JP2003207782A - 垂直配向型液晶表示装置 - Google Patents
垂直配向型液晶表示装置Info
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Abstract
提供する。 【解決手段】 垂直配向型液晶表示装置は、1対の基板
間に、電圧無印加時に基板表面に対して垂直配向する液
晶分子を含む垂直配向型液晶セルと、垂直配向型液晶セ
ル13の外側に配置され、直線偏光板11,15と、2
軸光学異方性材料12,14で形成され、面内で1/4
波長のリターデーションを示す第1光学素子と、を含む
円偏光子と、円偏光子と垂直配向型液晶セルとの間に配
置され、負の光学異方性を有する第1光学素子16,1
7と、円偏光子の直線偏光板と1/4波長板との間に配
置され、面内で1/2波長または1/4波長のリターデ
ーションを示し、正の光学異方性を有するた第2光学素
子と、を有する。
Description
し、特に電圧無印加時に液晶分子が基板に対して垂直に
配向する垂直配向型液晶表示装置に関する。
として、初期状態において液晶セル内の液晶分子が基板
表面に対して垂直に配列する垂直配向モードがある。電
圧無印加時には、液晶分子が基板表面に対して垂直に配
列する。液晶セルの両側に直線偏光板を直交配置する
と、黒表示が得られる。
であり、理想的な視角(視野角)補償が容易に可能であ
る。液晶セルの厚さ方向に正の1軸光学異方性を補償す
るため、厚さ方向に負の1軸光学異方性を有する光学素
子を液晶セルの片面又は両面と直線偏光板との間に挿入
すると、非常に良好な黒表示視角特性が得られる。
面に垂直な方向から基板表面に平行な方向に向って配向
を変化させる。この際、液晶配列の均一化が困難であ
る。通常の配向処理である基板表面のラビング処理を用
いると、表示品位が著しく低下する。
ため、基板上の電極形状を工夫し、液晶層内に斜め電界
が発生するようにし、均一配向を得る等の提案がある。
この方法によれば、均一な液晶配列は得られるが、ミク
ロ的には不均一な配向領域が生じ、電圧印加時にこの領
域が暗領域となる。従って、液晶表示装置の透過率が低
下する。
信学技報EIE2000−273に、垂直配向型液晶表
示装置における視角特性を改善するために位相差フィル
ムを用いる報告がSID 98 DIGEST p31
5等になされている。
む液晶層を有する液晶素子の両側に配置する直線偏光板
を円偏光板に置き換えた構成を提案した(特願2000
−273321)。円偏光板は、良く知られているよう
に直線偏光子と1/4波長板との組み合わせによって構
成される。
による液晶表示装置は、視角特性が優れているとは言え
ない。
向型液晶表示装置を提供することである。
直配向型液晶表示装置の視角特性を改善することであ
る。
ば、1対の基板間に、電圧無印加時に基板表面に対して
垂直配向する液晶分子を含む垂直配向型液晶セルと、前
記垂直配向型液晶セルの外側に配置され、直線偏光板と
2軸性光学異方性材料で形成され、面内で1/4波長の
リターデーションを示す第1光学素子と、を含む円偏光
子とを有する垂直配向型液晶表示装置が提供される。
負の光学異方性を有する光学補償素子を配置することが
好ましい。
とにより透過率を向上し、さらに負の光学異方性を有す
る光学補償素子を用いることにより視角特性を改善す
る。
る液晶表示装置を説明する。なお、液晶表示装置の特性
を評価するため、シュミュレーター(シンテック社製L
CD MASTER5.0)を用いた。又、液晶として
はメルクジャパン製MLC−2038を想定し、液晶層
厚は4.2μmとした。基板界面のプレチルトは90度
とした。直線偏光板は日東電工製G1220DUを想定
し、各光学素子(位相差フィルム)の材質としてはポリ
カーボネートを想定した。
の構成を示す。垂直配向型液晶セル13は、1対の基板
間に垂直配向した液晶分子を含む。液晶セル13の上下
に、円偏光子が配置されている。上側の円偏光子は、上
側の直線偏光板11とその下の1/4波長板12の組み
合わせからなる。
正の1軸光学異方性を有する光学素子で形成されてい
る。矢印で示す直線偏光板11の透過軸の方位を面内2
5度とした。矢印で示す、1/4波長板12の遅相軸の
方位は、偏光板の透過軸に対して45度の角度をなす7
0度である。1/4波長板12は、面内で137.5n
mのリターデーションを示す。
長板14とその下の直線偏光板15の組み合わせからな
る円偏光子が配置されている。1/4波長板14は、上
側の1/4波長板12同様面内に光軸を有し、正の一軸
光学異方性を有する光学素子で形成されている。1/4
波長板14は、面内方向160度に遅相軸を有し、面内
で137.5nmのリターデーションを示す。
に対し45度の角度をなす面内115度に透過軸が配置
されている。上下の直線偏光板11、15は直交配置さ
れており、上下の1/4波長板12、14の遅相軸も直
交配置されている。
装置の暗状態での等輝度曲線を示す。方位角方向を円周
上に示し、半径方向に0度から80度の極角を示す。図
から明らかなように、全方位においてかなりの光漏れが
発生している。視角特性が優れているとは言い難い。
1/4波長板12、14を負の2軸光学異方性を有する
光学材料で形成し、面内方向で1/4波長(137.5
nm)のリターデーションを示すと共に、厚さ方向でも
−150nmのリターデーションを示すようにしたもの
である。
向をz方向とする。負の2軸光学異方性は、屈折率とし
てnx>ny>nzの関係を有する。なお、正の1軸光
学異方性は、nx>ny=nzの屈折率の関係を有す
る。後述する正の2軸光学異方性は、nx>ny>nz
の屈折率の関係を有する。
に垂直配向した液晶分子を含む。液晶セル13の上下
に、円偏光子が配置されている。上側の円偏光子は、上
側の直線偏光板11とその下の1/4波長板12の組み
合わせからなる。液晶セル13の下側にも、上側の1/
4波長板14とその下の直線偏光板15の組み合わせか
らなる円偏光子が配置されている。
光学異方性により、液晶セル13の厚さ方向に正の光学
異方性が補償される。
装置の等輝度曲線分布を示す。図4(B)の等輝度曲線
分布と比較すると、特に0度−180度方向、90度−
270度方向の光漏れが大幅に改善されていることが分
かる。しかしながら、この特性においても45度−22
5度(以下、45度方向とも呼ぶ)、135度−315
度方向(以下135度方向とも呼ぶ)においては依然か
なりの光漏れが存在する。
から観察した場合、1/4波長板としての機能を損なっ
ているためと考えられる。斜め方向から観察した場合に
も1/4波長板として機能するようにすれば、特性が改
善すると考えられる。
向型液晶表示装置の他の構成例を示す。図中上から直線
偏光板11、斜め方向でも1/4波長板の機能を維持す
るように2軸光学異方性素子を用いた1/4波長板1
2、垂直配向型液晶セルの正の光学異方性を補償する1
軸光学異方性素子16、液晶セル13、光学素子16同
様の、垂直配向型液晶セルの光学異方性を補償する1軸
光学異方性素子17、1/4波長板12同様の、1/4
波長板14、直線偏光板15が配列されている。
有する2軸異方性材料で形成されている。1/4波長板
12、14は、面内に137.5nmのリターデーショ
ンを有すると共に、厚さ方向に+60nmのリターデー
ションを示す。この構成により、1/4波長板12、1
4は、斜め方向から入射する光に対しても1/4波長板
としての機能を維持する。
補償する素子が消滅しているため、厚さ方向に光軸を有
する、負の1軸光学異方性を有する光学素子16、17
が液晶セル13の上下に配置されている。厚さ方向を光
軸とする負の1軸光学異方性は、nx=ny>nzの屈
折率の関係を有する。光学素子16、17は、厚さ方向
に−197nmのリターデーションを示す。
装置の等輝度曲線分布を示す。正の2軸光学異方性を有
する1/4波長板を用いたことにより、45度方向、1
35度方向においても視角特性が改善されている。しか
しながら、45度方向、135度方向においては未だ光
漏れが存在し、改善の余地があることが分かる。
他の構成例を示す。図中上から直線偏光板11、正の2
軸光学異方性を有し、面内で1/2波長(275nm)
のリターデーション、厚さ方向に+120nmのリター
デーションを示す光学素子18、面内で1/4波長(1
37.5nm)のリターデーション、厚さ方向に+60
nmのリターデーションを示す正の2軸光学異方性を有
する光学素子12、厚さ方向に光軸を有し、負の1軸光
学異方性を有する光学素子16、垂直配向型液晶セル1
3、光学素子16同様の、厚さ方向に光軸を有し、負の
1軸光学異方性を有する光学素子17、光学素子12同
様の、正の2軸異方性を有する光学素子14、直線偏光
板15が配列されている。
と1/4波長板12との間に1/2波長板18が配置さ
れている点が異なる。1/2波長板18は、正の2軸光
学異方性を有し、直線偏光板の光学特性を補償する。斜
め方向に対しても、直交偏光子の機能を維持させる。他
の構成は図2(A)と同様である。
型液晶表示装置の等輝度曲線分布を示す。45度方向、
135度方向においても、光漏れがほぼ完全に解消され
ていることが分かる。
学素子として1/2波長板に代え、1/4波長板を配置
することも可能であろう。透過型液晶表示装置に代え、
透過/反射型垂直配向型液晶表示装置を構成することも
可能である。
の構成例を示す。図2の構成と較べて、垂直配向液晶セ
ルの内部に基板表面に部分的に形成された光路調整用構
造物20とその上に形成された反射板(散乱反射板)1
9を含む。反射板19で反射された光は上方に戻る。反
射板19上の液晶層は、半分の厚さになっていることが
好ましい。すなわち反射板19表面の基板からの高さは
液晶層厚の1/2が好ましい。
用いた。例えば、1/4波長板は、1/4波長の位相差
を生じるものの他、3/4波長、5/4波長等1/4波
長板としての機能を示すものを含む概念である。1/2
波長板も同様である。
本発明はこれらに限られるものではない。例えば種々の
変更、改良、組み合わせが可能なことは当業者に自明で
あろう。
善される。
視図及び特性を示すグラフである。
斜視図及び特性を示すグラフである。
示す斜視図及び特性を示すグラフである。
成を示す斜視図及び特性を示すグラフである。
示す斜視図である。
波長板) 19 反射板 20 構造物
Claims (4)
- 【請求項1】 1対の基板間に、電圧無印加時に基板表
面に対して垂直配向する液晶分子を含む垂直配向型液晶
セルと、 前記垂直配向型液晶セルの外側に配置され、直線偏光板
と、2軸光学異方性材料で形成され、面内で1/4波長
のリターデーションを示す第1光学素子と、を含む円偏
光子と,を有する垂直配向型液晶表示装置。 - 【請求項2】 さらに、前記円偏光子と前記垂直配向型
液晶セルとの間に配置され、負の光学異方性を有する第
1光学素子を有する請求項1記載の垂直配向型液晶表示
装置。 - 【請求項3】 さらに、前記円偏光子の直線偏光板と1
/4波長板との間に配置された第2光学素子を含む請求
項1または2記載の垂直配向型液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記第2光学素子は面内で1/2波長ま
たは1/4波長のリターデーションを示し、厚さ方向に
正の光学異方性を有する請求項3記載の垂直配向型液晶
表示装置。
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