JP3309283B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3309283B2
JP3309283B2 JP18288092A JP18288092A JP3309283B2 JP 3309283 B2 JP3309283 B2 JP 3309283B2 JP 18288092 A JP18288092 A JP 18288092A JP 18288092 A JP18288092 A JP 18288092A JP 3309283 B2 JP3309283 B2 JP 3309283B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はツイステッドネマティ
ック型の液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来技術】ワードプロセッサやパーソナルコンピュー
タ等のディスプレイとして用いられる液晶表示装置に
は、TFT−TN型の液晶表示装置が用いられている。
この液晶表示装置は、各画素ごとに駆動用の薄膜トラン
ジスタ(TFT)が配設されたツイステッドネマティッ
ク(TN)型の液晶セルを有し、この液晶セルの入射光
側に偏光子がその透過軸を液晶セルの入射光側基板の配
向処理方向に直交させて配設され、液晶セルの出射光側
に検光子がその透過軸を前記偏光子の透過軸とほぼ直交
させて配設されている。この従来の液晶表示装置は各画
素にスタティック的な電圧を印加して駆動することがで
きるので、単純マトリックス型の液晶表示装置に比べて
コントラストが高く、視野角も比較的広い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のTN型の液晶表示装置では、多階調中間調を
表示する際に視角によって明るさの逆転現象が表れ、階
調表示が乱れるという欠点がある。
【0004】図5(a)〜図5(d)に従来の典型的な
液晶表示装置において4段階の階調ごとの等Y値(透過
率値)曲線を示した。この液晶表示装置の液晶セルは、
液晶分子が光の進行方向に沿って左回りに90°ツイス
ト配向され、屈折率異方性Δnとギャップdとの積Δn
dの値が403nmで、ギャップdとナチュラルピッチ
pとの比d/pが0.05で、プレチルト角が3°とな
っている。また、4階調を実現する各電圧は、明状態電
圧を1.5V、暗状態電圧を6.0Vとし、2つの中間
調電圧は1.5Vを印加したときのY値を3等分して得
られる2つの中間Y値に対応する電圧とし、電圧の低い
方から順に第1階調電圧V1=1.50[V]、第2階調電圧V
2=2.06[V]、第3階調電圧V3=2.43[V]、第4階調電圧
4=6.0[V]とする。これらの図で、同心円は内側から
それぞれ液晶表示装置の基板の法線方向に対して10
°、20°、30°、40°、および50°傾けた視角
を表わし、黒四角(■)はY値が10、白四角(□)は
Y値が20、黒三角(▲)はY値が30をそれぞれ表し
ている。これらの図から明らかなように、どの電圧にお
いても、上方向近辺が明るく、下方向近辺が暗いことが
わかる。
【0005】図6(a)〜図6(c)に、それぞれ隣接
する階調間のY値の比で求められる等コントラスト曲線
(Y1/Y2、Y2/Y3、Y3/Y4)を示した。これらの
図で、同心円は内側からそれぞれ液晶表示装置の基板の
法線方向に対して10°、20°、30°、40°、お
よび50°傾けた視角を表わし、黒丸(●)はコントラ
ストが1以下、黒四角(■)はコントラストが10、白
四角(□)はコントラストが20、黒三角(▲)はコン
トラストが50、白三角(△)はコントラストが100
をそれぞれ表している。これらの図から明らかなよう
に、コントラストが1以下の領域(図中斜線で示す部分
であり、以下、中間調反転領域と呼ぶ)は、第2階調と
第3階調との間および第3階調と第4階調との間で生じ
ていることがわかる。図6(b)に示す上方向近辺の中
間調反転領域は、第2階調よりも第3階調の方が明るい
ために生じ、また図6(c)に示す右下および左下方向
の中間調反転領域は、第4階調電圧で光漏れがあるため
に生じる。このような多階調中間調表示の際の明るさの
反転は、正しい階調表示を乱すから液晶表示装置にとっ
て大きな問題である。
【0006】この発明は、上述した実情に鑑みてなされ
たものであり、多階調中間調表示の際の明るさの逆転現
象を防止し、正しい階調表示を安定して実施できる液晶
表示装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、液
分子を90°でツイスト配向させた液晶セルと、この液
晶セルの外側にこの液晶セルを挟むように配置された一
対の偏光板と、この一対の偏光板の一方の偏光板と前記
液晶セルとの間に配置され、分子が右または左回りに3
60°以下の角度範囲でツイスト配向された有機高分子
フィルムからなる2枚の捩れ位相板とを有し、前記液晶
セルのΔndの値が300〜600nmの範囲に、前記
2枚の捩れ位相板のΔndの値がそれぞれ50〜600
nmの範囲に、かつそれぞれの捩れ位相板の分子のツイ
スト方向が互いに逆向きに設定されたものである。
【0008】
【作用】この発明によれば、液晶分子を90°でツイス
ト配向させた液晶セルと、この液晶セルの外側にこの液
晶セルを挟むように配置された一対の偏光板と、この一
対の偏光板の一方の偏光板と前記液晶セルとの間に配置
され、分子が右または左回りに360°以下の角度範囲
でツイスト配向された有機高分子フィルムからなる2枚
の捩れ位相板とを有し、前記液晶セルのΔndの値が3
00〜600nmの範囲に、前記2枚の捩れ位相板のΔ
ndの値がそれぞれ50〜600nmの範囲に、かつそ
れぞれの捩れ位相板の分子のツイスト方向が互いに逆向
きに設定したから、多階調中間調表示における正しい階
調を視角によらず安定して表示できる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の第1実施例について、図1
および図2を参照して詳細に説明する。図1および図2
に液晶表示装置の断面図および分解斜視図を示した。こ
の液晶表示装置では、ツイステッドネマティック型の液
晶セル1の入射側に偏光子2が設けられ、液晶セル1の
出射側に検光子3が設けられ、液晶セル1と検光子3と
の間に捩れ位相板4が設けられている。
【0010】液晶セル1は、一方の電極5およびこの電
極5の各画素ごとに配設された駆動用の薄膜トランジス
タ(TFT)6並びにこれらを覆う配向膜7が形成され
た下基板8と、前記一方の電極5と交差して対向する他
方の電極9およびこの他方の電極9を覆う配向膜10が
形成された上基板11と、上下の各基板8、11を所定
の間隔を隔てて接合するシール材12と、これらの基板
8、11とシール材12とに囲われた領域内に封入さ
れ、ギャップdとナチュラルピッチpの比d/pの値が
0.05の液晶材料13とからなっている。なお、この
液晶セル1は図面上で下方から光が入射されるものであ
り、以下では下基板を入射側基板8、上基板を出射側基
板11という。
【0011】入射側基板8と出射側基板11の対向する
それぞれの面に形成された配向膜7、10は、それぞれ
ラビング等の配向処理が施されている。入射側基板8の
配向膜7は、図2に示したように液晶セル1を正面から
観察したとき水平な線に対して左上から右下方向に約4
5°の傾きをもった方向7aに配向処理が施されてい
る。入射側基板8に対向する出射側基板11の配向膜1
0は、入射側基板8の配向処理方向7a(以下、入射側
配向処理方向という)に対して出射側から見て左回りに
ほぼ90°回転した方向10aに配向処理が施されてい
る。このような配向処理により、液晶材料13の液晶分
子は出射側から見て右回りにほぼ90°(φ)ツイスト
して配列し、液晶分子は約3°のプレチルト角を有して
いる。そして、この液晶セル1のギャップdと屈折率異
方性△nとの積△ndの値は300〜600nm(測定
波長:589nm)の範囲に設定する。
【0012】偏光子2は、その透過軸2aが液晶セル1
の入射側配向処理方向7aとほぼ直交するように配置さ
れている。また、検光子3は、その透過軸3aが偏光子
の透過軸2aとほぼ直交するように配置されている。
捩れ位相板4は、その分子が液晶材料13の液晶分子の
ツイスト方向と逆方向に90゜(φ1=φ=90゜)ツ
イストして配列された有機高分子フィルムからなってお
り、例えば高分子液晶フィルム(液晶ポリマー)を例え
ば三酢酸セルローズ(TAC)等からなる保護膜で挟ん
だ構造になっている。また、捩れ位相板4は、屈折率異
方性Δnとギャップdとの積Δndの値が50〜600
nmの範囲で、好ましくは100〜600nm(測定波
長:589nm)の範囲になっている。
【0013】このようなTN型の液晶表示装置では、液
晶セル1と検光子3との間に、分子が液晶材料13の液
晶分子のツイスト方向と逆方向に90゜ツイストして配
列された捩れ位相板4を配置したので、この捩れ位相板
4によって液晶セル1を垂直に透過する光と斜めに透過
する光の各Δndの差が補償され、多諧調中間調表示の
際の明るさの逆転現象を抑制でき、多諧調中間調表示に
おける視野角特性を改善することができる。また捩れ位
相板4は分子が右または左回りに360゜以下の角度
囲でツイスト配向した高分子液晶フィルムを保護膜で挟
んだ構造であるから、製造が容易で、薄く形成すること
ができ、これにより液晶表示装置の小型化を図ることが
できる。
【0014】つぎに、第2実施例について、図3および
図4を参照して説明する。なお、図1および図2に示し
た第1実施例と同一部分には同一符号を付し、その説明
は適宜省略する。この液晶表示装置では、第1実施例と
同様に、液晶セル1の入射側に偏光子2が設けられ、液
晶セル1の出射側に検光子3が設けられている。しかし
て、液晶セル1と検光子3との間に、2枚の捩れ位相板
20、21がその順で設けられている。液晶セル1に隣
接する第1の捩れ位相板20は、図4に示すように、そ
の分子が液晶材料13の液晶分子のツイスト方向と逆方
向に90°(φ2=−φ=−90°)程度ツイストして
配列された有機高分子フィルムからなっており、例えば
高分子液晶フィルム(液晶ポリマ)を例えば三酢酸セル
ロース(TAC)等からなる保護膜で挾んだ構造になっ
ている。そして、この両捩れ位相板20、21の△nd
の値は、100〜600nm(測定波長:589nm)
の範囲に設定されている。また、第2の捩れ位相板21
は、その分子が第1の捩れ位相板20の分子のツイスト
方向と逆方向つまり液晶分子のツイスト方向と同じ方向
に90°(φ3=−φ2=90°)程度ツイストして配列
された有機高分子フィルムからなっており、これ以外は
第1の捩れ位相板20と同じ構造になっている。この場
合、第1の捩れ位相板20の出射側表面の分子の長軸方
向20aと第2の捩れ位相板21の入射側表面の分子の
長軸方向21aとは、互いにほぼ直角に交差している。
【0015】このような液晶表示装置では、第1実施例
と同様、液晶セル1と検光子3との間に配置された第
1、第2の捩れ位相板20、21によって、液晶セル1
を垂直に透過する光と斜めに透過する光の各Δndの差
が補償され、多階調中間調表示の際の明るさの逆転現象
を抑制でき、多階調中間調表示において視角が変化して
も正しい階調を安定して表示できる。
【0016】なお、上述した第2実施例では、第1の捩
れ位相板20と第2の捩れ位相板21との分子のツイス
ト方向が互いに逆向きで、かつツイスト角が同じである
が、必ずしもツイスト角は同じである必要はなく、互い
に異なっていてもよい。
【0017】また、上述した各実施例では、液晶セル1
と検光子3との間に捩れ位相板4、または2枚の捩れ位
相板20、21を配置したが、これに限らず、液晶セル
1と偏光子2との間に配置してもよい。
【0018】さらに、上述した各実施例では、偏光子2
の透過軸2aを入射側配向処理方向7aに直交させた
が、これに限らず、透過軸2aを入射側配向処理方向7
aに対し平行させてもよい。
【0019】
【発明の効果】この発明によれば、液晶分子90°で
ツイスト配向させた液晶セルと、この液晶セルの外側に
この液晶セルを挟むように配置された一対の偏光板と、
この一対の偏光板の一方の偏光板と前記液晶セルとの間
に配置され、分子が右または左回りに360°以下の角
度範囲でツイスト配向された有機高分子フィルムからな
る2枚の捩れ位相板とを有し、前記液晶セルのΔndの
値が300〜600nmの範囲に、前記2枚の捩れ位相
板のΔndの値がそれぞれ50〜600nmの範囲に、
かつそれぞれの捩れ位相板の分子のツイスト方向が互い
に逆向きに設定することにより、多階調中間調表示にお
ける明るさの逆転現象を抑制でき、多階調中間調表示に
おける正しい階調を視角によらず、安定して表示でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例のTN型の液晶表示装置
の断面図。
【図2】図1の概略構成を示す分解斜視図。
【図3】この発明の第2実施例のTN型の液晶表示装置
の断面図。
【図4】図3の概略構成を示す分解斜視図。
【図5】従来の液晶表示装置を4つの階調で動作させた
ときの各階調における等Y値(透過率値)曲線を示し、
(a)は電圧V1を印加する第1階調の等Y値曲線図、
(b)は電圧V2を印加する第2階調の等Y値曲線図、
(c)は電圧V3を印加する第3階調の等Y値曲線図、
(d)は電圧V4を印加する第4階調の等Y値曲線図。
【図6】図5において隣接する階調間の等コントラスト
曲線を示し、(a)はY1/Y2の等コントラスト曲線
図、(b)はY2/Y3の等コントラスト曲線図、(c)
はY3/Y4の等コントラスト曲線図。
【符号の説明】
1 液晶セル 2 偏光子 3 検光子 4、20、21 捩れ位相板 5、9 電極 7、10 配向膜 8 入射側基板 11 出射側基板 12 シール材 13 液晶材料 7a 入射側配向処理方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−149822(JP,A) 特開 平4−57017(JP,A) 特開 平4−55830(JP,A) 特開 平1−260421(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液晶分子を90°でツイスト配向させた液
    晶セルと、この液晶セルの外側にこの液晶セルを挟むよ
    うに配置された一対の偏光板と、この一対の偏光板の一
    方の偏光板と前記液晶セルとの間に配置され、分子が右
    または左回りに360°以下の角度範囲でツイスト配向
    された有機高分子フィルムからなる2枚の捩れ位相板と
    を有し、 前記液晶セルのΔndの値が300〜600nmの範囲
    に、前記2枚の捩れ位相板のΔndの値がそれぞれ50
    〜600nmの範囲に、かつそれぞれの捩れ位相板の分
    子のツイスト方向が互いに逆向きに設定されていること
    を特徴とする液晶表示装置。
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