JPH05210084A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH05210084A
JPH05210084A JP4015346A JP1534692A JPH05210084A JP H05210084 A JPH05210084 A JP H05210084A JP 4015346 A JP4015346 A JP 4015346A JP 1534692 A JP1534692 A JP 1534692A JP H05210084 A JPH05210084 A JP H05210084A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 白黒表示において、色調の安定した広視野角
の液晶表示装置を提供する。 【構成】 １軸延伸高分子フィルムから成る位相差板を
用い、偏光板８、位相差板９、位相差板１０、スーパー
ツイステッドネマティック型液晶表示素子、偏光板１１
をこの順序で積層し、１軸延伸高分子フィルムの仰角の
変化に対応するレターデーションの変化の割合を３次元
屈折率を用いて係数Ｋとした場合、位相差板９の係数Ｋ
１を、−１≦Ｋ１≦０．１７とし、位相差板１０の係数
Ｋ２を、０≦Ｋ２≦１とする液晶表示装置１２。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワードプロセッサやパ
ーソナルコンピュータなどのＯＡ（オフィスオートメー
ション）機器の表示手段として利用されるスーパーツイ
ステッドネマティック型の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、スーパーツイステッドネマティ
ック型（以下、ＳＴＮ型という。）液晶表示装置は、イ
エローグリーン（黄緑）あるいは、青色に着色するが、
光学補償板を用いることによって色補償を行い、明るく
鮮明な白黒表示が得られる。このため、表示品位が向上
し、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどの
ＯＡ機器の表示手段として利用することができる。
【０００３】光学補償板を用いたＳＴＮ型液晶表示装置
としては、２枚のパネルを積層したいわゆる２層形のＳ
ＴＮ型液晶表示装置があり、表示駆動用として用いられ
る１枚目のパネルで生じた着色を２枚目の光学補償用パ
ネルで色補正をし、無彩色化している。この２層形の構
造は、単層形のＳＴＮ型液晶表示装置と比較して液晶パ
ネルが２枚必要であるため、表示装置の厚みが厚くな
り、かつ重量が増加するという問題点がある。
【０００４】この問題点を解決するために、光学補償板
として１軸延伸高分子フィルムから成る係数Ｋ＝１の正
の位相差板を用いることによって、薄形で軽量なＳＴＮ
型液晶表示装置が開発されている。ここで、係数Ｋは、
１軸延伸高分子フィルムの仰角によるレターデーション
変化の割合を３次元屈折率を用いて表した数値であり、
正の位相差板は０≦Ｋ≦１であり、負の位相差板は−１
≦Ｋ≦０である。しかしながら一般に位相差板は、高分
子フィルムを延伸して作られるため、フィルムの遅相軸
方向と進相軸方向とでは光学的性質が異なり、２層形の
ＳＴＮ型液晶表示装置に比べ、位相差板方式のＳＴＮ型
液晶表示装置は、方位角あるいは仰角による色変化が大
きい、つまり視角が狭いという問題点を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】１軸延伸高分子フィル
ムが位相差板として用いられるのは、該フィルムが光学
異方性を持つからである。すなわち、高分子フィルムの
遅相軸方向と進相軸方向とでは屈折率が異なる（複屈折
性）。この屈折率異方性Δｎとフィルムの厚みｄとの積
で与えられるレターデーション（Δｎ・ｄ）は、フィル
ムを通過するときに生じる光の位相差を与える物理量で
あるが、この値の仰角による変化が遅相軸方向と進相軸
方向とでは異なっている。
【０００６】たとえば、ポリビニルアルコールから成る
位相差板では、仰角が大きくなるにしたがって、遅相軸
方向のレターデーションは減少し、進相軸方向では増加
するという性質がある。この結果、液晶表示素子と組合
せたとき、法線方向では光学補償関係が完全であって
も、仰角が大きくなるにつれて位相差板のレターデーシ
ョンと液晶表示素子のレターデーションとの差が大きく
なり、光学補償関係が崩れる。つまり色変化が生じ、表
示のコントラストが低下するため、視角が狭くなるとい
う問題点がある。
【０００７】本発明の目的は、安定した色調の白黒表示
を実現し、かつ広視野角を得ることができる液晶表示装
置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、１軸延伸高分
子フィルムから成る光学補償板を用い、第１偏光板、第
１光学補償板、第２光学補償板、スーパーツイステッド
ネマティック型液晶表示素子、第２偏光板をこの順序で
積層した液晶表示装置において、１軸延伸高分子フィル
ムの仰角の変化に対応するレターデーションの変化の割
合を３次元屈折率を用いて係数Ｋとした場合、第１光学
補償板の係数Ｋ１を、
【０００９】
【数１】−１≦Ｋ１≦０．１７ とし、第２光学補償板の係数Ｋ２を、
【００１０】
【数２】０≦Ｋ２≦１ としたことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１１】また本発明は、１軸延伸高分子フィルムの
仰角の変化に対応するレターデーションの変化の割合を
３次元屈折率を用いて係数Ｋとした場合、第１および第
２光学補償板の各係数Ｋ１，Ｋ２を、
【００１２】
【数３】−１≦Ｋ１，Ｋ２≦０ としたことを特徴とする。
【００１３】さらに本発明は、１軸延伸高分子フィルム
から成る光学補償板を用い、第１偏光板、第１光学補償
板、スーパーツイステッドネマティック型液晶表示素
子、第２光学補償板、第２偏光板をこの順序で積層した
液晶表示装置において、１軸延伸高分子フィルムの仰角
の変化に対応するレターデーションの変化の割合を３次
元屈折率を用いて係数Ｋとした場合、第１および第２光
学補償板の各係数Ｋ１，Ｋ２を、
【００１４】
【数４】−１≦Ｋ１，Ｋ２≦０．２５ としたことを特徴とする液晶表示装置である。
【００１５】
【作用】本発明に従えば、位相差板方式のＳＴＮ型液晶
表示装置における視角を拡大するためには、仰角が大き
くなっても液晶表示素子と配置する位相差板とのレター
デーションが一致していれば、光学補償関係が崩れず、
広視角が得られることになる。つまり、液晶表示素子の
仰角のレターデーション変化に、配置する位相差板のレ
ターデーション変化を一致させなければならず、従来の
光学異方性が正の位相差板（後述する係数Ｋ＝１に相当
する）のみを用いるのではなく、係数Ｋ＝１の正の位相
差板とは仰角によるレターデーション変化の異なる位相
差板を組合せて用いることによって、仰角による色調変
化を抑えた白黒表示で、かつ広視野角の液晶表示装置が
得られる。
【００１６】このとき、係数Ｋ＝１の正の位相差板とは
仰角によるレターデーション変化が異なるたとえば係数
Ｋ＝−１の負の位相差板を用いる場合は、係数Ｋ＝１
と、係数Ｋ＝−１（係数Ｋ＝１の位相差板とは仰角によ
るレターデーション変化が逆の性質を持つ位相差板であ
って、たとえばポリスチレンなどで形成される。）との
２枚の異なるレターデーションを持つ位相差板の遅相軸
を揃えて配置しなければならないが、これを１枚のフィ
ルムで達成した、いわゆる３次元屈折率コントロール位
相差板（以下、この位相差板を３ＤＲＦともいう。）を
使用し、最適な３次元屈折率の関係係数Ｋを求め、配置
することによって、フィルム枚数の少ない薄形で軽量、
かつ鮮明な白黒表示が可能な広視野角の液晶表示装置が
得られる。
【００１７】
【実施例】
第１実施例 図１は、本発明の第１実施例である液晶表示装置１２の
構成を示す分解断面図である。透光性を有するガラス基
板１，７の対向する表面には、それぞれＩＴＯ（インジ
ウム錫酸化物）から成る透明電極２，６が形成される。
電極の形成パターンは、セグメント形、単純マトリクス
形、アクティブマトリクス形のいずれの形であってもよ
い。さらに、ガラス基板１，７の透明電極２，６が形成
された表面には、ほぼ全面に亘ってポリイミド樹脂など
から成る有機配向膜３，５がそれぞれ形成される。
【００１８】有機配向膜３，５は、基板１，７間に介在
される液晶層４の液晶分子が２４０°の捩れ構造をとる
ようにラビングによって配向処理が施されている。液晶
層４の液晶材料としては、正の誘電異方性を有するネマ
ティック液晶、たとえばフェニルシクロヘキサン（ＰＣ
Ｈ）系液晶に、捩れ方向を規制するためにカイラルドー
パント（カイラル物質）として、コレステリックノナネ
イト（ＣＮ）を１．７５％添加した混合液晶を用いる。
混合液晶の屈折率異方性Δｎは０．１１６であり、液晶
層４の厚みは７．５μｍに設定される。
【００１９】ガラス基板１，７の液晶層４とは反対側に
は、それぞれ偏光板８，１１が配置される。偏光板８，
１１としては、単体透過率４２％、偏光度９９．９％の
ニュートラルグレイタイプの偏光板を用いる。
【００２０】さらに、ガラス基板１と偏光板８との間に
は、第１および第２光学補償板である位相差板９，１０
が配置される。位相差板９，１０は、ポリカーボネート
から成り、レターデーション値は共に３９０ｎｍであ
る。
【００２１】このように、液晶表示装置１２は、偏光板
８、位相差板９、位相差板１０、液晶表示素子、偏光板
１１をこの順序で積層して構成される。
【００２２】図２は、液晶表示装置１２の各部材の配設
条件を示す図である。ガラス基板１に形成される有機配
向膜３の液晶分子配向軸（ラビング軸）方向は、矢符Ｐ
３で示されており、９：００の方向から時計まわりに１
０°傾いている。ガラス基板７に形成される有機配向膜
５の液晶分子配向軸方向は、矢符Ｐ５で示されており、
１２：００の方向から時計まわりに４０°傾いている。
したがって、液晶分子の捩れ角φは、時計まわりに２４
０°に設定される。
【００２３】偏光板８の吸収軸方向は矢符Ｐ８で示され
ており、１２：００の方向から反時計まわりに２０°傾
いている。偏光板１１の吸収軸方向は矢符Ｐ１１で示さ
れており、１２：００の方向から時計まわりに８５°傾
いている。また、位相差板９の遅相軸方向は矢符Ｐ９で
示されており、１２：００の方向から時計まわりに４０
°傾いている。位相差板１０の遅相軸方向は矢符Ｐ１０
で示されており、１２：００の方向から時計まわりに５
°傾いている。
【００２４】前記位相差板９，１０は、ポリカーボネー
トを１軸延伸して形成される。一般に、１軸延伸高分子
フィルムが位相差板として使用されるのは、そのフィル
ムが光学異方性を有するためである。すなわち、遅相軸
方向の屈折率と進相軸方向の屈折率とが異なる性質を利
用している。
【００２５】液晶表示素子を通過した光（常光線と異常
光線）の相対位相差は、位相差板を透過するときにその
屈折率異方性Δｎと、膜厚ｄとの積、つまりレターデー
ションによって打消されるか、または全波長が同位相に
揃えられることになる。しかし、この現象は液晶表示素
子を法線方向から見た場合であり、斜め方向から見た場
合、すなわち、視角特性を考える場合には、位相差板の
３次元的屈折率を考慮にいれなければならない。ここ
で、位相差板の３次元方向の屈折率をそれぞれ、Ｘ（遅
相軸方向）、Ｙ（進相軸方向）、Ｚ（厚み方向）とし、
この３次元方向の屈折率の関係を係数Ｋとして、次のよ
うに表す。
【００２６】正の光学異方性を持つ位相差板の場合、
【００２７】
【数５】（Ｘ＋Ｙ）／２＞Ｚ となり、係数Ｋは、
【００２８】
【数６】Ｋ＝１−（Ｚ−Ｙ）／（Ｘ−Ｚ） ただ
し、Ｘ≠Ｚ と表される。
【００２９】負の光学異方性を持つ位相差板の場合、
【００３０】
【数７】（Ｘ＋Ｙ）／２ ＜ Ｚ となり、係数Ｋは、
【００３１】
【数８】Ｋ＝（Ｘ−Ｚ）／（Ｚ−Ｙ）−１ た
だし、Ｚ≠Ｙ と表される。
【００３２】また、屈折率Ｘ，Ｙ，Ｚが、
【００３３】
【数９】（Ｘ＋Ｙ）／２＝Ｚ の関係式を満たすとき、係数Ｋは、
【００３４】
【数１０】Ｋ＝０ となる。
【００３５】遅相軸方向および進相軸方向から見たとき
の屈折率異方性およびレターデーションは、位相差板の
法線方向からの仰角をψとすると、次のように表され
る。
【００３６】遅相軸方向から見たとき、屈折率異方性Δ
Ｘは、
【００３７】
【数１１】 ΔＸ＝｛Ｘ2Ｚ2／（Ｘ2ｓｉｎ2ψ＋Ｚ2ｃｏｓ2ψ｝1/2−Ｙ となり、位相差Ｒｘは、
【００３８】
【数１２】Ｒｘ＝ΔＸ・ｄ／ｃｏｓψ となる。
【００３９】進相軸方向から見たとき、屈折率異方性Δ
Ｙは、
【００４０】
【数１３】 ΔＹ＝Ｘ−｛Ｙ2Ｚ2／（Ｙ2ｓｉｎ2ψ＋Ｚ2ｃｏｓ2ψ｝1/2 となり、位相差Ｒｙは、
【００４１】
【数１４】Ｒｙ＝ΔＹ・ｄ／ｃｏｓψ となる。
【００４２】図３は、位相差板の仰角の変化によるレタ
ーデーションの変化を示すグラフである。図３（１）は
位相差板の係数Ｋ＝１の場合であり、図３（２）は位相
差板の係数Ｋ＝−１の場合であり、図３（３）は位相差
板の係数Ｋ＝０の場合である。係数Ｋ＝１の正の位相差
板、係数Ｋ＝−１の負の位相差板、係数Ｋ＝０となる位
相差板の３次元方向の屈折率をそれぞれ測定し、上記数
１１〜数１４の各式に代入することによって図３に示す
グラフが得られる。
【００４３】図３に示すグラフから、正および負の位相
差板では仰角によるレターデーション変化が異なり、正
の位相差板の場合、遅相軸方向は減少し、進相軸方向で
は増加し、また負の位相差板では逆の傾向となることが
判る。
【００４４】図４は、ポリカーボネートから成る係数Ｋ
＝１の正の位相差板の仰角の変化によるレターデーショ
ンの変化を、セナルモンの方法を用いて測定した結果を
示すグラフである。図４に示される測定結果は、上述の
理論式に基づいて得られる傾向と一致している（図３参
照）。
【００４５】図５は、前記ポリカーボネートから成る正
の位相差板の各仰角毎の方位角の変化によるレターデー
ションの変化を測定した結果を示すグラフである。図５
において、破線は仰角１５°の場合であり、一点鎖線は
仰角３０°の場合であり、二点鎖線は仰角が４５°の場
合であり、実線は仰角が６０°の場合である。
【００４６】図６は、液晶表示素子の方位角と仰角の変
化によるレターデーションの変化を測定した結果を示す
グラフである。図６において、破線は仰角１５°の場合
であり、一点鎖線は仰角３０°の場合であり、二点鎖線
は仰角４５°の場合であり、実線は仰角６０°の場合で
ある。
【００４７】図５に示される特性を有する正の光学異方
性を持つ位相差板と、図６に示す特性を持つ液晶表示素
子とを組合せた表示装置を斜め方向から見たとき、両者
のレターデーション変化の傾向が異なるので光学補償関
係は崩れ、光漏れや色変化が生じる。これによって、表
示のコントラストが低下し、視角範囲が狭くなる。した
がって、視角範囲を拡大するためには、位相差板の仰角
の変化によるレターデーション変化を小さくする必要が
ある。
【００４８】図７は、係数Ｋ＝１の正の位相差板とは異
なるレターデーション変化を持つ係数Ｋ＝−０．５７の
３ＤＲＦ（３次元位相差板）のレターデーション変化
（実測値）を示すグラフである。係数Ｋ＝−０．５７の
３ＤＲＦでは、遅相軸方向と進相軸方向とのレターデー
ション変化は、係数Ｋ＝１の位相差板とは逆の傾向を示
し、すなわち遅相軸方向では増加し、進相軸方向では減
少する。また、その変化率も異なることが判る。この特
徴を利用して、液晶表示素子のレターデーション−仰角
変化に適合するように、係数Ｋ＝１とは仰角によるレタ
ーデーション変化の異なる３ＤＲＦを組合せて配設すれ
ば、色調変化の少ない広視野角の液晶表示装置が得られ
る。
【００４９】本実施例における１軸延伸高分子フィルム
の係数Ｋについて説明する。本件発明者の実験によっ
て、図１に示す位相差板１０に係数Ｋ２＝１の正の位相
差板を用いた場合、広視野角が得られることが確認され
た。このとき、位相差板９の係数Ｋ１を変化させた場合
の１２：００−６：００方向の視角範囲の変化を図８に
示す。位相差板９の係数Ｋ１＝１としたとき、コントラ
ストが４以上となる視角範囲は３９．５°となり、視角
範囲を３０％広げるためには、視角範囲が５１．４°以
上となるように、つまり係数Ｋ１を、
【００５０】
【数１５】−０．８２≦Ｋ２≦０ に設定すればよいことが判る。
【００５１】図９は、液晶表示装置１２の視角特性を示
すグラフである。図９では、位相差板（３ＤＲＦ）９の
係数Ｋ１＝−０．５７、位相差板１０の係数Ｋ２＝１に
設定した場合の視角によるコントラスト変化が破線Ｌ１
で示されており、比較例として位相差板９，１０を共に
係数Ｋ１，Ｋ２＝１とした場合の視角によるコントラス
ト変化が実線Ｌ２で示されている。コントラストＣｏ＝
４における視角改良効果は、比較例が視角範囲３９．５
°であるのに対し、本実施例では視角範囲が５２．５°
となり、約３３％視角範囲が拡大されている。
【００５２】第２実施例 ここでは、前述の図１および図２に示される配設条件に
おいて、表示の白黒が反転しない領域、つまりコントラ
ストＣｏが１以上となる視角範囲を広げる場合の各位相
差板９，１０の係数Ｋ１，Ｋ２の設定範囲について説明
する。
【００５３】図１０は、位相差板９，１０の各係数Ｋ
１，Ｋ２の変化によるコントラストＣｏの変化を示すグ
ラフである。図１０において、実線Ｌ３は、コントラス
トＣｏが１となる場合の係数Ｋ１，Ｋ２の値を示してお
り、グラフにおいて斜線を付して示す領域はコントラス
トＣｏが１以上となる範囲を示している。
【００５４】図１に示される液晶表示装置１２における
位相差板９，１０に係数Ｋ＝１の位相差板を用いた場
合、コントラストＣｏが１以上となる視角範囲は、前述
の図９を参照して、７５°となる。この視角範囲を２０
％改良する場合、つまり９０°以上の視角範囲を得る場
合、位相差板９，１０の係数Ｋ１，Ｋ２を、図１０にお
いて斜線を付して示す領域内の数値に設定すればよい。
【００５５】図１１は、第２実施例における視角特性を
示すグラフである。図１１において、破線Ｌ４は位相差
板９，１０としてポリカーボネートを材料とする係数Ｋ
１，Ｋ２＝−０．５２の３ＤＲＦを用いた場合の視角に
よるコントラスト変化を示し、実線Ｌ５は、位相差板
９，１０として係数Ｋ＝１の位相差板を用いた場合の視
角によるコントラスト変化を示している。図１１に示さ
れるように、係数Ｋ＝１の位相差板９，１０を用いたと
きの視角範囲７５°と比較して、本実施例では９４°の
視角範囲が得られ、約２５％視角範囲が拡大される。
【００５６】図１２は、第２実施例における色調変化を
示すグラフである。図１２（１）は係数Ｋ１，Ｋ２＝１
の位相差板９，１０を用いた場合の色調変化を示してお
り、図１２（２）は係数Ｋ１，Ｋ２＝−０．５７の位相
差板９，１０を用いた場合の色調変化を示している。図
１２では色調変化は、液晶表示装置１２を真上から１
２：００、３：００、６：００、９：００の４方向にそ
れぞれ５０°まで傾斜させたときの色調をＣＩＥ色度図
で表している。図１２（２）に示すように、第２実施例
においては、前記４つの方向での色調変化が同方向であ
り、図１２（１）と比較して色調変化の範囲が小さく、
色調の安定した広視野角の液晶表示装置が得られる。
【００５７】第３実施例 図１３は、前記図１に示す積層状態の液晶表示装置１２
における各部材の他の配設条件を示す図である。矢符Ｐ
３は、ガラス基板１に形成される有機配向膜３の液晶分
子配向軸（ラビング軸）方向を示しており、９：００の
方向から時計まわりに１０°傾いている。矢符Ｐ５は、
ガラス基板７に形成される有機配向膜５の液晶分子配向
軸方向を示しており、１２：００の方向から時計まわり
に４０°傾いている。これによって、液晶分子は時計ま
わりに２４０°捩れた構造となる。有機配向膜３，５の
配向方向Ｐ３，Ｐ５は、前述の図２と同様である。
【００５８】矢符Ｐ８は、偏光板８の吸収軸方向を示し
ており、１２：００の方向から反時計まわりに２５°傾
いている。矢符Ｐ１１は、偏光板１１の吸収軸方向を示
しており、１２：００の方向から時計まわりに８５°傾
いている。
【００５９】矢符Ｐ９は位相差板９の遅相軸方向を示し
ており、１２：００の方向から時計まわりに３０°傾い
ている。矢符Ｐ１０は位相差板１０の遅相軸方向を示し
ており、１２：００の方向と一致する。
【００６０】図１４は、第２実施例における視角特性を
示すグラフである。図１４において、位相差板９，１０
にポリカーボネートを材料とした係数Ｋ１，Ｋ２＝−
０．５７の３ＤＲＦ（３次元位相差板）を用いた場合の
視角によるコントラスト変化が破線Ｌ６で示されてお
り、比較例として位相差板９，１０として係数Ｋ１，Ｋ
２＝１の位相差板を用いた場合の視角によるコントラス
ト変化が実線Ｌ７で示されている。図１４から判るよう
に、係数Ｋ＝１の位相差板を用いたときのコントラスト
Ｃｏが１以上となる視角範囲が７５°であるのに対し、
第２実施例ではコントラストＣｏが１以上となる視角範
囲が９８°となり、したがって約３０％視角範囲が広く
なる。
【００６１】図１５は、第３実施例における色調変化を
示すグラフである。図１５（１）は係数Ｋ１，Ｋ２＝１
の位相差板９，１０を用いた場合の色調変化を示してお
り、図１５（２）は係数Ｋ１，Ｋ２＝−０．５７の位相
差板９，１０を用いた場合の色調変化を示している。色
調変化は、液晶表示装置１２を真上から１２：００、
３：００、６：００、９：００の４方向にそれぞれ５０
°まで傾斜させたときの色調変化をＣＩＥ色度図で表し
ている。図１５（２）に示すように、第３実施例におい
ては、前記４つの方向での色調変化が同方向であり、図
１５（１）と比較して色調変化の範囲が小さく、色調の
安定した広視野角の液晶表示装置が得られる。
【００６２】第４実施例 図１６は、本発明の第４実施例である液晶表示装置１３
の構成を示す分解断面図である。本実施例は、前述の図
１に示す液晶表示装置１２と類似しており、同一の構成
には同一の参照符号を付す。本実施例の特徴は、レター
デーション値がともに４２０ｎｍとなるポリカーボネー
トから成る位相差板９，１０を、それぞれガラス基板１
と偏光板８との間およびガラス基板７と偏光板１１との
間に配置したことであり、また基板間に介在される混合
液晶の屈折率異方性Δｎは、０．１２３である。他の部
材は、前記液晶表示装置１２と同一である。
【００６３】したがって、液晶表示装置１３は、偏光板
８、位相差板９、液晶表示素子、位相差板１０、偏光板
１１をこの順序で積層して構成される。
【００６４】図１７は、第４実施例である液晶表示装置
１３における各部材の配設条件を示す図である。矢符Ｐ
３は、ガラス基板１に形成される有機配向膜３の液晶分
子配向軸（ラビング軸）方向を示しており、９：００の
方向から時計まわりに３０°傾いている。矢符Ｐ５は、
ガラス基板７に形成される有機配向膜５の液晶分子配向
軸方向を示しており、３：００の方向から反時計まわり
に３０°傾いている。これによって、液晶分子は時計ま
わりに２４０°捩れた構造となる。
【００６５】矢符Ｐ８は、偏光板８の吸収軸方向を示し
ており、１２：００の方向から反時計まわりに２０°傾
いている。矢符Ｐ１１は、偏光板１１の吸収軸方向を示
しており、１２：００の方向から反時計まわりに７０°
傾いている。
【００６６】矢符Ｐ９は、位相差板９の遅相軸方向を示
しており、１２：００の方向から時計まわりに１５°傾
いている。矢符Ｐ１０は、位相差板１０の遅相軸方向を
示しており、１２：００の方向から反時計まわりに１０
°傾いている。
【００６７】図１８は、前述の図１６および図１７に示
される液晶表示装置１３において、位相差板９，１０の
係数Ｋを変化させた場合のコントラストＣｏが１以上と
なる１２：００−６：００方向での視角範囲を示す図で
ある。位相差板９，１０の各係数Ｋ１，Ｋ２を共に１と
したときのコントラストＣｏが１以上となる視角範囲は
６０°である。この視角範囲を３０％拡大して７８°以
上とするためには、図１８から判るように、係数Ｋ１，
Ｋ２を、
【００６８】
【数１６】−１≦Ｋ１，Ｋ２≦０．１８２ に設定すればよい。
【００６９】図１９は、第４実施例における視角特性を
示すグラフである。図１９では、１２：００−６：００
方向での視角変化によるコントラスト変化を示してお
り、破線Ｌ８は位相差板９，１０として、係数Ｋ１，Ｋ
２＝−０．８７７の３ＤＲＦ（３次元位相差板）を用い
た場合のコントラスト変化を示し、実線Ｌ９は位相差板
９，１０として係数Ｋ１，Ｋ２＝１の位相差板を用いた
場合のコントラスト変化を示している。図１９から判る
ように、表示の白黒が反転しない領域、すなわちコント
ラストＣｏが１以上となる視角範囲は、位相差板の係数
Ｋ１，Ｋ２＝１の場合が６０°であるのに対し、第４実
施例の液晶表示装置１３では、１０５°となり約７５％
拡大されている。
【００７０】図２０は、第４実施例における色調変化を
示すグラフである。図２０（１）は、係数Ｋ１，Ｋ２＝
１の位相差板９，１０を用いた場合の色調変化を示して
おり、図２０（２）は、係数Ｋ１，Ｋ２＝−０．８７７
の位相差板９，１０を用いた場合の色調変化を示してい
る。色調変化は、液晶表示装置１３を真上から１２：０
０、６：００の２方向にそれぞれ５０°まで傾斜させた
ときの色調変化をＣＩＥ色度図で表している。図２０
（２）に示すように、第４実施例においては前記２つの
方向での色調変化が同方向であり、また図２０（１）と
比較して、色調変化の範囲が小さく、色調の安定した広
視野角の液晶表示装置が得られる。
【００７１】第５実施例 ここでは、前述の図１６および図１７に示す液晶表示装
置１３において、コントラストＣｏが４以上となる視角
範囲を拡大する場合の位相差板９，１０の係数Ｋ１，Ｋ
２の設定範囲について説明する。
【００７２】図２１は、液晶表示装置１３において、位
相差板９，１０の係数Ｋを変化させた場合のコントラス
トＣｏが４以上となる１２：００−６：００方向での視
角範囲を示す図である。位相差板９，１０の係数Ｋ１，
Ｋ２をともに１としたときのコントラストＣｏが１以上
となる視角範囲は４２°である。この視角範囲を２０％
拡大して５０．４°以上の視角範囲を得るためには、図
２１から判るように、係数Ｋ１，Ｋ２を、
【００７３】
【数１７】−１≦Ｋ１，Ｋ２≦０．２４８ に設定すればよい。
【００７４】図２２は、第５実施例における視角特性を
示すグラフである。図２２においては、液晶表示装置１
３の１２：００−６：００方向の視角変化によるコント
ラスト変化を示している。破線Ｌ１０は、位相差板９，
１０として係数Ｋ１，Ｋ２＝０の３ＤＲＦ（３次元位相
差板）を用いた場合のコントラスト変化を示しており、
実線Ｌ１１は位相差板９，１０として係数Ｋ１，Ｋ２＝
１の位相差板を用いた場合のコントラスト変化を示して
いる。図２２から判るように、コントラストＣｏが４以
上となる視角範囲は、係数Ｋ１，Ｋ２＝１の場合が４２
°であるのに対し、第５実施例である液晶表示装置１３
では、５２．５°となり、約２５％拡大される。
【００７５】図２３は、第５実施例における色調変化を
示すグラフである。図２３（１）は、係数Ｋ１，Ｋ２＝
１の位相差板９，１０を用いた場合の色調変化を示して
おり、図２３（２）は係数Ｋ１，Ｋ２＝０の位相差板
９，１０を用いた場合の色調変化を示している。色調変
化は、液晶表示装置１３を真上から１２：００、６：０
０の２方向にそれぞれ５０°まで傾斜させたときの色調
変化をＣＩＥ色度図で表している。図２３（２）に示す
ように、第５実施例においては前記２つの方向での色調
変化が同方向であり、また図２３（１）と比較して、色
調変化の範囲が小さく、したがって色調の安定した広視
野角の液晶表示装置が得られる。
【００７６】以上のように第１実施例〜第５実施例によ
れば、従来の係数Ｋ＝１とは仰角によるレターデーショ
ン変化の異なる３ＤＲＦ（３次元位相差板）を組合せて
配置することによって、配置した位相差板と液晶表示素
子とのそれぞれの仰角によるレターデーション変化を一
致させる。これによって、従来の位相差板方式白黒液晶
表示装置が持っていた仰角による色調変化、白黒表示の
反転という現象による視角範囲の狭さを解消し、高コン
トラスト比で、広視野角の白黒液晶表示装置を実現で
き、特に１２８０×９８０ドット、１１２０×８００ド
ットなどの高精細で、大形の表示装置に適しており、ワ
ークステーションなどへの展開が可能となる。また、白
黒表示が安定していることから、カラー表示においても
視角による表示色の変化が最小となり、表示品位を格段
に向上させることができる。
【００７７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、係数Ｋ＝
１の正の位相差板とは仰角によるレターデーション変化
の異なるたとえば係数Ｋ＝−１の負の位相差板を組合せ
て用いることによって、仰角による色調変化を抑えた白
黒表示で、かつ広視野角の液晶表示装置が得られる。こ
のとき、係数Ｋ＝１と係数Ｋ＝−１との２枚の異なるレ
ターデーションを持つ位相差板の遅相軸を揃えて配置し
なければならないが、これを１枚のフィルムで達成し
た、いわゆる３次元屈折率コントロール位相差板を使用
し、最適な３次元屈折率の関係係数Ｋを求め、配置する
ことによって、フィルム枚数の少ない薄形で軽量、かつ
鮮明な白黒表示が可能な広視野角の液晶表示装置が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である液晶表示装置１２の
構成を示す分解断面図である。
【図２】第１実施例における液晶表示装置１２の各部材
の配設条件を示す図である。
【図３】位相差板の仰角の変化によるレターデーション
変化を示すグラフである。
【図４】ポリカーボネートから成る係数Ｋ＝１の正の位
相差板の仰角の変化によるレターデーション変化を示す
グラフである。
【図５】ポリカーボネートから成る係数Ｋ＝１の正の位
相差板の各仰角毎の方位角の変化によるレターデーショ
ン変化を示すグラフである。
【図６】液晶表示素子における各仰角毎の方位角の変化
によるレターデーション変化を示すグラフである。
【図７】係数Ｋ＝−０．５７の３次元位相差板の仰角の
変化によるレターデーション変化を示すグラフである。
【図８】位相差板の係数Ｋの変化による視角範囲の変化
を示すグラフである。
【図９】本発明の第１実施例における視角特性を示すグ
ラフである。
【図１０】本発明の第２実施例における位相差板９，１
０の係数Ｋ１，Ｋ２の設定範囲を説明するためのグラフ
である。
【図１１】本発明の第２実施例における視角特性を示す
グラフである。
【図１２】本発明の第２実施例における色調特性を示す
グラフである。
【図１３】本発明の第３実施例である液晶表示装置１２
における各構成部材の配設条件を示す図である。
【図１４】本発明の第３実施例における視角特性を示す
グラフである。
【図１５】本発明の第３実施例における色調変化を示す
グラフである。
【図１６】本発明の第４実施例である液晶表示装置１２
の構成を示す分解断面図である。
【図１７】本発明の第４実施例である液晶表示装置１３
における各構成部材の配設条件を示す図である。
【図１８】本発明の第４実施例における位相差板９，１
０の係数Ｋ１，Ｋ２の設定範囲を説明するためのグラフ
である。
【図１９】本発明の第４実施例における視角特性を示す
グラフである。
【図２０】本発明の第４実施例における色調特性を示す
グラフである。
【図２１】本発明の第５実施例である液晶表示装置１３
における位相差板９，１０の係数Ｋ１，Ｋ２の設定範囲
を説明するためのグラフである。
【図２２】本発明の第５実施例における視角特性を示す
グラフである。
【図２３】本発明の第５実施例における色調特性を示す
グラフである。
【符号の説明】
１，７ ガラス基板 ２，６ 透明電極 ３，５ 有機配向膜 ４ 液晶層 ８，１１ 偏光板 ９，１０ 位相差板 １２，１３ 液晶表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸本 圭子 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １軸延伸高分子フィルムから成る光学補
    償板を用い、第１偏光板、第１光学補償板、第２光学補
    償板、スーパーツイステッドネマティック型液晶表示素
    子、第２偏光板をこの順序で積層した液晶表示装置にお
    いて、 １軸延伸高分子フィルムの仰角の変化に対応するレター
    デーションの変化の割合を３次元屈折率を用いて係数Ｋ
    とした場合、第１光学補償板の係数Ｋ１を、 【数１】−１≦Ｋ１≦０．１７ とし、第２光学補償板の係数Ｋ２を、 【数２】０≦Ｋ２≦１ としたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 １軸延伸高分子フィルムの仰角の変化に
    対応するレターデーションの変化の割合を３次元屈折率
    を用いて係数Ｋとした場合、第１および第２光学補償板
    の各係数Ｋ１，Ｋ２を、 【数３】−１≦Ｋ１，Ｋ２≦０ としたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 １軸延伸高分子フィルムから成る光学補
    償板を用い、第１偏光板、第１光学補償板、スーパーツ
    イステッドネマティック型液晶表示素子、第２光学補償
    板、第２偏光板をこの順序で積層した液晶表示装置にお
    いて、 １軸延伸高分子フィルムの仰角の変化に対応するレター
    デーションの変化の割合を３次元屈折率を用いて係数Ｋ
    とした場合、第１および第２光学補償板の各係数Ｋ１，
    Ｋ２を、 【数４】−１≦Ｋ１，Ｋ２≦０．２５ としたことを特徴とする液晶表示装置。
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