 5 O O n m以上で透過率が落ちてく る。 このよう に、 白の分光 特性 （色合い） が大き く 変動するこ とになる。 しかし、 U Pが + 4 5 ° (点線） では波長 5 0 0 n m以上でほぼ一定した高い透過率を 示す。 即ち、 特性的に安定した白の色合いを得ることができる。

図 7 は、 縦軸に透過率、 横軸に印加電圧をとり、 U Pが + 3 5 ° 〜+ 7 5 ° で、 L Pがー 1 5 。 （固定） で、 液晶素子の A n d 1 力く 0 . 6 mにおける、 透過率と印加電圧の関係を示すグラフである 。 なお、 この場合、 上ポ リ マ一分子は一 8 0 ° 、 下ポ リ マ一分子は + 6 0 ° である。 図示のよう に、 印加電圧が 2 Vの前後の範囲 （ 2 Vから p点以内） では、 U Pが + 5 5 ° のとき、 液晶素子がオンで の光もれが少なく 最もコ ン ト ラ ス ト （黒の透過率と白の透過率の比 ) が良好であるこ とが分かる。 目視上では、 白さを考慮して U P ( 上偏光板） を + 5 0 ° に設定した。

図 8 は、 縦軸に透過率、 横軸に印加電圧をと り、 U Pが + 5 0 ° (固定） で、 L Pがー 5 ° 〜― 2 5 ° で、 Δ n d 1 が 0 . 6 / mに おける、 透過率と印加電圧の関係を示すグラフである。 なお、 この 場合、 上ポ リ マー分子は一 8 0 ° 、 下ポ リ マー分子は + 6 0 ° であ る。 図示のように、 L Pが小さいと白は明る く なるが、 黒も出にく く なる こ とが分かる。 従って、 L Pが— 1 0 ° 付近で良好となる。 図 9 は、 縦軸に透過率、 横軸に光の波長をと り、 U Pが + 5 0 ° (固定） で、 L Pがー 1 0 ° (固定） で、 A n d l 力く 0. 6 〃 で 、 印加電圧をパラメ ータと したときの、 透過率と波長の関係を示す グラフである。 なお、 この場合、 上ポ リ マ一分子は一 8 0 ° 、 下ポ リ マ一分子は + 6 0 ° である。

図示のよう に、 印加電圧を、 0 v〜 2. 2 Vの範囲で変化させた ときの分光特性と して、 0 Vでほぼ通常の白となり、 2. 0 v〜 2 . 0 5 Vの範囲で中間調も正常であり、 2. 1 〜 2. 2 Vで多少青 みを帯びた黒となる （図に矢印で示すよう に、 透過率が完全に 0 に ならないからである） 。

図 1 0 は、 縦軸に透過率、 横軸に波長をとり、 ねじれ位相差板の ねじれ角が + 2 0 0 ° (上述までの例では 2 2 0 ° ) で、 U Pが + 4 0 ° (固定） で、 L Pが— 1 5 ° (固定） で、 液晶素子の A n d 1 力く 0 . 6 / mで、 印加電圧をパラメ ータと したときの、 透過率と 波長の関係を示すグラフである。 なお、 この場合、 上ポリ マ一分子 は— 1 0 0 ° 、 下ポ リ マ一分子は + 6 0 ° である。

図示のよう に、 印加電圧を、 0 v ~ 2. 2 Vの範囲で変化させた ときの分光特性と して、 0 Vでほぼ通常の白となり、 2. 1 〜 2. 2 Vで良好な黒となった （図の矢印で示すように、 波長 5 0 0 n m 付近で透過率が完全に 0 になる） 。

図 1 1 は、 従来の一軸延伸フ ィ ルムの位相差板を用いた液晶表示 装置において、 縦軸に透過率、 横軸に波長をとり、 印加電圧をパラ メ ータ と したときの透過率と波長の関係を示すグラ フである。 なお 、 本図は本出願人にて従来の製品に使用 している一軸延伸したポリ カーボネー 卜フ ィ ルムの位相差板の製品仕様である。 しかし、 本例 では、 白 （印加電圧 0 V ) が薄緑であり、 中間調 （ 2 . 0 5 V ) 力く 薄茶色で黒が茶から青になるので、 改善が必要であった （図の矢印 で示すように透過率が完全の 0 にならず、 黒に近い色合いが残る） 図 1 2 〜図 1 8 は、 図 4〜図 1 0 に示す配置関係 （角度） を模式 的に説明する図である。 従って、 図 1 2 は図 2の実験番号 1 に対応 し、 図 1 3 は図 2 の実験番号 2 に対応し、 図 1 4 は図 2 の実験番号 3 に対応し、 図 1 5 は図 2 の実験番号 4 に対応し、 図 1 6 は図 2 の 実験番号 5 に対応し、 図 1 7 は図 2 の実験番号 6 に対応し、 図 1 8 は図 2 の実験番号 7 に対応する。

また、 図 1 9〜図 2 1 は、 図 3 に対応する もので、 図 1 9 は 「最 終 1 」 に、 図 2 0 は 「最終 2 」 に、 図 2 1 は 「最終 3 」 に、 それぞ れ対応する。

さ らに、 図 1 2〜図 2 1 において、 「下偏光板」 は図 1 の第 1 の 偏光板 1 に対応し、 「液晶セル」 は図 1 の液晶素子 2 に対応し、 「 位相差板」 は図 1 のねじれ位相差板 3 に対応し、 「上偏光板」 は図 1 の第 2 の偏光板 4 に対応する。

本例では、 図示のように、 上液晶分子 2 3 a と下液晶分子 2 3 b の間のツイス ト角は、 前述のように 2 4 0 ° と した。 また、 位相差 板の上ポリ マ一分子 3 2 a と下ポ リ マー分子 3 2 bの間のねじれ角 は 2 2 0 ° 又は 2 0 0 ° と した。

前述のように、 「最終 3 」 が表示画質においてもコス ト的にも最 適なものとなった。

図 2 2 は、 図 3 に示す 「最終 1 」 〜 「最終 3 」 の角度関係で作製 した、 2 2 0 ° ねじれ位相差板と 2 0 0 ° ねじれ位相差板を用いた 液晶表示装置の画質評価の説明図であり、 図 2 3 は液晶素子の印加 電圧オフ状態での白色を示す色度図であり、 図 2 4 は液晶素子の印 加電圧オン状態での黒色を示す色度図である。

図 2 2 において、 各 X， y値は、 図 2 3及び図 2 4 に示す色度図 上の値である。 図示のよう に、 2 2 0 ° ねじれ位相差板を用いると 、 白の色合い （Y値） が改善できるばかり力、、 中間調も良好となる 。 目視評価では、 さ らに視角特性も改善され画質は非常に良好であ る。 また、 2 0 0 ° ねじれ位相差板を用いることでさ らにコ ン トラ ス トの改善が可能であり、 ねじれ位相差板のねじれ角は 2 0 0 ° 〜 2 3 0 ° が良好である。 つま り、 液晶素子のツイス ト角 （例えば 2 4 0 ° ) よ り 1 0 ° 〜 4 0 ° 小さ く するこ とで、 コ ン ト ラ ス トの改 善が可能である。 一方、 ねじれ位相差板のねじれ角をさ らに小さ く すると逆にコ ン ト ラ ス 卜が低下し好ま し く ない。

図 2 3 は液晶素子の印加電圧オフ状態における液晶層の リ タデー シ ヨ ン Δ n d 1 の値と白の色合いの関係を示す色度図である。 図中 、 7 5 5 , 7 7 0 , 等は A n d l の値であり、 0. 7 5 5 〃 m， 0 . 7 7 0 / m等を示す。 7 5 5 は黄緑の濃い位置であり、 7 7 0 は 黄緑の薄い位置であり、 8 0 0及び 8 4 0 は白に近い緑がかった黄 色の位置であり、 9 0 0及び 1 0 0 0 は黄色ががった白の位置であ る。

図 2 4 は液晶素子の印加電圧ォン状態における液晶層の リ タデ一 シ ヨ ン A n d 1 の値と黒の色合いの関係を示す色度図である。 上述 と同様に、 図中、 7 7 0， 8 0 0 , 等は A n d l の値であり、 0. 7 7 0 m m, 0. 8 0 0 〃 m等を示す。 7 7 0及び 8 0 0 は青色の 中間の位置であり、 9 0 0 は緑ががった青で白に近い位置であり、 1 0 0 0 は青緑で白に近い位置である。 従って、 Δ n d 1 が 7 7 0 〜 9 9 0 n mの黒は多少青みを帯びているが、 良好な黒表示が得ら れる。 しかし、 Δ η d l 力く 9 0 0 n mより大き く なると黒は緑が力、 り、 好ま し く ない。 また、 図 4 及び図 5 で説明したように、 A n d 1 - Δ n d 2 0 . 1 ~ 0 . 3 mが良好であり、 特に 0 . 2 〜 0 . 3 n mが好ま しい。

次に、 本発明の液晶表示装置の製造方法を図面に沿って説明する 。 図 2 5 A及び図 2 5 Bは、 従来の上偏光板 （ロールフ ィ ルム） の 材料取り とねじれ位相差板 （ロールフ ィ ルム） の材料取り の問題点 を説明する図であり、 図 2 5 C及び図 2 5 Dは本発明の材料取り説 明する図である。

以下に詳述するように、 従来の材料取りでは、 ねじれ位相差板と 上偏光板とを組み合わせた材料取り において著しい無駄が発生して いた。 即ち、 ねじれ位相差板の液晶性ポ リ マー層の上ポ リ マの分子 配向方向と上偏光板の吸収軸方向との関係から、 ねじれ位相差板と 上偏光板とを同一のロール巻取り方向 （ロールアウ ト方向） にて各 ロールに巻き取りそのまま重ねるこ とができずに、 材料取り に大き な無駄があり、 その結果、 液晶表示装置の部品コ ス トが上昇する要 因となっていた。 本発明ではねじれ位相差板の材料取り に無駄が生 じるこ となく 、 ねじれ位相差板と上偏光板とを同一ロールアウ ト方 向にて粘着し巻き取るこ とができ、 その分だけ材料取り に無駄が解 消 し、 液晶表示装置の部品コス トを削減する こ とができる。 以下に 、 具体的に説明する。

図 2 5 Aは、 図 1 8 のような上偏光板 4 と上ポ リ マー 3 2 a との 配置関係を示している。 即ち、 矢印 a は上偏光板の吸収軸方向 （即 ち、 ロールフ ィ ルムの流れ方向） であり、 X軸に対して + 4 0 ° 方 向である。 一方、 矢印 b は上ポ リ マーの分子配向方向 （即ち、 ロー ルフ ィ ルムの流れ方向） であり、 X軸に対して一 1 0 0 ° の方向で ある。

従って、 このよ う な吸収軸と配向方向の角度関係を持つ上偏光板 のロールフ ィ ルムとね じれ位相差板の口一ルフ ィ ルムとは同一方向

(ロールァゥ ト方向） に重ね合わすこ とができず、 重ね合わせると きは図 2 5 Bに示すように、 上偏光板のロールフ ィ ルムに対して上 ポ リ マーを 1 4 0 ° の角度で傾けて重ね合わせなければならない。 従って、 個々の表示装置を作製する場合、 重ね合わせて裁断すると きに材料取りで著しい無駄を生じる。

また、 図 2 5 Bは、 図 2 5 Aをさ らに詳し く説明する図である。 上偏光板 4 と上ポ リ マ一 3 2 a との配置関係は図 2 5 Aと同じであ る。 また、 同様に、 矢印 a は、 ねじれ位相差板の X軸に対して + 4

0 ° 方向であり、 一方、 矢印 bは X軸に対して一 1 0 0 ° の方向で ある。 ところで、 上ポ リ マーは、 図中の角度 a 1 ， a 2 で示すよう に、 ねじれ位相差板自体の製造において、 ロールフ ィ ルムの流れ方 向 bに対して ± 4 0 ° の配向方向 しか作製することができない。 従 つて、 上偏光板と上ポ リ マ一との間の角度関係が 1 4 0 ° の場合に は図 2 5 Bに示すよ う に傾けて重ね合わせなければならず、 上述の よう に材料取り に著しい無駄を生じていた。

本発明は、 前述の図 2 0及び図 2 1 に示すように、 上偏光板の吸 収軸方向と上ポ リ マーの配置関係における角度差を 4 0 ° すること により、 上ポ リ マーの口一ルフ ィ ノレムの配向方向の 4 0 ° (即ち、 角度 a 1 , a 2 ) を積極的に利用することにより、 上偏光板の口一 ルフ ィ ルムの流れ方向とねじれ位相差板の口一ルフ ィ ルムの流れ方 向を同一方向にする こ とを実現している。

即ち、 図 2 5 Cは、 図 2 0 のよ うな上偏光板 4 と上ポ リ マ一 3 2 a との配置関係を示している。 即ち、 矢印 a は上偏光板の吸収軸方 向であり、 X軸に対して一 4 5 ° 方向である。 一方、 矢印 bは上ポ リ マーの分子配向方向であり、 ねじれ位相差板の X軸に対して上ポ リ マーの分子配向方向は— 8 5 ° の方向である。 従って、 これらの 間の角度差は 4 0 ° である。 従って、 上ポ リ マーのロールフ ィ ルム の配向方向が 4 0 ° のロールフ ィ ルムを使用すれば、 上偏光板の口 —ルフ ィ ノレムと、 上ポ リ マーのロールフ ィ ルムは同一方向に重ね合 わすこ とができる。

さ らに、 図 2 5 Dは、 図 2 1 のような上偏光板 4 と上ポ リ マ一 3 2 a との配置関係を示している。 即ち、 矢印 aはねじれ位相差板の X軸に対して + 9 0 ° 方向であり、 一方、 矢印 bはねじれ位相差板 の X軸に対して + 5 0 ° の方向である。 従って、 これらの間の角度 差は 4 0 ° である。 従って、 上ポ リ マーの配向方向が 4 0 ° の口一 ルフ ィ ルムを使用すれば、 上偏光板のロールフ ィ ルムと、 上ポ リマ —のロールフ ィ ルムは同一方向に重ね合わすこ とができる。 さ らに 、 個々のサイズに切り出す場合にも、 直角方向に切断するだけで済 むので、 ロールフ ィ ルムをほとんど無駄な く使用でき、 さ らに低コ ス ト化が可能となる。

図 2 6 は図 2 5 C , 図 2 5 Dを実際の製造に適用 した説明図であ る。 図示のように、 上偏光板のロールフ ィ ルムと上ポ リ マーのロー ルフ ィ ルムを同一方向に流して重ね合わせて粘着し裁断して単個の 位相差板付き偏光板を製造する （点線の①） 。 も し く は重ね合わせ て巻取り、 適切な大きさに裁断し偏光板とねじれ位相差板の貼り合 わせュニッ トを製造する （実線の②） 。 これにより、 材料取りの無 駄が大幅に削減され、 生産性が向上し、 その結果製品コス トの低減 に寄与している。

図 2 7 は、 図 1 に示す液晶表示装置に反射板を追加した要部構成 図である。 反射板 5 は一般に、 紙やアルミ 箔等の薄い基板上にアル ミ蒸着したものが使用される。 なお、 反射板 5 と して透明基板にァ ルミ蒸着した半透過型反射板を使用する製品もあるが、 この場合に は、 通常、 バッ ク ライ 卜 （図示せず） を併用する。 図 2 8 は、 図 1 に示す液晶表示装置にタ ッ チパネルを追加した要 部構成図である。 タ ツチパネル 6 は、 通常、 上偏光板 4 に貼り付け られる。 本発明による液晶表示装置では、 高コ ン ト ラス トが得られ るので、 タ ツチパネル 6 を付けても十分に見易く 、 画像品質を劣化 させるこ とはない。

図 2 9 は、 本発明の変形例に使用する温度補償型液晶性ポ リ マー とネマチッ ク液晶層のリ タデーシ ョ ンの温度特性を説明するグラフ である。 実施形態と して、 温度が変化しても Δ n d 2 の値が変化し ないねじれ位相差板を用いたが、 高温になると△ n d 2 の値が小さ く なる温度補償型液晶性ポ リ マーを用いるこ とにより、 さ らに良好 な温度特性を示す液晶表示装置を提供でき る。 ネマチッ ク液晶層の Δ n d 1 と この温度補償型液晶性ポ リ マーの Δ n d 2 の差が、 2 0 °C〜 8 0 °Cの温度範囲でほぼ一定であるこ とが分かる。

本来、 表示装置の着色を解消 し、 高コ ン トラス トを得るためには 、 2 つの Δ η dができるだけ同一の特性傾向を有しているこ とが望 ま しいが、 本発明で使用する液晶性ポ リ マ一 （ L C P ) によれば、 この温度範囲において、 ほぼ一致しているので、 高画質を得ること ができる。 本発明では、 2 つのリ タデーシ ヨ ンの差、 即ち、 A n d 1 一 A n d 2力く、 0 . 1 〜 0 . 3 〃 mの範囲に規定している力く、 こ の規定は、 上述の実験では 2 5 °Cにて規定されたものであるが、 勿 論、 温度 2 0 °C〜 8 0 °Cの範囲において適用可能である。

図 3 0 は、 温度補償のある液晶性ポ リ マーを使用 した場合のコ ン トラス トを説明するグラフである。 本発明の変形例で使用する温度 補償型液晶性ポ リ マーと液晶セルを組み合わせれば、 図示のように 、 コ ン トラス トの悪化は全く 見られない。 産業上の利用可能性 本発明によれば、 上述のように、 種々の実験で得られた結果に基 づき、 ツイス ト角とねじれ角との関係等、 種々の角度関係を具体的 に規定するこ とによ り、 表示画面の着色を解消し、 明る く 、 高コ ン トラス トな画質の液晶表示装置を提供するこ とができ、 かつ上記の 液晶表示装置の構成に基づいて、 構成部品の材料取りを極めて効率 的に行い、 その結果、 製造コス トの低減と生産性の向上を可能にし た上記液晶表示装置の製造方法を提供するこ とができるので、 種々 の分野において、 産業上の利用可能性は大である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 第 1 の透明電極 （ 2 2 b ) を有する第 1 の基板 （ 2 1 b ) と 、 第 2 の透明電極 （ 2 2 a ) を有する第 2 の基板 （ 2 1 a ) とを有 し、 前記第 1 及び第 2 の基板の間に S T Nのッイス ト角でツイス ト 配向 しているネマチ ッ ク液晶層 （ 2 4 ) を挟持してなる液晶素子 （ 2 ) と、 前記第 1 の基板の外側に設けた第 1 の偏光板 （ 1 ) と、 前 記第 2 の基板の外側に設けた液晶性ポ リ マ一層 （ 3 2 a， 3 2 b ) を有するねじれ位相差板 （ 3 ) と、 前記ねじれ位相差板の外側に設 けた第 2 の偏光板 （ 4 ) とを備えた液晶表示装置において、

前記ねじれ位相差板 （ 3 ) の分子配向のねじれ角のねじれ方向は 、 前記液晶素子 （ 2 ) の液晶分子のツイス ト配向の方向と逆方向で あり、 かつ前記ねじれ位相差板の前記ねじれ角は前記液晶素子 （ 2 ) のツイス ト角より 1 0 ° 〜 4 0 ° 小さ く なつている、 こ とを特徴 とする液晶表示装置。

2. 前記 S T Nのツイス ト角力く、 1 8 0 ° 〜 2 7 0 ° の範囲であ るこ とを特徴とする請求項 1 に記載の液晶表示装置。

3. 前記第 2の基板側の配向膜 （ 2 3 a ) の液晶分子配向方向と 、 前記液晶性ポ リマ一層の下ポ リ マー （ 3 2 b ) の分子配向方向と のなす角度が 8 0 ° 〜 9 0 ° の範囲であり、

かつ、 前記第 1 の偏光板 （ 1 ) の吸収軸と前記第 1 の基板側の配 向膜 （ 2 3 b ) の液晶分子配向方向とのなす角度が 5 0 ° 〜 6 0 ° の範囲であり、

さ らに、 前記第 2 の偏光板 （ 4 ) の吸収軸と前記液晶性ポ リ マ一 層の上ポ リ マー （ 3 2 a ) の分子配向方向とのなす角度が 3 0 ° 〜 4 0 ° の範囲である、 こ とを特徴とする請求項 2 に記載の液晶表示

4. 前記ネマチッ ク液晶層 （ 2 4 ) の複屈折率 Δ n 1 とその液晶 層の厚み d 1 との積である リ タデ一シ ヨ ン△ n d 1 と、 前記液晶性 ポリ マー層の複屈折率 Δ n 2 と液晶性ポ リ マ一層の厚み d 2 との積 である リ タデ一シ ヨ ン Δ n d 2 と、 の関係が、

△ n d l は、 0. 7 ~ 0. 9 〃 mであり、

かつ、 A n d l — A n d 2 = 0 . 1 〜 0. 3 〃 m、 であるこ とを 特徴とする請求項 2 に記載の液晶表示装置。

5. 前記第 2 の基板側の配向膜 （ 2 3 a ) の液晶分子配向方向と 、 前記液晶性ポ リマー層の下ポ リ マ一 （ 3 2 b ) の分子配向方向と のなす角度が 8 0 ° 〜 9 0 ° であり、

かつ、 前記第 1 の偏光板 （ 1 ) の吸収軸と前記第 1 の基板側の配 向膜 （ 2 3 b ) の液晶分子配向方向とのなす角度が 5 0 ° 〜 6 0 ° であり、

かつ、 前記第 2 の偏光板 （ 4 ) の吸収軸と前記液晶性ポ リ マー層 の上ポ リ マー （ 3 2 a ) の分子配向方向とのなす角度が 3 0 ° 〜 4 0 ° であり、

さ らに、 前記ネマチッ ク液晶層の複屈折率 Δ n 1 とその厚み d 1 の積の リ タデ一シ ヨ ン （ Δ n d 1 ) と、 前記液晶性ポ リ マー層の複 屈折率 Δ η 2 とその厚み d 2 との積の リ タデ一シ ョ ン （ Δ η d 2 ) との関係が、 A n d l は、 0. 7 〜 0. であり、 Δ η <3 1 —

Δ n d 2 = 0. 1 〜 0. 3 / m、 である、

こ とを特徴とする請求項 2 に記載の液晶表示装置。

6. 前記液晶素子 （ 2 ) の優先視角方向が、 2 時半あるいは 4 時 半あるいは 7 時半あるいは 1 0 時半のいずれかに設定されるこ とを 特徴とする請求項 2 に記載の液晶表示装置。

7 . 前記第 2 の偏光板 （ 4 ) と前記ねじれ位相差板 （ 3 ) は貼り 合わせュニッ 卜を構成し、 前記貼り合わせュニッ トは、 前記第 2 の 偏光板 （ 4 ) の吸収軸と前記液晶性ポ リ マー層の上ポ リ マー （ 3 2 a ) の分子配向方向とのなす角度が 3 0 ° ~ 4 0 ° の範囲であるこ とを利用 して、 ロールフ ィ ルム状の前記第 2 の偏光板と、 ロールフ イ ルム状の前記ねじれ位相差板を、 同一の口一ルァゥ ト方向に重ね 合わせ粘着することにより構成されるこ とを特徴とする請求項 3又 は 5 に記載の液晶表示装置。

8. 前記貼り合わせュニッ 卜は、 前記同一の方向に重ね合わせて 粘着された後、 所定寸法に裁断して構成されるこ とを特徴とする請 求項 7 に記載の液晶表示装置。

9. 前記ねじれ位相差板の液晶性ポ リ マー層は、 所定の温度範囲 において温度補償特性を有する請求項 2 に記載の液晶表示装置。

1 0. 前記液晶性ポ リ マー層は、 そのリ タデ一シ ヨ ン （ Δ n d 2 ) 力 、 前記所定の温度範囲において、 前記ネマチッ ク液晶層のリ タ デ一シ ヨ ン （ A n d l ) より も常に小さ く なるような温度補償特性 を有する請求項 9 に記載の液晶表示装置。

1 1 . 前記所定の温度範囲は、 2 0 °C〜 8 0 °Cである請求項 1 0 に記載の液晶表示装置。

1 2. 第 1 の透明電極 （ 2 2 b ) を有する第 1 の基板 （ 2 1 b ) と、 第 2 の透明電極 （ 2 2 a ) を有する第 2 の基板 （ 2 1 a ) とを 有し、 前記第 1 及び第 2 の基板の間に S T Nのツイス ト角が 1 8 0 ° 〜 1 7 0 ° の範囲でツイス ト配向しているネマチッ ク液晶層 （ 2 4 ) を挟持してなる液晶素子 （ 2 ) と、 前記第 1 の基板の外側に設 けた第 1 の偏光板 （ 1 ) と、 前記第 2 の基板の外側に設けた液晶性 ポ リ マ一層 （ 3 2 a , 3 2 b ) を有するねじれ位相差板 （ 3 ) と、 前記ねじれ位相差板の外側に設けた第 2 の偏光板 （ 4 ) とを備えた 液晶表示装置において、

a ) 前記ねじれ位相差板 （ 3 ) の分子配向のねじれ角のねじれ方 向は、 前記液晶素子 （ 2 ) の液晶分子のツイ ス ト配向の方向と逆方 向であり、 かつ前記ねじれ位相差板の前記ねじれ角は前記液晶素子 ( 2 ) のツイ ス ト角より 1 0 ° 〜 4 0 ° 小さ く なつており、

b ) 前記第 2の基板側の配向膜 （ 2 3 a ) の液晶分子配向方向と 前記液晶性ポ リ マー層の下ポ リ マ一 （ 3 2 b ) の分子配向方向との なす角度が 8 0 ° 〜 9 0 ° の範囲であり、

c ) 前記第 1 の偏光板 （ 1 ) の吸収軸と前記第 1 の基板側の配向 膜 （ 2 3 b ) の液晶分子配向方向とのなす角度が 5 0 ° 〜 6 0 ° の 範囲であり、

d ) 前記第 2の偏光板 （ 4 ) の吸収軸と前記液晶性ポ リ マー層の 上ポ リ マー （ 3 2 a ) の分子配向方向とのなす角度が 3 0 ° 〜 4 0 ° の範囲であり、

e ) 前記ネマチッ ク液晶層 （ 2 4 ) の複屈折率 Δ n とその厚み d 1 との積である リ タデーン ヨ ン△ n d 1 と、 前記液晶性ポ リ マ一層 の複屈折率 Δ η とその厚み d 2 との積である リ 夕デ一シ ョ ン厶 n d 2 との関係が、 A n d l は、 0. 7〜 0. 9 z mであり、 A n d l - Δ n d 2 = 0. 1 〜 0. 3 〃 m、 であり、

f ) 前記第 2の偏光板 （ 4 ) と前記ねじれ位相差板 （ 3 ) は貼り 合わせュニッ トを構成し、 前記貼り合わせュニッ 卜は、 ロールフ ィ ルム状の前記第 2の偏光板とロールフ ィ ルム状の前記ねじれ位相差 板を、 同一のロールアウ ト方向に重ね合わせ粘着するこ とにより構 成され、 前記同一の方向に重ね合わせて粘着された後、 所定寸法に 裁断して構成され、

g ) 前記ねじれ位相差板の液晶性ポ リ マー層は、 所定の温度範囲 において、 その リ タデーン ヨ ン （ Δ n d 2 ) 力く、 前記ネマチッ ク液 晶層の リ タデ一シ ヨ ン （ Δ n d 1 ) より も常に小さ く なるような温 度補償特性を有する、 こ とを特徴とする液晶表示装置。

1 3. 第 1 の透明電極 （ 2 2 b ) を有する第 1 の基板 （ 2 1 b ) と、 第 2 の透明電極 （ 2 2 a ) を有する第 2 の基板 （ 2 1 a ) とを 有し、 前記第 1 及び第 2の基板の間にツイス ト角が 1 8 0 ° 〜 2 7 0 ° の範囲でツイス ト配向しているネマチッ ク液晶層 （ 2 4 ) を挟 持してなる液晶素子 （ 2 ) と、 前記第 1 の基板の外側に設けた第 1 の偏光板 （ 1 ) と、 前記第 2 の基板の外側に設けた液晶性ポ リ マー 層 （ 3 2 a， 3 2 b ) を有するねじれ位相差板 （ 3 ) と、 前記ねじ れ位相差板の外側に設けた第 2 の偏光板 （ 4 ) とを備え、 前記第 2 の偏光板 （ 4 ) の吸収軸と前記液晶性ポ リマ一層の上ポリマー （ 3 2 a ) の分子配向方向とのなす角度が 3 0 ° 〜 4 0 ° の範囲に規定 された液晶表示装置の製造方法において、

a ) 前記第 2の偏光板 （ 4 ) をロールフ ィ ルム状に形成し、 b ) かつ、 前記ねじれ位相差板をロールフ ィ ルム状に形成し、 c ) 前記角度が 3 0 ° 〜 4 0 ° の範囲であることを利用 して、 前 記第 2 の偏光板のロールフ ィ ルムのロールァゥ ト方向と、 前記ねじ れ位相差板の口一ルフ ィ ルムの口一ルァゥ ト方向を同一に配置し、 d ) 同時に口一ルァゥ 卜 しながら前記第 2 の偏光板のロールフ ィ ルムと前記ねじれ位相差板のロールフ ィ ルムを重ね合わせて粘着し e ) 前記粘着後に所定の寸法に裁断する こ とにより第 2 の偏光板 とねじれ位相差板の貼り合わせュニッ トを製造する、

こ とを特徴とする液晶表示装置の製造方法。