JP2002169185A

JP2002169185A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002169185A
Application number: JP2000364963A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Suzaki; 剛須崎; Hiroyuki Kase; 裕之賀勢; Yoshitaka Mori; 善隆森; Shinichiro Tanaka; 慎一郎田中
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2002-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】 πツイストＯＣＢモードセル等に適した光学
補償手段を備えた液晶表示装置を提供することを目的と
する。【構成】水平配向膜が積層された一対の基板１、２間
にカイラルネマティック液晶又はカイラル材を含むネマ
ティック液晶３を封入し、一方又は両方の基板１、２の
外側に光学補償手段を設け、液晶分子が電界無印加時に
捩れながら水平配列すると共に電圧印加時に垂直配列す
る液晶表示装置において、光学補償手段として負の位相
差を有する光学補償素子を含む補償層４、５を用い、こ
の補償層４、５の光学補償素子によって所定電圧印加時
の液晶層３のレタデーションを相殺する。そして光学補
償素子は１補償層４、５内において基板１、２の法線方
向から観察したときに光軸が同一方向になるように設定
され、且つ補償層４、５はその光軸方向を対向する基板
１、２の配向方向から液晶分子が捩れる方向にずらして
配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は広視野角を実現した
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＳＴＮモードやＴＮモードの液晶
表示装置が幅広く普及しているが、ＴＮモード液晶表示
装置には視野角が狭いなどの問題があり、それらを改善
したモードとしてＯＣＢモードなどが提案されている。
このＯＣＢモード液晶表示装置は、一対の基板間に捩れ
のない液晶分子を挟持させ、両基板間に電圧が印加され
ていないときはスプレイ配向している。そして両基板間
に第１の所定電圧を印加すると、基板付近の液晶分子は
水平配列を維持し、液晶セルの中間部付近の液晶分子は
垂直配列になる。さらに印加電圧を増加させるとそれに
伴い液晶セル内の垂直配列する液晶分子の割合が増え、
基板付近の液晶分子を除いてほとんどの液晶分子が垂直
配列状態になり、この液晶分子の配列状態の変化を利用
して白黒表示の切替えを行うものである。このベンド配
向の一般的な作成方法はまずスプレイ配向セルを作成
し、これに電圧を印加してベンド転位させるというもの
である。

【０００３】しかしこのようなベンド配向はスプレイ配
向からの切替え時に大きな電圧を必要とし、さらに切替
りに時間がかかったり、ベンド配向になっているセルを
電圧無印加状態にすると再びスプレイ配向に戻ってしま
うという問題があった。そのため、使用するたびに困難
なベンド切替えを行わなければならなかった。

【０００４】そこでこのような欠点を解決するため、特
開平９−９６７９０号公報にはπツイストＯＣＢモード
セルが開示されている。これは電圧印加時にはＯＣＢに
似た挙動をするが、電圧無印加時には液晶分子がスプレ
イ配向にはならず１８０°捩れた配向となるものであ
る。このようなπツイストＯＣＢモードセルは、捩れて
いないＯＣＢモードセルに比べてベンド配向への切替え
が容易であり、より実用的である。また、ＯＣＢモード
セルやπツイストＯＣＢモードセルを、ディスコティッ
ク液晶等の負の光学異方性を有する分子をハイブリッド
配向させた光学補償層を用いて光学補償する技術が特開
平９−１４６０８６号公報に記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらπツイス
トＯＣＢモードセルでは、電圧無印加時に安定なπツイ
スト状態を得るために液晶材料にカイラル剤を添加した
り、カイラルネマティック液晶を用いている。このよう
な液晶セルは、電圧印加時においてもカイラル剤の影響
により捩れが少し残るため、基板面に接している液晶分
子の軸方向と基板面から少し離れた場所にある液晶分子
の軸方向は少しずれた関係となる。そのため、捩れのな
い液晶を用いたＯＣＢと同様に光学補償層の光軸の方位
角方向を基板側に位置する液晶分子の軸の方位角方向と
一致させるだけでは、良好な光学補償が得られない。そ
こでπツイストＯＣＢモードセルにおいては、このよう
な分子配列に合わせた光学補償が必要である。

【０００６】そこで本発明は、πツイストＯＣＢモード
セル等に適した光学補償手段を備えた液晶表示装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、それぞれ所定の電極が形成された一対の基
板と、基板に積層されると共に水平配向処理が施された
配向膜と、基板間に封入されたカイラルネマティック液
晶又はカイラル材を含むネマティック液晶と、一方又は
両方の基板の外側に配置された光学補償手段とを備え、
液晶分子が電圧無印加時に捩れながら水平配列すると共
に電圧印加時に垂直配列する液晶表示装置において、光
学補償手段は少なくとも負の位相差を有する光学補償素
子を含む補償層を備え、前記補償層は、光学補償素子に
よって所定電圧印加時の液晶分子のレタデーションを補
償し、基板の法線方向から観察したときに補償層内の光
学補償素子の光軸が同一方向に設定され、その光軸方向
を該補償層が対向する基板の配向方向から液晶分子が捩
れる方向にずらして配置したことを特徴とする。補償層
の光軸を基板の配向方向とずらして配置することによっ
て液晶分子の捩れの影響を含めたレタデーションの補償
ができ、高コントラストな液晶表示装置が提供できる。
また１補償層内の光学補償素子は基板の法線方向から観
察したときに光軸方向が同一方向に設定されているた
め、補償層の配置の調整が容易に行え、最適な表示状態
が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施例を図
に基づいて説明する。図１は第1の電圧を印加したとき
の液晶分子の配列状態を示す概略図であり、図２は液晶
分子と光学補償層の光学異方素子との配置関係を示す概
略図である。

【０００９】１はガラス基板などの透明な第一基板であ
り、この第一基板１上には走査線と信号線がマトリクス
状に配線され、走査線と信号線の交差部に薄膜トランジ
スタが、走査線と信号線で囲まれる領域内に薄膜トラン
ジスタと接続される画素電極がそれぞれ形成される。２
はガラス基板などの透明な第二基板であり、第一基板１
上の走査線及び信号線と対向する部分にブラックマトリ
ックスが、画素電極と対向する位置にカラーフィルタが
それぞれ配置され、表示領域部分にはカラーフィルタ等
を覆うようにベタ電極の対向電極が積層されている。両
基板１、２には水平配向処理が施された配向膜が積層さ
れ、両配向膜の配向方向は略平行に処理されている。配
向膜の配向方向は液晶分子の配列状態に大きく影響し、
最も基板１、２に近接した液晶分子は配向膜の配向方向
に長軸方向を一致させて配列する。したがって後述する
基板１、２付近の液晶分子の長軸方向とは配向膜の配向
方向と同一方向を示している。両基板１、２間には正の
誘電率異方性を有する液晶層３が挟持され、この液晶層
３には電圧無印加時に両基板１、２間で液晶分子が１８
０°捩れるようにカイラル材が添加されている。したが
って電圧無印加時には両基板１、２の付近に位置する液
晶分子３ａ、３ｂが配向膜の配向方向に沿って所定のチ
ルト角で水平配列し、液晶層３の中央部分では液晶分子
が１８０°に捩れながら水平配列する。第一基板１の薄
膜トランジスタに電圧を供給すると画素電極と対向電極
の間に電界が発生して液晶分子の配列状態が変化する
が、第１の電圧が印加されたときは図１に示すように基
板１、２付近の液晶分子３ａ、３ｂは僅かに、液晶層３
の中央付近の液晶分子３ｃは大きく水平方向から垂直方
向に変わり、液晶層３の配列状態が水平配列からベンド
配列に変化する。そして印加電圧を更に増加させると液
晶層３の各液晶分子は更に大きく垂直方向へ配列状態を
変え、大部分の液晶分子の長軸方向が第一基板１の法線
方向と同一方向になる。

【００１０】４は第一基板１と第一偏光板６の間に挟持
された第一光学補償層、５は第二基板２と第二偏光板７
の間に挟持された第二光学補償層である。この実施例で
は光学補償手段として２つの光学補償層４、５を用い
る。両光学補償層４、５には例えばディスコティック液
晶等の負の光学異方性を有する光学異方素子４ａ、４
ｂ、５ａ、５ｂがハイブリッド配向しており、この光学
異方素子４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂによって各液晶分子３
ａ、３ｂ、３ｃのレタデーションを相殺して補償してい
る。例えば第1の電圧を印加したときの各液晶分子３
ａ、３ｂ、３ｃのレタデーションを補償する場合、光学
異方素子４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂの光軸と第一基板１の
法線方向とのなす角度が、第１の電圧を印加したときの
対応する液晶分子３ａ、３ｂ、３ｃの長軸と第一基板１
の法線方向とのなす角度と一致するように設定され、図
１の場合は光学異方素子４ａによって液晶分子３ａのレ
タデーションを相殺し、光学異方素子５ａによって液晶
分子３ｂのレタデーションを相殺し、光学異方素子４
ｂ、５ｂで液晶分子３ｃのレタデーションを相殺するよ
うにしている。なお図１では光学異方素子４ａ、４ｂ、
５ａ、５ｂを楕円状の平面板として示しているが、この
光学異方素子４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂの光軸方向は平面
板の平面の法線方向になる。

【００１１】ここで両偏光板６、７の透過軸が直交する
ように配置すれば、第1の電圧印加時は黒表示になり、
第1の電圧以上の電圧を印加したときは白表示になるノ
ーマリーブラックモードになる。また、この実施例では
第1の電圧印加時における液晶分子のレタデーションを
補償するように設定しているが、第1の電圧以上の電圧
印加時における液晶分子のレタデーションを補償するよ
うに設定すれば、第1の電圧印加時に白表示になるノー
マリーホワイトモードになる。

【００１２】図２（ａ）は基板１、２の法線方向（図１
の矢印ａ）から観察したときの第二基板２側の液晶分子
３ｂと第二光学補償層５の光学異方素子５ａ、５ｂの配
置を示し、図２（ｂ）は矢印ａの方向から観察したとき
の第一基板１側の液晶分子３ａと第一光学補償層４の光
学異方素子４ａ、４ｂの配置を示している。図２（ａ）
において点線１は第一偏光板６の透過軸の方向、点線２
は第二偏光板７の透過軸の方向を示し、実線１は第二基
板２付近の液晶分子３ｂの長軸方向、実線２は第二基板
２から離れて位置する液晶分子の長軸方向を示す。なお
第二基板２付近の液晶分子３ｂの長軸方向とは第二基板
２の配向膜の配向方向と一致する。

【００１３】液晶分子は電圧無印加時に両基板１、２間
で１８０°捩れながら配列しているため、第1の電圧印
加時には捩れた状態で垂直配列になり、第二基板２から
離れるにしたがって連続的に液晶分子の長軸の方向も捩
れ方向（実線１から実線２の方向）に回転し、液晶層３
の中央付近では完全に垂直配列した状態になって第二基
板２の法線方向に長軸が向く。完全に垂直配列した液晶
分子３ｃについては捩れによる長軸方向が基板１、２の
法線方向から観察したときには確認できないため、実線
２は基板１、２の法線方向から観察したときに捩れによ
る液晶分子の長軸方向が確認できる液晶分子のうち、最
も第二基板２から離れた液晶分子の長軸方向を示し、第
二基板２の配向方向から最もずれている。そして第二光
学補償層５の光学異方素子５ａ、５ｂの光軸は実線１と
実線２の間に位置する一点鎖線１の方向に設定される。
この発明では第二光学補償層５内の全ての光学異方素子
５ａ、５ｂが矢印ａから観察したときの光軸方向が一点
鎖線１と同一方向になるように設定され、光学異方素子
の光軸を実線１と同一方向に設定するものでも、第二光
学補償層５内の光学異方素子の光軸を実線１から実線２
の方向に連続的に変化させるものでもない。光学異方素
子の光軸の方向（一点鎖線１）は実際に液晶セルに第二
光学補償層５を重ね、その光学異方素子の光軸の向きを
変えながら最適な表示が得られる方向に決定すればよ
い。例えば、第１の電圧を印加したときに第二基板２の
法線方向から観察したときの光漏れを少なくするために
は第二基板２付近に位置する水平方向の液晶分子３ｂの
レタデーションを主に補償する必要があるため、第二光
学補償層５の光軸方向（一点鎖線１）は実線１よりに設
定され、第二基板２の法線方向に対して斜め方向から観
察したときの光漏れを少なくするためには第二基板２か
ら離れて位置する垂直配列気味の液晶分子のレタデーシ
ョンを主に補償する必要があるため、第二光学補償層５
の光軸方向（一点鎖線１）は実線２よりに設定される。

【００１４】図２（ｂ）の実線３は第一基板１付近の液
晶分子３ａの長軸方向、実線４は第一基板１から離れた
液晶分子の長軸方向を示している。図２（ａ）で液晶分
子が実線１から実線２の方へ捩れているため、図２
（ｂ）では液晶分子が実線４から実線３へ捩れている。
そして一点鎖線２は矢印ａから観察したときにおける第
一光学補償層４内の光学異方素子４ａ、４ｂの光軸方向
を示し、第二光学補償層５と同様に全ての光学異方素子
４ａ、４ｂの光軸が同一方向に設定され、且つその光軸
方向（一点鎖線２）が実線３と実線４の間に設定されて
いる。

【００１５】本発明では光学補償層４、５の光学異方素
子の光軸が基板１、２付近の液晶分子３ａ、３ｂの長軸
方向とずらして設定されているため、光学異方素子の光
軸を基板１、２付近の液晶分子３ａ、３ｂの長軸方向と
同一方向に設定する場合よりも液晶分子の捩れ分に配慮
した設定が行え、最適なレタデーションの補償が行え
る。また、各光学異方素子をそれぞれ対応する液晶分子
の捩れに合わせて光軸の向きを設定し、１つの光学補償
層４、５内で光学異方素子の光軸が連続的に捩れるよう
にする場合、各液晶分子の捩れに合わせて光学異方素子
の光軸の向きを設定することは困難であり、光学補償層
の設計が難しくなる。しかし本発明のように１つの光学
補償層４、５内では光学異方素子の光軸方向が基板１、
２の法線方向から観察したときに同一方向になるように
設定しているので光学補償層４、５の設計が容易にな
り、光学補償層４、５と液晶層３との配置の調整も容易
に行うことができる。

【００１６】次に第２の実施例を図３及び図４に基づい
て説明する。図３は第1の電圧を印加したときの液晶分
子の配列状態を示す概略図であり、図４は液晶分子と光
学補償層４、５の光学異方素子との配置関係を示す概略
図である。第２の実施例は第１の実施例の第一基板１と
第一光学補償層４の間と第二基板２と第二光学補償層５
の間にそれぞれ１軸性フィルム８、９を追加したもので
あり、その他の構成は第１の実施例と同じである。

【００１７】第一基板１及び第二基板２上には同一方向
に水平配向処理を施した水平配向膜を積層し、基板１、
２間に正の誘電率異方性を有する液晶３を封入する。こ
の液晶３にはカイラル材が添加され、電圧を印加しない
ときには基板１、２間で液晶分子が１８０°捩れながら
水平配列している。そして第1の電圧を印加したときは
水平配列していた液晶分子が垂直方向へ配向状態を変更
し、図３に示すようにベンド配列になる。このとき第一
基板１の法線方向から観察すると、液晶分子は捩れなが
ら水平配列から垂直配列に連続的に変化している。第一
基板１の外側には1軸性フィルム８、第一光学補償層
４、第一偏光板６が重ねられ、第二基板２の外側には１
軸性フィルム９、第二光学補償層５、第二偏光板７が重
ねられている。この実施例では、1軸性フィルム８、９
及び光学補償層４、５によって第１の電圧を印加したと
きの液晶分子のレタデーションを相殺する。１軸性フィ
ルム８、９は基板１、２の面内方向にレタデーションを
有しており、それぞれ第一又は第二基板２付近に位置す
る水平配列している液晶分子３ａ、３ｂのレタデーショ
ンを相殺するように設定されている。光学補償層４、５
にはディスコティック液晶等の負の光学異方性を有する
光学異方素子４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂがハイブリッド配
向しており、この光学異方素子４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂ
によって各液晶分子３ａ、３ｂ、３ｃのレタデーション
を相殺して補償している。つまり光学異方素子の光軸と
第一基板１の法線方向とのなす角度が、補償しようとす
る液晶分子の長軸方向と第一基板１の法線方向とがなす
角度と一致するように、各光学異方素子の光軸を設定し
ている。液晶層３のレタデーションを二枚の光学補償層
４、５によって補償するため、第一光学補償層４は第一
基板１から液晶層３の中央付近まで位置する液晶分子３
ａ、３ｃのレタデーションを補償し、第二光学補償層５
は第二基板２から液晶層３の中央付近まで位置する液晶
分子３ｂ、３ｃのレタデーションを補償している。なお
基板１、２の法線方向から観察した際に、液晶層３の液
晶分子は基板１、２間で捩れているのに対し、光学補償
層４、５の光学異方素子の光軸はそれぞれの光学補償層
４、５内で同一方向に向いている。

【００１８】図４（ａ）は図３の矢印ａから観察したと
きの第二光学補償層５の光軸と第二基板２側の液晶分子
３ｂの配置を示し、図４（ｂ）は矢印ａから観察したと
きの第一光学補償層４の光軸と第一基板１側の液晶分子
３ａの配置を示している。図４（ａ）の実線1は第二基
板２付近の液晶分子３ｂの長軸方向、実線２は第二基板
２から離れて位置する液晶分子の長軸方向、点線１は第
一偏光板６の透過軸、点線２は第二偏光板７の透過軸、
一点鎖線1は第二光学補償層５の光軸方向、二点鎖線１
は1軸性フィルム９の軸方向を示している。液晶分子は
第二基板２から離れるに従って捩れながら垂直配列し、
完全に垂直配列した液晶分子３ｃについては捩れによる
液晶分子の長軸方向が確認できない。そのため実線２は
基板１、２の法線方向から観察したときに捩れによる液
晶分子の長軸方向が確認できる液晶分子のうち、最も第
二基板２から離れた液晶分子の長軸方向を示している。
偏光板６、７は互いの透過軸が直交し、且つその透過軸
が実線1と約４５°をなすように配置されている。また1
軸性フィルム９の軸方向は実線１と直交するように配置
され、長軸方向が実線１の方向に向いている液晶分子３
ｂのレタデーションを相殺している。第二光学補償層５
の光軸方向（一点鎖線１）は実線１の方向ではなく、実
線１と実線２の間に設定されて液晶分子の捩れの影響も
含めてレタデーションを補償している。

【００１９】図４（ｂ）についても図４（ａ）と同様に
配置され、図４（ｂ）の実線３は第一基板１付近の液晶
分子３ａの長軸方向、実線４は第一基板１から離れて位
置する液晶分子の長軸方向、点線１は第一偏光板６の透
過軸、点線２は第二偏光板７の透過軸、一点鎖線２は第
一光学補償層４の光軸方向、二点鎖線１は1軸性フィル
ム８の軸方向を示している。液晶分子は第一基板１から
離れるに従って捩れながら垂直配列し、完全に垂直配列
した液晶分子についてはレタデーションを補償する必要
がないため、実線４はレタデーションの補償が必要な液
晶分子のうち最も第一基板１から離れて位置する液晶分
子の長軸方向を示している。1軸性フィルム８の軸方向
は実線３と直交するように配置され、長軸方向が実線３
の方向に向いている液晶分子３ａのレタデーションを相
殺している。第一光学補償層４の光軸方向（一点鎖線
１）は実線３の方向ではなく、実線３と実線４の間に設
定されて液晶分子の捩れの影響も含めてレタデーション
を補償している。この実施例では1軸性フィルム８、９
によって実線１、３の液晶分子のレタデーションを補償
しているため、基板１、２付近で水平配列している液晶
分子３ａ、３ｂのレタデーションを確実に補償でき、第
1の実施例よりも光漏れの少ないノーマリブラックモー
ドになる。

【００２０】次に第３の実施例を図５に基づいて説明す
る。図５は第1の電圧を印加したときの液晶分子の配列
状態を示す概略図であり、第３の実施例は第１の実施例
の第一光学補償層４と第一偏光板６の間と第二光学補償
層５と第二偏光板７の間にそれぞれ１軸性フィルム１
０、１１を追加したものであり、その他の構成は第１の
実施例と同じである。なお、第２の実施例では基板１、
２の面内方向にレタデーションを有する１軸性フィルム
８、９を設けたが、第３の実施例では基板１、２の厚み
方向にレタデーションを有する１軸性フィルム１０、１
１を設ける。

【００２１】基板１、２間には正の誘電率異方性を有
し、カイラル材が添加された液晶３が封入され、第１の
電圧を印加したときは図５に示すようにベンド配列して
いる。このとき第一基板１の法線方向から観察すると、
液晶分子は捩れながら水平配列から垂直配列に連続的に
変化している。第一基板１の外側には第一光学補償層
４、１軸性フィルム１０、第一偏光板６が重ねられ、第
二基板２の外側には第二光学補償層５、1軸性フィルム
１１、第二偏光板７が重ねられている。この実施例で
は、1軸性フィルム１０、１１及び光学補償層４、５に
よって第1の電圧を印加したときの液晶分子３ａ、３
ｂ、３ｃのレタデーションを相殺する。１軸性フィルム
１０、１１は基板１、２の厚み方向にレタデーションを
有しており、それぞれ液晶層３の中央付近で垂直配列し
ている液晶分子３ｃのレタデーションを相殺する。光学
補償層４、５にはディスコティック液晶等の負の光学異
方性を有する光学異方素子がハイブリッド配向してお
り、この光学異方素子によって各液晶分子のレタデーシ
ョンを相殺して補償している。液晶層３のレタデーショ
ンを二枚の光学補償層４、５によって補償するため、第
一光学補償層４は第一基板１から液晶層３の中央付近ま
で位置する液晶分子３ａ、３ｃのレタデーションを補償
し、第二光学補償層５は第二基板２から液晶層３の中央
付近まで位置する液晶分子３ｂ、３ｃのレタデーション
を補償している。なお基板１、２の法線方向から観察し
た際に、液晶層３の液晶分子は基板１、２間で捩れてい
るのに対し、光学補償層４、５の光学異方素子の光軸は
それぞれの光学補償層４、５内で同一方向に向いてい
る。そして第１の実施例と同様に、第一光学補償層４の
光軸は第一基板１の法線方向から観察した場合における
第一基板１付近の液晶分子３ａの長軸方向と第一基板１
から離れて位置する液晶分子の長軸方向の間に設定さ
れ、第二光学補償層５の光軸は第二基板２付近の液晶分
子３ｂの長軸方向と第二基板２から離れて位置する液晶
分子の長軸方向の間に設定され、液晶分子の捩れの影響
も含めたレタデーションの補償を行っている。この実施
例では1軸性フィルム１０、１１によって液晶層３の中
央付近で垂直配列している液晶分子のレタデーションを
確実に相殺するため、第1の実施例よりも特に基板１、
２の法線方向に対して斜め方向からの光漏れが少ないノ
ーマリブラックモードになる。

【００２２】次に第４の実施例を図６に基づいて説明す
る。図６は第1の電圧を印加したときの液晶分子の配列
状態を示す概略図であり、第４の実施例は第１の実施例
の第一基板１と第一偏光板６の間と第二基板２と第二偏
光板７の間にそれぞれ１軸性フィルム１２、１３、１
４、１５を二枚追加したものであり、その他の構成は第
１の実施例と同じである。なおこの実施例では、基板
１、２の面内方向にレタデーションを有する１軸性フィ
ルム１２、１４と基板１、２の厚み方向にレタデーショ
ンを有する１軸性フィルム１３、１５を設けている。

【００２３】基板１、２間には正の誘電率異方性を有
し、カイラル材が添加された液晶３が封入され、第１の
電圧を印加したときは図６に示すようにベンド配列して
いる。このとき第一基板１の法線方向から観察すると、
液晶分子は捩れながら水平配列から垂直配列に連続的に
変化している。第一基板１の外側には1軸性フィルム１
２、第一光学補償層４、１軸性フィルム１３、第一偏光
板６が重ねられ、第二基板２の外側には1軸性フィルム
１４、第二光学補償層５、1軸性フィルム１５、第二偏
光板７が重ねられている。この実施例では、1軸性フィ
ルム１２〜１５及び光学補償層４、５によって第1の電
圧を印加したときの液晶分子３ａ、３ｂ、３ｃのレタデ
ーションを相殺する。１軸性フィルム１２、１４は基板
１、２の面内方向にレタデーションを有すると共にそれ
ぞれの軸方向が対向する基板１、２に沿って水平配列し
ている液晶分子３ａ、３ｂの長軸方向と直交するように
配置され、基板１、２付近の水平配列している液晶分子
３ａ、３ｂのレタデーションを相殺する。１軸性フィル
ム１３、１５は基板１、２の厚み方向にレタデーション
を有し、それぞれ液晶層３の中央付近で垂直配列してい
る液晶分子３ｃのレタデーションを相殺する。

【００２４】光学補償層４、５にはディスコティック液
晶等の負の光学異方性を有する光学異方素子４ａ、４
ｂ、５ａ、５ｂがハイブリッド配向しており、この光学
異方素子４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂによって各液晶分子３
ａ、３ｂ、３ｃのレタデーションを相殺して補償してい
る。液晶層３のレタデーションを二枚の光学補償層４、
５によって補償するため、第一光学補償層４は第一基板
１から液晶層３の中央付近まで位置する液晶分子３ａ、
３ｃのレタデーションを補償し、第二光学補償層５は第
二基板２から液晶層３の中央付近まで位置する液晶分子
３ｂ、３ｃのレタデーションを補償している。なお基板
１、２の法線方向から観察した際に、液晶層３の液晶分
子は基板１、２間で捩れているのに対し、光学補償層
４、５の光学異方素子の光軸はそれぞれの光学補償層
４、５内で同一方向に向いている。そして第１の実施例
と同様に、第一光学補償層４の光軸は第一基板１の法線
方向から観察した場合における第一基板１付近の液晶分
子３ａの長軸方向と第一基板１から離れて位置する液晶
分子の長軸方向の間に設定され、第二光学補償層５の光
軸は第二基板２付近の液晶分子３ｂの長軸方向と第二基
板２から離れて位置する液晶分子の長軸方向の間に設定
され、液晶分子の捩れの影響も含めたレタデーションの
補償を行っている。この実施例では1軸性フィルム１２
によって第一基板１付近の水平配列した液晶分子３ａの
レタデーションを、1軸性フィルム１４によって第二基
板２付近の水平配列した液晶分子３ｂのレタデーション
を、1軸性フィルム１３、１５によって液晶層３の中央
付近で垂直配列している液晶分子３ｃのレタデーション
をそれぞれ確実に相殺するため、第1の実施例よりも基
板１、２の法線方向からも斜め方向からも光漏れが少な
いノーマリブラックモードになる。

【００２５】次に第５の実施例を図７に基づいて説明す
る。図７は第1の電圧を印加したときの液晶分子の配列
状態を示す概略図であり、第５の実施例は第１の実施例
の第一光学補償層４と第一偏光板６の間と第二光学補償
層５と第二偏光板７の間にそれぞれ２軸性フィルム１
６、１７を追加したものであり、その他の構成は第１の
実施例と同じである。この２軸性フィルム１６、１７は
基板１、２の面内方向と厚み方向にそれぞれレタデーシ
ョンを有している。

【００２６】基板１、２間には正の誘電率異方性を有
し、カイラル材が添加された液晶３が封入され、第１の
電圧を印加したときは図７に示すようにベンド配列して
いる。このとき第一基板１の法線方向から観察すると、
液晶分子は捩れながら水平配列から垂直配列に連続的に
変化している。第一基板１の外側には第一光学補償層
４、２軸性フィルム１６、第一偏光板６が重ねられ、第
二基板２の外側には第二光学補償層５、２軸性フィルム
１７、第二偏光板７が重ねられている。この実施例で
は、２軸性フィルム１６、１７及び光学補償層４、５に
よって第1の電圧を印加したときの液晶分子３ａ、３
ｂ、３ｃのレタデーションを相殺する。２軸性フィルム
１６、１７は基板１、２の面内方向と厚み方向にレタデ
ーションを有しており、この基板１、２の面内方向のレ
タデーションにより基板１、２付近の水平配列している
液晶分子３ａ、３ｂのレタデーションを相殺し、基板
１、２の厚み方向のレタデーションにより液晶層３の中
央付近で垂直配列している液晶分子３ｃのレタデーショ
ンを相殺している。この２軸性フィルム１６、１７とし
ては、図７に示すように基板１、２の面内方向であって
基板１、２面に接している液晶分子３ａ、３ｂの長軸方
向と直交する方向をＸ方向、液晶分子３ａ、３ｂの長軸
方向をＹ方向、基板１、２の厚さ方向をＺ方向として、
２軸性フィルム１６、１７のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の
屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとした際に、ｎｘ＞
ｎｙ＞ｎｚの関係を満たす２軸性フィルムを用いる。ま
た、この２軸性フィルム１６、１７は、それぞれ面内方
向のレタデーションに関する軸方向がＸ方向になるよう
に配置されている。

【００２７】光学補償層４、５にはディスコティック液
晶等の負の光学異方性を有する光学異方素子４ａ、４
ｂ、５ａ、５ｂがハイブリッド配向しており、この光学
異方素子４ａ、４ｂ、５ａ、５ｂによって各液晶分子３
ａ、３ｂ、３ｃのレタデーションを相殺して補償してい
る。液晶層３のレタデーションを二枚の光学補償層４、
５によって補償するため、第一光学補償層４は第一基板
１から液晶層３の中央付近まで位置する液晶分子３ａ、
３ｃのレタデーションを補償し、第二光学補償層５は第
二基板２から液晶層３の中央付近まで位置する液晶分子
３ｂ、３ｃのレタデーションを補償している。なお基板
１、２の法線方向から観察した際に、液晶層３の液晶分
子は基板１、２間で捩れているのに対し、光学補償層
４、５の光学異方素子の光軸はそれぞれの光学補償層
４、５内で同一方向に向いている。そして第１の実施例
と同様に、第一光学補償層４の光軸は第一基板１の法線
方向から観察した場合における第一基板１付近の液晶分
子３ａの長軸方向と第一基板１から離れて位置する液晶
分子の長軸方向の間に設定され、第二光学補償層５の光
軸は第二基板２付近の液晶分子３ｂの長軸方向と第二基
板２から離れて位置する液晶分子の長軸方向の間に設定
され、液晶分子の捩れの影響も含めたレタデーションの
補償を行っている。

【００２８】この実施例では２軸性フィルム１６の面内
方向のレタデーションによって第一基板１付近の水平配
列した液晶分子３ａのレタデーションを、２軸性フィル
ム１７の面内方向のレタデーションによって第二基板２
付近の水平配列した液晶分子３ｂのレタデーションを、
２軸性フィルム１６、１７の厚み方向のレタデーション
によって液晶層３の中央付近で垂直配列している液晶分
子３ｃのレタデーションをそれぞれ確実に相殺するた
め、第1の実施例よりも基板１、２の法線方向からも斜
め方向からも光漏れが少ないノーマリブラックモードに
なる。また第４の実施例よりも使用するフィルムの枚数
が少なくなるため、液晶セルの厚みが薄くなると共に製
造工程も簡単になる。

【００２９】これまで液晶セルにπツイストＯＣＢモー
ドセルを用いた場合について述べてきたが、本発明は捩
れる性質を有する液晶を用いた液晶セルに有効であり、
例えばＴＮモードにも利用できる。次に第６の実施例を
図８及び図９に基づいて説明する。

【００３０】第一基板１８上には複数の走査線と複数の
信号線がマトリクス状に配線され、走査線と信号線の交
差部に薄膜トランジスタが形成され、走査線と信号線に
囲まれた領域に薄膜トランジスタと接続された画素電極
が形成されている。第一基板１８に対向して配置されて
いる第二の基板１９上には、画素電極に対向配置するカ
ラーフィルタと、各走査線及び信号線に対向配置するブ
ラックマトリックスが形成されている。カラーフィルタ
及びブラックマトリックスには対向電極が積層され、画
素電極に電圧が印加されたときに対向電極と画素電極と
の間に電界が発生するようにしている。両基板１８、１
９上には水平配向処理が施された配向膜が積層され、基
板１８、１９の法線方向から観測した際に互いの配向方
向が直交するように配置されている。基板１８、１９間
には正の誘電率異方性を有すると共にカイラル材が添加
された液晶２０が封入され、電圧が印加されていないと
きには基板１８、１９付近の液晶分子２０ａ、２０ｂは
その長軸方向が対する基板１８、１９の配向方向になっ
て水平配列し、さらに基板１８、１９間では液晶分子が
９０°捩れながら水平配列する。基板１８、１９は一対
の偏光板２１、２２で挟み込まれ、この偏光板２１、２
２は互いの透過軸が直交し、且つその透過軸が対向する
基板１８、１９に接する液晶分子２０ａ、２０ｂの長軸
方向と同一方向になるように配置されている。第一基板
１８と第一偏光板２１の間には第一光学補償層２３が、
第二基板１９と第二偏光板２２の間には第二光学補償層
２４が配置され、第一及び第二光学補償層２３、２４に
は例えばディスコティック液晶等の負の光学異方性を有
する光学異方素子２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂがハ
イブリッド配向している。

【００３１】この実施例では、電圧が印加されていない
ときは液晶分子が９０°捩れながら水平配列しているの
で、第一偏光板２１と通過した透過光は液晶層２０で旋
光されて第二偏光板２２を通過し、電圧が印加されたと
きは液晶分子が水平配列から垂直配列に配向状態が変わ
るため、第一偏光板２１を通過した透過光は第二偏光板
２２で遮光され、ノーマリホワイトモードになる。電圧
を印加したとき、基板１８、１９付近の液晶分子２０
ａ、２０ｂは配向膜に影響されて完全な垂直配列になれ
ないため、これらの液晶分子の作用によって光漏れが生
じる。したがって本発明では、光学補償層２３、２４に
よって電圧印加時の液晶層２０のレタデーションを相殺
して補償するようにしている。電圧印加時では図８に示
すように第一基板１８から第二基板１９にかけて液晶分
子の配列状態が斜め方向、垂直方向、斜め方向と連続的
に変化している。この液晶層２０のレタデーションを第
一及び第二光学補償層２３、２４によって相殺するた
め、第一光学補償層２３は第一基板１８から液晶層２０
の中央付近までの液晶分子２０ａ、２０ｃのレタデーシ
ョンを補償し、第二光学補償層２４は第二基板１９から
液晶層２０の中央付近までの液晶分子２０ｂ、２０ｃの
レタデーションを補償する。そして光学補償層２３、２
４は、光学異方素子２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂの
光軸と基板１８、１９の法線方向とのなす角度が補償し
ようとする液晶分子２０ａ、２０ｂ、２０ｃの長軸方向
と基板１８、１９の法線方向とのなす角度と同じになる
ように設定されている。

【００３２】図９は図８の矢印ａから観察したときの光
学補償層２３、２４の光軸と基板１８、１９付近の液晶
分子２０ａ、２０ｂの配置を示している。図９の実線1
は第一基板１８付近の液晶分子２０ａの長軸方向、実線
２は第一基板１８から離れて位置する液晶分子の長軸方
向、実線３は第二基板１９付近の液晶分子２０ｂの長軸
方向、実線２は第二基板１８から離れて位置する液晶分
子の長軸方向、点線１は第一偏光板２１の透過軸、点線
２は第二偏光板２２の透過軸、一点鎖線1は第一光学補
償層２３の光軸方向、一点鎖線２は第二光学補償層２４
の光軸方向を示している。なお実線１は第一基板１８上
の配向膜の配向方向と一致し、実線２は第二基板１９上
の配向膜の配向方向と一致する。液晶分子は基板１８、
１９付近から離れるに従って捩れながら垂直配列状態に
変化するため、基板１８、１９の法線方向から観察した
ときに液晶分子の長軸方向も基板１８、１９から離れる
に従って捩れ方向に回転するが、液晶分子が完全に垂直
配列状態になると長軸方向が法線方向と一致するため捩
れに起因する長軸方向が確認できなくなる。そのため実
線２、４は基板１８、１９の法線方向から観察したとき
に捩れによる液晶分子の長軸方向が確認できる液晶分子
のうち、最も基板１８、１９から離れた液晶分子の長軸
方向を示している。光学補償層２３、２４の光軸はそれ
ぞれ対向する基板１８、１９に接する液晶分子２０ａ、
２０ｂの長軸方向とずらした方向に設定され、第一光学
補償層２３の光軸（一点鎖線１）は実線１と実線２の間
に、第二光学補償層２４の光軸（一点鎖線２）は実線３
と実線４の間に設定されて、液晶分子の捩れの影響も含
めたレタデーションの補償を行っている。したがって電
圧印加時に液晶層３のレタデーションを相殺でき、非常
に光漏れの少ない黒表示が実現できる。

【００３３】以上のように本発明は捩れを有する液晶層
のレタデーションを光学補償層によって相殺する際に有
効な技術であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれ
ば上記実施例以外の形態も可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、補償層の光学補償素子
の光軸を基板の法線方向から観察したときに補償層と対
する基板の配向方向から液晶分子の捩れ方向にずらして
設定しているため、補償層によって液晶分子の捩れの影
響を含めたレタデーションの補償ができ、高コントラス
トな液晶表示装置が実現できる。また１補償層内に存在
する光学補償素子は基板の法線方向から観察したときに
光軸方向が同一方向に設定されているため、補償層を基
板に取付ける際に補償層の光軸方向の調整が容易に行
え、最適な表示状態が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である液晶表示装置の第
１の電界を印加したときの断面概略図である。

【図２】第１の実施例である液晶表示装置の液晶分子の
長軸方向と光学補償層の光軸の関係を示す平面図でる。

【図３】第２の実施例である液晶表示装置の第１の電界
を印加したときの断面概略図である。

【図４】第２の実施例である液晶表示装置の液晶分子の
長軸方向と光学補償層の光軸の関係を示す平面図でる。

【図５】第３の実施例である液晶表示装置の第１の電界
を印加したときの断面概略図である。

【図６】第４の実施例である液晶表示装置の第１の電界
を印加したときの断面概略図である。

【図７】第５の実施例である液晶表示装置の第１の電界
を印加したときの断面概略図である。

【図８】第６の実施例である液晶表示装置の電界を印加
したときの断面概略図である。

【図９】第６の実施例である液晶表示装置の液晶分子の
長軸方向と光学補償層の光軸の関係を示す平面図でる。

【符号の説明】

１、１８第一基板２、１９第二基板３、２０液晶層４、５、２３、２４光学補償層６、２１第一偏光板７、２２第二偏光板８、９、１２、１４面内方向にレタデーションを有す
る１軸性フィルム１０、１１、１３、１５厚み方向にレタデーションを
有する１軸性フィルム１６、１７２軸性フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者賀勢裕之鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地鳥取三洋電機株式会社内 (72)発明者森善隆鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地鳥取三洋電機株式会社内 (72)発明者田中慎一郎鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地鳥取三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA42 BB03 BC22 2H088 GA02 GA17 HA03 HA16 JA09 KA07 LA06 LA08 2H090 KA07 MA02 MA03 MA04 MA06 2H091 FA11X FA11Z GA06 HA09 LA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ所定の電極が形成された一対の
基板と、前記基板に積層されると共に水平配向処理が施
された配向膜と、前記基板間に封入されたカイラルネマ
ティック液晶又はカイラル材を含むネマティック液晶
と、一方又は両方の基板の外側に配置された光学補償手
段とを備え、液晶分子が電圧無印加時に捩れながら水平
配列すると共に電圧印加時に垂直配列する液晶表示装置
において、前記光学補償手段は少なくとも負の位相差を
有する光学補償素子を含む補償層を備え、前記補償層
は、該光学補償素子によって所定電圧印加時の前記液晶
分子のレタデーションを補償し、前記基板の法線方向か
ら観察したときに前記補償層内の前記光学補償素子の光
軸が同一方向に設定され、その光軸方向を該補償層が対
向する前記基板の配向方向から前記液晶分子が捩れる方
向にずらして配置したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記一対の基板に積層された配向膜の配
向方向が互いに略平行の関係にあることを特徴とする請
求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記一対の基板に積層された配向膜の配
向方向が互いに略直交の関係にあることを特徴とする請
求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記液晶は第１電圧印加時に液晶分子が
ベンド配列すると共に第１電圧以上の電圧印加時に垂直
配列する請求項１乃至請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記光学補償手段は黒表示時の液晶分子
のレタデーションを相殺するように設定されていること
を特徴とする請求項１乃至請求項４記載の液晶表示装
置。
【請求項６】前記補償層内では光学補償素子がハイブ
リッド配列していることを特徴とする請求項１乃至請求
項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記光学補償手段として前記基板の面内
方向にレタデーションを有する１軸性フィルムを設けた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の液晶表示
装置。
【請求項８】前記１軸性フィルムの光軸方向は基板の
法線方向から観察したときに前記１軸性フィルムが対す
る前記基板の配向方向と直交の関係にあることを特徴と
する請求項７記載の液晶表示装置。
【請求項９】前記光学補償手段として前記基板の厚さ
方向にレタデーションを有する１軸性フィルムを設けた
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８記載の液晶表示
装置。
【請求項１０】光学補償手段として、前記基板の面内
方向にレタデーションを有すると共に前記基板の厚さ方
向にレタデーションを有する２軸性フィルムを設けたこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項９記載の液晶表示装
置。
【請求項１１】前記２軸性フィルムの面内方向レタデ
ーションの遅延軸方向は基板の法線方向から観察したと
きに前記２軸性フィルムが対する前記基板の配向方向と
直交の関係にあることを特徴とする請求項１０記載の液
晶表示装置。