JPH01188831A

JPH01188831A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH01188831A
Application number: JP63012957A
Authority: JP
Inventors: Shingo Fujita; 晋吾藤田; Katsuhiko Kumakawa; 克彦熊川; Toshio Tatemichi; 立道　敏夫; Hiroshi Yamazoe; 山添　博司; Isao Ota; 勲夫太田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1988-01-22
Publication date: 1989-07-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、文字や記号、あるいは画像の表示を行う液晶
表示装置に関するものである。

従来の技術液晶表示装置は、時計、電卓等の表示から、端末用表示
や画像表示へとその応用分野が広がりっつあるが、そこ
で求められるのは高品位にしかも大容量のマトリクス表
示を実現する能力である。

この目的のために、ＳＴＮ型液晶表示装置（例えば、テ
レビジョン学会波ｉ＋ｉ　報告　Ｉ　Ｐ　Ｄ１０９．．
４昭和６１年８月５日発表　１７〜２２ページ）が特に
端末用表示装置として広く用いられている。また、最近
、ＳＴＮ型液晶表示装置における背景色の色付きを改善
した二層式ＳＴＮ型液晶表示装置（例えば、第４８回　
応用物理学会学術講演会　昭和６２年１０月１９日発表
　講演番号１９ｐ　−Ｚ　Ｂ−１０）が発表された。以
下に従来の液晶表示装置の例としてＳＴＮ型液晶表示装
置と二層式ＳＴＮ型液晶表示装置について説明する。

第４図はＳＴＮ型液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。第４図において４１．４２は基板、４３゜４４は透
明電極、４５．４６は液晶分子配向膜層、４７は液晶層
である。液晶層内で液晶分子は層の厚み方向に通常１８
０６〜２７０°程度のねじれ角のねじれ構造をなしてい
る。また、４８．４９は偏光板であり、その偏光軸は隣
接する基板表面の液晶分子軸方向とおおよそ２０″から
７０″の交叉角をなしている。

次に、ＳＴＮ型液晶表示装置の動作を説明する。

液晶分子の誘電異方性が正の場合について述べる。

まず、透明電極４３．４４間に電圧を印加すると、液晶
分子はその正の誘電異方性のため、無圧無印加状態での
ねじれ構造の配列から、電界方向に平行な配列に移ろう
とする。このとき、液晶層・子のチルト角の印加電圧に
対する闇値特性は、一般に液晶分子のねしれ角の増大と
ともに急峻になることが知られている。

一方、偏光板４８．４９の偏光軸を隣接する基板表面上
の液晶分子軸方向からずらして配置することにより、液
晶層内における光の伝播はその複屈折性に基づくことに
なる。従って、電圧を印加すると、液晶分子の配列が変
形し、これに伴って液晶層中を伝播する光が感受する複
屈折の大きさが変化するので、液晶層を透過した光の明
度や色度が変わる。つまり、印加電圧を制御することに
より、明度や色度、あるいはその両者の異なった表示を
行うことができる。

上述した動作原理を用いることにより、Ｓ　Ｔ　Ｎ型液
晶表示装置はデユーティ比が１／２００程度のマトリク
ス駆動での表示を実現している。

次に、二層式ＳＴＮ型液晶表示装置の動作を説明する。

第５図は二層式ＳＴＮ型液晶表示装置の構成を示す断面
図である。第５図において５１１．　５１２゜５１３、
５１４は基板、５２１．５２２は透明電極、５３１．５
３２゜５３３、５３４は液晶分子配向膜層、５４１は第
一液晶層、５４２は第二液晶層、５５１．５５２は偏光
板である。ＳＴＮ型液晶表示装置と同様に、液晶層内で
液晶分子は層の厚み方向に通常１８０°〜２７０°程度
のねじれ角のねじれ構造をなしている。ただし、液晶層
５４１と５４２においては、液晶分子のねじれ方向が互
いに逆であることを除いては同し構成である。

さらに、液晶層５４１と５４２において最も近接する液
晶分子の長軸方向が互いにほぼ直交するように配置され
ている。また、第一液晶層５４１を挟持する基板５１１
．５１２には電圧を印加する手段が設定されている。

次に、二層式ＳＴＮ型液晶表示装置の動作を説明する。

電圧が印加されない状態では、第一液晶層５４１および
第二液晶層５４２は互いに光学的に逆の作用をする。つ
まり、第−液晶層５４１に入射した直線偏光は第一液晶
層中で液晶層の複屈折性に依存してその偏光状態を変え
ながら伝播し、第二液晶層５４２に入射するが、第二液
晶層中では第一液晶層における偏光状態の逆の変化を辿
り、入射直線偏光と同じ方向に同じく直線偏光状態とな
って出射する。従って、偏光板５５１．５５２を直交に
配置すれば暗状態が、平行に配置すれば明状態が得られ
る。

一方、第二液晶層５４２はそのままで、第一液晶層５４
１に電圧を印加すると、第一液晶層内の液晶分子の配列
が変化し、それに伴って複屈折の大きさも変化する。従
って、第二液晶層通過後の偏光状態は直線偏光状態から
変化し、一般には橢円偏光状態となるので、明度や色度
、あるいはその両者の異なった表示を行うことができる
。

上述した動作原理を用いることにより、二層式’Ｓ　１
’　Ｎ型液晶表示装置はＳＴＮ型液晶表示装置に比較し
て暗状態をさらに暗くできるので、大きなコントラスト
比を得ることが可能である。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記の前者のような構成では、複屈折効果
を用いているために、光の波長によってその透過率、ま
たは反射率が異なるので、表示に色付きが生じるという
課題を有していた。また、後者のような構成では、オフ
電圧状態における表示の色付き課題は解決されたが、二
層の液晶層が構成上必要となることより、製造コストの
上界を引き起こしてしまった。

本発明は上記課題に鑑み、大表示容量、かつ、色付きが
な（、低コストの液晶表示装置を提供するものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明の液晶表示装置は、表
示信号電圧の印加される、ホモジニアス配列した液晶層
に波長板を積層させた構成を有するものである。

作用本発明は上記した構成によって、オフ電圧印加時におけ
る、液晶層の複屈折を補償して、色付きがなく高コント
ラストの表示を低コストで実現するものである。

実施例以下本発明の一実施例の液晶表示装置について、図面を
参照しながら説明する。

（実施例１）第１図は本発明の第一の実施例における液晶表示装置の
構成を示す断面図である。第１図において１，２は基板
、３，４は透明電極、５．６は層高分子配向膜層、７は
液晶層、８は波長板、９゜１０は偏光板である。液晶層
７内で液晶分子はホモジニアス配向している。液晶層を
挾持する基板１゜２には電圧を印加する手段が設定され
ている。また、偏光板９．１０は互いに直交するように
配置されている。

以上のように構成された液晶表示装置について、第１図
および第２図を用いてその動作を説明する。

観察者側の偏光板を通過してくる光の強さＩは、次式で
与えられる。

１　＝　Ｉ　Ｐ　ｓｉｎ”２Φｓｉｎ”δ　　　ｆｌ）
ここで、ＩＰは偏光板を通過する際の損失を差し引いた
後の光の強さ、Φは入射直線偏光方向と液晶分子軸を粘
板面に射影した方向とのなす角、δは旋光能である。φ
＝π／４の時、透過光は最大となる。また、δは液晶層
内の液晶分子軸の方向と波長板８の光学軸方向とを直交
させるとき、δ−ｎ　（ｄ、Δｎ１−ｄ２Δｎ２）／λ
と表式される。ｄ、　、ｄ２は液晶層および波長板のセ
ルｊソ、Δｒ１、Δｎ２は液晶層および波長板の屈折率
の異方性、λは透過光の波長である。

従って、電圧無印加状態においてｄ、Δｊｌ、＝ｄ２Δ
ｎ２となるように設定すれば、透過光の強さＩはゼロと
なり暗状態が表示できる。さらに、電圧を印加した時は
液晶分子がその正の誘電異方性のために電界方向に平行
となるように配列を変えるので、液晶層の屈折率の異方
性Δｎ、の見かけ上の大きさが減少する。これに応じて
（１１弐で与えられる透過光の強さｌが変化する。（１
１式よりただちに結論されるように、液晶層と波長板と
の複屈折の大きさの差Ｄ（−ｄ＋　　Δｎ、−ａ２Δｎ
２）が（２ｎ＋１）／４のときに透過光の強さＩが最大
となる。ここでｎは整数である。第２図にＤ＝（２ｎ＋
１）／４のときにおける光透過率の波長依存性を示す。

第２図において、ａはＤ＝　１／４、ｂはＤ＝３／４、
ＣはＤ＃５／４のときの特性である。第２図より明らか
なように、Ｄ’＝　１／４のときに可視光領域の光に対
してほぼ一定の透過率を示す。つまり、この条件下にお
いて白色の透過光を得ることができる。

以上に説明したように、各々の複屈折の大きさが等しい
、ホモジニアス配列させた液晶層と波長板とをそれらの
光学軸を直交させるように設定させた液晶表示装置にお
いて、液晶層に印加する電圧を制御することにより白黒
表示を実現することができる。

実際、セル厚１０μｍ、Δｎが０．２の液晶層と、フィ
ルム波長板とを組み合わせて液晶表示装置とした。フィ
ルム波長板としては、ボリアリレートやポリエステルを
積層させて用いた。試作した液晶表示装置にて良好なコ
ントラストでの表示を得た。

（実施例２）第３図は本発明の第二の実施例における液晶表示装置の
構成を示す断面図である。第３図において３１．３２は
基板、３３．３４は透明電極、３５．３６は液晶分子配
向膜層、３７は液晶層、３８は波長板、３９゜３１０は
偏光板、３１１は反射板である。つまり、第１図の構成
の液晶表示装置に反射板を付加させ、反射型液晶表示装
置としている。

上記のように構成された液晶表示装置について、その動
作方法を説明する。

本実施例は先に説、明した透過型の液晶表示装置の場合
と基本的には同様の動作をする。電圧制御によって白黒
表示・が可能である。反射型液晶表示装置は背面光源を
持たないので、表示の明るさが重要である。本実施例の
場合、非選択画素を白とする偏光板の配置の際に、良好
な表示を与えた。

これは二枚の偏光板の偏光軸を平行に設定することで実
現できる。

なお、第一の実施例において、背面光源は液晶層側、波
長板側のどちらに配置しても同様の結果が得られる。ま
た、第二の実施例において、反射板は液晶層側、波長板
側のどららの偏光板のうしろに配置しても本発明の効果
は変わらない。

さらに、本発明の実施例において、波長板として有機樹
脂フィルムを用いたが、ホモジニアス配列させた液晶層
を用いても本発明の効果は変わらない。

発明の効果以上のように本発明は表示信号電圧の印加される液晶層
と波長板とを積層させることにより、良好なコントラス
トでの表示を行う液晶表示装置を得ることができる。ま
た、有機樹脂フィルムからなる波長板を用いることによ
り、製品コストを大幅に上げることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における液晶表示装置の構成
断面図、第２図は光透過率の波長依存を示す特性図、第
３図は本発明の他の実施例における液晶表示装置の構成
断面図、第４図は従来の一例における液晶表示装置の構
成断面図、第５図は従来の他の例における液晶表示装置
の構成断面図である。！　、　　２．３１．３２．４１．４２．５１Ｌ　５１
２．５１：Ｌ　５１４・・・・・・１−ｊ；牟Ｊｉ　、
　　３．　　４．　３３．　３４．　４３．　４４．　
５２１．　５２２　・・・・・・透明電極、５．　６．
３５．３６．４５．４６．５３Ｌ　５３２゜５３３、５
３４・・・・・・液晶分子配向膜層、７．３７．４７・
・・・・・液晶層、９．１０．３９．３１０．４８．４
９．５５１．５５２・・・・・パ偏光板、５４１・・・
・・・第１液晶層、５４２・・・・・・第２液晶層、８
．３８・−・・・・波長板、３１１・・・・・・反射板
。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名／、Ｚ−−
−基版Ｊ、朶−透Ｂバ電極５、乙・一液晶分子配置ｔｌ　７１％、１７−５菱品１８−　液（ｉ阪第１図　　　　　　９．ｌθ−偏光板５皮　長（Ｗ九）、３／、３？一基板３３、３４−−一透■ハ覗圧３５、３６一−−湊晶ケ子配臼涙１３７−−５夜品層３８−　５反吾４反第３図　　　、３９．．３１０−偽光版ａｔｔ−−−反
鼾板３？第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正の誘電異方性を有する液晶分子の長軸方向を基
板面に対して平行配列させた液晶層と、前記液晶層の少
なくとも一部の液晶分子の配列状態を制御すべく設けら
れた電界印加手段と、前記液晶層の少なくとも一方の側
面に積層された波長板を有することを特徴とする液晶表
示装置。
（２）液晶分子の長軸方向と前記波長板の光軸方向とを
ほぼ直交させることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載の液晶表示装置。