JPH0194317A

JPH0194317A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0194317A
Application number: JP62252925A
Authority: JP
Inventors: Isao Ota; 勲夫太田; Katsuhiko Kumakawa; 克彦熊川; Shingo Fujita; 晋吾藤田; Hiroshi Yamazoe; 山添　博司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1989-04-13

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、コントラスト、視角特性に優れた、低コスト
の液晶表示装置に係るものである。

従来の技術液晶表示パネルは薄型、軽量、低電力等の特徴を有する
ため、電卓、ウォッチ、ポケットＴＶ、−ハンドベルト
コンピュータ、ＷＰ、パソコン、電話機等の他ＶＴＲ１
炊飯器等家電機器に広く利用されている。しかるに益々
大容量表示、高精細表示が望まれており、この目的には
Ｘ−Ｙマトリクス構成のパネルが必須である。Ｘ−Ｙマ
トリクスパネルは一対の平行帯状電極の各々の電力を互
いに直交に配置してこれらの間に液晶層を挾み込んり単
純マトリクスパネルと、アモルファスシリコン、ポリシ
リコン、カドミウムセレナイド、テルル等の半導体より
構成された薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴと略す）アレ
ーないしはアモルファスシリコン、ポリシリコン、絶縁
物、カルコゲナイト系半導体等よりなる２端子非直線抵
抗素子アレー、液晶層、対向電極より構成されるアクテ
ィブマトリクスパネルがある。前者は低コストであるが
表示品位に劣り、後者は表示品位に優れるが製造プロセ
スの複雑化、歩留まりの低下等からコストが高くなると
いう欠点を有している。従って低コストの単純マトリク
スで大容量表示を実現する試みが種々なされ、スーパツ
イスト（以下ＳｌＮと略す）モードが提案された。これ
は従来のＴＮモードでは側基板間での液晶分子のねじれ
角が約９０°であったのに対して１８０°〜２７０°に
拡大しかつ複屈折モードで用いるものである。しかし当
初のＳＩＮはコントラストを得ようとすると黄モードな
いしは青モードであり白黒表示の出来ないものであった
。その後ＳＴＮセルを白黒化する試みがなされ、日経マ
イクロデバイス昭和６２年１０月号　７９頁〜９７頁に
記載されている通り、その１つの解決策として、ＳＴＮ
セル（以下では電圧を印加するマトリクス構成のセルを
ＬＶと略す。ここではＳＴＮセルがＬＶである）で生じ
る旋光分散による着色を、もう１枚の液晶パネルを位相
板として用いて旋光分散を補償して着色を防止する構成
のパネル（液晶２層式と言う）が提案された。

位相板としての液晶セルにはＬＶとは、ねじり角や屈折
率異方性（Δｎ）とセルギャップ（ｄｌの積Δｎｏｄは
通常はぼ等しいが逆のねじりを持つものが使用される。

この２Ｎ式のパネルは従来の着色型ＳＴＮセルと較べて
単に白黒表示になっただけではなく同じマルチブレクス
駆動条件下で格段にコントラストが向上した。しかるに
この２層式の難点は液晶セルを２枚使用する為に従来の
ＩＪ！１型に較べてコストアンプになること、またガラ
ス基板を通常は４枚使用する為パネルの重量や厚みが約
２倍になると言う点であ°る。

第３図に２開式白黒Ｘ−Ｙ単純マトリクス型パネルの構
成と動作について述べる。２層成白黒Ｘ−Ｙマトリクス
パネルは、一対のガラス基板２゜６に、各々設けられた
酸化インジウム等よりなる透明行電極３と透明列電極５
に、誘電率異方性が正のネマチック液晶４がはさまれて
ＬＶＩＩを構成し、一方一対の透明基板７．９の間に液
晶８を挟み込んだ色分散補償用液晶セル１５（以下波長
板と称す）との積層が一対の偏光板１．１０に挟まれて
構成されている。ＬＶｌｌの各電極表面と波長板１５の
基板内表面には通常液晶分子の配列方向を規定する為の
配向処理層が設けられている。分子は各基板表面では、
はぼ基板と平行に特定方向に配列しており、分子の配列
方向は一方の基板と他方の基板では向きが異なり、一方
の基板から他方の基板に向かって分子の配列方向は除々
にねじれており、結局、側基板間でほぼ９０°　（ＴＮ
の場合）ないしは１８０°〜２７０”　　＜　ｓ　’ｒ
　Ｎの場合）のねじれを生じるように、側基板表面にあ
らかじめ配向処理がなされている。

透過型液晶パネルではパネル背面に背面光源１３が設け
られており反射型液晶パネルでは光源１３の代わりに反
射板が設けられる。以上が最近開発の盛んな２層式白黒
液晶単純マトリクスパネルの１例であるが、この技術で
の難点は、従来のＳＴＮパネルでは液晶はＩＮであった
のに対して波長板にも液晶層を必要とし波長板の分だけ
コストアンプになる。また基板が４枚（基板６．７を兼
用しても３枚）になる為パネルの厚み、重□量が増大す
る等がある。

発明が解決しようとする問題点本発明が解決しようとする問題点は次の通りである。

（１１従来の白黒ＳＴＮ型単純マトリクスパネルでのコ
ストアップの低下、（２）　　従来の白黒ＳＴＮ型単純
マトリクスパネルでの製造工程の簡略化、（３）従来の
白黒ＳＴＮ型単純マトリクスパネルの薄型、軽量化、（
４）　　従来の白黒ＳＴＮ型単純マトリクスパネルより
優れた表示品位の実現。

問題点を解決するための手段以上の問題点を解決するために本発明の液晶表示装置は
、少なくとも、液晶パネル、複屈折性フィルムを積層し
てなる位相板、偏光板、該液晶パネルに電圧を印加する
手段より構成されていることを特徴とするものである。

作用本発明は上記した構成によって、液晶パネルに印加され
た信号電圧に基づく２次元的複屈折性分布を複屈折性フ
ィルムをＩＮしてなる位相板により位相変調し従来と同
様の高コントラストを実現しつつパネル製造材料の削減
、製造工数の低減、製造歩留まりの向上、パネル重量、
厚みの低下、視角特性等視認性の向上をもたらすもので
ある。

実施例以下本発明の一実施例について、図面を用いて説明する
。

第１図に示す如く本発明の液晶表示装置は、基本的には
、少なくとも、液晶パネル１１、複屈折性フィルム１４
を積層してなる位相板１２、偏光板１０および（ないし
）１５該液晶パネルに電圧を印加する手段（図示は省略
）より構成される。すなわち本発明のＸ−Ｙマトリクス
パネルは、一対のガラス基板２．６に各々設けられた酸
化インジウム等よりなる透明行電極（以下ＩＴＯと略す
）３と透明列電極５に、液晶４がはさまれてＬＶＩＩを
構成している。一方ポリエステル、セルローズアセテー
ト、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリプ
ロピレン、ポリイミド、ポリアミド、液晶ポリマ等から
選ばれた高分子フィルムの各光学軸（第２図（ａ）　、
　（ｂ）中の矢印）を所定の組合せに複数枚積層して位
相板１２を構成しＬＶＩＩと積層され一対の偏光板１０
．１に挟まれて本発明の液晶パネルが構成される。ＬＶ
ＩＩの各電極表面は通常液晶分子の配列方向を規定する
為の配向処理層が設けられている。本発明に於ける液晶
４の主成分は、ネマチック液晶、カイラルスメクチック
液晶等が用いられるが使用する液晶表示モードに応じて
液晶分子は各基板表面で特定方向に配列するべく、側基
板表面にあらかじめ所定の配向処理がなされる。

ｉ３過型液晶パネルではパネル背面に背面光源１３が設
けられており反射型液晶パネルでは光源１３の代わりに
反射板（図示は省略）が設けられる。−例としてＬＶＩ
ＩにＳＴＮを用いる場合は透明基板２゜６の電極面の間
に、誘電率異方性（Δε）が正のカイラルネマチック液
晶４がそれぞれほぼ水平に配向処理され（通常は液晶分
子を特定方向にかつ電極面に対して適当なチルト角を有
するように配向される）一方の基板から他方の基板に向
かって液晶分子は右回りないしは左回りに１８０°〜２
７０゜ねじられている。分子配向処理は通常ポリイミド
などの有機薄膜を電極面に塗布、乾燥後、布などで一方
向にラビング処理したり、電極面にＳＩＯ等を斜方蒸着
したり、デイ、ピングなどによって分子配向剤を基板に
吸着させる等によって行われる。

Ｘ−Ｙマトリクス型のパネルでは、上記一対のＩＴＯは
各々細帯状にバタン化されており、各々の細帯状ＩＴＯ
が互いに直交するように配置されており、画電極の交点
部が１つの画素を構成する。

ＴＮやＳＴＮセルではオンセルとオフセルに最大の実効
電圧比を与えるよう通常電圧平均化法により線順次駆動
される。

本発明ではマトリクスパネルに積層してポリエステル、
セルローズアセテート、ポリビニルアルコール、液晶ポ
リマ等延伸等により複屈折性を付与された高分子フィル
ム１４の各光学軸をマトリックスパネルの特性に対応し
て最大の視認性（コントラスト、明るさ、色調、視角特
性等）が得られる様に所定の組合せに複数枚積層した位
相板１２を用いる。ＬＶＩＩがＳＴＮの場合には１例と
して第２図ａに示す様に１軸延伸された上記高分子フィ
ルムの各光学軸がＳＴＮ液晶分子のねじれとは逆方向に
互いに所定角度ねじれる様に積層したものが適する。理
想的は位相板とは、オフ信号の印加されているＳＴＮセ
ルを通過する各波長の入射直線偏光のＬＶ出射時の波長
分散した楕円偏光を、波長によらず位相板出射後は方位
角の揃った直線偏光化できること及びオン信号の印加さ
れているＳＴＮセルを通過する各波長の入射直線偏光の
Ｌ■出射時の波長分散した楕円偏光を、波長によらず位
相板出射後はオフセル部とは９０”異なった方位角の直
線偏光となし得ること及び上記２条件が液晶パネル使用
温度範囲下でまた広い視角範囲下で成立することである
。

上ではＬＶＩＩがＳＴＮの例で説明したが、ＬＶｌｌは
カイラルネマチック液晶を用いる９０’ＴＮ、Δε正な
いしは負のネマチック液晶を用いるＥＣＢ　（Ｅｌｅｃ
ｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂｉｒｅｆ
ｒｉｎｇｅｎｃｅ　　：電界制御複屈折）、カイラルス
メクチック液晶を用いるＳ　Ｓ　Ｆ　Ｌ　Ｃ（Ｓｕｒｆ
ａｃｅ　５ｔａｂｉｌｉｚｅｄ　Ｐｅｒｒｏｅｌ−ｅｃ
ｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｒａｌ　　：表面安
定化強誘電性液晶）等の各セルに於てもコントラストの
向上、視角特性の改善、色調の改善、透過率の向上、セ
ルギャップマージンの拡大、温度特性の改善、応答速度
の向上筒の目的に利用出来る。

本発明は主に単純マトリクスパネルでの特性向上の為に
ＬＶの他に位相板を設けるものであるが、アクティブマ
トリクスと称する、各画素にＴＦＴなどのスイッチ素子
や２端子非直線抵抗素子を設けてオン／オフセルに印加
される電圧比を向上させて表示品位、応答速度を向上さ
せるパネルに対しても有効に利用可能である。すなわち
応答速度を向上したり、駆動電圧を低下するためＬＶの
みでは十分にコントラストが得られない様な低ギャップ
のセルに対して本願の位相板を適用することによって高
視認性、高速応答、低電圧化等が達成され得る。

また第１図に於けるＬＶと位相板の順番は逆になること
もあり、反射型の表示装置では偏光板は表側１枚の場合
もある。

発明の効果本発明は、従来提案されている液晶２層式パネルの代わ
りにＬＶから出射される楕円偏光の方位角、楕円率を最
適化するための位相板として複屈折性フィルムの光学軸
を所定の組合せに複数枚積層したものを使用することを
特徴としている。これによって従来の如き２Ｎ目の液晶
セルが不要になった為　■：位相板としての液晶パネル
を製造する為の材料、工数等が不要になり一方複屈折フ
ィルムは現状に於ても量産性に優れている為たとえこれ
らを積層したからといって総合的にはコスト低減がはか
れ　■：複屈折性フィルムは数ミクロン−数十ミクロン
であるから例えば５枚程度積層しても大した厚み、重量
にならず薄型、軽量の表示パネルが構成でき　■：偏光
板に挾まれるＬＶと位相板の総厚みが液晶２層式に較べ
て低下するから視角特性が向上し　■：複屈折フィルム
とその光学軸の組合せにより各種モードの液晶パネルに
適合しうる位相板の設計の自由度が大幅に拡大し　■：
複屈折フィルムの厚み精度は液晶層より制御しやすいか
ら均質大面積の位相板を製造し易く、特に大型パネルに
は適合性が良く　■：複屈折フィルムによる位相板はフ
レキシブル性故にＬＶに張り付は易く基板間に空気層が
ない分多重反射が減少しコントラスト、透過率向上に寄
与し、■：通常人造偏光板はポリビニルアルコールフィ
ルムを延伸しこれにヨウ素や２色性染料等を吸着したも
のをセルローズアセテート等のフィルムで挟んで製造さ
れているが、本願のような複屈折フィルムと偏光フィル
ムの積層体は偏光板１体型位相フィルムを構成し易くコ
スト並びに製造工数の一層の低減化に寄与しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の斜視図、第２図（ａｌ
は第１図の表示装置に使用する複屈折フィルムの説明図
、第２図（ｂ）は第２図（ａｌのフィルムをその光学軸
を組合せて構成した位相板を示す説明図、第３図は従来
の２層式液晶パネルの斜視図である。１・・・・・・第１偏光板、２・・・・・・第１基板、
３・・・・・・透明行電極、４・・・・・・液晶層、５
・・・・・・透明列電極、６・・・・・・第２基板、７
・・・・・・第３基板、８・・・・・・位相板用液晶層
、９・・・・・・第４基板、１０・・・・・・第２偏光
板、１１・・・・・・ＬＶ、１２・・・・・・位相板、
１３・・・・・・光源、１４・・・・・・複屈折フィル
ム、１５・・・・・・色分散補償用液晶セル。１３−　光源＼−１２−）／１第２図第３図ｍ−、−一ノ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも、液晶パネル、複屈折性フィルムを積
層してなる位相板、偏光板、前記液晶パネルに電圧を印
加する手段より構成されていることを特徴とする液晶表
示装置。
（２）液晶パネルはネマチック液晶を主成分とする液晶
層が、一対の基板間に細隙を隔ててはさまれてなること
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。
（３）液晶パネルはカイラルスメクチック液晶を主成分
とする液晶層が、一対の基板間に細隙を隔ててはさまれ
てな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。
（４）液晶パネルは各々の基板に平行帯状電極が設けら
れており、各々の平行帯状電極は互いに直交する如く配
置されてなる単純マトリクスパネルであることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の液晶表示装置。
（５）液晶パネルはアモルファスシリコン、ポリシリコ
ン、カドミウムセレナイド、テルル等の半導体より構成
された薄膜トランジスタないしはアモルファスシリコン
、ポリシリコン、絶縁物、カルコゲナイト系半導体等よ
りなる２端子非直線抵抗素子アレー、液晶層、対向電極
より構成されるアクティブマトリクスパネルであること
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。
（６）複屈折性フィルムは高分子フィルムの延伸によっ
て複屈折性を付与したものであ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。
（７）高分子フィルムはポリエステル、セルローズアセ
テート、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポ
リプロピレン、ポリイミド、ポリアミド、液晶ポリマか
ら選ばれたものであることを特徴とする特許請求の範囲
第（６）項記載の液晶表示装置。
（８）複屈折フィルムは高分子フィルムの延伸によって
１軸性を付与されたものであることを特徴とする特許請
求の範囲第（６）項記載の液晶表示装置。
（９）位相板は複屈折フィルムの光学軸を所定の角度づ
つずらせて積層してあ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。
（１０）液晶パネルと複屈折フィルムを積層した位相板
は、一対の偏光板に挟まれており、これらの背面に光源
が設けられて透過型に構成された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。
（１１）偏光板、液晶パネルまたは位相板、位相板また
は液晶パネル、偏光板、反射板よりなり反射型に構成さ
れてい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。