JPH03257424A - 液晶表示器 - Google Patents

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】 〔概要〕 直線位相子を積層した液晶表示器に関し、分子の配向方
向を最適化した直線位相子を液晶パネルに積層すること
により、白黒表示液晶表示器の視角特性を向上させるこ
とを目的とし、第１の形態では、偏光子と検光子との間
に、ＳＴＮ型液晶パネルと、少なくとも１枚の色補償用
の直線位相子を積層した液晶表示器を、直線位相子を構
成する分子の配向方向の平均値が、液晶パネルの液晶面
の直線位相子側の法線に対して９０゜でない所定の角度
の成分θｍを持たせて構成する。

第２の形態では、前記θｍの値をＯ〈８ｍ〈９０゜とし
、液晶パネルの２枚のガラス基板に固有のラビング方向
を２分割する方向を０゜、直線位相子の積層側から反対
側への液晶のツイスト方向を正方向としたときに、直線
位相子を構成する分子の配向方向の平均値の、液晶層面
に平行な角度の成分φを０＜φ＜１８０°として構成す
る。

第３の形態では、偏光子、液晶層のリタデーションが０
．９０±０．２μｍのＳＴＮ型液晶パネル、色補償用の
直線位相子、および検光子をこの順に積層した液晶表示
器において、直線位相子の液晶層面に対して法線方向の
リタデーションを０．６０±０．１！Ｊｍとし、液晶パ
ネルの二枚の透明絶縁基板に固有のラビング方向を２分
割する方向を０°とし、直線位相子の積層側から反対側
への液晶のツイスト方向を正方向としたときに、直線位
相子を構成する分子の配向方向の平均値の、液晶層面に
平行な角度の成分φを５０±４０°とし、液晶パネルの
液晶面の法線に対する角度の成分θｍを８６±３°の範
凹円に設定して構成する。

第４の形態では、偏光子、液晶層のリタデーションが０
．９０±０．１５μｍのＳＴＮ型液晶パネル、液晶層面
に対して法線方向のリタデーションが０．２５±０．２
μｍの一枚目の色補償用の直線位相子、液晶層面に対し
て法線方向のリタデーションが０．４５±０．２μｍの
二枚目の色補償用の直線位相子、および検光子をこの順
に積層した液晶表示器において、液晶パネルの二枚の透
明絶縁基板に固有のラビング方向を２分割する方向をＯ
ｏとし、直線位相子の積層側から反対側への液晶のツイ
スト方向を正方向としたときに、二枚目の直線位相子を
構成する分子の配向方向の平均値の、液晶層面に平行な
角度の成分φを４５±４０°とし、液晶パネルの液晶面
の直線移動子側の法線に対する角度の成分θｍを８６±
３°の範囲内に設定して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は液晶表示器に関し、特に、視角特性を向上させ
て白地に黒の多数ライン表示を可能とし、カラー化にも
好適な液晶表示器に関する。

液晶分子の分子軸をセル層に沿って９０°ねじる（ツイ
ストさせる）従来のねじれネマティック型液晶（ＴＮ型
液晶）はコントラスト比が低く、大容量表示はできなか
ったが、近年、更にねじりの角度を大幅に増やして１８
０°から２７０°の範囲内とし、印加電圧に対する液晶
セルの光学特性変化を急峻にした超ねじれネマティック
型液晶（ＳＴＮ型液晶）が実用化されている。このＳＴ
Ｎ型液晶は、その複屈折効果を用いた表示方法により、
液晶は絵素数１０４〜１０５の表示が可能になり、この
ようなＳＴＮ型液晶を用いた単純マトリクス形式で多数
ラインの表示を実現した大容量カラー液晶デイスプレィ
装置がワードプロセンサや液晶テレビ等に商品化されて
いる。

ところが、このＳＴＮ型液晶は複屈折効果を用いた干渉
現象による色変化効果を表示に用いているために、オン
またはオフの状態で必然的に表示が着色する。

ところで、表示の色調に関しては、原理的にも白／黒表
示が可視光領域の全成分の光をオン／第フ変調して得ら
れることから、コントラストも良く、そのため、従来よ
り文書も白地に黒の文字や図表が一般に用いられてきて
いる。このため、ＣＲＴやフラットデイスプレィといっ
た電子デイスプレィ全体に対しても市場から白／黒表示
の要求があり、特に、使用時間の長い業務用のＯＡ機器
の分野からの要望は強い。

更に、ＳＴＮ型液晶の白／黒表示は、多色またはフルカ
ラーの表示を行う上でも必須の要件である。つまり、こ
のＳＴＮ型液晶を用いてカラー表示を行わせる場合には
、表示色が白／黒でないとレッドＲ，グリーンＧ、ブル
ーＢの三原色の間で色むらが発生する等の問題がある。

従って、大容量で表示品質の優れたＳＴＮ型液晶を用い
た白／黒表示の液晶パネルが要望されている。

〔従来の技術〕

ＳＴＮ型液晶の白／黒表示化に対しての技術的アプロー
チとしては、現在までに次の３つの方式が開発されてき
ている。

（１）ＯＭＩ形ｎ　ＳＴＮ型液晶層のリタデーション値
（Δｎ−ｄ：ｄは液晶層厚、Δｎは液晶の複屈折値）を
減らして無彩色化を図るもの。白状前に近いがパネルの
透過率か低下する問題がある。

（２）色素添加形：　ＳＴＮ型液晶のブルーモードを基
本とし、オフ時の青色表示状態を２色性色素の添加で色
補正して黒色を表示する。２色性色素の液晶への溶解に
よる白色状態の透過率低下、応答速度の低下という問題
がある。

（３）２層形：　ＳＴＮ型液晶に無電極の光学的なＳＴ
Ｎ型液晶パネルを補償パネルとして積層して表示の着色
を解消する。補償パネルとＳ、ＴＮ型液晶はライスＩ・
方向が逆でかつライスｉ・角度が等しく、積層体は吸収
軸が直交した一対の偏光板で挟まれ、ＤＳＴＮ型液晶と
呼ばれる。

このうち、２層形のＤＳＴＮ型液晶パネルは、良好な白
／黒表示が可能で透過率の低下の問題もないので、近年
、ＯＡ機器用の大型液晶表示装置用に使用され始めてい
る。

ところが、以上のように構成されたＤＳＴＮ型液晶表示
装置ではコントラスト等の表示特性は良好であるが、２
枚のＳＴＮ型液晶パネルを必要とするので、コストが高
い、重量が大きい等の欠点がある。

そこで、補償パネルの代わりに、延伸により複屈折性を
持たせた位相差フィルムを使用したＤＳＴＮ型の液晶パ
ネルが提案されている（特開昭６４５１９号公報、特開
平１−１８３６２５号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の位相差フィルムを使用したＤＳＴ
Ｎ型液晶パネルでは、液晶層がツイストしているために
、視角によって液晶層の透過光の状態が不規則に変化し
、見づらいという問題点があった。

本発明の目的は前記従来の位相差フィルムを使用した白
／黒表示可能な液晶表示器における課題を解消し、液晶
パネルに直線位相子を積層することにより、視角によっ
て液晶層の透過光の状態が不規則に変化するのを補償し
、視角特性条件を最適化した見やすい液晶表示器を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明の液晶表示器の構成が第１図
に示される。第１図（ａ）は本発明の液晶表示器の第１
の形態の構成を示すものであり、偏光子１と検光子５と
の間に、ＳＴＮ型液晶パネル２と、少なくとも１枚の色
補償用の直線位相子３を積層した液晶表示器において、
直線位相子３を構成する分子の配向方向の平均値が、液
晶パネル２の液晶面の直線位相子側の法線に対して９０
°でない所定の角度の成分θＭを持つようにしである。

第１図（ｂ）は本発明の液晶表示器の第２の形態の構成
を示すものであり、第１の形態の液晶表示器において、
θｍの値を０〈θｍ〈９０°とし、液晶パネル２の２枚
の透明絶縁基板に固有のラビング方向を２分割する方向
を０゜、直線位相子３の積層側から反対側への液晶のツ
イスト方向を正方向としたときに、直線位相子３を構成
する分子の配０ 同方向の平均値の液晶層面に平行な角度の成分φを０＜
φ＜１８０″としたものである。

第１図（Ｃ）は本発明の液晶表示器の第３の形態の構成
を示すものであり、偏光子１、液晶層のリタデーション
が０．９０±０．２μｍのＳＴＮ型液晶パネル２、色補
償用の直線位相子３、および検光子５をこの順に積層し
た液晶表示器において、直線位相子３の液晶層面に対し
て法線方向のリタデーションを０．６０±０．１．ｕｍ
とし、液晶パネルの二枚の透明絶縁基板に固有のラビン
グ方向を２分割する方向を０゜、直線位相子３の積層側
から反対側への液晶のツイスト方向を正方向としたとき
に、直線位相子３を構成す名分子の配向方向の平均値の
、液晶層面に平行な角度の成分φを５０±４０゜、液晶
パネル２の液晶面の法線に対する角度の成分θｍを８６
±３°の範囲内に設定したものである。

第１図（ｄ）は本発明の液晶表示器の第４の形態の構成
を示すものであり、偏光子１、液晶層のリタデーション
が０．９０±０．１５μｍのＳＴＮ型液晶パネル２、液
晶層面に対して法線方向のリタデーションが０．２５±
０．２μｍの一枚目の色補償用の直線位相子３、液晶層
面に対して法線方向のリタデーションが０．４５±０．
２μｍの二枚口の色補償用の直線位相子４、および検光
子５をこの順に積層した液晶表示器において、液晶パネ
ル２の二枚の透明絶縁基板に固有のラビング方向を２分
割する方向を０゜、二枚口の直線位相子４の積層側から
反対側への液晶のツイスト方向を正方向としたときに、
二枚口の直線位相子４を構成する分子の配向方向の平均
値の、液晶層面に平行な角度の成分φを４５±４０゜液
晶パネル２の液晶面の直線位相子側の法線に対する角度
の成分θｍを８６±３°の範囲内に設定したものである
。

〔作用〕

本発明の液晶表示器では、偏光子１と検光子５との間に
あるＳＴＮ型液晶パネル２に、少なくとも１枚の色補償
用の直線位相子３が積層されており、この直線位相子３
を構成する分子の配向方向の平均値が、液晶パネル２の
液晶面の直線位相子１１ ２ 側の法線に対して９０°でない所定の角度の成分θｍを
持っている。このため、直線位相子のリタデーションΔ
ｎ、ｄの視角特性はφ−９０°方向に一様に増加してお
り、φ＝９０°方向に一様に変化するリタデーションΔ
ル・ｄを光の保証のために必要とする液晶パネルに積層
することにより、透過光の視角の違いによる液晶層の波
長分散が補償される。

〔実施例〕

以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。

本発明をなす前に、本発明者らは液晶パネルの液晶層が
ツイストしているために、視角によって液晶層の透過光
の状態が不規則に変化する状態について調査を行った。

この調査においては、偏光子のみを液晶パネルに積層し
た液晶表示器に光を入射し、出射する透過光の状態を色
々な視角において測定した。そして、透過光の不規則変
化を補償するために最も適している位相差フィルムのリ
タデーションを、偏光子と液晶パネルの間に位相差フィ
ルムを１枚積層する場合と、２枚積層する場合の２枚目
の位相差フィルムについて、光軸を一定にした状態で計
算により求めた。

第６図（ａ）は偏光子と液晶パネルの間に位相差フィル
ムを１枚積層する場合の、位相差フィルムのリタデーシ
ョンΔル・ｄの最適値の分布であり、第６図（′ｂ）は
２枚積層する場合の２枚目の位相差フィルムのリタデー
ションΔル・ｄの最適値の分布である。

図中、０．Ａ、は光軸を示しでおり、θは液晶面に垂直
な法線からの傾き角、φは液晶パネルの１枚目と２枚目
のガラス基板のラビング方向を三等分する方向を０°と
した時の液晶層面に平行な角度の成分で、位相差フィル
ムの積層側から反対側への液晶分子のツイスト方向を正
方向とした。つまり、偏光子の吸収軸は一定であり、液
晶パネルのラビング方向も一定のときに、視角特性をど
う補正すれば良いかを示したものが第６図（ａＬ　（ｂ
）である。

従って、第６図（ａ）の中央にある○の中にある数字５
６０の意味は、第７図に示すように、液晶面に３ ４ 垂直な法線の方向では位相差フィルムのリタデーション
Δｎ−ｄが５６０ｎｍが最適であり、その右側（φ−〇
°の線上）の○の中にある数字５７０は、法線から２５
°傾いた方向では位相差フィルムのリタデーションΔル
・ｄが５７０ｎｍが最適であるというものである。そし
て、図中の線は、位相差フィルムのワタデー９３フ６社
・ｄが同じ部分を結んだものである。

これは第６図（ｂ）においても同じである。

なお、偏光子と液晶パネルの間に位相差フィルムを２枚
積層する場合には、２枚目の位相差フィルムについての
みワタデー９３フ６社・ｄを求めたのは、１枚目の位相
差フィルムは計算結果に規則性が無かったこと六、２枚
目の位相差フィルムの方が視角特性に支配的な影響を持
つからである。

第６図（ａ）、　（ｂ）から分かるように、視角の違い
による液晶層の波長分散を補償するためには、φ−９０
°方向に位相差フィルムのワタデー９３フ６社・ｄを一
様に変化させれば良い。しかし、第８図（ａ）〜（Ｃ）
に示すように、従来の位相差フィルム（直線位相子）Ｆ
では、ｎｘ力方向よびｎ、方向共に、法線Ｈからの傾き
角θＸ、θｙに応じたリタデーションΔル・ｄが、法線
ｎｘｖ方向を中心にして対称に変化しており、視角依存
性を補償させるための理想的な位相差フィルムはない。

そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、位相差フィルム
のリタデーション紐・ｄの視角特性が一様に変化する領
域を増加させるために、位相差フィルムの構成分子の配
向方向の平均値をリタデーションΔル・ｄの増加方向に
傾けた。即ち、位相差フィルムの分子の配向方向を制御
することによって視角特性を向上させるようにしたので
ある。

この位相差フィルムの分子をある方向に配向させる方法
の一例を第４図を用いて説明する。まず、これまでと同
様に位相差フィルムＦを所定方向に延伸することによっ
て分子を延伸方向に配向させる。次いで、位相差フィル
ムＦを延伸方向に対して斜めに点線で示すようにスライ
スする。この結果、でき上がった位相差フィルムＧは一
様に分子が所定角度配向したものとなる。位相差フィル
ムの分子をある方向に配向させる方法は、この他に５ ６ も、位相差フィルムを液体の状態で分子を所定方向に一
様に配向させ、この後面めるという方法も考えられる。

また、ホモジニアスに配向させた液晶にプレチルトを持
たせることによっても実現可能である。

第３図は偏光子１、ＳＴＮ型液晶パネル２、枚目の位相
差フィルム３、二枚目の位相差フィルム４、および検光
子５をこの順に積層した液晶表示器における角度の定義
を示すものである。図において左右に走る線はφ−０°
の線を示しており、このφ−〇°は液晶パネル２の二枚
のガラス基板２Ａ、　２Ｂに固有のラビング方向を２分
割する方向を示すものである。そして、二枚目の位相差
フィルム４の積層側から見た液晶のツイスト方向をφの
正方向としている。また、液晶パネル２の位相差フィル
ム側の法線ｎＸｙからの傾き角度をθｍと定義している
。φ、は偏光子１の吸収軸角度、φｆ１は一枚目の位相
差フィルム３の構成分子の配向方向の平均値の水平方向
の成分、φｆ２は二枚目の位相差フィルム４の構成分子
の配向方向の平均値の水平方向の成分を示している。

第２図（ａ）は、本発明の液晶表示器の一実施例の構成
例を示すものであり、偏光子２１と検光子２５との間に
液晶層のリタデーションが０．９０μｍのＳＴＮ型液晶
パネル２２と、色補償用の位相差フィルム２３とを積層
したものである。この実施例では位相差フィルム２３の
液晶層面に対して法線方向のリタデーションを０．６０
μｍとし、光の伝播方向に、偏光子２１．ＳＴＮ型液晶
パネル２２、直線位相子２３、検光子２５がこの順番に
並ぶように積層する。そして、位相差フィルム２３の構
成分子の配向方向の平均値の水平方向成分φ、は４５゜
、液晶層面の位相差フィルム側の法線に対する角度θｍ
は８７°に設定する。

第２図（ｂ）は本発明の液晶表示器の他の実施例の構成
例を示すものであり、（ａ）と同じ部材には同じ符号を
付しである。偏光子２１と検光子２５との間には液晶層
のリタデーションが０．９０μｍのＳＴＮ型液晶パネル
２２と、二枚の色補償用の直線位相子２３゜２４を積層
して液晶表示器を構成した。この実施例７ ８ では、−枚目の位相差フィル２３の液晶層面に対して法
線方向のリタデーションを０．８０μｍとし、二枚口の
位相差フィルム２４の液晶層面に対して法線方向のリタ
デーションを０．５８μｍとし、光の伝播方向に、偏光
子２１、ＳＴＮ型液晶パネル２２、−枚目の位相差フィ
ルム２３、二枚口の位相差フィルム２４、検光子２５が
この順番に並ぶように積層する。

そして、そして、二枚口の位相差フィルム２４の構成分
子の配向方向の平均値の水平方向成分φｆ２は５５゜、
液晶層面の位相差フィルム側の法線に対する角度θｍは
８７°に設定する。

第５図は以上のように構成された液晶表示器の分子配向
角と視角特性の関係を示すものである。

前述のように液晶表示器の位相差フィルムの分子配向角
θｍを３°に設定すると、視角特性が実線で示した最適
条件に近づくので、良好な視角特性が得られる。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で視
角特性が良好な液晶表示器が得られるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の液晶表示器の原理構成
図、 第２図（ａＬ　（ｂ）は本発明の実施例の構成を示す斜
視図、 第３図は角度の定義をした説明図、 第４図は本発明に使用する位相差フィルムの製造方法の
一例を示す工程図、 第５図は配向分子の傾き角度と視角特性の関係を示した
特性図、 第６図は計算によって求めた位相差フィルムのリタデー
ションの視角特性を示した図、第７図は第６図の測定条
件の説明図、 第８図（ａ）〜（Ｃ）は従来の直線位相子の視角特性を
示した図である。 １．２１・・・偏光子、 ２．２２・・・液晶パネル、 ３．２３・・・−枚目の位相差フィルム、９ ０ ４．２４・・・二枚口の位相差フィルム、５．２５・・
・検光子、 Ｆ・・・従来の直線位相子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、偏光子（１）と検光子（５）との間に、ＳＴＮ型液
   晶パネル（２）と、少なくとも１枚の色補償用の直線位
   相子（３）を積層した液晶表示器において、直線位相子
   （３）を構成する分子の配向方向の平均値が、液晶パネ
   ル（２）の液晶面の直線位相子側の法線に対して９０゜
   でない所定の角度の成分θｍを持つことを特徴とする液
   晶表示器。 ２、請求項１に記載の液晶表示器において、前記θｍの
   値を０＜θｍ＜９０゜とし、液晶パネル（２）の２枚の
   透明絶縁基板に固有のラビング方向を２分割する方向を
   ０゜、直線位相子（３）の積層側から反対側への液晶の
   ツイスト方向を正方向としたときに、直線位相子（３）
   を構成する分子の配向方向の平均値の液晶層面に平行な
   角度の成分φを０＜φ＜１８０°としたことを特徴とす
   る液晶パネル。 ３、偏光子（１）、液晶層のリタデーションが０．９０
   ±０．２μｍのＳＴＮ型液晶パネル（２）、色補償用の
   直線位相子（３）、および検光子（５）をこの順に積層
   した液晶表示器において、直線位相子（３）の液晶層面
   に対して法線方向のリタデーションを０．６０±０．１
   μｍとし、液晶パネルの二枚のガラス基板に固有のラビ
   ング方向を２分割する方向を０゜、直線位相子（３）の
   積層側から反対側への液晶のツイスト方向を正方向とし
   たときに、直線位相子（３）を構成する分子の配向方向
   の平均値の、液晶層面に平行な角度の成分φを５０±４
   ０゜、液晶パネル（２）の液晶面の直線位相子側の法線
   に対する角度の成分θｍを８６±３゜の範囲内に設定し
   たことを特徴とする液晶表示器。 ４、偏光子（１）、液晶層のリタデーションが０．９０
   ±０．１５μｍのＳＴＮ型液晶パネル（２）、液晶層面
   に対して法線方向のリタデーションが０．２５±０．２
   μｍの一枚目の色補償用の直線位相子（３）、液晶層面
   に対して法線方向のリタデーションが０．４５±０．２
   μｍの二枚目の色補償用の直線位相子（４）、および検
   光子（５）をこの順に積層した液晶表示器において、液
   晶パネル（２）の二枚の透明絶縁基板に固有のラビング
   方向を２分割する方向を０゜、二枚目の直線位相子（４
   ）の積層側から反対側への液晶のツイスト方向を正方向
   としたときに、二枚目の直線位相子（４）を構成する分
   子の配向方向の平均値の、液晶層面に平行な角度の成分
   φを４５±４０゜、液晶パネル（２）の液晶面の直線位
   相子側の法線に対する角度の成分θｍを８６±３゜の範
   囲内に設定したことを特徴とする液晶表示器。