JPH04360122A - 透過型液晶表示装置 - 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、ツイステッドネマチッ
ク（ＴＮ）あるいはスーパーツイステッドネマチック（
ＳＴＮ）液晶板を用いた位相板方式液晶表示装置に係り
、特に良好な白黒表示，すなわちペーパーホワイト表示
を可能とした軽量の液晶表示装置に関する。

【従来の技術】従来のこの種の液晶装置モジュールは、
液晶素子と駆動電極基板とから成る液晶セル（駆動セル
）の上に位相板，偏光板から成る補償セルを重ね、液晶
セルの下側に冷陰極管から成るバックライト光源を配置
した構造によって、白黒表示を行っていた。液晶セルは
、２枚の電極基板間に正の誘電率異方性を有するネマチ
ック液晶による９０度ねじれた螺旋構造を有し、かつ両
電極基板の外側に偏光軸（あるいは吸収軸）が該電極基
板に隣接する液晶分子に対して直交あるいは平行となる
ように偏光板を配置して成るものであった（例えば、特
公昭５１−１３６６６号公報参照）。このようなねじれ
角（α）が９０度の液晶セルを用いた液晶表示装置では
、液晶層に印加される電圧対液晶層の透過率の急峻性（
γ），視覚特性の点で問題があり、時分割数（駆動電極
基板に形成した走査電極の数に相当）は６４が限界であ
った。しかし、近年の液晶表示装置に対する画質の改善
と表示情報量増大要求に対処するため、液晶分子のねじ
れ角（α）を１８０度より大きくし、かつ複屈折効果を
利用することにより時分割駆動特性を改善して時分割数
を増大させたスーパーツイステッド複屈折効果型液晶表
示装置（ＳＢＥ−ＬＣＤ）が提案されている（アプライ
ド　　フィジックス　　レター　　４５，Ｎｏ．１０，
１０２１，１９８４（Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ　　Ｌｅｔｔｅｒ，Ｔ．Ｊ．Ｓｃｈｅｆｆｅｒ，Ｊ．
Ｎｅｈｒｉｎｇ：”Ａ　　ｎｅｗ，ｈｉｇｈｌｙ　　ｍ
ｕｌｔｉｐｌｅｘａｂｌｅ　　ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔ
ａｌ　　ｄｉｓｐｌａｙ”））。図８は従来の複屈折効
果型液晶表示装置における液晶セルの構成を説明する展
開斜視図である。 同図において、液晶層８を挟持する下電極板１と上電極
板２間で液晶分子がねじれた螺旋状構造をなすように配
向させるために、２枚の電極板１，２上に形成した、例
えばポリイミドからなる有機高分子樹脂の配向膜１２，
２２の表面を、下電極１側ではラビング方向１１Ａに、
上電極２側ではラビング方向が１２Ａとなるようにラビ
ングする。上下のラビング方向１１Ａと１２Ａは、互い
に略々１８０度〜３６０度で交叉するように、電極板１
，２を間隔ｄ１　を持たせて対向させ、枠状のシール材
７を介して接着し、該シール材７により形成される間隙
に、誘電異方性を持ち、旋光性物質を所定量添加したネ
マチック液晶を封入する。これにより、電極板１，２間
でねじれ角θの螺旋構造の分子配列をもつ液晶セルが得
られる。なお、１１，２１はそれぞれ、下電極板１，上
電極板２に形成した下電極，上電極である。このように
構成された液晶セルの上電極板２の上側に複屈折効果を
もたらす部材（以下、複屈折部材と称する）６０を配設
し、さらに、この複屈折部材６０と液晶セルを挟んで下
偏光板３と上偏光板４が設けられる。液晶のねじれ角θ
は、好ましくは２００度から３００度であるが、透過率
−印加電圧の特性曲線における閾値近傍での動作状態で
は光を散乱させる傾向となる現象を避けて、優れた時分
割特性を維持するという実用的な観点からすれば、２３
０度〜２７０度の範囲であることがより望ましく、この
範囲に設定することで液晶分子の応答度が向上し、時分
割特性が優れたものとなる。なお、１３は液晶分子のね
じれ方向を示す。また、良好な表示品質を得るためには
、液晶層８の屈折率異方性Δｎ１　とその厚さｄ１　の
積（Δｎ１　・ｄ１　）は、０．５μｍ〜１．０μｍ、
好ましくは０．６〜０．９μｍの範囲に設定される。複
屈折部材６０は液晶セルを透過する光の偏光状態を変調
するように作用し、液晶セル単体では着色表示されるも
のを白黒表示に変換するためのものである。この白黒表
示を行わせるためには、複屈折部材６０の屈折率異方性
Δｎ２　とその厚さｄ２　の積（Δｎ２　・ｄ２　）が
極めて重要な要素であり、好ましくは０．４μｍ〜０．
８μｍ、より好ましくは０５μｍ〜０．７μｍに設定さ
れる。なお、６０Ａは複屈折部材６０の光学軸、３Ａは
下偏光板３の偏光軸（または吸収軸）、４Ａは上偏光板
４の偏光軸（または吸収軸）である。

【発明が解決しようとする課題】前記従来の液晶表示装
置においては、バックライトを白色光源としても表示に
着色が発生して良好な白黒表示，所謂ペーパーホワイト
表示ができず、また複屈折効果を持たせるための複屈折
部材や偏光板等の補償板が多数必要となるために、表示
モジュールとしての厚みが増し、薄型，軽量化が困難で
あるという問題があった。本発明の目的は、液晶モジュ
ールを薄型かつ軽量化し、さらには最適な白黒表示を得
ることのできる液晶表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、複屈折部材の代わりに一軸延伸により形成
したプラスチック等の位相差フィルムを駆動セルと偏光
板の間に配置し、所定の色度範囲の照明光を放射するバ
ックライト光源を用いることを特徴とし、正の誘電異方
性を有し、旋光性物質が添加されたスーパーツイステッ
ドネマチック液晶層と、このスーパーツイステッドネマ
チック液晶層にねじれた螺旋構造を付与するための配向
膜を備えた上下一対の電極板とで液晶素子を構成し、液
晶素子と液晶素子を挟持する上下一対の偏光板とで液晶
セルを構成してなり、偏光板の一方の側に照明光源を備
えた透過型液晶表示装置において、前記液晶素子を構成
する液晶層が、その厚さ方向に２００度〜２８０度のね
じれ角を有し、前記位相板を一軸延伸で形成した２枚の
位相差フィルムで構成して、前記液晶セルを構成する液
晶素子と前記偏光板の間に間挿してなり、前記液晶素子
の屈折率異方性を示すΔｎ・ｄ値を０．７３μｍ〜０．
８２μｍの範囲に設定すると共に、前記位相差フィルム
の屈折率異方性を示すΔｎ・ｄ値を位相差フィルム２枚
で０．６３μｍ〜０．７２μｍの範囲に設定したことを
特徴とする。また、前記位相差フィルムの延伸軸及び上
下一対の偏光板吸収軸角度構成を、液晶分子配向軸のセ
ンターを基準として、上偏光板の偏光軸角度が８７°±
１０°，下偏光板偏光軸角度が１６５°±５°，上側位
相差フィルムの延伸軸角度が３６．５°±５°，下側位
相差フィルム延伸軸角度が６８°±５°の軸構成とした
ことを特徴とする。さらに、前記照明光源が冷陰極管で
あり、その色温度の範囲を、ＣＩＥ色度表でｘ値を０．
２８０〜０．３９０，ｙ値を０．２９０〜０．３９０の
範囲としたことを特徴とする。

【作用】液晶層を構成するスーパーツイストネマチック
液晶のねじれ角度を２４０度とし、該液晶の屈折率異方
性と位相差フィルムの屈折率異方性、および偏光板の偏
光軸と位相差フィルムの延伸軸を所定の範囲に設定し、
さらに照明光源の色温度の範囲を設定したことにより、
従来の所謂補償板が不要となり、液晶表示モジュールの
大幅な薄型化と軽量化が可能となると共に、広視野角，
高コントラストかつ明るい表示を得ることのできる大容
量の情報表示性能を備えた良好な白黒表示を可能となる
。

【実施例】以下、本発明の実施例の実施例につき、図面
を用いて詳細に説明する。図１は本発明による液晶表示
装置の一実施例を構成する液晶セルの概略構成を説明す
る展開斜視図、図２は図１に示した本発明による液晶セ
ルを用いた液晶表示装置の断面図、図３は本発明による
液晶表示セルの軸構成の一例の説明図、図４は本発明に
よる液晶表示装置の一実施例の全体構成を説明する展開
斜視図である。図１において、１は下電極板、１１は下
電極板１に形成した下電極、１２は下電極上に形成した
下配向膜、２は上電極板、２１は上電極２に形成した上
電極、２２は上電極上に形成した上配向膜、３は下偏光
板、４は上偏光板、５は下位相差フィルム、６は上位相
差フィルム、７は液晶層８を形成するためのシール材、
７１は液晶注入部、１０は液晶素子部である。同図に示
したように、液晶素子部１０は下電極板１と上電極板２
に形成された下電極１１と上電極２１の間に介挿挟持し
たシール材７に液晶を保持し、下電極板１の表面に形成
された下配向膜１２と上電極板２の表面に形成された上
配向膜２２のラビング軸によりねじれ角が設定された構
造を有する。後述するように、下配向膜１２の配向軸（
ラビング軸）１Ａと上配向膜２２の配向軸（ラビング軸
）２Ａとは、基準線Ｌに関して対称に角度θ１　，θ２
　（θ１＝θ２　）で、ねじれ角θ０に設定される。図
示の実施例では、上電極板２と上偏光板４の間に、下位
相差フィルム５と上位相差フィム６とを重ねて挟持して
いる。 これらの位相差フィルムは、例えばポリカーボネートを
一軸延伸したものを用い、下位相差フィルム５の延伸軸
５Ａは基準線Ｌに対して角度θ３　を持ち、上位相差フ
ィルム６の延伸軸６Ａは同じく角度θ４　を持って配置
される。一方、下偏光板３の偏光軸（あるいは吸収軸）
３Ａは、基準線Ｌに対してθ５の角度に設定し、上偏光
板４の偏光軸（あるいは吸収軸）４Ａは同じくθ６　の
角度に設定される。このように構成された各構成部分を
図２に示したようにに下偏光板３，下電極板１，上電極
板２，下位相差フィルム５，上位相差フィルム６，上偏
光板４の順に積層して液晶セルを形成する。なお、図２
において、２０は冷陰極蛍光管等の照明光源（バックラ
イト）、２１はアクリル樹脂等からなる導光体である。 図示していないが、導光体２１と下偏光板３との間に適
宜の拡散板を介挿してもよい。また、同図ではバックラ
イト２０を基準線方向（長軸方向）左右に２本配置して
あるが、このバックライトは、上下に配してもよい。さ
らに、本実施例では上下の位相板を薄い位相差フィルム
とているが、上下の偏光板をも同様に薄いフィルム状の
ものを用いてもよいものである。図３は本発明のよる液
晶表示装置の軸構成の一例を説明する図２の矢印Ｂ方向
から見た正面図であって、図１，図２と同一符号は同一
部分に対応する。同図において、下配向膜１２の液晶分
子配向軸（下電極側ラビング軸）１Ａと上配向膜２２の
液晶分子配向軸（上電極側ラビング軸）は、基準線Ｌに
関してθ１　＝θ２＝３０°で対称に設定される。した
がって、ねじれ角度θ０　はθ０　＝２４０°となる。 また、下位相差フィルム５の延伸軸θ３　は基準線（液
晶分子配向軸）に対してθ３　＝６８±５度に、上位相
差フィルム６の延伸軸θ４　はθ４　＝３６．５±５度
に、下偏光板３の偏光軸（あるいは吸収軸）３Ａのθ５
　は１６５±５度に、上偏光板４の偏光軸（あるいは吸
収軸）４Ａのθ６　は８７±１０度に設定される。上記
の構成において、さらに本実施例では、液晶素子１０の
「Δｎ・ｄ」を、Δｎ１　・ｄ１　＝０．７３μｍ〜０
．８２μｍにすると共に、位相差フィルム５，６の「Δ
ｎ・ｄ」を、Δｎ２　・ｄ２＝０．６３μｍ〜０．７２
μｍとし、照明光源２０の色度範囲を、ｘ値：０．２８
０〜０．３９０，ｙ値＝０．２９０〜０．３９０に選定
したものである。以上の説明では、θ０　＝２４０度と
したが、θ０　＝２００度〜２８０度の範囲が許容でき
る。また、位相差フィルムはその一方を下偏光板と下電
極板の間に設置しても同様の効果が得られる。図４は本
発明による液晶表示装置を用いた液晶表示モジュールの
構造を説明する展開斜視図であって、駆動回路とバック
ライトを一体とした構造を特徴とし、液晶表示素子１０
を駆動するＩＣ３４は、中央部に液晶表示素子１０を嵌
め込む為の窓部を備えた枠状体のプリント基板３５に搭
載される。液晶表示素子１０を嵌め込んだプリント基板
３５はプラスチックモールドで形成された枠状体４２の
窓部に嵌め込まれ、これに金属製のフレーム４１を重ね
、その爪４３を枠状体４２に形成されている切込み４４
内に折り曲げることによってフレーム４１と枠状体４２
が固定される。液晶表示素子１０の上下端に配置されて
いる冷陰極蛍光灯２０，この冷陰極蛍光灯２０からの光
を液晶表示セル６０に均一に照射させるためのアクリル
板からなる導光体２１，金属板に白色塗料を塗布する等
で構成された反射板３８，導光体２１からの光を拡散す
る乳白色の拡散板３９が図示の順序で、枠状体４２の裏
側からその窓部に嵌め込まれる。冷陰極蛍光灯２０を点
灯するための図示しない電源回路が枠状体４２の裏側（
反射板３８の凹部４５に対向する位置）に設けられた凹
部（図示せず）に収納される。拡散板３９，導光体２１
，冷陰極蛍光灯２０および反射板３８は、反射板３８に
設けられている舌片４６を枠状体４２の小口４７内に折
り曲げることにより固定される。このようにして、薄型
，軽量の液晶表示モジュールを構成する。以上のまでは
、白黒の液晶表示装置についての実施例をであるが、本
発明はこれに限らず、カラーの液晶表示装置にも適用で
きるものであることは言うまでもない。図５は本発明の
他の実施例であるカラー液晶表示装置に適用する場合の
上電極板まわりの構成を説明する部分破断した斜視図で
あって、上電極板２に赤，緑，青のカラーフィルタ３３
Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂと、各カラーフィルタの間に遮光膜
３３Ｄを備え、カラーフィルタ３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ
と遮光膜３３Ｄを設けたことによる表面の凸凹を軽減す
るための絶縁物からなる平滑層３０を設けている。そし
て、この平滑層３０の上に上配向膜２２が形成されてい
る。なお、図５に示した液晶表示セルを用いた液晶表示
モジュールの構造は、駆動ＩＣを含めた駆動回路を除き
、前記図４に示したものと同様である。図６は本発明に
よる液晶表示装置を用いた液晶表示モジュールの実装例
を示すラップトップパソコンの外観図であって、６３は
本発明による液晶表示モジュール、６４はラップトップ
パソコンの表示ブロツク図である。また、図７は図６に
示したラップトップパソコンのシステム構成を示すブロ
ツク図であって、液晶表示モジュール６３を構成する液
晶表示装置６２は駆動ＩＣ３４により駆動される。駆動
ＩＣ３４はマイクロプロセッサユニット４９に管理され
るコントロール用ＬＳＩ４８の制御の下に、ＲＯＭ，Ｒ
ＡＭに格納された、あるいはキーボードから入力された
文字，図形，その他のデータを液晶表示装置６２に表示
する。

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の所謂補償板が不要となり、液晶表示モジュールの
大幅な薄型化と軽量化が可能となると共に、広視野角，
高コントラストかつ明るい表示を得ることのできる大容
量の情報表示性能を備えた良好な白黒表示を可能とした
液晶表示装置を実現できる。また、カラーフィルタとの
組合せにより、高精細度のカラー液晶表示装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の一実施例を構成す
る液晶セルの概略構成を説明する展開斜視図である。

【図２】本発明による液晶セルを用いた液晶表示装置の
断面図である。

【図３】本発明による液晶表示セルの軸構成の一例の説
明図である。

【図４】本発明による液晶表示装置の一実施例の全体構
成を説明する展開斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例であるカラー液晶表示装置
に適用する場合の上電極板まわりの構成を説明する部分
破断した斜視図である。

【図６】本発明による液晶表示装置を用いた液晶表示モ
ジュールの実装例を示すラップトップパソコンの外観図
である。

【図７】本発明による液晶表示装置を用いた液晶表示モ
ジュールを実装したラップトップパソコンのシステム構
成を示すブロツク図である。

【図８】従来の複屈折効果型液晶表示装置における液晶
セルの構成を説明する展開斜視図である。

【符号の説明】

１・・・下電極板、２・・・上電極板、３・・・下偏光
板、４・・・上偏光板、５・・・下位相差フィルム、６
・・・上位相差フィルム、７・・・シール材、８・・・
液晶層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　正の誘電異方性を有し、旋光性物質が
   添加されたスーパーツイステッドネマチック液晶層と、
   このスーパーツイステッドネマチック液晶層にねじれた
   螺旋構造を付与するための配向膜を備えた上下一対の電
   極板とで液晶素子を構成し、液晶素子と液晶素子を挟持
   する上下一対の偏光板とで液晶セルを構成してなり、偏
   光板の一方の側に照明光源を備えた透過型液晶表示装置
   において、前記液晶素子を構成する液晶層が、その厚さ
   方向に２００度〜２８０度のねじれ角を有し、前記位相
   板を一軸延伸で形成した２枚の位相差フィルムで構成し
   て、前記液晶セルを構成する液晶素子と前記偏光板の間
   に間挿してなり、前記液晶素子の屈折率異方性を示すΔ
   ｎ・ｄ値を０．７３μｍ〜０．８２μｍの範囲に設定す
   ると共に、前記位相差フィルムの屈折率異方性を示すΔ
   ｎ・ｄ値を位相差フィルム２枚で０．６３μｍ〜０．７
   ２μｍの範囲に設定したことを特徴とする透過型液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】　　請求項１において、前記位相差フィル
   ムの延伸軸及び上下一対の偏光板吸収軸角度構成を、液
   晶分子配向軸のセンターを基準として、上偏光板の偏光
   軸角度が８７°±１０°，下偏光板偏光軸角度が１６５
   °±５°，上側位相差フィルムの延伸軸角度が３６．５
   °±５°，下側位相差フィルム延伸軸角度が６８°±５
   °の軸構成としたことを特徴とする透過型液晶表示装置
   。
3. 【請求項３】　　請求項１または２において、前記照明
   光源が冷陰極管であり、その色温度の範囲を、ＣＩＥ色
   度表でｘ値を０．２８０〜０．３９０，ｙ値を０．２９
   ０〜０．３９０の範囲としたことを特徴とする透過型液
   晶表示装置。