JP2002250941A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 黒表示状態での視野角依存性を抑え、コント
ラストが高く、視認性に優れた液晶表示装置を提供す
る。 【解決手段】 偏光軸が互いに直交している偏光子７お
よび検光子８と、液晶分子がベンド配列している液晶層
１と、液晶層１を挟持している２枚の電極基板３ｂ、３
ｕと、主軸がハイブリッド配列した正の光学一軸性を有
する光学媒体よりなる第１の位相差板４ｂ、４ｕと、光
学二軸性または正の光学一軸性を有し、電極基板３ｂ、
３ｕ面に対する面内位相差を持つ第２の位相差板５ｂ、
５ｕとを備え、第２の位相差板５ｂ、５ｕの面内位相差
の方向と、２枚の電極基板３ｂ、３ｕのいずれかに対す
る、液晶分子の光軸の正射影方向１１とは略直交してい
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、液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電
力という特長を有していることから、パーソナルコンピ
ュータやワードプロセッサ、またカーナビゲーションシ
ステムなどのフラットディスプレイに広く用いられてい
る。また、最近ではＣＲＴ代替ディスプレイとしての期
待が高まり、ディスプレイサイズが大型化するとともに
動画表示が必要なＴＶ分野にも用いられるようになって
きている。こうした画面の大型化と動画表示の必要性か
ら液晶ディスプレイにはより一層、広視野角化と高速応
答性が要求されるようになってきた。

【０００３】広視野角化を実現する表示モードはいくつ
かあるが、そのなかでも、ＯＣＢ(Optically Compensat
ed Birefringence)モードは、そのスイッチング速度が
数msec程度と高速応答性を備えているため、動画表示用
のディスプレイとしても注目されている。

【０００４】ＯＣＢモードは、液晶分子をベンド配列と
して、液晶セルに印加する電圧の大きさにより実効的な
リタデーションを制御することで、透過光量を変化させ
て画面表示を行っている。

【０００５】特開平７−４９５０９号公報には、ベンド
配列による液晶セルに、負の固定位相差を発生する位相
差板を付加することで、駆動電圧が低くても、白黒反転
を考えた視野角特性を拡大できる技術が開示されてい
る。上記文献には詳細は開示されていないが、この負の
位相差を発生する位相差板としては、正の屈折率異方性
をもつ光学媒体を、その位相差方向が液晶セルの光軸と
直交するように配置させる等の方法が考えられる。

【０００６】ここで、図６に、従来の液晶表示装置にお
ける輝度−電圧特性を示している。位相差板がある場合
の液晶表示装置の特性を実線で、位相差板がない場合の
液晶表示装置の特性を破線で示している。この液晶表示
装置は、ＯＣＢモードであって偏光子と検光子が直交し
たクロスニコル下で、ＮＷ(ノーマリーホワイト)モード
とされる。図６に示すように、輝度−電圧特性線は、位
相差板がない場合には、輝度に対して電圧の範囲が広
く、黒表示を行うためには、高電圧を印加する必要があ
る。一方、位相差板がある場合は、電圧の範囲が狭く、
電圧が低くても黒表示を行うことができ、低電圧駆動が
可能である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−４９５０９号公報の液晶表示装置では、視野角特性
は十分とはいえず、特に黒表示状態の視野角依存性は依
然として大きい。そのため、表示パネルの法線方向から
の傾き角が大きくなるにつれて表示に黒浮きが発生し、
コントラストが大きく低下する。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
であり、黒表示状態での視野角依存性を抑え、コントラ
ストが高く、視認性に優れた液晶表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、偏光軸が互いに直交している偏光子および検光子
と、液晶分子がベンド配列している液晶層と、前記液晶
層を挟持している２枚の電極基板と、主軸がハイブリッ
ド配列した正の光学一軸性を有する光学媒体よりなる第
１の位相差板と、光学二軸性または正の光学一軸性を有
し、前記電極基板面に対する面内位相差を持つ第２の位
相差板とを備え、前記第２の位相差板の面内位相差の方
向と、前記２枚の電極基板のいずれかに対する、前記液
晶分子の光軸の正射影方向とは略直交している。それに
より、低電圧で駆動が可能で、視野角特性に優れ、特に
黒表示状態においてもコントラストが高く、視認性に優
れている。

【００１０】また、好ましくは、光学二軸性または正の
光学一軸性を有し、前記電極基板面に対する面内位相差
を持つ第３の位相差板を、前記偏光子側と前記検光子側
のどちらか一方または両方に備え、前記偏光子側の前記
第３の位相差板の前記面内位相差の方向と、前記偏光子
の偏光軸方向とは略平行であり、前記検光子側の前記第
３の位相差板の前記面内位相差の方向と、前記検光子の
偏光軸方向とは略平行である。それにより、表示画面に
対して、対称的な視野角特性を有する。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１にかかる液晶表示装置について、図面を用いて説
明する。図１は本発明の実施の形態１にかかる液晶表示
装置の構成を示す断面図であり、図２は、本発明の実施
の形態１にかかる液晶表示装置の各部品の配置方向を示
す説明図である。なお、図１において、上下方向すなわ
ち液晶表示装置の厚さ方向をｚ方向、また、左右方向す
なわち液晶表示装置の左右方向をｘ方向とする。また、
図２において、上下方向すなわち液晶表示装置の上下方
向をｙ方向、また、左右方向すなわち液晶表示装置の左
右方向をｘ方向とする。

【００１２】１は液晶層であり、液晶層１における液晶
分子はｚ-ｘ平面内においてベンド配列をしている。３
ｂ、３ｕはガラスや石英等で構成される透明基板であ
る。透明基板３ｂ、３ｕは、その内側に形成された電極
２ｂ、２ｕを介して、液晶層１を挟持している。液晶層
１に印加される電圧は、透明基板３ｂ、３ｕ上に形成さ
れている薄膜トランジスタや薄膜ダイオード等のスイッ
チング素子（図示せず）によって制御され、電極２ｂ、
２ｕを介して、液晶層１に印加される。この電圧で、実
効的なリタデーションを制御して、画面の表示を行う。
また、表示画面は、ｘ−ｙ平面に平行な面であり、図２
は、表示画面を正面から見ている状態である。図２にお
いて、１１は、液晶層１の液晶分子の光軸の、透明基板
３ｂ、３ｕ（ｘ−ｙ平面に平行な面）に対する正射影方
向を示し、この正射影方向１１はｘ軸と平行とされる。

【００１３】４ｂ、４ｕは、液晶分子と同様に主軸がｚ
−ｘ平面内でハイブリッド配列した正の光学一軸性を有
する光学媒体よりなる第１の位相差板であって、透明基
板３ｂ、３ｕを外側から挟むように設置されている。ま
た、第１の位相差板４ｂ、４ｕの面内位相差方向は、図
２における１４で示す方向である。ここで、面内位相差
方向とは、透明基板３ｂ、３ｕに平行な面であるｘ−ｙ
平面に対する位相差の方向である。以下で、面内位相差
といえば、同様に、ｘ−ｙ平面に対する位相差のことで
ある。面内位相差方向１４は、上述した液晶分子の光軸
の透明基板３ｂ、３ｕに対する正射影方向１１と同一方
向である。このように、第１の位相差板４ｂ、４ｕが設
置されることで、液晶表示装置の視野角依存性が抑えら
れる。

【００１４】５ｂ、５ｕは、光学二軸性または正の光学
一軸性を有する第２の位相差板であって、第１の位相差
板４ｂ、４ｕを挟むように設置されている。また、第２
の位相差板５ｂ、５ｕの面内位相差方向は、図２におけ
る１５で示す方向で、ｙ軸方向と平行である。このよう
に、第２の位相差板５ｂ、５ｕが設置されることで、駆
動電圧が低い場合でも、黒表示状態で十分に表示品位の
高い画面表示がなされる。

【００１５】６ｂ、６ｕは、負の光学一軸性を有する第
４の位相差板であって、第２の位相差板５ｂ、５ｕを挟
むように設置されている。第４の位相差板６ｂ、６ｕの
主軸は、ｚ軸と略平行とされる。このように、第４の位
相差板６ｂ、６ｕが設置されることによって、液晶層１
と第１の位相差板４ｂ、４ｕおよび第２の位相差板５
ｂ、５ｕのリタデーションによる視野角依存性が補償さ
れる。

【００１６】第４の位相差板６ｂ、６ｕの外側には、そ
れぞれ、偏光子７と検光子８が設置されている。また、
図２に示すように、偏光子７の偏光軸方向１７と検光子
８の偏光軸方向１８は互いに直交するようにされる。ま
た、偏光子７の偏光軸方向１７と液晶分子の光軸の透明
基板３ｂ、３ｕに対する正射影方向１１は、略４５度の
角度をなすように設置されている。このように、偏光子
７と検光子８が設置されることで、電圧印加による液晶
層１のリタデーション変化を有効に利用し、表示品位を
高めることができる。

【００１７】以下に、実施の形態１の液晶表示装置につ
いて、実際の測定結果とその特性を説明する。

【００１８】図３は、実施の形態１に基づく、実施例１
の液晶表示装置の透過率の視野角依存特性を示す。図３
（ａ）は液晶表示装置の左右方向、図３（ｂ）は液晶表
示装置の上下方向の視野角依存性を示す。図において、
実線は黒表示状態の特性曲線を、破線は白表示状態の特
性曲線を示している。また、縦軸は透過率とし、横軸は
視野角とした。なお、図３（ａ）の左右方向とはｘ方
向、図３（ｂ）の上下方向とはｙ軸方向である。また、
視野角は表示画面の法線方向に対しての倒れ角であり、
左右方向は、ｚ方向からｘ軸の正方向に傾けた場合の視
野角を正とし、負方向に傾けた場合の視野角を負とし
た。また、上下方向は、ｚ方向からｙ軸の正方向に傾け
た場合の視野角を正とし、負方向に傾けた場合の視野角
を負とした。

【００１９】実施例１の液晶表示装置の、液晶分子の屈
折率異方性Δｎと液晶層１の厚みｄとの積（Δｎ×ｄ）
を７００ｎｍに、第１の位相差板４ｂ、４ｕの面内位相
差の合計を７０ｎｍに、第２の位相差板５ｂ、５ｕの面
内位相差の合計を１４０ｎｍに設定した。なお、このと
きの光の波長は、５５０ｎｍである。

【００２０】図３（ａ）に示すように左右方向では、黒
表示状態において、視野角によらず透過率は低い値であ
るので、視野角依存性が低く抑えられていることがわか
る。また、図３（ｂ）に示すように上下方向に関して
は、特に、負の視野角方向の視野角依存性が低く抑えら
れている。

【００２１】以上のように、実施の形態１の液晶表示装
置によれば、液晶分子が、ベント配列している液晶表示
装置において、液晶分子と同様に主軸がｚ−ｘ平面内で
ハイブリッド配列した正の光学一軸性を有する光学媒体
よりなる第１の位相差板４ｂ、４ｕと、光学二軸性また
は正の光学一軸性を有する第２の位相差板５ｂ、５ｕと
を備えたので、黒表示状態において、視野角依存性が低
く、コントラストが高い上、低い駆動電圧で表示が可能
である。

【００２２】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
かかる液晶表示装置について、図面を用いて説明する。
図４は、本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置の
構成を示す断面図である。実施の形態２の液晶表示装置
の基本構成は、実施の形態１の液晶表示装置と同一であ
る。異なる点は、第３の位相差板９ｂ、９ｕを備えてい
る点である。

【００２３】第３の位相差板９ｂ、９ｕは、光学二軸性
または正の光学一軸性を有する位相差板である。第３の
位相差板９ｂ、９ｕは、第４の位相差板６ｂ、６ｕと、
偏光子７および検光子８との間に設置されている。つま
り、第３の位相差板９ｂ、９ｕは、第４の位相差板６
ｂ、６ｕを外側から挟むように設置され、第３の位相差
板９ｂ、９ｕの外側には、それぞれ、偏光子７と検光子
８が設置されている。

【００２４】また、偏光子７側の第３の位相差板９ｂ
は、その面内位相差方向が偏光子７の偏光軸方向１７と
平行となるように設置され、検光子８側の第３の位相差
板９ｕは、その面内位相差方向が検光子８の偏光軸方向
１８と平行となるように設置されている。このように、
第３の位相差板９ｂ、９ｕが設置されることで、さらに
視野角依存性を低減させる上、視野角の正と負における
視野角依存性の非対称性を改善することができる。

【００２５】なお、第３の位相差板９ｂ、９ｕが、光学
二軸性を有する場合は、第４の位相差板６ｂ、６ｕは設
置しなくても構わない。それにより、製造の手間が省け
る等の効果が得られる。

【００２６】また、第３の位相差板９ｂ、９ｕは、どち
らか一方が設置されている場合であっても視野角依存性
を低減させることができる。

【００２７】以下に、実施の形態２の液晶表示装置につ
いて、実際の測定結果とその特性を説明する。

【００２８】図５は、実施の形態２に基づく、実施例２
の液晶表示装置の透過率の視野角依存特性を示す。図５
（ａ）は液晶表示装置の左右方向、図５（ｂ）は液晶表
示装置の上下方向の視野角依存性を示す。図において、
実線は黒表示状態の特性曲線を、破線は白表示状態の特
性曲線を示している。また、縦軸は透過率とし、横軸は
視野角とした。なお、図５（ａ）の左右方向とはｘ方
向、図５（ｂ）の上下方向とはｙ軸方向である。また、
視野角は表示画面の法線方向に対しての倒れ角であり、
左右方向は、ｚ方向からｘ軸の正方向に傾けた場合の視
野角を正とし、負方向に傾けた場合の視野角を負とし
た。また、上下方向は、ｚ方向からｙ軸の正方向に傾け
た場合の視野角を正とし、負方向に傾けた場合の視野角
を負とした。

【００２９】実施例２の液晶表示装置は、実施例１の液
晶表示装置に、面内位相差が１５０ｎｍの正の光学一軸
性を有する第３の位相差板９ｂを、その面内位相差方向
が偏光子７の偏光軸方向１７と平行となるよう、また、
第３の位相差板９ｕを、その面内位相差方向が検光子８
の偏光軸方向１８と平行となるように設置したものとし
た。なお、光の波長は、実施例１と同様に５５０ｎｍで
ある。

【００３０】図５（ａ）に示すように左右方向では、す
べての視野角に対して、黒表示状態の透過率は、ほぼ０
である。図３（ａ）に示す実施例１に比べて、実施例２
では、黒表示状態における視野角依存性がさらに低減し
ていることがわかる。また、図５（ｂ）に示すように上
下方向では、図３（ｂ）の実施例１に見られた、黒表示
状態の視野角の正と負による視野角依存性の非対称性は
改善され、対称となっている。つまり、上下左右のどち
らから見ても、視認性が変わることはない。

【００３１】以上のように、実施の形態２の液晶表示装
置によれば、光学二軸性または正の光学一軸性を有する
第３の位相差板９ｂ、９ｕを備えたので、黒表示状態に
おいて、視野角依存性がさらに低減し、視野角の正と負
に対して、対称の視野角依存性を有する。

【００３２】なお、上記の実施例１、２では、液晶分子
の（Δｎ×ｄ）を７００ｎｍとし、第１の位相差板４
ｂ、４ｕの面内位相差の合計を７０ｎｍとし、第２の位
相差板５ｂ、５ｕの面内位相差の合計を１４０ｎｍとし
たが、これ以外の値であっても同様の効果が得られる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、主軸が
ハイブリッド配列した正の光学一軸性を有する光学媒体
よりなる第１の位相差板と、光学二軸性または正の光学
一軸性を有し、電極基板面に対する面内位相差を持つ第
２の位相差板とを備え、第２の位相差板の面内位相差の
方向と、２枚の電極基板のいずれかに対する、液晶分子
の光軸の正射影方向とは略直交しているので、駆動電圧
を低くでき、黒表示状態での視野角依存性を抑えること
ができる。そのため、コントラストが高く、視認性に優
れた液晶表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置
の構成を示す断面図

【図２】 本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置
の各部品の配置方向を示す説明図

【図３】 本発明の実施の形態１に基づく、実施例１の
液晶表示装置の視野角依存特性を示す図であって、図３
（ａ）は白表示の場合の視野角依存特性を示す図、図３
（ｂ）は黒表示の場合の視野角依存特性を示す図

【図４】 本発明の実施の形態２にかかる液晶表示装置
の構成を示す断面図

【図５】 本発明の実施の形態２に基づく、実施例２の
液晶表示装置の視野角依存特性を示す図であって、図５
（ａ）は白表示の場合の視野角依存特性を示す図、図５
（ｂ）は黒表示の場合の視野角依存特性を示す図

【図６】 従来の液晶表示装置における輝度−電圧特性
の比較図

【符号の説明】

１ 液晶層 ２ｂ、２ｕ 電極 ３ｂ、３ｕ 透明基板 ４ｂ、４ｕ 第１の位相差板 ５ｂ、５ｕ 第２の位相差板 ６ｂ、６ｕ 第４の位相差板 ７ 偏光子 ８ 検光子 ９ｂ、９ｕ 第３の位相差板 １１ 正射影方向 １４、１５ 面内位相差方向 １７、１８ 偏光軸方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光軸が互いに直交している偏光子およ
   び検光子と、 液晶分子がベンド配列している液晶層と、 前記液晶層を挟持している２枚の電極基板と、 主軸がハイブリッド配列した正の光学一軸性を有する光
   学媒体よりなる第１の位相差板と、 光学二軸性または正の光学一軸性を有し、前記電極基板
   面に対する面内位相差を持つ第２の位相差板とを備え、 前記第２の位相差板の面内位相差の方向と、前記２枚の
   電極基板のいずれかに対する、前記液晶分子の光軸の正
   射影方向とは略直交していることを特徴とする液晶表示
   装置。
2. 【請求項２】 光学二軸性または正の光学一軸性を有
   し、前記電極基板面に対する面内位相差を持つ第３の位
   相差板を、前記偏光子側と前記検光子側のどちらか一方
   または両方に備え、 前記偏光子側の前記第３の位相差板の前記面内位相差の
   方向と、前記偏光子の偏光軸方向とは略平行であり、 前記検光子側の前記第３の位相差板の前記面内位相差の
   方向と、前記検光子の偏光軸方向とは略平行であること
   を特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。