JP2975518B2 - 液晶表示装置および位相差板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置および位
相差板に関し、特にコントラスト比が高くて応答時間の
短いスーパーツイステッドネマティック（以下、「ＳＴ
Ｎ」という）型液晶表示装置および該液晶表示装置の着
色を解消するために用いられる位相差板に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の液晶表示装置２１の構成
を示す断面図である。液晶表示装置２１は、液晶表示素
子２２、偏光板２３，２４および位相差板２５を含む。
液晶表示装置２１は、偏光板２３，２４の間に液晶表示
素子２２を配置し、液晶表示素子２２と偏光板２４との
間に位相差板２５を配置して構成される。前記液晶表示
素子２２は、透光性基板２６，２７、透明電極２８，２
９、配向膜３０，３１、液晶層３２および接着剤３３を
含む。透光性基板２６，２７の一方表面には、複数の帯
状の透明電極２８，２９がそれぞれ形成され、さらに配
向膜３０，３１がそれぞれ形成される。前記透光性基板
２６，２７は、透明電極２８，２９および配向膜３０，
３１が形成された表面が互いに対向するようにして配置
され、その間にＳＴＮ型の液晶層３２が介在されて接着
剤３３で接着されている。たとえば、前記液晶層３２の
厚さｄは６．３μｍに選ばれ、液晶層の厚さｄと液晶材
料の屈折率異方性Δｎとの積ｄ・Δｎは、０．８９μｍ
に選ばれる。

【０００３】図８は、前記位相差板２５の構成を分解し
て示す斜視図である。位相差板２５は、高分子フィルム
３４，３５を含む。一方の高分子フィルム３４は、ポリ
カーボネイト（ＰＣ）から成るフィルムを一軸延伸した
もので実現され、他方の高分子フィルム３５はポリプロ
ピレン（ＰＰ）から成るフィルムを一軸延伸したもので
実現される。高分子フィルム３４，３５は、それぞれの
延伸方向３４ａ，３５ａが互いに直交するようにして貼
合せられて位相差板２５とされる。

【０００４】上述した液晶表示装置２１は、たとえば特
開平３−１３９１６に開示されているものであり、前記
液晶表示装置２１を用いて１／２４０デューティ、１／
１３バイアスで駆動した際には、１：１０のコントラス
ト比が得られた。また、特開平３−１３９１７には、位
相差板２５を構成する一方の高分子フィルム３４として
光学的に正の一軸性を有するフィルムを用い、他方の高
分子フィルム３５として光学的に負の一軸性を有するフ
ィルムを用いた例が開示されている。前記正の一軸性を
有するフィルムとしては上述したポリカーボネイトやポ
リプロピレンが選ばれ、負の一軸性を有するフィルムと
してはポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリスチ
レン（ＰＳ）が選ばれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の液晶表
示装置２１では、液晶層の厚さｄが６．３μｍと比較的
厚く設定されることから、液晶分子３２ａの応答時間も
比較的長くなる。応答時間とは、電圧の印加に伴う透過
率変化に要する時間と電圧の解除に伴う透過率変化に要
する時間とによって求められるものである。すなわち、
電圧の印加に伴って液晶分子３２ａがＳＴＮ型の捩れ配
向した状態から基板表面に対してほぼ垂直な方向、すな
わち電界の方向に配向した状態に変化するのに要する時
間、および電圧の解除に伴って液晶分子３２ａが前述し
たのとは逆の状態に変化するのに要する時間の合計であ
る。したがって、液晶層の厚さｄが厚いと基板間に存在
する液晶分子３２ａの量が多く、全ての液晶分子３２ａ
の状態が変化するのに要する時間、すなわち前記応答時
間が長くなる。

【０００６】応答時間が長いと、たとえばマルチプレク
ス駆動による動画表示を行った場合に高い表示品位を得
ることができないという不都合が生じる。マルチプレク
ス駆動では、マトリクス状に配列した複数の絵素に対応
した複数の帯状電極に、画像データに対応した電圧が線
順次で印加され、該印加電圧に基づいて液晶分子の配向
状態が制御されて画像表示が行われる。したがって、液
晶分子は印加電圧によって瞬時にその配向状態が変化す
る、いわゆる高速応答性を有することが好ましい。前述
したように液晶分子３２ａの応答時間が長いと、表示は
精細さの低いものとなり、いわゆる尾びきと称される表
示不良が発生する。

【０００７】図９は、前記尾びきを説明するための表示
画面４１を示す平面図である。たとえば、画像４２を位
置Ａ１から位置Ａｎまで移動させる場合について説明す
る。時刻Ｔ１において位置Ａ１に表示された画像４２
は、時刻Ｔｎにおいて位置Ａｎに表示される。このとき
画像４２は、時刻Ｔ１からＴｎの間で、位置Ａ１，Ａ
２，Ａ３…Ａｎと移動する。たとえば、背景色を白色と
し、画像４２を黒色として表示を行うとすると、位置Ａ
１からＡ２に移動したときには、位置Ａ１のＡ２とは重
ならない部分が白色とならなければならない。しかしな
がら、前述したように応答時間が長いと画像４２の移動
に液晶分子の状態変化が追随できず、前記白色となるべ
き部分が、完全な白色とならずに黒っぽくみえることと
なる。したがって、位置Ａ１からＡｎに移動したときに
画像４２が尾を引いたようにみえる。このような尾びき
は、画像４２の移動速度が速い場合に特に顕著に現れ、
画像４２が移動しない場合や、移動速度が極めて遅い場
合には、ほとんど生じない。

【０００８】また、前述した液晶表示装置２１では、液
晶表示素子２２と偏光板２４との間にしか位相差板２５
が設けられないので、色補償効果が十分でなく、コント
ラスト比が低いという問題が生じる。

【０００９】本発明の目的は、応答時間が短く、コント
ラスト比の高い表示を得ることができる液晶表示装置を
提供することであり、また該液晶表示装置に用いられる
色補償効果の高い位相差板を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の偏光板
間にスーパーツイステッドネマティック型の液晶表示素
子が配置され、前記液晶表示素子と偏光板との間に２枚
の位相差板が配置された液晶表示装置において、前記位
相差板はそれぞれ２枚の高分子の延伸フィルムから成
り、前記２枚のフィルムがその延伸方向が互いに直交す
るように積層され、フィルムの屈折率異方性Δｎの波長
依存性が互いに異なり、前記液晶表示素子の液晶層の厚
さｄは、２μｍ≦ｄ≦５μｍの範囲に選ばれ、屈折率異
方性をΔｎとし、波長をλとしたときに、Δｎ＝Ａ＋Ｂ
／λ²（Ａ：定数）で表される波長分散Ｂであって、前
記液晶表示素子の液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、Ｂ
（ＬＣ）≧１００００に選ばれ、前記位相差板の波長分
散Ｂ（Ｒ）は、４００≦Ｂ（Ｒ）≦７００の範囲に選ば
れることを特徴とする液晶表示装置である。

【００１１】また本発明は、一対の偏光板間にスーパー
ツイステッドネマティック型の液晶表示素子が配置さ
れ、前記液晶表示素子と偏光板との間に２枚の位相差板
が配置された液晶表示装置において、前記位相差板はそ
れぞれ２枚の高分子の延伸フィルムから成り、前記２枚
のフィルムが、光学的に正の一軸性を有するフィルム
と、光学的に負の一軸性を有するフィルムとの組合わせ
であり、フィルムの延伸方向が互いに平行になるように
積層され、フィルムの屈折率異方性Δｎの波長依存性が
互いに異なり、前記液晶表示素子の液晶層の厚さｄは、
２μｍ≦ｄ≦５μｍの範囲に選ばれ、屈折率異方性をΔ
ｎとし、波長をλとしたときに、Δｎ＝Ａ＋Ｂ／λ
²（Ａ：定数）で表される波長分散Ｂであって、前記液
晶表示素子の液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、Ｂ（Ｌ
Ｃ）≧１００００に選ばれ、前記位相差板の波長分散Ｂ
（Ｒ）は、４００≦Ｂ（Ｒ）≦７００の範囲に選ばれる
ことを特徴とする液晶表示装置である。

【００１２】また本発明は、予め定める波長分散Ｂを有
する高分子の延伸フィルムと、前記予め定める波長分散
Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有する高分子の延伸フィル
ムとを、それぞれのフィルムの延伸方向が互いに直交す
るように積層し、前記予め定める波長分散Ｂよりも小さ
い波長分散Ｂを有する高分子の延伸フィルムを２枚以上
積層していることを特徴とする位相差板である。

【００１３】また本発明は、予め定める波長分散Ｂを有
し、光学的に正または負の一軸性を有する高分子の延伸
フィルムと、前記予め定める波長分散Ｂよりも小さい波
長分散Ｂを有し、光学的に負または正の一軸性を有する
高分子の延伸フィルムとを、それぞれのフィルムの延伸
方向が互いに平行になるように積層し、前記予め定める
波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有する延伸フィル
ムを２枚以上積層していることを特徴とする位相差板で
ある。

【００１４】また本発明は、一対の偏光板間にスーパー
ツイステッドネマティック型の液晶表示素子が配置さ
れ、前記液晶表示素子と偏光板との間に２枚の位相差板
が配置された液晶表示装置において、前記位相差板は、
予め定める波長分散Ｂを有する高分子の延伸フィルム
と、前記予め定める波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂ
を有する高分子の延伸フィルムとを、それぞれのフィル
ムの延伸方向が互いに直交するように積層し、前記予め
定める波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有する高分
子の延伸フィルムを１枚以上積層してそれぞれ構成さ
れ、前記液晶表示素子の液晶層の厚さｄは、２μｍ≦ｄ
≦５μｍの範囲に選ばれ、屈折率異方性をΔｎとし、波
長をλとしたときに、Δｎ＝Ａ＋Ｂ／λ²（Ａ：定数）
で表される波長分散Ｂであって、前記液晶表示素子の液
晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、Ｂ（ＬＣ）≧１０００
０に選ばれ、前記位相差板の波長分散Ｂ（Ｒ）は、４０
０≦Ｂ（Ｒ）≦７００の範囲に選ばれることを特徴とす
る液晶表示装置である。

【００１５】また本発明は、一対の偏光板間にスーパー
ツイステッドネマティック型の液晶表示素子が配置さ
れ、前記液晶表示素子と偏光板との間に２枚の位相差板
が配置された液晶表示装置において、前記位相差板は、
予め定める波長分散Ｂを有し、光学的に正または負の一
軸性を有する高分子の延伸フィルムと、前記予め定める
波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有し、光学的に負
または正の一軸性を有する高分子の延伸フィルムとを、
それぞれのフィルムの延伸方向が互いに平行になるよう
に積層し、前記予め定める波長分散Ｂよりも小さい波長
分散Ｂを有する延伸フィルムを１枚以上積層してそれぞ
れ構成され、前記液晶表示素子の液晶層の厚さｄは、２
μｍ≦ｄ≦５μｍの範囲に選ばれ、屈折率異方性をΔｎ
とし、波長をλとしたときに、Δｎ＝Ａ＋Ｂ／λ
²（Ａ：定数）で表される波長分散Ｂであって、前記液
晶表示素子の液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、Ｂ（Ｌ
Ｃ）≧１００００に選ばれ、前記位相差板の波長分散Ｂ
（Ｒ）は、４００≦Ｂ（Ｒ）≦７００の範囲に選ばれる
ことを特徴とする液晶表示装置である。

【００１６】

【作用】本発明に従えば、液晶表示装置は一対の偏光板
間にスーパーツイステッドネマティック型の液晶表示素
子が配置され、前記液晶表示素子と一対の偏光板との間
に２枚の位相差板が配置されて構成される。前記位相差
板は、それぞれ２枚の高分子の延伸フィルムから成り、
前記２枚のフィルムが、その延伸方向が互いに直交する
ように積層され、フィルムの屈折率異方性Δｎの波長依
存性が互いに異なる。前記液晶表示素子の液晶層の厚さ
ｄは２μｍ≦ｄ≦５μｍの範囲に選ばれ、液晶材料の波
長分散Ｂ（ＬＣ）はＢ（ＬＣ）≧１００００に選ばれ
る。前記位相差板の波長分散Ｂ（Ｒ）は４００≦Ｂ
（Ｒ）≦７００の範囲に選ばれる。前記波長分散Ｂ（Ｌ
Ｃ）、Ｂ（Ｒ）とは、屈折率異方性をΔｎ、波長をλと
したときに、Δｎ＝Ａ＋Ｂ／λ²（Ａ：定数）で表され
る波長分散Ｂである。

【００１７】また本発明に従えば、前記液晶表示装置の
位相差板は、それぞれ２枚の高分子の延伸フィルムから
成り、前記２枚のフィルムが、光学的に正の一軸性を有
するフィルムと、光学的に負の一軸性を有するフィルム
との組合わせであり、フィルムの延伸方向が互いに平行
になるように積層され、フィルムの屈折率異方性Δｎの
波長依存性が互いに異なる。

【００１８】前記位相差板の構成は、たとえば特開平３
−１３９１６または特開平３−１３９１７に開示された
ものであり、該位相差板は、α＝Δｎ（４００ｎｍ）／
Δｎ（５５０ｎｍ）で定義されるパラメータαが比較的
大きい。前記αとは、波長５５０ｎｍの光に対する屈折
率異方性Δｎと波長４００ｎｍの光に対する屈折率異方
性Δｎとの比であり、αが大きい方が液晶表示素子で生
じた着色の補償効果が大きく、着色が少なくなる傾向に
あることが確認されている。本発明は、このような位相
差板を用い、さらに色補償効果を向上するとともに、高
速応答化を実現するものである。

【００１９】すなわち、液晶層の厚さｄが比較的薄い範
囲に選ばれるので、液晶分子を駆動して表示を行った際
の液晶分子の応答時間が短くなる。また、液晶材料の波
長分散Ｂ（ＬＣ）と位相差板の波長分散Ｂ（Ｒ）とを最
適化するので、色補償効果が向上してコントラスト比の
高い表示が得られることが確認された。したがって、動
画表示を行ったときであっても、高精細でコントラスト
比の高い優れた表示画像が得られる。

【００２０】また本発明に従えば、予め定める波長分散
Ｂを有する高分子の延伸フィルムと、前記予め定める波
長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有する高分子の延伸
フィルムとを、それぞれのフィルムの延伸方向が互いに
直交するように積層し、前記予め定める波長分散Ｂより
も小さい波長分散Ｂを有する高分子の延伸フィルムを２
枚以上積層して位相差板が構成される。

【００２１】また本発明に従えば、予め定める波長分散
Ｂを有し、光学的に正または負の一軸性を有する高分子
の延伸フィルムと、前記予め定める波長分散Ｂよりも小
さい波長分散Ｂを有し、光学的に負または正の一軸性を
有する高分子の延伸フィルムとを、それぞれのフィルム
の延伸方向が互いに平行になるように積層し、前記予め
定める波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有する延伸
フィルムを２枚以上積層して位相差板が構成される。

【００２２】上述したように高分子の延伸フィルムを積
層して構成される位相差板の波長分散Ｂは、それぞれの
高分子の延伸フィルムの波長分散Ｂよりも大きいことが
確認された。また、３枚以上積層して構成される位相差
板は、２枚積層して構成される位相差板と比較して、波
長分散Ｂが大きくなることが確認された。このように高
分子の延伸フィルムを積層することは、位相差板の波長
分散Ｂの制御が比較的容易である。すなわち、１枚の高
分子の延伸フィルムの波長分散Ｂは、使用する材料によ
って限定されるので、波長分散Ｂを任意に変えるには、
材料を変えなければならない。しかしながら、位相差板
として用いることができる材料は限られているので、波
長分散Ｂの制御は非常に困難となる。また、波長分散Ｂ
の小さい延伸フィルムを２枚以上積層することによっ
て、波長分散Ｂをより細かい範囲で制御することが可能
となる。

【００２３】また本発明に従えば、前述した位相差板が
液晶表示装置の位相差板として用いられる。すなわち、
一対の偏光板間にスーパーツイステッドネマティック型
の液晶表示素子が配置され、前記液晶表示素子と一対の
偏光板との間に２枚の前記位相差板が配置される。前記
液晶表示素子の液晶層の厚さｄは２μｍ≦ｄ≦５μｍの
範囲に選ばれ、液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）はＢ（Ｌ
Ｃ）≧１００００に選ばれる。前記位相差板の波長分散
Ｂ（Ｒ）は、４００≦Ｂ（Ｒ）≦７００の範囲に選ばれ
る。前記波長分散Ｂ（ＬＣ），Ｂ（Ｒ）とは、屈折率異
方性をΔｎ、波長をλとしたときに、Δｎ＝Ａ＋Ｂ／λ
²（Ａ：定数）で表される波長分散Ｂである。

【００２４】波長分散Ｂが大きく、高波長分散特性を有
する位相差板を液晶表示装置の位相差板として用いる
と、位相差板の波長分散Ｂ（Ｒ）が液晶材料の波長分散
Ｂ（ＬＣ）と近くなるので、高い色補償効果が得られ
る。したがって、コントラスト比の高い表示を得ること
が可能となる。

【００２５】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例である液晶表
示装置１の構成を示す断面図である。液晶表示装置１
は、液晶表示素子２、偏光板３，４、および位相差板
５，６を含む。一対の偏光板３，４の間に液晶表示素子
２が配置され、液晶表示素子２と偏光板３との間に位相
差板５が配置され、液晶表示素子２と偏光板４との間に
位相差板６が配置されて液晶表示装置１が構成される。

【００２６】前記液晶表示素子２は、透光性基板７，
８、透明電極９，１０、配向膜１１，１２、液晶層１３
および接着剤１４を含む。透光性基板７，８は、たとえ
ばガラスまたは合成樹脂で実現され、その一方表面には
透明電極９，１０がそれぞれ形成される。透明電極９，
１０は、たとえばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＳｎ
Ｏ₂で実現され、マルチプレクス駆動を行う際には、そ
れぞれ互いに平行な複数の帯状に形成される。透明電極
９，１０が形成された透光性基板７，８の表面には、さ
らに配向膜１１，１２がそれぞれ形成される。配向膜１
１，１２は、たとえばポリイミド樹脂で実現され、その
表面にはたとえばラビング処理が施される。透光性基板
７，８は、透明電極９，１０および配向膜１１，１２が
形成された表面が互いに対向するようにして配置され、
その間にＳＴＮ型の液晶層１３が介在されて接着剤１４
で接着される。このとき、前記基板７，８は透明電極
９，１０が互いに直交するようにして配置される。透光
性基板７側に前記位相差板５と偏光板３とがこの順に配
置され、透光性基板８側に前記位相差板６と偏光板４と
がこの順に配置される。前記液晶層１３の厚さｄは、２
μｍ≦ｄ≦５μｍの範囲に選ばれ、本実施例ではｄ＝４
μｍに選んだ。

【００２７】液晶層の厚さｄと液晶材料の屈折率異方性
Δｎとの積ｄ・Δｎは、一般に０．７０μｍ〜０．９０
μｍの範囲となるように選ばれるので、前述したように
液晶層１３の厚さｄが２μｍ≦ｄ≦５μｍとなるように
液晶材料の屈折率異方性Δｎが選ばれる。ｄ・Δｎが前
記範囲内に選ばれるのは、前記範囲よりも小さくなると
輝度が低下するためであり、前記範囲よりも大きくなる
と表示が着色するためである。液晶材料の屈折率異方性
Δｎは、前記ｄ・Δｎの範囲およびｄの範囲から、０．
１４≦Δｎ≦０．４５の範囲に選ばれ、本実施例では前
記ｄ・Δｎ＝０．８４μｍに選び、Δｎ＝０．２１に選
んだ。

【００２８】また、液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、
Ｂ（ＬＣ）≧１００００に選ばれる。一般に、波長分散
Ｂは、コーシーの式Δｎ＝Ａ＋Ｂ／λ²（Δｎ：屈折率
異方性、λ：波長、Ａ：定数）で表される。このため、
液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、該液晶材料の屈折率
異方性Δｎに対応したものとなり、前述したように０．
１４≦Δｎ≦０．４５とすると、前記Ｂ（ＬＣ）≧１０
０００であるほぼ９０００≦Ｂ（ＬＣ）≦５００００の
範囲となる。本実施例では、波長分散Ｂ（ＬＣ）がほぼ
１８０００となる。なお、波長分散Ｂ（ＬＣ）は、液晶
によってそれぞれ異なる値を示し、一般に液晶表示素子
に用いられる液晶材料は、複数の液晶を混合して成るこ
とから、その組成や混合比率などによって異なる値とな
る。

【００２９】図２は、前記位相差板５の構成を分解して
示す斜視図である。位相差板５は、高分子フィルム１
５，１６を含む。一方の高分子フィルム１５は、予め定
める波長分散Ｂを有し、ポリカーボネイト（ＰＣ）から
成るフィルムを一軸延伸したもので実現され、他方の高
分子フィルム１６は前記予め定める波長分散Ｂよりも小
さい波長分散Ｂを有し、トリアセチルセルロース（ＴＡ
Ｃ）から成るフィルムを一軸延伸したもので実現され
る。高分子フィルム１５，１６は、それぞれの延伸方向
１５ａ，１６ａが互いに直交するようにして積層されて
位相差板５とされる。この位相差板５は、光学的に正の
一軸性を有する２枚の高分子フィルムを互いの延伸方向
が直交するようにして積層したものであり、同様にして
位相差板６も構成される。なお、光学的に正の一軸性を
有する材料としては、前記ポリカーボネイトやトリアセ
チルセルロースの他にポリプロピレンが挙げられる。こ
のようにして構成される位相差板５は互いに異なる高分
子フィルムから成るけれども、液晶表示素子２と偏光板
３との間に配置する際には、どちらの高分子フィルムが
どちらの部材側に配置されてもよく、位相差板６につい
ても同様である。

【００３０】このような位相差板５，６の波長分散Ｂ
（Ｒ）は、ともに４００≦Ｂ（Ｒ）≦７００の範囲に選
ばれる。前述したように構成される本実施例の位相差板
５，６では、波長分散Ｂ（Ｒ）がほぼ４５０となる。波
長分散Ｂ（Ｒ）は、位相差板として用いられる高分子フ
ィルムによって異なる値となる。また、高分子フィルム
の枚数によっても異なる値となる。したがって、前記範
囲内となるようにフィルム材料および枚数が選ばれる。

【００３１】図３は、前記液晶表示装置１の各構成部材
の位置関係を示す図である。矢符Ｒ１は、偏光板３の偏
光軸（吸収軸）を示し、矢符Ｒ２は配向膜１１のラビン
グ処理方向、すなわち配向膜１１に最近接する液晶分子
１３ａの配向方向を示し、矢符Ｒ３は位相差板５の合成
屈折率が最も大きくなる軸方向を示し、矢符Ｒ４は配向
膜１２のラビング処理方向、すなわち配向膜１２に最近
接する液晶分子１３ａの配向方向を示し、矢符Ｒ５は、
位相差板６の合成屈折率が最も大きくなる軸方向を示
し、矢符Ｒ６は偏光板４の偏光軸（吸収軸）を示す。

【００３２】角度ａは、偏光板３の偏光軸Ｒ１と配向膜
１１のラビング処理方向Ｒ２との成す角を示し、角度ｂ
は配向膜１１のラビング処理方向Ｒ２と配向膜１２のラ
ビング処理方向Ｒ４との成す角を示し、角度ｃは位相差
板５の合成屈折率が最も大きくなる軸方向Ｒ３と配向膜
１２のラビング処理方向Ｒ４との成す角を示し、角度ｄ
は位相差板５の合成屈折率が最も大きくなる軸方向Ｒ３
と位相差板６の合成屈折率が最も大きくなる軸方向Ｒ５
との成す角を示し、角度ｅは配向膜１１のラビング処理
方向Ｒ２と偏光板４の偏光軸Ｒ６との成す角を示す。本
実施例では、それぞれの角度を次のように設定した。す
なわち、角度ａ＝１００°、角度ｂ＝２４０°、角度ｃ
＝４５°、角度ｄ＝３０°および角度ｅ＝５０°とし
た。なお、前記角度ａ〜ｅは、それぞれ前記値の±５°
の範囲に選ぶことが好ましい。

【００３３】図４は、前記位相差板５，６の波長分散特
性を示すグラフである。縦軸は、波長５５０ｎｍの光に
対する屈折率異方性Δｎと各波長の光に対する屈折率異
方性Δｎとの比を示している。横軸は、波長（ｎｍ）を
示している。曲線Ｌ１は、位相差板５，６の特性、すな
わち一軸延伸したＰＣフィルムとＴＡＣフィルムとをそ
れぞれ１枚ずつ積層したものの特性を示している。曲線
Ｌ２は、一軸延伸した１枚のＰＣフィルムの特性を示
し、曲線Ｌ３は一軸延伸した１枚のＴＡＣフィルムの特
性を示している。

【００３４】ここで、波長分散特性を示すパラメータと
してα＝Δｎ（４００ｎｍ）／Δｎ（５５０ｎｍ）を定
義する。すなわち前記αは、波長５５０ｎｍの光に対す
る屈折率異方性Δｎと波長４００ｎｍの光に対する屈折
率異方性Δｎとの比を意味している。図４から、ＰＣフ
ィルムのα＝１．１２、ＴＡＣフィルムのα＝１．００
であることがわかる。また、ＰＣフィルムとＴＡＣフィ
ルムとを積層した、前記位相差板５，６のαは、それぞ
れ１枚のときよりも大きい約１．２０であることがわか
る。すなわち、積層することによって前記αが大きくな
り、高波長分散特性となることがわかる。このように本
実施例では、従来から位相差板として一般的に用いられ
る、たとえば一軸延伸した１枚のＰＣフィルムと比較し
て、高波長分散特性を有する位相差板を用いるものであ
る。

【００３５】次の表１は、第１実施例の液晶表示装置１
のコントラスト比Ｃｏおよび応答時間τを示すものであ
る。なお、表１には第２の実施例として、液晶層の厚さ
ｄ＝５μｍとした場合の結果と、比較例としてｄ＝６μ
ｍとした従来の液晶表示装置の結果も示している。コン
トラスト比Ｃｏおよび応答時間τの評価は、作製した液
晶表示装置を１／２４０デューティ、１／１３バイアス
で駆動したときのものであり、測定スポット径φ＝１０
μｍとして評価したものである。応答時間τは、電圧の
印加に伴う透過率変化に要する時間と、電圧の解除に伴
う透過率変化に要する時間との合計によって求められ、
すなわち立上がり時間と立下がり時間との合計で表わさ
れる。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１から、従来と比較してコントラスト比
が向上していることがわかる。また、応答時間が短くな
っていることがわかる。応答時間が短くなっているの
は、液晶層の厚さｄが狭くなっているためである。すな
わち、応答時間とは、電圧の印加に伴って液晶分子１３
ａがＳＴＮ型の捩れ配向した状態から基板表面に対して
ほぼ垂直な方向、すなわち電界の方向に配向した状態に
変化するのに要する時間と、電圧の解除に伴って液晶分
子１３ａが前述したのとは逆の状態に変化するのに要す
る時間との合計である。したがって、液晶層の厚さｄが
狭い方が基板間に存在する液晶分子の量が少なくなり、
全ての液晶分子１３ａの状態が変化するのに要する時
間、すなわち前記応答時間が短くなる。

【００３８】また、コントラストが向上しているのは次
のような理由からと考えられる。本実施例の液晶表示装
置は、高波長分散特性を有する位相差板５，６を２枚用
いている。αが大きくなるほど位相差板５，６の波長分
散Ｂ（Ｒ）も大きくなり、該波長分散Ｂ（Ｒ）が液晶材
料の波長分散Ｂ（ＬＣ）により近づく。位相差板５，６
は液晶表示素子２で生じる着色を補償するものであり、
位相差板５，６と液晶材料との波長分散特性が近い方が
補償効果が高いと考えられる。したがって、本実施例で
は液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）により近い波長分散Ｂ
（Ｒ）を有する２枚の位相差板５，６が用いられるの
で、補償効果が向上し、たとえば白黒表示を行った際の
黒色濃度が向上してコントラスト比が向上すると考えら
れる。

【００３９】なお、位相差板５，６の波長分散Ｂ（Ｒ）
は、前述したように４００≦Ｂ（Ｒ）≦７００の範囲に
選ばれる。従来から位相差板として一般的に用いられる
ポリカーボネイトから成るフィルムを一軸延伸したもの
は、その波長分散Ｂ（Ｒ）が３６０である。位相差板
５，６の波長分散Ｂ（Ｒ）は前述したように液晶材料の
波長分散Ｂ（ＬＣ）に近い方が好ましいことから、４０
０≦Ｂ（Ｒ）とした。また、現在用いられている位相差
板材料の中の最大の波長分散Ｂ（Ｒ）は７００である。
このことから、Ｂ（Ｒ）≦７００とした。さらに、波長
分散Ｂ（Ｒ）の範囲は、シミュレーションを行うことに
よっても決定した。すなわち、波長分散Ｂ（Ｒ）の値を
変化させたときのコントラスト比Ｃｏを求め、コントラ
スト比の優れた範囲を選んだ。

【００４０】続いて、本発明の第３の実施例について説
明する。第３の実施例の液晶表示装置は、第１および第
２実施例の液晶表示装置と同様に構成されるけれども、
位相差板５，６の構成が異なることを特徴とする。すな
わち、位相差板５，６の代わりに用いられる位相差板
は、３枚の高分子フィルムを積層したもので実現され
る。

【００４１】図５は、第３の実施例に用いられる位相差
板１８の構成を分解して示す斜視図である。なお、前記
位相差板５と同様に用いられる部材には同様の参照符号
を付している。位相差板１８は、高分子フィルム１５，
１６，１７を含む。高分子フィルム１５，１６は、前記
位相差板５に用いられるものと同様の材料で実現され
る。高分子フィルム１７は、高分子フィルム１６と同様
のトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）から成るフィルム
を一軸延伸したもので実現される。高分子フィルム１
５，１６は、それぞれの延伸方向１５ａ，１６ａが互い
に直交するようにして積層され、さらに高分子フィルム
１６側に高分子フィルム１７が、その延伸方向１７ａが
高分子フィルム１６の延伸方向１６ａと平行となるよう
にして積層されて、位相差板１８が構成される。

【００４２】図６は、前記位相差板１８の波長分散特性
を示すグラフであり、前記図４と同様に縦軸および横軸
をとっている。曲線Ｌ２，Ｌ３は先の説明と同じく、一
軸延伸した１枚のＰＣフィルム、１枚のＴＡＣフィルム
の特性をそれぞれ示している。曲線Ｌ４は、一軸延伸し
た１枚のＰＣフィルムと、一軸延伸した２枚のＴＡＣフ
ィルムとを積層したもの、すなわち前記位相差板１８の
特性を示す。また、曲線Ｌ５は、一軸延伸した１枚のＰ
Ｃフィルムと、一軸延伸した３枚のＴＡＣフィルムとを
積層したものの特性を示す。これは、前記位相差板１８
に、さらにＴＡＣフィルムをその延伸方向が他のＴＡＣ
フィルム１６，１７の延伸方向と平行となるようにして
積層したものである。

【００４３】図６からＰＣフィルムのα＝１．１２、Ｔ
ＡＣフィルムのα＝１．００であるとともに、ＰＣフィ
ルム＋ＴＡＣフィルム（２枚）のα＝１．２４、ＰＣフ
ィルム＋ＴＡＣフィルム（３枚）のα＝１．２７である
ことがわかる。本実施例では、前記実施例よりもさらに
αが大きく、高波長分散特性を有する位相差板１８を用
いている。すなわち、位相差板１８は、予め定める波長
分散Ｂを有するＰＣフィルムと、前記波長分散Ｂよりも
小さい波長分散Ｂを有する２枚のＴＡＣフィルムとを積
層したものである。

【００４４】なお、第３の実施例の液晶層の厚さｄはｄ
＝４μｍに選び、ｄ・Δｎ＝０．８４μｍに選び、液晶
材料の屈折率異方性Δｎ＝０．２１に選んだ。このた
め、液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、１８０００にな
る。また、位相差板１８の波長分散Ｂ（Ｒ）は、ほぼ５
２０となる。前記ＰＣフィルム＋ＴＡＣフィルム（３
枚）の場合、波長分散Ｂ（Ｒ）は、ほぼ６００となる。

【００４５】次の表２は、第３の実施例のコントラスト
比Ｃｏおよび応答時間τを示すものである。なお、表２
には、第４の実施例として液晶層の厚さｄ＝５μｍとし
た場合の結果も示している。この結果は、第１および第
２実施例と同様にして駆動したときのものであり、同様
に評価したものである。

【００４６】

【表２】

【００４７】表２から、先の表１に示した従来例と比較
して、コントラスト比が向上していることがわかる。ま
た、応答時間が短くなっていることがわかる。この場合
も前述したのと同様の理由から特性が向上したものと考
えられる。また、第１および第２実施例と比較すると、
同じ液晶層厚ｄにおいてコントラスト比が向上している
ことがわかる。これは、第３および第４実施例では、先
の実施例と比較して高波長分散特性を有する位相差板１
８を用いており、補償効果がさらに向上したためと考え
られる。

【００４８】なお、第３および第４実施例では波長分散
Ｂの大きい１枚のＰＣフィルム１５と波長分散Ｂの小さ
い２枚のＴＡＣフィルム１６，１７とを積層する例につ
いて説明したけれども、図６の曲線Ｌ５に示されるよう
な１枚のＰＣフィルムに３枚のＴＡＣフィルムを積層す
る例も本発明の範囲に属するものである。また、波長分
散Ｂの低いＴＡＣフィルムを４枚以上積層する例も本発
明の範囲に属するものである。この場合、ＴＡＣフィル
ムの延伸方向は全て平行となるようにして積層される。
ＴＡＣフィルムの増加につれて、前記αが大きくなり、
高波長分散特性を有する位相差板が形成されるものと考
えられ、補償効果が向上して、さらに高コントラスト比
の表示が得られるものと考えられる。

【００４９】このように高分子の延伸フィルムを積層す
ることは、位相差板の波長分散Ｂの制御が比較的容易で
ある。すなわち、１枚の高分子の延伸フィルムの波長分
散Ｂは、使用する材料によって限られる。このため、波
長分散Ｂを任意に変えるには、材料を変えなければなら
ない。しかしながら、位相差板として用いることができ
る材料は限られているので、波長分散Ｂを制御すること
は非常に困難となる。また、波長分散Ｂの小さい延伸フ
ィルムを積層することによって、波長分散Ｂをより細か
い範囲で制御することができる。

【００５０】また、第１〜第４の実施例で用いた位相差
板５，６，１８は、光学的に正の一軸性を有し、波長分
散Ｂの大きい高分子フィルムと波長分散Ｂの小さい高分
子フィルムとを互いの延伸方向が直交するようにして積
層したものであるけれども、光学的に正の一軸性を有す
る高分子フィルムと、光学的に負の一軸性を有する高分
子フィルムとを積層する例も本発明の範囲に属するもの
である。なお、この場合、それぞれの延伸方向は、互い
に平行となるようにして積層され、本実施例と同様の効
果が得られる。

【００５１】なお、前記光学的に正の一軸性および負の
一軸性とは、次のように説明される。一軸性結晶の屈折
率楕円体において、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向への屈折率ｎｘ，
ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有する場合は
正の結晶といい、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有する場合
は負の結晶という。延伸した高分子フィルムが前記ｎｘ
＝ｎｙ＜ｎｚの関係を有する場合は正の一軸性を有する
といい、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を有する場合には負の
一軸性を有するという。

【００５２】また、複屈折性を有する結晶に入射した光
は、常光と異常光とにわかれる。前記異常光の位相速度
が常光の位相速度よりも小さい場合を正の結晶といい、
このような関係を有する高分子フィルムを正の一軸性を
有するという。また、異常光の位相速度が常光の位相速
度よりも大きい場合を負の結晶といい、このような関係
を有する高分子フィルムを負の一軸性を有するという。

【００５３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、色補償効
果が比較的大きい位相差板が用いられる。また液晶層の
厚さｄが比較的薄い範囲に選ばれるので、応答時間が短
くなる。さらに、波長分散Ｂ（ＬＣ）、Ｂ（Ｒ）が最適
化されるので、色補償効果が向上してコントラスト比が
向上する。したがって、動画表示を行っても高精細でコ
ントラスト比の高い優れた表示品位が得られる。

【００５４】また本発明によれば、波長分散Ｂの小さい
高分子の延伸フィルムを２枚以上積層することによって
位相差板が構成され、該位相差板の波長分散Ｂが比較的
大きくなる。このようにして位相差板の波長分散Ｂを制
御することは、波長分散Ｂをより細かい範囲で容易に制
御することができる。

【００５５】また本発明によれば、前記位相差板が液晶
表示装置の位相差板として用いられる。このため、位相
差板の波長分散Ｂ（Ｒ）が液晶材料の波長分散Ｂ（Ｌ
Ｃ）と近くなり、高い色補償効果が得られる。したがっ
てコントラストの高い表示を得ることが可能となる。

【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１の
構成を示す断面図である。

【図２】位相差板５の構成を分解して示す斜視図であ
る。

【図３】前記液晶表示装置１の各構成部材の位置関係を
示す図である。

【図４】位相差板５，６の波長分散特性を示すグラフで
ある。

【図５】位相差板１８の構成を分解して示す斜視図であ
る。

【図６】前記位相差板１８の波長分散特性を示すグラフ
である。

【図７】従来の液晶表示装置２１の構成を示す断面図で
ある。

【図８】位相差板２５の構成を分解して示す斜視図であ
る。

【図９】表示画面４１を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 液晶表示装置 ２ 液晶表示素子 ３，４ 偏光板 ５，６，１８ 位相差板 １３ 液晶層

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の偏光板間にスーパーツイステッド
   ネマティック型の液晶表示素子が配置され、前記液晶表
   示素子と偏光板との間に２枚の位相差板が配置された液
   晶表示装置において、 前記位相差板はそれぞれ２枚の高分子の延伸フィルムか
   ら成り、前記２枚のフィルムがその延伸方向が互いに直
   交するように積層され、フィルムの屈折率異方性Δｎの
   波長依存性が互いに異なり、 前記液晶表示素子の液晶層の厚さｄは、２μｍ≦ｄ≦５
   μｍの範囲に選ばれ、 屈折率異方性をΔｎとし、波長をλとしたときに、Δｎ
   ＝Ａ＋Ｂ／λ²（Ａ：定数）で表される波長分散Ｂであ
   って、 前記液晶表示素子の液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、
   Ｂ（ＬＣ）≧１００００に選ばれ、 前記位相差板の波長分散Ｂ（Ｒ）は、４００≦Ｂ（Ｒ）
   ≦７００の範囲に選ばれることを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 一対の偏光板間にスーパーツイステッド
   ネマティック型の液晶表示素子が配置され、前記液晶表
   示素子と偏光板との間に２枚の位相差板が配置された液
   晶表示装置において、 前記位相差板はそれぞれ２枚の高分子の延伸フィルムか
   ら成り、前記２枚のフィルムが、光学的に正の一軸性を
   有するフィルムと、光学的に負の一軸性を有するフィル
   ムとの組合わせであり、フィルムの延伸方向が互いに平
   行になるように積層され、フィルムの屈折率異方性Δｎ
   の波長依存性が互いに異なり、 前記液晶表示素子の液晶層の厚さｄは、２μｍ≦ｄ≦５
   μｍの範囲に選ばれ、 屈折率異方性をΔｎとし、波長をλとしたときに、Δｎ
   ＝Ａ＋Ｂ／λ²（Ａ：定数）で表される波長分散Ｂであ
   って、 前記液晶表示素子の液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、
   Ｂ（ＬＣ）≧１００００に選ばれ、 前記位相差板の波長分散Ｂ（Ｒ）は、４００≦Ｂ（Ｒ）
   ≦７００の範囲に選ばれることを特徴とする液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 予め定める波長分散Ｂを有する高分子の
   延伸フィルムと、前記予め定める波長分散Ｂよりも小さ
   い波長分散Ｂを有する高分子の延伸フィルムとを、それ
   ぞれのフィルムの延伸方向が互いに直交するように積層
   し、 前記予め定める波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有
   する高分子の延伸フィルムを２枚以上積層していること
   を特徴とする位相差板。
4. 【請求項４】 予め定める波長分散Ｂを有し、光学的に
   正または負の一軸性を有する高分子の延伸フィルムと、
   前記予め定める波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有
   し、光学的に負または正の一軸性を有する高分子の延伸
   フィルムとを、それぞれのフィルムの延伸方向が互いに
   平行になるように積層し、 前記予め定める波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有
   する延伸フィルムを２枚以上積層していることを特徴と
   する位相差板。
5. 【請求項５】 一対の偏光板間にスーパーツイステッド
   ネマティック型の液晶表示素子が配置され、前記液晶表
   示素子と偏光板との間に２枚の位相差板が配置された液
   晶表示装置において、 前記位相差板は、予め定める波長分散Ｂを有する高分子
   の延伸フィルムと、前記予め定める波長分散Ｂよりも小
   さい波長分散Ｂを有する高分子の延伸フィルムとを、そ
   れぞれのフィルムの延伸方向が互いに直交するように積
   層し、 前記予め定める波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有
   する高分子の延伸フィルムを１枚以上積層してそれぞれ
   構成され、 前記液晶表示素子の液晶層の厚さｄは、２μｍ≦ｄ≦５
   μｍの範囲に選ばれ、 屈折率異方性をΔｎとし、波長をλとしたときに、Δｎ
   ＝Ａ＋Ｂ／λ²（Ａ：定数）で表される波長分散Ｂであ
   って、 前記液晶表示素子の液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、
   Ｂ（ＬＣ）≧１００００に選ばれ、 前記位相差板の波長分散Ｂ（Ｒ）は、４００≦Ｂ（Ｒ）
   ≦７００の範囲に選ばれることを特徴とする液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】 一対の偏光板間にスーパーツイステッド
   ネマティック型の液晶表示素子が配置され、前記液晶表
   示素子と偏光板との間に２枚の位相差板が配置された液
   晶表示装置において、 前記位相差板は、予め定める波長分散Ｂを有し、光学的
   に正または負の一軸性を有する高分子の延伸フィルム
   と、前記予め定める波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂ
   を有し、光学的に負または正の一軸性を有する高分子の
   延伸フィルムとを、それぞれのフィルムの延伸方向が互
   いに平行になるように積層し、 前記予め定める波長分散Ｂよりも小さい波長分散Ｂを有
   する延伸フィルムを１枚以上積層してそれぞれ構成さ
   れ、 前記液晶表示素子の液晶層の厚さｄは、２μｍ≦ｄ≦５
   μｍの範囲に選ばれ、 屈折率異方性をΔｎとし、波長をλとしたときに、Δｎ
   ＝Ａ＋Ｂ／λ²（Ａ：定数）で表される波長分散Ｂであ
   って、 前記液晶表示素子の液晶材料の波長分散Ｂ（ＬＣ）は、
   Ｂ（ＬＣ）≧１００００に選ばれ、 前記位相差板の波長分散Ｂ（Ｒ）は、４００≦Ｂ（Ｒ）
   ≦７００の範囲に選ばれることを特徴とする液晶表示装
   置。