JPH0476520A - 液晶表示素子 - 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〕 液晶表示素子に関し、 位相差フィルム方式の白黒液晶表示素子の表示品質の改
善を目的とし、 液晶表示パネルと、位相差フィルムと、ポラライザとし
て働く偏光板と、アナライザとして働く偏光板とを少な
くとも備える液晶表示素子において、前記ポラライザと
して働く偏光板の吸収軸が前記液晶表示パネルの長辺（
Ｘ軸方向）に対して平行に設定され、前記アナライザと
して働く偏光板の吸収軸が前記液晶表示パネルの長辺（
Ｘ軸方向）に対して＋ｌθ°±０．５°に設定されてお
り、かつ、前記液晶表示パネルの液晶層の光学的光路長
差（Δｎｏ　　−ｄ０）が０．９５±０．０６　ｔｔ　
ｍであるように液晶表示素子を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は液晶表示素子、と（に、位相差フィルム方式に
よるＳＴＮ型液晶表示素子の白黒画像表示の動作安定領
域を広げ表示品質を向上させるための素子構成の改良に
関する。

近年、表示装置の発展は目覚ましく、とくに、平面デイ
スプレィは薄型・軽量などの点から急速に普及してきた
。中でも、液晶表示装置は駆動電圧が低く、低価格であ
ることからパソコンやワープロなどＯＡ機器分野への導
入が活発である。

最近は高コントラスト表示や白黒画像表示など高品質表
示装置としての要求が益々強くなってきており、そのた
めの素子構成の開発が求められている。

〔従来の技術〕

液晶表示装置としてはＴＮ型液晶によるものが広く使用
されてきたが、表示性能のうち最も重要な特性の一つで
あるコントラストが悪いという難点があった。このため
最近はツイスト角を大きくしたＳＴＮ型液晶を用いた高
いコントラストの液晶表示装置が普及してきた。

第４図は液晶表示素子の例を示す図で、複屈折効果を有
するＳＴＮ型液晶を用い位相差補償素子として位相差フ
ィルムを使用した場合について示した。図中、■は液晶
表示パネルであり、その概略構成はガラス基板からなる
上部基板１１にストライプ状の透明電極１３と配向膜１
５が順次形成されている。同様にガラス基板からなる下
部基板Ｉ２にストライプ状の透明電極１４と配向膜１６
が順次形成されている。側基板は配向膜面を中にし透明
電極１３．１４がマトリクス交点を形成するようにスペ
ーサ１８を挟んで直交配置し基板周縁部をシール層１７
でシールし、その間に形成されたセルギャップにＳＴＮ
型液晶１９を注入密封して構成されたものである。

２はアナライザとして働く偏光板、４はポラライザとし
て働く偏光板である。３は位相差フィルムで、ＳＴＮ型
液晶１９を透過した光に生じた位相差の波長分散に基づ
く着色を補償して元に戻すように機能するもので、たと
えば、一方向に延伸させて屈折率異方性を持たせたプラ
スチックフィルム（たとえば、ポリカーボネートフィル
ム）を使用する。

いま、たとえば、図の下方の図示してない光源から光を
当てると、偏光板４で直線偏光となった光は液晶１９に
入射する。このとき図示してない駆動電源から透明電極
１３．１４に電圧を印加すると。

たとえば、入射光の偏光面が回転し、光軸を傾けて配置
された偏光板２で、たとえば、光がブロックされる。す
なわち、両透明電極の交点で電圧印加の有無により光の
スイッチングが行われる。画面上の各交点でこの光のス
イッチ動作を制御して行えば画像表示を行うことができ
る。

第６図は従来の素子構成の例を示す分解斜視図で、高コ
ントラストを得るための通常の素子構成に用いられる諸
パラメータの関係を示したものである。

なお、前記の図面で説明したものと同等の部分について
は同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は省
略する。

図の下から光を当て上から観察する場合に、ＸＸ軸を基
準にして構成要素それぞれの設定角度と基準値は次のよ
うになっている。角度符号は反時計回り方向を＋１時計
回り方向を−とした。

（１）アナライザとして働く偏光板２の吸収軸の設定角
度φ、＝＋１０°±０．５゜ （２）位相差フィルム３の延伸軸の設定角度φ、＝＋４
５°±３゜ （３）位相差フィルム３のフィルムリターデーション（
Δｎ−ｄ）　＝５８５±２０ｎｍ （４）液晶表示素子１に関し、 ａ）上部基板１１の配向膜のラビング方向の設定角度θ
Ｓ　＝−３７，５±５゜ ｂ）下部基板１２の配向膜のラビング方向の設定角度θ
Ｂ＝＋３７．５±５゜ Ｃ）セルギャップ（両透明電極間の距離）＝７゜００±
０．３０μｍ ｄ）前記セルギャップに注入するＳＴＮ型液晶１９の屈
折率異方性Δｎ　ｏ　＝　０．１４２±０．００３（５
）ポラライザとして働く偏光板４の吸収軸の設定角度φ
、＝−５°±０．５゜ なお、こ＼でフィルムリターデーション（Δｎ・ｄ）は
位相差フィルム３を通過する２つの分離光の間に生じる
光路長差であり、液晶表示素子１のＳＴＮ型液晶１９を
透過した光に生じた位相差の波長分散を補償して背景の
着色ができるだけ消えるように決められている。

第５図はコントラストと色度特性を示す図（その３）で
、縦軸にコントラスト、横軸には表示色マージンに大き
な影響を与える位相差フィルムのフィルムリターデーシ
ョン（Δｎ−ｄ）をとっである。コントラストは市販の
輝度計を用い液晶表示素子のＯＮ時とＯＦＦ時の輝度の
測定値の比をとり平均的なコントラストで表した。

図中、■の破線は上記第６図の説明で示した従来例の特
性であり、図の上部に示した破線矢印は表示画面の色度
範囲を（表示画像色／背景色）の関係によって示した。

すなわち、従来例ではコントラストは６以上と高い値が
得られており、画面の色度は青／青みが＼った白、いわ
ゆる、ブルー・モードの液晶表示装置が得られるのであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、ＳＴＮ型液晶ではコントラストを高くするため
に液晶層の光学的行路長差（Δｎ０　・ｄ０）を大きく
している。

しかし、Δｎｏ’ｄｏを大きくすると上記従来例に示し
たようにブルー・モードの表示色となり、黒白表示に慣
れた人にとって違和感を生じる場合がある。一方、第６
図の構成のま＼屈折率異方性Δｎを、たとえば、Δｎ　
＝０．１３２程度に小さくすると、第５図の■の一点鎖
線に示したごとく一部に黒／白モードの表示色が得られ
るが、逆にコントラストが４程度に低下し表示性能が劣
化するという重大な問題が生じており、その解決が求め
られていた。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、液晶表示パネルＩと、位相差フィルム３
と、ポラライザとして働く偏光板４と、アナライザとし
て働く偏光板２とを少なくとも備える液晶表示素子にお
いて、前記ポラライザとして働く偏光板４の吸収軸が前
記液晶表示パネルＩの長辺（Ｘ軸方向）に対して平行に
設定され、前記アナライザとして働く偏光板２の吸収軸
が前記液晶表示パネルｌの長辺（Ｘ軸方向）に対して＋
１０’±０．５°に設定されており、かつ、前記液晶表
示パネルｌの液晶層の光学的光路長差（Δｎｏ　−ｄ０
）が０．９５±０．０６μｍであることを特徴とする液
晶表示素子によって解決することができる。

〔作用〕

本発明の構成によれば、素子構成の組合せを最適に選択
しているので、使用するＳＴＮ型液晶１９の屈折率異方
性（Δｎ０）を小さ（してもコントラストが５以上を確
保でき、しかも、黒／白モードの表示色が得られるフィ
ルムリターデーション（Δｎ−ｄ）の許容範囲が広い液
晶表示素子か実現できるのである。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例の素子構成を示す分解斜視図で、
それぞれの素材や寸法、製造プロセスなどはとくに指定
しないものについては通常の液晶表示素子に用いられる
ものを適宜使用した。

なお、前記の諸図面で説明したものと同等の部分につい
ては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は
省略する。

図の下から光を当て上から観察する場合に、Ｘ−Ｘ軸を
基準にして構成要素それぞれの設定角度と基準値は次の
ようにした。角度符号は反時計回り方向を＋９時計回り
方向を−とした。

（１）アナライザとして働く偏光板２の吸収軸の設定角
度φ、　＝＋ＩＯ’±０．５゜ （２）位相差フィルム３の延伸軸の設定角度φ、＝十４
５°±３゜ （３）位相差フィルム３のフィルムリターデーショ（Δ
ｎ−ｄ）　＝５８５　ｎｍを中心に複数種類（４）液晶
表示素子１に関し、 ａ）上部基板１１の配向膜のラビング方向の設定角度θ
５＝３７．５±５゜ ｂ）下部基板１２の配向膜のラビング方向の設定角度θ
、　＝＋３７．５±５゜ Ｃ）セルギャップ（両透明電極間の距離ｄ０）＝７、０
０＋０．３０μｍ ｄ）前記セルギャップに注入するＳＴＮ型液晶１９の屈
折率異方性Δｎｏ＝０．１３５を中心に複数種類 （５）ポラライザとして働く偏光板４の吸収軸の設定角
度φ、＝０６を中心に複数種類 以上のようにして構成された複数の液晶表示素子の試料
について、前記従来例の場合と同様にコントラストと色
度特性を測定評価した。

第２図はコントラストと色度特性を示す図（そのｌ）で
、ＳＴＮ型液晶１９の屈折率異方性Δｎ０をパラメータ
にし、縦軸にコントラスト、横軸には位相差フィルムの
フィルムリターデーション（Δｎ−ｄ）をとっである。

色度の表示方法やコントラストの測定などは第５図の場
合と同様である。

図中、■の曲線はΔｎ　ｏ　＝　０．１３５．■の曲線
はΔｎ　ｏ　＝０．１３７．■の曲線はΔｎ　ａ　＝０
．１３２の場合である。なお、ポラライザとして働く偏
光板４の吸収軸の設定角度は何れもφ２＝０°である。

表示画面の色度範囲（表示画像色／背景色）を見ると、
何れの場合もフィルムリターデーション（Δｎ−ｄ）の
広い範囲で黒／白モードが実現され、かつ、コントラス
トも５以上が確保されている。なお、※印は青みが＼っ
た白を表す。

第３図はコントラストと色度特性を示す図（その２）で
、ポラライザとして働く偏光板４の吸収軸の設定角度φ
、をパラメータにし、縦軸にコントラスト、横軸には位
相差フィルムのフィルムリターデーション（Δｎ−ｄ）
をとっである。色度の表示方法やコントラストの測定な
どは上記の場合と同様である。　図中、■の破線はφ、
＝５゜■の一点鎖線はφ、＝−５°、■の実線はφ、＝
θ°の場合、すなわち、前記第２図の■の実線と同じ試
料である。なお、ＳＴＮ型液晶１９の屈折率異方性は何
れもΔｎｏ＝０．１３２の場合である。

表示画面の色度範囲（表示画像色／背景色）を見ると、
何れも黒／白モードの表示色が得られるが、■、■のφ
、＝５°、−５°の場合には黒／白モードが得られる範
囲が狭く、かつ、コントラストも５を下回る場合が多い
。一方、■のφ、＝００の場合には色度範囲、コントラ
ストとも優れた特性が得られている。

すなわち、第１図の下から光を当て上がら観察した場合
に、ｘ−Ｘ軸を基準にして構成要素それぞれの設定角度
と基準値を下記のようにすることによりコントラストが
高く、かつ、黒／白モードの表示色マージンの広い位相
差フィルム方式の液晶表示素子が得られる。

（１）アナライザとして働く偏光板２の吸収軸の設定角
度φ、　＝＋１０°±０．５゜ （２）位相差フィルム３の延伸軸の設定角度φ、＝＋４
５°±３゜ （３）位相差フィルム３のフィルムリターデーショａ）
上部基板Ｉｆの配向膜のラビング方向の設定角度θ５＝
３７．５±５゜ ｂ）下部基板１２の配向膜のラビング方向の設定角度θ
Ｂ＝＋３７．５±５゜ Ｃ）セルギャップ（両透明電極間の距離ｄ。）＝７．０
０±０．３０μｍ ｄ）前記セルギャップに注入するＳＴＮ型液晶Ｉ９の屈
折率異方性Δｎｏ＝０．１３５±０．００３（５）ポラ
ライザとして働く偏光板４の吸収軸の設定角度φ、＝θ
°±０．５゜ 上記実施例では下から光を当てる場合について説明した
が、光の逆進性から同一の素子構成において光の当てる
方向と観察方向を逆にして液晶表示装置を構成してもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の構成によれば位相差フィ
ルム３のフィルムリターデーション（Δｎ−ｄ）かばら
ついた場合にも、コントラストを実用的な高い値に維持
し、しがも、黒／白モードの表示を安定に確保できるの
で、位相差フィルム方式の液晶表示素子の性能・品質の
向上に寄与するところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の素子構成を示す分解斜視図、 第２図はコントラストと色度特性を示す図（そのｌ）、 第３図はコントラストと色度特性を示す図（その２）、 第４図は液晶表示素子の例を示す図、 第５図はコントラストと色度特性を示す図（その３）、 第６図は従来の素子構成の例を示す分解斜視図である。 図において、 ■は液晶表示パネル、 ２は偏光板（アナライザ）、 ３は位相差フィルム、 ４は偏光板（ポラライザ）、 １１は上部基板、１２は下部基板、 １３、１４は透明電極、１５．１６は配向膜、１７はシ
ール層、１８はスペーサ、 １９は液晶である。 コントラスＬと邑蔑特性ｎグ・（８ポＴ図第　２　仄 （でのυ 丸 木発明実割色イ列ｎ素手清へε示←分解剥子えゴ幻第　
１　　肥 フィル乙ソターテニシ１ン（Δ〃・ｄ）コント７スＬと
色々亥ケ季・１・先／７張りを示−４−ｆｎ（矛の２）
第　３　　図 滅品展Ｔｒ、素子の分・膜示すＩｌｆ’ｒｔ狛図第　４
１１！１ フィルムリターテ゛−ンコゾ（Δ〃・Ｊ）コントラスト
と色贋符・圧Ｐ亦４図 （そのさ） 第 図 ィχ釆の素＋ａ洗丙脅ｇ　を示す分解準口見閃第　６　
図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液晶表示パネル（１）と、位相差フィルム（３）と、ポ
   ラライザとして働く偏光板（４）と、アナライザとして
   働く偏光板（２）とを少なくとも備える液晶表示素子に
   おいて、 前記ポラライザとして働く偏光板（４）の吸収軸が前記
   液晶表示パネル（１）の長辺（Ｘ軸方向）に対して平行
   に設定され、前記アナライザとして働く偏光板（２）の
   吸収軸が前記液晶表示パネル（１）の長辺（Ｘ軸方向）
   に対して＋１０°±０．５°に設定されており、かつ、
   前記液晶表示パネル（１）の液晶層の光学的光路長差（
   Δｎ＿０・ｄ＿０）が０．９５±０．０６μｍであるこ
   とを特徴とする液晶表示素子。