JP2847013B2

JP2847013B2 - 液晶表示デバイス

Info

Publication number: JP2847013B2
Application number: JP5121670A
Authority: JP
Inventors: 和己金本
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1992-05-28
Filing date: 1993-05-24
Publication date: 1999-01-13
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: JPH0643451A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示デバイスに関す
る。さらに詳しくは、視認角度を変化しても背景色の色
調が変化しない液晶表示デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示デバイスは電気信号により液晶
の状態変化を起させ、光学情報に変換するもので、その
機構の違いにより、ツイストネマティック方式や複屈折
制御方式などその他の方式が採用されている。

【０００３】従来のツイストネマティック型（以下、Ｔ
Ｎ型という）液晶表示デバイスの一例を図３〜４に示
す。図３はＴＮ型液晶表示デバイスの要部の説明用の分
解斜視図であり、図４はその断面図である。これらの図
において、液晶層１の表示面側にはガラスのような透明
基板４を介してフロント側偏光板２が、また液晶層１の
裏面側にはやはり透明基板５を介してリア側偏光板３が
配置され、液晶層１は透明基板４、５で挾持され、液晶
層１には両面の透明基板間隔が一定に保持されるよう
に、スペーサ（図示せず）がちりばめられている。また
両透明基板４、５にはそれぞれ透明導電膜（図示せず）
およびポリイミドやポリアミック酸などからなる配向膜
７、８が700 〜900 オングストローム程度の厚さに設け
られ、配向膜７、８には液晶分子の配向を一定方向にす
るラビングが施されている。ＴＮ型液晶では液晶層の両
端で液晶分子の方向が90°ねじれるため、図３に示すよ
うに、ラビング方向Ａ、Ｂがフロント側とリア側でほぼ
直交する方向に形成されている。透明電極膜は各画素ご
とに電圧を印加できるように形成されており、電圧が印
加された画素の液晶分子は立ち上がる。

【０００４】また、前述のフロント側偏光板２およびリ
ア側偏光板３は、ネガ型表示にするばあいは、それぞれ
の吸収軸Ｃ、Ｄがほぼ同一方向になるように構成される
と共に、通常は液晶層１の表示面（フロント面）側の液
晶分子の配列方向であるラビング方向Ａとフロント側偏
光板２の吸収軸Ｃとが同一方向になるように構成されて
いる。さらに、このＴＮ型液晶層は図３に示すように、
液晶層１のフロント側である表面と、液晶層１のリア側
である裏面での液晶分子の配列方向が90°ねじれている
ため、リア側偏光板３の吸収軸Ｄとリア側の配向膜８の
ラビング方向Ｂとは直交する構成になっている。この例
のようにフロント側偏光板２の吸収軸Ｃとリア側偏光板
３の吸収軸Ｄとを同一方向にすることにより、リア側偏
光板３を透過した直線偏光は両電極間に電圧が印加され
ていないとき、液晶層１を通過することにより偏光方向
が90°ねじれ、フロント側偏光板２の吸収軸方向Ｃと直
交するため、遮断されて背景が暗色に見える。一方、両
電極間に電圧が印加されたときは液晶分子が立ち上が
り、旋光されないため、光を透過し、電圧が印加された
画素のみを点灯させるネガ型表示になる。この逆に両側
の偏光板の吸収軸方向を垂直方向に構成されるタイプは
ポジ型と呼ばれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のＴＮ型液晶層を
有するネガ型の液晶表示デバイスは、前述のように、両
電極に電圧が印加されない状態では、偏光板により透過
光が遮断されるため、液晶表示デバイスは暗色を呈す
る。しかし、液晶表示デバイスの表示面を斜めから角度
をつけて見ると、その光学特性により透過光は赤味を帯
び、表示品質が低下する。この現象は、表示面を認識す
るのに表示面と直角方向でなく、ある角度をなして見る
ばあいが多く、とくに顕著に現われる。

【０００６】本発明の目的は前述の問題を解消し、ネガ
型の液晶表示デバイスを斜め方向から見たばあいにも、
赤味を帯びないで色調が損なわれない液晶表示デバイス
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意検討を重
ねた結果、ラビング方向と偏光板の吸収軸方向が垂直に
なる側の透明基板と偏光板とのあいだに位相差板を介在
させることにより、赤味を帯びないで色調が損なわれな
い液晶表示デバイスがえられることを見出した。

【０００８】本発明による液晶表示デバイスは、２枚の
透明基板でツイストネマティック型液晶層が挾持され、
該２枚の透明基板の外側にそれぞれ偏光板が配置され、
該２枚の偏光板はその吸収軸方向がそれぞれ同一方向
で、かつ、前記２枚の透明基板の液晶層側に設けられた
配向膜のラビング方向の一方側と垂直方向になるように
設けられてなる液晶表示デバイスであって、前記配向膜
のラビング方向と前記偏光板の吸収軸方向とが垂直にな
る側の前記透明基板と前記偏光板とのあいだに、その厚
さがリターデションで240 〜320nm になるように設定さ
れた位相差板が介在せられているものである。

【０００９】前記位相差板はその光軸が前記偏光板の吸
収軸の方向と90°±５°の角度をなすように配置されて
いることが好ましい。

【００１０】

【００１１】

【作用】本発明によれば、液晶層側に設けられた配向膜
のラビング方向と偏光板の吸収軸の方向が垂直になる側
の透明基板と偏光板とのあいだに位相差板が介在せられ
ているため、ネガ型ＴＮ液晶表示デバイスの背景である
暗色に表れ易い赤色系の色が打ち消され、表示面の垂直
方向から見るだけではなく、視認角度を０〜40°の範囲
で変化させて種々の方向から見ても赤味が消され、他の
波長の色も打ち消されて、色調変化による表示品質が低
下することがない。そのため、ネガ型ＴＮ液晶表示デバ
イスの背景色を暗色で見ることができ、疲労感なく快適
な視認特性がえられる。

【００１２】

【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明を説明す
る。図１は本発明の一実施例である液晶表示デバイスの
要部の説明用斜視図、図２はその断面図である。図１〜
２において、符号は図３〜４と同じ部分を示し、６は位
相差板である。

【００１３】本発明者は、前述の液晶表示面を斜めの角
度から見たばあいでも、赤味を帯びた色調の変化を起さ
ないようにするため、位相差板を介在させることにより
色調変化を抑制することを試みた。位相差板にはたとえ
ばポリカーボネートなどで形成された高分子材料で、異
常光線と常光線とのあいだで位相差を生じる板材が使用
され、その板材は熱延伸され、一軸延伸高分子フィルム
に形成されている。

【００１４】位相差（リターデション）Ｒと屈折率
ｎ_e、ｎ_oとのあいだにはＲ＝｜ｎ_e−ｎ_o｜×ｄ＝Δｎｄの関係が成り立つ。ここで、ｄは板材の厚さ、ｎ_eは異
常光線に対する屈折率、ｎ_oは常光線に対する屈折率で
ある。

【００１５】この位相差板の位相差を変えて、液晶表示
デバイスの種々の場所に位相差板を挿入して色調変化を
調べた。

【００１６】まず、液晶層１のフロント側の透明基板４
とフロント側偏光板２とのあいだに挿入した結果、位相
差板の光軸の方向やリターデションＲ（位相差板の厚さ
をｄ₂として、Δｎ₂ｄ₂の値）を種々変えて調べた
が、色調変化は全然改善されず、むしろ、Δｎ₂ｄ₂の
値によっては一層赤味が強くなり、悪化するばあいも生
じた。また、位相差板６をフロント側偏光板２よりさら
にフロント側に配置した結果も、全く同様の結果となっ
た。

【００１７】つぎに、前記位相差板６をリア側偏光板３
のさらに外側に配置し、光軸の方向やリターデションＲ
を種々変えて調べた結果、前述と同様に何ら改善はみら
れなかった。

【００１８】つぎに、リア側偏光板３と透明基板５との
あいだに前記位相差板６を介在させた結果、赤味を帯び
た色調は明らかに減少し、改善がみられた。さらに、位
相差板６の光軸の方向やリターデションＲを変えること
により、つぎに説明するように、色調変化をより減少さ
せうること見出した。その関係についてさらに詳細に説
明する。

【００１９】図１〜２において、液晶層１は従来例と同
様にＴＮ型液晶層で、液晶分子の配列方向（配向膜のラ
ビング方向）は図１に示すようにフロント側（液晶の表
示面側）のラビング方向Ａとリア側（液晶の表示面と反
対側）のラビング方向Ｂとが垂直方向になるように構成
されている。通常のばあい、図１に示されるように、フ
ロント側偏光板２の吸収軸方向Ｃはフロント側のラビン
グ方向Ａと同じ方向に形成され、リア側偏光板３の吸収
軸方向Ｄはリア側の配向膜８のラビング方向Ｂと垂直方
向になるように構成されている。今回の位相差板の配設
場所の検討も、この位置関係の下にフロント側、リア側
として行っているが、光の逆進法則により、光源と表示
面側（フロント側とリア側）を逆にしても同じになるこ
とはいうまでもない。

【００２０】本発明では、液晶層１のリア側の透明基板
５とリア側偏光板３とのあいだ、すなわち、ラビング方
向と偏光板の吸収軸が直交する側の透明基板と偏光板と
のあいだに位相差板６が介在せられていることに特徴が
ある。位相差板６の光軸方向Ｅを種々変えた結果、リア
側偏光板３の吸収軸方向Ｄと同一方向で最も赤味を帯び
た色調変化が生じ、位相差板６の光軸方向Ｅがリア側偏
光板３の吸収軸方向Ｄと垂直方向になるに従って改善さ
れ、90°にしたばあいに最も好ましいが、90°±10°の
範囲でも、大幅な改善がみられた。この関係を表１にま
とめる。なお色調変化の程度については目視による判断
で評価した。また、視認角度（表示面を見る方向と表示
面の法線とのなす角度）は０〜40°で、位相差板のリタ
ーデションはＲ＝295nm であった。なお、表１でフロン
ト側とは偏光板の吸収軸方向とラビング方向が同一方向
である側を意味し、リア側とは偏光板の吸収軸方向とラ
ビング方向とが垂直方向になる側を意味する。

【００２１】

【表１】

【００２２】さらに、透明基板５とリア偏光板３とのあ
いだで、その光軸方向Ｅがリア側偏光板３の吸収軸方向
Ｄとほぼ垂直方向になるように配置されたばあいに、位
相差板６のリターデション（Δｎ₂ｄ₂）を変えると色
調変化に差があらわれ、その最適値を探した。このばあ
い、液晶層のリターデションΔｎ₁ｄ₁が0.53〜0.56μ
ｍと1.20〜1.32μｍの２種類で行った。

【００２３】実施例１前述の構成で、液晶層１としてリターデションΔｎ₁ｄ
₁が約0.53〜0.56μｍのＴＮ型液晶を使用し、偏光板
２、３として、それぞれ約0.2mm のヨウ素系の偏光子板
を使用し、位相差板６としてポリカーボネート製材料で
リターデションＲの値を162 〜350 の範囲で何種類か作
製し、色調変化の程度について目視による判断で評価し
た。その結果を表２に示す。この測定も視認角度（液晶
表示面の法線に対する角度）は０〜40°の範囲で行っ
た。

【００２４】

【表２】

【００２５】この表２からわかるように、リターデショ
ン（Δｎ₂ｄ₂）で240 〜320nm の範囲であれば、色調
の変化を無視できる程度に抑えられること、また230 〜
340の範囲でも実用上殆ど問題なく使用できることを見
出した。

【００２６】実施例２さらに前述の液晶層１に換えて、リターデションが約1.
20〜1.32μｍのＴＮ型液晶を使用し、他は実施例１と同
じ構成とし、位相差板６のリターデションＲの値を190
〜347nm の範囲で実施例１と同様に変化させて、色調変
化の程度について実施例１と同じ方法により評価した。
その結果を表３に示す。

【００２７】

【表３】

【００２８】表３に示されているように、実施例１と同
様、リターデション（Δｎ₂ｄ₂）で240 〜320nm の範
囲であれば、色調の変化を無視できる程度に抑えられる
こと、また230 〜340nm の範囲でも実用上殆ど問題なく
使用できることを見出した。

【００２９】実施例３液晶層１、偏光板２、３、透明基板４、５、位相差板６
の配置は実施例１および実施例２と同じに配設し、表示
面と光源を逆（実施例１、２のフロント側とリア側を
逆）にして同様に色調変化を調べた結果、それぞれ実施
例１および実施例２と同じ結果がえられた。

【００３０】以上の説明からわかるように、ＴＮ型液晶
層の分子の配列方向（ラビング方向）と偏光板の吸収軸
方向とが垂直方向側の透明基板と偏光板とのあいだに位
相差板６を介在させることにより、色調変化を減少する
ことができ、ネガ型表示にしたばあいでも明らかに改善
されることがわかる。さらに、その光軸がリア側偏光板
３の吸収軸と90°±10°、好ましくは90°±５°の角度
をなすように配置することにより、一層色調変化を減少
でき、しかも位相差板のリターデションを230〜340nm
の範囲、さらに好ましくは240 〜320nm の範囲に設定す
れば、位相差板の材質にかかわらず、液晶表示面を斜め
から見ても赤味系などへの色調変化を大幅に減らすこと
ができ、表示品質が向上する。したがって位相差板の材
料としては前述の例示した以外でも、位相差板の配置場
所、リターデション値を前述のように調整することによ
り、赤味を帯びる色調変化を大幅に減少することができ
る。

【００３１】なお前述の各実施例では位相差板の枚数は
１枚で行ったが、本発明はこれに限定されず、前述のリ
ターデションがえられるならば位相差板の枚数は２枚以
上であってもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、ＴＮ型液晶を用いた液
晶表示デバイスの液晶層の分子の配列方向（ラビング方
向）と偏光板の吸収軸方向が垂直方向になる側の透明基
板と偏光板とのあいだに、位相差板が介在せられている
ため、ネガ型液晶表示デバイスの背景色が、表示面を斜
めの角度から見ても赤味系への色調変化を最小限に抑え
ることができ、コントラストも向上して表示品質が大幅
に向上し、長時間見ていても疲労感や不快感が現われな
い。

【００３３】また前述の位相差板の光軸を偏光板の吸収
軸方向に対して90°±10°配置し、さらにはそのリター
デション値が230 〜340nm になるように調整することに
より一層色調変化を低減でき、表示品質が大幅に向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である液晶表示デバイスの要
部の説明用分解斜視図である。

【図２】本発明の一実施例である液晶表示デバイスの要
部の断面説明図である。

【図３】従来の液晶表示デバイスの要部の説明用分解斜
視図である。

【図４】従来の液晶表示デバイスの要部の断面説明図で
ある。

【符号の説明】

１液晶層２フロント側偏光板３リア側偏光板４、５透明基板６位相差板７、８配向膜Ａ、Ｂ配向膜のラビング方向Ｃ、Ｄ偏光板の吸収軸方向Ｅ位相差板の光軸方向

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２枚の透明基板でツイストネマティック
型液晶層が挾持され、該２枚の透明基板の外側にそれぞ
れ偏光板が配置され、該２枚の偏光板はその吸収軸方向
がそれぞれ同一方向で、かつ、前記２枚の透明基板の液
晶層側に設けられた配向膜のラビング方向の一方側と垂
直方向になるように設けられてなる液晶表示デバイスで
あって、前記配向膜のラビング方向と前記偏光板の吸収軸方向と
が垂直になる側の前記透明基板と前記偏光板とのあいだ
に、その厚さがリターデションで240 〜320nm になるよ
うに設定された位相差板が介在せられてなる液晶表示デ
バイス。
【請求項２】前記位相差板はその光軸が前記偏光板の
吸収軸の方向と90°±５°の角度をなすように配置され
てなる請求項１記載の液晶表示デバイス。