JPH04131824A - 液晶表示装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、たとえばスーパーツィステッドネマチック型
の液晶を用いて構成される液晶表示装置に関する。

従来の技術 スーパーツィステッドネマチック型液晶（以下、ＳＴＮ
型液晶と略す）を用いた液晶表示装置は、ＳＴＮ型液晶
の有する複屈折性に基づくりタープ−ジョンに依存して
、イエローグリーンあるいはブルーに着色するが、前記
リターデーションによる着色作用を補償して解消する光
学補償板を用いることにより、色補償を行い、白黒表示
を実現する構成が知られている。このような色補償を施
したＳＴＮ型液晶表示装置としては、液晶素子を２層に
積層した２層型の液晶表示装置が知られており、１層目
の駆動用表示素子で生じた着色現象を２層目の光学補償
用表示素子で補償し、白黒表示を実現している。このよ
うな従来例では、液晶表示素子が２枚必要になるため、
液晶表示装置全体の厚みが大きくなり、また重量が増加
するという課題を有している。

この問題点を解決するために光学補償部材として一軸延
伸高分子フィルムから成る位相差板を用いて、薄型で軽
量なＳＴＮ型液晶表示装置が開発されている。この−軸
延伸高分子フィルムの延伸方向と、これに直交する方向
とでは、光学的屈折率が異なり、この差の屈折率Δｎと
高分子フィルムの層厚ｄとの積で与えられるリターデー
ションΔｎ−ｄは透過光の位相を与える物理量である。

このリターデーションは前記高分子フィルムの延伸方向
と、これに直交する方向とで異なることが知られている
。

発明が解決しようとする課題 このような位相差板と液晶表示素子とを組み合わせて液
晶表示装置を構成する場合、位相差板における前記延伸
方向においては、位相差板のりタープ−ジョンと液晶表
示素子の有するリターデーションとの差が大きくなるた
め、透過してくる光は位相差を生じ着色することになり
、コントラストが低下してしまう。

またこのような従来例を反射型ポジ表示として用いた場
合、液晶表示装置内に位相差板が配設されているため、
明表示、暗表示共に楕円偏光から出射側偏光板によって
透過軸の振動成分のみを選択して出射しているためコン
トラストが低下してしまい、また前記楕円偏光の長軸方
向の方位が赤色、緑色および青色の各色の光毎にずれを
生じ、良好なコントラストを有する表示が実現できない
という課題を有している。また反射型の場合には、光が
液晶表示装置内を往復するため、表示上の前記着色が透
過型の液晶表示装置に比べ、順著であるという課題を有
している。

本発明の目的は上述の技術的課題を解消し、小型軽量で
あって、良好なコントラスト特性を有する液晶表示装置
を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、第１（！光部材と、 液晶表示素子と、 一軸延伸高分子シート体から成り、液晶表示素子の少な
くとも一方側に配設され、液晶の複屈折性を補償する光
学補償部材と、 透過光中の正常光と異常光との間に１／４波長の位相差
を与える１／４波長板と、 第２偏光部材とを含むことを特徴とする液晶表示装置で
ある。

作　　用 一軸延伸高分子シート体から成る光学補償部材を液晶表
示素子の少なくとも一方側に用いた場合、明表示および
暗表示共に、出射側偏光板において液晶表示素子からの
楕円偏光から直線偏光のみを取り出し表示を行う。この
とき本発明では、液晶表示素子の一方側に１／４波長板
を配設している。

これにより液晶表示素子に表示上のしきい値未満の電圧
を印加して、たとえば明表示を行う場合、出射側の偏光
板直下の光の状態は赤色、緑色および青色の各波長の楕
円偏光の光の楕円方位がほぼ同一方向になり、また楕円
偏光の楕円の形状は比較的直線偏光に近似する。これに
より、出射側の偏光板の透過軸を前記楕円の長軸方向と
平行に配設することにより、明度の高い白色光が得られ
る。

また液晶表示素子に表示上のしきい値以上の電圧を印加
して暗状態としたとき、出射側の偏光板の直下の光の状
態は赤色、緑色および青色の各波長の光毎にその楕円偏
光の楕円の方位がほぼ同一方向に成り、また楕円の形状
は前述したように直線形状に近似する。このとき、液晶
分子が予め定める角度にツイストしているなめ、前記明
状態と同一の出射側偏光板の透過軸の配設状態であって
も、出射側偏光板の透過軸とこの偏光板直下の比較的直
線偏光に近似している楕円偏光の長軸方向とはほぼ直交
しているため、良好な黒色の表示が実現される。このよ
うにして、小型軽量であって、良好なコントラストを有
する液晶表示装置を実現することができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の液晶表示装置１の断面図で
あり、第２図は液晶表示装置１の分解図である。液晶表
示装置１は、一対のガラス基板２３を有する液晶表示素
子４を備える。液晶表示素子４は、たとえば各ガラス基
板２．３上にＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などから
成る帯状の透明電極５．６がそれぞれ直交する方向に伸
びて複数列形成される。これらのガラス基板２，３は配
向膜７，８で被覆され、相互に間隔ｄをあけて、対向し
て組み合わされ、その間にはたとえば左旋性カイラルド
ーパントを添加したスーパーツイステッドネマチック型
液晶材料から成る液晶層９が注入される。液晶層９の周
囲はシール材１０によって封止される。この液晶層９の
光学的特性は、ツイスト角２４０℃およびリターデーシ
ョンΔｎ・ｄ＝０．７４〜０．７９μｍ　（好適には０
．７５μｍ）に選ぶ。

この液晶表示素子４の一方側にポリビニルアルコールの
一軸延伸高分子フィルムから成り、リターデーション５
７０〜６１０ｎｍ（好適には６００ｎｍ＞の位相差板１
１と、たとえばポリカーボネイトなどの一軸延伸高分子
フィルムから成り、リターデーションが１３０〜１６０
ｎｍ（好適には１４０ｎｍ）の１／４波長板１２と、単
体透過率４２％、偏光度９９９９％のニュートラルグレ
ータイプの上１１１偏光板１３とをこの順序に積層する
。

液晶表示素子４の他方側には、前記揚上側偏光板１３と
同一の材料から成る下側偏光板１４と、アルミニウム散
乱板から成る反射板１５とをこの順序に積層する。

第３図は、液晶表示装置１の構成条件を説明する図であ
る。第３図のラインＰ１は、液晶表示素子４における液
晶層９のガラス基板２側最端部における液晶分子の配向
軸を示し、ラインＰ２は液晶層９におけるガラス基板３
側最端部の液晶分子の配向軸を示す。ラインＰ３は上側
偏光板１３の透過軸を示し、ラインＰ４は下側偏光板１
４の透過軸を示す、ラインＰ４は１．／４波長板１２の
遅相軸を示し、ラインＰ６は位相差板１１の遅相軸を示
す、角度θ１は、ガラス基板２側最端部の液晶分子の配
向方向と、１／４波長板１２の延伸軸との交差角を表し
、角度θ２はガラス基板３側最端部の液晶分子の配向方
向と１／４波長板１２の延伸軸との交差角を表す、角度
φはガラス基板２゜３１１１！！各最端部の液晶分子の
配向方向の交差角度、すなわち前述したツイスト角を表
す。

また角度αは、ガラス基板３側最端部の液晶分子の配向
方向と、下側偏光板４の透過軸との交差角度を表し、角
度βはガラス基板２側最端部の液晶分子の配向方向と上
側偏光板１３の透過軸との交差角度を表す。

本件発明者は、前述した好適な数値条件を備えた液晶表
示装置１を構成し、交差角θ１＝１０゜〜６０°に設定
し、交差角θ２．α、βを適宜変化させて表示品位を調
べた。その結果、交差角θ２＝１１０°　ａ−３５°、
β＝４５°のときに白黒表示品位が最も良好になり、コ
ントラストが最適となることが確認された。

またこのような液晶表示装置１において、交差角θ２を
９０°〜１４０゛の範囲で変化させ、液晶表示素子４に
おける液晶層９の複屈折性に基づいて生じる透過光の着
色現象を相殺する色補償作用を調べた結果、交差角θ２
＝１１０°〜１２０°のときに色補償が実現されること
が確認された。

前記交差角θ２．α、βに関して得られた実験データ以
外の数値条件では、コントラストが低下し、また交差角
θ２に関して得られた前記実験データ以外の数値条件で
は、液晶表示装置１からの反射光が不所望に着色してい
る現象が観察された。

上述した結果を得た本件発明者の実験例を以下に説明す
る。前述した好適な数値条件下での液晶表示装置１を実
験例とし、比較例として第１図および第２図に示す構成
の液晶表示装置１から１／４波長板１２を取り除いて、
残余の構成に関する諸条件は前述の説明と同一に設定し
た液晶表示装置を作成した。これらの実験例をおよび比
較例の構成において、前記交差角α、βを適宜変化させ
、色補償が実現されて、白黒表示が達成され、かつ白黒
表示における高コントラストが得られる角度を決定した
。

このときの実験例および比較例の液晶表示装置における
分光反射率を背景領域、オフ状態すなわち明状態、オン
状態すなわち暗状態の各状態において測定した。実験例
におけるこれらの測定結果を第４図〜第６図に示し、比
較例における同様な測定結果を第７図〜第９図に示す。

前景領域を表す第４図および第７図のライン１１．１２
ならびにオフ状態を表す第５図および第８図のライン１
３．１４を比較すると、比較例におけるライン１２．１
４では、波長４００〜５０Ｏｎｍの青色波長域での反射
率が突出していることが理解されるが、本実施例の背景
領域およびオフ状態を表す第４図および第５図のライン
！１１３では、波長６００ｎｍを中心とする黄色波長域
の反射率が青色波長域と同程度に改善されており、色補
償が良好に達成されていることが確認された。

すなわち本実施例における１／４波長板１２を用いた場
合、表示色の色相の偏りが解消されることが確認された
。

また前記実験例の反射光量は、たとえばＣＩＥ表色系ま
たはＸ７７表色系における刺激値り値換算で、前景色時
４７．７３、オフ状態時４５．３３であり、比較例の同
様な反射光量は背景色時４６．８２、オフ状態時４３．
８４となった。すなわち実験例の液晶表示装置１が比較
例の構成よりもオフ状態における反射光量および背景色
の光量が増加しており、より視覚性が向上していること
が確認された。

また第６図および第９図に示されるオン状態を示すライ
ン１５．１６は、はぼ同等な特性な有しており、反射光
量は実験例で前記り値２１３２、比較例ではＬ値２１５
２とほぼ同一であることが確認された。したがって１／
４波長板１２を用いた本実施例の液晶表示装置１の場合
、格段にコントラストが向上されていることが確認され
た。

発明の効果 以上のように本発明に従えば、液晶表示素子に表示上の
しきい値未満の電圧を印加して、たとえば明表示を行う
場合、出射側の偏光板直下の光の状態は赤色、緑色およ
び青色の各波長の楕円偏光の光の楕円方位がほぼ同一方
向になり、また楕円偏光の楕円の形状は比較的直線偏光
に近似する。

これにより、出射側の偏光板の透過軸を前記楕円の長軸
方向と平行に配設することにより、明度の高い白色光が
得られる。

また液晶表示素子に表示上のしきい値以上の電圧を印加
して暗状態としたとき、出射側の偏光板の直下の光の状
態は赤色、緑色および青色の各波長の光量にその楕円偏
光の楕円の方位がほぼ同一方向に成り、また楕円の形状
は前述したように直線形状に近似する。このとき、液晶
分子が予め定める角度にツイストしているため、前記明
状態と同一の出射側偏光板の透過軸の配設状態であって
も、出射側偏光板の透過軸とこの偏光板直下の比較的直
線偏光に近似している楕円偏光の長軸方向とはほぼ直交
しているため、良好な黒色の表示が実現される。このよ
うにして、小型軽量であって、良好なコントラストを有
する液晶表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の液晶表示装置１の断面図、
第２図は液晶表示装置１の分解図、第３図は液晶表示装
置１の光学的構成条件を説明する図、第４図〜第６図は
液晶表示装置１の光学的特性を説明するグラフ、第７図
〜第９図は比較例の液晶表示装置の光学的特性を説明す
るグラフである。 １・・・液晶表示素子置、７．８・・・配向膜、９・・
・液晶層、１１・・・位相−差板、１２・・・１／４波
長板、１３・・・上側偏光板、１４・・下側偏光板代理
人　　弁理士　西教　圭一部 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１偏光部材と、 液晶表示素子と、 一軸延伸高分子シート体から成り、液晶表示素子の少な
   くとも一方側に配設され、液晶の複屈折性を補償する光
   学補償部材と、 透過光中の正常光と異常光との間に１／４波長の位相差
   を与える１／４波長板と、 第２偏光部材とを含むことを特徴とする液晶表示装置。