JP2805885B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 垂直配向型の液晶表示装置に関し、 垂直配向型液晶表示装置の透過光量−電圧特性を、液
晶パネル自身の特性を変えることなく、外部手段により
向上させることを目的とし、 対向する表面に電極を形成した一対の絶縁性基板間
に、前記絶縁性基板にほぼ垂直な面内で配向した液晶分
子を挟持し、前記一方の絶縁性基板の外側表面に、偏光
方向を前記ほぼ垂直な面の方向に45゜の角度で交差させ
た偏光板を配設するとともに、他方の絶縁性基板の外側
表面に、複屈折を有し且つその光軸を上記液晶分子の傾
き方向と直交させた物質と、その外側に偏光方向に上記
偏光板の偏光方向と互いに直交させた偏光板を配設した
構成とし、また、前記複屈折を有する物質を複屈折を有
する延伸フィルムとし、更に、その複屈折の値を、非選
択電圧を印加した時の液晶パネルの実効的な複屈折の値
に等しく選んだ構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、垂直配向型の液晶表示装置に関する。

近年、省電力，省スペースの観点から液晶表示装置が
注目されている。特に、パソコン等の表示装置用とし
て、透明電極をマトリクス状に配置し、その間に液晶を
設けた単純マトリクス型の液晶表示装置が開発されてい
る。

〔従来の技術〕

その中でも、液晶を垂直に配向した液晶表示装置は、
電圧−透過光量特性が急峻で、かつ応答速度が速いこと
が知られている。第４図により、上記液晶を垂直に配向
した従来構造の垂直配向型液晶表示装置を説明する。

図示の液晶表示装置は、相互に直交する方向に向いた
電極5,5′を、対向する面に具備する一対の絶縁性基板
1,1′間に液晶２を注入し、この液晶２の分子３をわず
かに一定方向に傾けて垂直配向している。両基板1,1′
の電極5,5′上には、いずれも配向膜6,6′が形成され、
両基板1,1′の外側表面には、偏光板4,4′が形成されて
いる。かくして液晶パネルが構成される。

この偏光板4,4′は、光の入射側がポラライザ，出射
側がアナライザと呼ばれる。これら偏光方向P,Aと、上
記液晶分子３の傾き方向Ｌとの関係は、第４図（ｂ）に
示すように、液晶分子３の傾き方向Ｌに対して、偏光板
4,4′の偏光方向ＰおよびＡは、45゜の方向に向けてあ
る。また、各偏光板4,4′の偏光方向ＰとＡは互いに直
交するように配設し、クロスニコル構成としてある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように構成された液晶表示装置においては、第４
図（ｄ）に見られるように、電圧を印加していない時は
液晶分子３は立った状態であり、液晶パネルは入射光に
対して作用を及ぼさない。そのためポラライザ４とアナ
ライザ４′の偏光方向を直交させておくことにより、透
過光はアナライザ４′を透過しない。これに対し電圧を
印加すると、同図（ｃ）に示すように液晶分子３は寝た
状態となる。このように電圧印加の制御により液晶分子
は一つの垂直な面内で立ったり、寝たりするように動作
している。光10はこの状態の液晶中を通過する間に複屈
折の作用を受けて楕円偏光となり、アナライザ４′を光
が透過して来る。

垂直配向型液晶表示装置は、上記２状態を利用して表
示を行なものであって、その透過光量−電圧特性を、第
３図に実線で示す。

非選択電圧時に液晶表示装置に印加される電圧Voff
は、駆動の関係上０〔Ｖ〕ではなく、選択電圧Vonと所
定の関係にある電圧が印加されている。

従って非選択時にも、液晶分子３は完全に立った状態
ではなく、一定方向にわずかに傾き、液晶パネルは一定
方向に光軸を傾けて複屈折を有するようになる。この
時、直線偏光として入射した光は、この複屈折の作用を
受けて楕円偏光となってしまうので、この光をアナライ
ザ４′で遮断できない。

このため、わずかに光が洩れてしまい、第３図の実線
で示すように、透過光量−電圧特性の立ち上がりも急峻
ではない。また、電圧Voffでは透過光量Toffが黒レベル
となるため、従来構造の垂直配向型液晶表示装置は、充
分なコントラストを得ることが困難である。

更に、液晶表示装置は近年に至ってますます大画面化
し、表示容量の大きいものが要求されている。

このように表示容量が増大すると、より急峻な透過光
量−電圧特性が要求される。

例えば、走査線が200本の表示装置では、オン時とオ
フ時の実効電圧比は1.073であるのに対し、400本の場合
には1.051しかとれず、オン電圧Vonとオフ電圧Voffとの
差が狭まる。良好な表示を行なうには、充分なコントラ
ストを保つことが必要であるが、上述した如く、大画面
化するほどVonとVoffとが接近するので、液晶パネルの
透過光量−電圧特性の立ち上がりをより急峻にしなけれ
ばならない。

しか実際には、液晶パネルの透過光量−電圧特性の立
ち上がりを急峻化するのは、限界がある。

このような理由から、垂直配向型液晶表示装置は、大
容量表示は向かないとされていた。

本発明は、垂直配向型液晶表示装置の透過光量−電圧
特性を、液晶パネル自身の特性を変えることなく、外部
手段により向上させることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の構成を第１図により説明する。

本発明は第１図（ａ），（ｂ）に示すように、液晶パ
ネルを、対向する表面に電極5,5′を形成した一対の絶
縁性基板1,1′間に、前記絶縁性基板1,1′にほぼ垂直な
面内で配向した液晶分子３をを挟持し、一方の絶縁性基
板１の外側表面に、偏光方向Ｐを前記ほぼ垂直な面の方
向に45゜の角度で交差させた偏光板４を配設するととも
に、他方の絶縁性基板１′の外側表面に、複屈折を有す
る延伸フィルム７を配設し、その延伸方向Ｆを前記ほぼ
垂直な面の方向と直交させ、更にその外側に、偏光方向
Ｐを上記偏光板４の偏光方向Ａと互いに直交させた偏光
板４′を配設した構造とする。

なお、上記説明では複屈折を有する延伸フィルム７を
配設した構成としたが、これは延伸フィルムに限定され
るものではなく、複屈折を有する物質であればよく、そ
の光軸を上記延伸方向Ｆの方向とする。

〔作 用〕 第２図により本発明の作用を説明する。

第２図（ａ）は延伸フィルム７を設ける前の状態を示
す。液晶パネルに対して非選択電圧（Voff）が印加する
と、液晶分子３は上記Ｌの方向にわずかに傾く。そのた
め、液晶パネルは一定方向に光軸を傾けて複屈折を有す
るようになる。

この状態の時、直線偏光として入射した光10は、この
複屈折の作用を受けて楕円偏光となるため、クロスニコ
ル構成となるように、光の出射側に偏光板（アナライ
ザ）４′を配設しても、光を遮断できない。

このままでは、前述したようにわずかに光が洩れてし
まい、第３図に実線で示したように、電圧Voffの時の透
過光量が黒レベルとなるため、コントラストが悪く、透
過光量−電圧特性の立ち上がりも急峻ではない。

ここで、第２図（ｂ）に示すように、非選択電圧の印
加された液晶パネルの持つ実効的な複屈折と同一の複屈
折（α）を有する延伸フィルム７を、光軸の方向，即ち
延伸方向Ｆが液晶の傾き方向Ｌと垂直となるように配置
する。このように構成すると、入射光に対する液晶パネ
ルの作用は、延伸フィルム７により補償・相殺され、延
伸フィルム７を通過した光11は、入射光と同一となる。

従って、入射光10が直線偏光の場合には、延伸フィル
ム７を通過した光11も直線偏光となり、偏光板（アナラ
イザ）４′により完全に遮断することが可能となる。

以上のように、延伸フィルム７の複屈折の値を、非選
択電圧Voff印加時の液晶パネルの実効的な複屈折の値に
等しく選ぶことにより、本発明の液晶表示装置の透過光
量−電圧特性は、第３図に一点鎖線で示す如く、非選択
電圧Voffを印加した時に透過光量はほぼ０となり、コン
トラストが非常に高くなる。しかも透過光量−電圧特性
の立ち上がりも急峻になり、大画面化が可能となる。

〔実 施 例〕

以下本発明の一実施例を、第１図〜第３図により説明
する。

第１図（ａ）は前述したように、本発明に係る垂直配
向型液晶表示パネルの一実施例を、模式的に示す要部斜
視図である。

1,1′は対向配置された一方および他方の絶縁性基
板、２は液晶、３はその液晶の分子、４は光の入射側に
配設した偏光板（ポラライザ）、４′は出射側に配設し
た偏光板（アナライザ）、5,5′は電極、６は配向膜、
７は延伸フィルムである。また、同図（ｂ）に示すよう
に、上記液晶分子３の傾き方向Ｌに対し、縁光板4,4′
の偏光方向A,Pは45゜の方向に向き、且つＡとＰは互い
に直交する。更に、延伸フィルム７の延伸方向Ｆは、上
記Ｌに直交する。

延伸フィルム７は、光が出射する側の絶縁性基板１′
と偏光板４′との間に介在させる。

このように液晶分子３を配向するには、垂直配向材か
らなる配向膜６を、一方及び他方の絶縁性基板の対向す
る面上に形成し、この配向膜６に液晶分子３の傾き方向
にラビングを施す。

上記液晶表示パネルのセル厚は４μm,液晶２の屈折率
異方性Δｎは0.147,フィルムの複屈折値Δｎ・ｄは0.10
μｍとした。

このように形成した本実施例の透過光量−電圧特性
を、第３図に一点鎖線で示す。

図に見られるように、本実施例では、ある電圧におい
て、透過光量が略０となり、しかも立ち上がりは急峻と
なる。従って、上記透過光量が略０となる電圧をオフ時
の非選択電圧Voffとすることにより、良好なコントラス
トを得ることができ、且つ、大画面化した時のオン時と
オフ時の実効電圧比の低下に、充分に対応できることと
なる。

因みに、従来は10程度であったコントラストが、本実
施例では約20へと向上した。

液晶の実効的な複屈折の値Δｎ・ｄは、印加電圧によ
って変化する。そこで、実際の動作時に透過光量を略０
にしたい電圧を選び、その電圧を印加した場合の実効的
なΔｎ・ｄと、延伸フィルム７のΔｎ・ｄを略等しくし
て、上記構成とすることにより、上記電圧印加時の透過
光量を略０とすることができる。

このように本発明では、垂直配向型液晶表示装置の透
過光量−電圧特性を、液晶パネル自身の特性を変えるの
ではなく、複屈折を有する物質の複屈折の値を選択する
という、外部手段により向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、比選択電圧印加時
の透過光量が略０となり、良好な黒表示を実現すること
ができ、コントラストが向上する。また、本発明では、
延伸フィルムまたは複屈折を有する物質を、光の出射側
の絶縁性基板と偏光板（アナライザ）との間に介在させ
るのみで、透過光量−電圧特性を改善することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成説明図、 第２図は本発明の原理説明図、 第３図は本発明の実施例の効果を説明する図、 第４図は従来の問題点説明図である。 図において、1,1′は絶縁性基板、２は液晶、３は液晶
分子、4,4′は偏光板、5,5′は電極、６は配向膜、７は
複屈折を有する延伸フィルム、Ｌは液晶分子の傾き方
向、A,Pは偏光板の偏光方向、Ｆは延伸フィルムの延伸
方向を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−242225（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−15238（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1335 G02F 1/1337

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する表面に電極を形成した一対の絶縁
   性基板間に、前記絶縁性基板にほぼ垂直な面内で配向し
   た液晶分子を挟持し、 前記一方の絶縁性基板の外側表面に、偏光方向を前記ほ
   ぼ垂直な面の方向45゜の角度で交差させた偏光板を配設
   するとともに、 前記他方の絶縁性基板の外側表面に、複屈折性を有し且
   つその光軸Ｆを前記ほぼ垂直な面の方向と直交させた物
   質と、その外側に偏光方向を上記偏光板の偏光方向と互
   いに直交させた偏光板を配設したことを特徴とする液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】前記複屈折を有する物質として延伸フィル
   ムを用いたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】前記延伸フィルムの複屈折の値を、非選択
   電圧を印加した時の液晶パネルの実効的な複屈折の値に
   等しく選んだことを特徴とする請求項１記載の液晶表示
   装置。