JPH0566384A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0566384A
JPH0566384A JP3230610A JP23061091A JPH0566384A JP H0566384 A JPH0566384 A JP H0566384A JP 3230610 A JP3230610 A JP 3230610A JP 23061091 A JP23061091 A JP 23061091A JP H0566384 A JPH0566384 A JP H0566384A
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JP
Japan
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liquid crystal
axis
polarizing plate
crystal display
display device
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JP3230610A
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English (en)
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Tomohisa Matsushita
友久 松下
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Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度変化に対して安定した白黒表示を実現す
る。 【構成】 偏光板6、位相差板4、スーパーツイステッ
ドネマティック液晶素子3、位相差板5、偏光板7をこ
の順序で積層し、液晶素子3の液晶層厚dと液晶の屈折
率異方性Δnとの積をd・Δnとし、位相差板4,5の
レターデーションをRとし、前記液晶素子3の基板2a
の液晶分子配向軸と偏光板6の吸収軸とのなす角度をα
とし、前記液晶素子3の基板2aの液晶分子配向軸と位
相差板4の光軸とのなす角度をβとし、前記液晶素子3
の基板2bの液晶分子配向軸と偏光板7の吸収軸とのな
す角度をγとし、前記液晶素子3の基板2bの液晶分子
配向軸と位相差板5の光軸とのなす角度をθとし、液晶
素子3の液晶分子のねじれ角をφとしたとき、d・Δn
=0.82〜0.86μm、R=360〜400nm、
α=40°〜50°、β=70°〜80°、γ=40°
〜50°、θ=100°〜110°、φ=210°〜2
60°の条件を満たす液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、色補償板としての位相
差板を付設した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】従来から、スーパーツイステッドネマテ
ィック型のネガ表示型液晶表示装置(以下、STN−L
CDとも言う)では、複屈折率異方性によって生じた色
付き現象を補償するために、色補償板として位相差板を
用いている。このようなSTN−LCDでは、液晶素子
のレターデーションd・Δnは、たとえば0.92μm
に選ばれ、位相差板のレターデーションRは、たとえば
400〜440nmに選ばれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の位相差板を付設
したネガ表示型のSTN−LCDでは、温度変化に対す
る色度変化が大きいため、光源であるバックライトや外
気などからの熱の影響を受けやすく、液晶表示装置の使
用環境によって表示色にむらが生じ、熱に対する表示の
均一性に劣るという問題がある。
【0004】本発明の目的は、温度変化に対して安定な
白黒表示を行うことができる液晶表示装置を提供するこ
とである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1偏光板、
第1位相差板、スーパーツイステッドネマティック液晶
素子、第2位相差板、第2偏光板をこの順序で積層して
構成される液晶表示装置において、スーパーツイステッ
ドネマティック液晶素子の液晶層厚dと液晶の屈折率異
方性Δnとの積をd・Δnとし、第1および第2位相差
板のレターデーションをRとし、前記液晶素子の第1偏
光板側基板の液晶分子配向軸と第1偏光板の吸収軸との
なす角度をαとし、前記液晶素子の第1偏光板側基板の
液晶分子配向軸と第1位相差板の光軸とのなす角度をβ
とし、前記液晶素子の第2偏光板側基板の液晶分子配向
軸と第2偏光板の吸収軸とのなす角度をγとし、前記液
晶素子の第2偏光板側基板の液晶分子配向軸と第2位相
差板の光軸とのなす角度をθとし、液晶素子の液晶分子
のねじれ角をφとしたとき、
【0006】
【数1】d・Δn=0.82〜0.86μm
【0007】
【数2】R=360〜400nm
【0008】
【数3】α=40°〜50°
【0009】
【数4】β=70°〜80°
【0010】
【数5】γ=40°〜50°
【0011】
【数6】θ=100°〜110°
【0012】
【数7】φ=210°〜260° の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置である。
【0013】
【作用】本発明に従えば、位相差板を付設したスーパー
ツイステッドネマティック型の液晶表示装置において、
従来は液晶素子の液晶層厚dと液晶の屈折率異方性Δn
との積d・Δnが0.92μm、および第1および第2
位相差板のレターデーションRが400〜440nmで
あったのに対し、d・Δnが0.82〜0.86μm、
およびレターデーションRは360〜400nmに設定
される。また液晶素子の第1偏光板側基板の液晶分子配
向軸と第1偏光板の吸収軸とのなす角度αは40°〜5
0°に選ばれ、液晶素子の第1偏光板側基板の液晶分子
配向軸と第1位相差板の光軸とのなす角度βは70°〜
80°に選ばれ、液晶素子の第2偏光板側基板の液晶分
子配向軸と第2偏光板の吸収軸とのなす角度γは40°
〜50°に選ばれ、液晶素子の第2偏光板側基板の液晶
分子配向軸と第2位相差板の光軸とのなす角度θは10
0°〜110°に選ばれ、液晶素子の液晶分子のねじれ
角φは210°〜260°に選ばれる。このような設定
条件で各構成部材を配置することによって、温度変化に
対する色度変化が小さくなることが本件発明者の実験に
よって確認されている。
【0014】さらに、d・Δnが0.82μmよりも小
さく、かつレターデーションRが360nmより小さい
場合は、コントラストが極端に悪化することが本件発明
者の実験によって確認されている。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の一実施例である液晶表示装
置1の構成を示す断面図である。液晶表示装置1は、透
光性を有する第1および第2基板2a,2bを含んで構
成されるスーパーツイステッドネマティック型の液晶表
示素子(以下、STN−LCDとも言う)3と、液晶表
示素子3を介在して配置される第1および第2位相差板
4,5と、第1および第2位相差板4,5の液晶表示素
子3とは反対側表面に配置される第1および第2偏光板
6,7とによって構成される。
【0016】液晶表示素子3は、単純マトリクス型の電
極形成パターンを有し、液晶分子のねじれ角は240°
に選ばれ、液晶層厚dと液晶層の屈折率異方性Δnとの
積d・Δnは0.86μmに設定される。また、用いら
れる液晶は、約20種類の物質の混合系であり、フェニ
ルシクロヘキサン系液晶が73%、シクロヘキサン系液
晶が13%、フェニルピリミジン系液晶が14%であ
る。さらに、第1および第2基板2a,2bは、ソーダ
ガラスで形成し、厚みは0.7〜1.1mmである。配
向膜として、ポリイミド樹脂を厚み500Åに形成し
た。ここで液晶層厚d=7.5μmであり、屈折率異方
性Δn=0.1147≒0.115である。
【0017】第1および第2位相差板4,5は、一軸性
高分子フィルム(ポリカーボネイト)から成り、厚みは
50μmであり、レターデーション値Rは390nm
(分光法による測定値)である。第1および第2偏光板
6,7は、単体透過率が42%、偏光度が99.99%
であり、厚みは180μmである。本実施例では、第1
偏光板6、第1位相差板4、液晶表示素子3、第2位相
差板5、第2偏光板7を後述する配置条件に従って積層
配置し、ネガ表示型の液晶表示装置1を構成した。
【0018】図2は、液晶表示装置1における各構成部
材の積層時の位置関係を説明するための図である。図2
において、矢印R6は液晶表示素子3を構成する第1基
板2aの液晶分子配向軸を示し、矢印R7は液晶表示素
子3を構成する第2基板2bの液晶分子配向軸を示して
いる。矢印R8は第1偏光板6の吸収軸を示し、矢印R
9は第2偏光板7の吸収軸を示している。矢印R10は
第1位相差板4の光軸(延伸方向)を示し、矢印R11
は第2位相差板5の光軸(延伸方向)を示している。
【0019】また、角度αは第1基板の液晶分子配向軸
R6と第1偏光板の吸収軸R8とのなす角度を表し、角
度βは第1基板の液晶分子配向軸R6と第1位相差板の
光軸R10とのなす角度を表し、角度γは第2基板の液
晶分子配向軸R7と第2偏光板の吸収軸R9とのなす角
度を表し、角度θは第2基板の液晶分子配向軸R7と第
2位相差板の光軸R11とのなす角度を表している。さ
らに、角度φは、液晶分子のねじれ角を表している。な
お図2において時計まわり方向を正とする。
【0020】表1は、液晶表示装置1における各構成部
材の設置条件と、比較例としての従来例における各構成
部材の設置条件とを示している。
【0021】
【表1】
【0022】上記表1に示される設定条件に従って構成
された液晶表示装置1と従来例との比較結果を以下に説
明する。
【0023】図3は、電圧無印加時の温度変化(0〜5
0℃)に対する色度変化を示す色度図である。図3にお
いて、実線L17は液晶表示装置1の色度変化を示し、
破線L18は従来例における色度変化を示している。図
3の色度図から解るように、本実施例の液晶表示装置1
は、従来例と比較して電圧無印加時の温度変化に対する
色度変化が小さい。
【0024】図4は、非選択波形印加時の温度変化(0
〜50℃)に対する色度変化を示す色度図である。図4
において、実線L19は液晶表示装置1の色度変化を示
し、破線L20は従来例の色度変化を示している。図4
から解るように、液晶表示装置1は、従来例と比較して
非選択波形印加時の温度変化に対する色度変化が小さ
い。
【0025】図5は、選択波形印加時の温度変化(0〜
50℃)に対する色度変化を示す色度図である。図5に
おいて、実線L21は液晶表示装置1の温度変化を示
し、破線L22は従来例の色度変化を示す。図5から解
るように、液晶表示装置1は、従来例と比較して選択波
形印加時の温度変化に対する色度変化が小さい。
【0026】図6は、液晶表示装置1および従来例に印
加される電圧波形を示す図である。本実施例では、1/
240D(デューティ)、1/13B(バイアス)駆動
を適用した。図6(1)は、選択波形を示し、図6
(2)は非選択波形を示す。ここでは、電圧平均化法に
基づいて、電圧波形を設定している。
【0027】一般に、液晶表示装置のバックライト(光
源)としては、CIE色度座標上でのx=0.33,y
=0.35の色度を有する冷陰極管を用いると良好な白
黒色調が得られことが知られている。図7には、前記冷
陰極管の発光スペクトルが示されている。
【0028】図8は、前述のバックライトを用いた際の
選択波形印加部の駆動電圧変化(Vop〜Vop+2.
0V)に対する色度変化を示す色度図である。図8にお
いて実線L23は液晶表示装置1における色度変化を示
し、実線L24は従来例の色度変化を示している。ここ
で電圧Vopは、液晶表示装置においてコントラストが
最大となるときの電圧Vmaxに相当し、2.0Vは色
調を変化させるのに充分な電圧幅であることを意味す
る。図8から解るように、液晶表示装置1は、従来例に
比べて電圧変化に対する色度変化が小さい。
【0029】続いて位相差板のレターデーション測定方
法を簡単に説明する。まず、吸収軸が互いに直交するク
ロスニコル状態に配置された一対の偏光板間に、2枚の
位相差板の光軸が互いに一致するように重合わせ、かつ
偏光板の吸収軸と45°の角度をなすように配置する。
【0030】この配置状態における分光透過率Tは、下
記の数8によって表される。
【0031】
【数8】
【0032】ここでIは出射光強度を表し、I0は入射
光強度を表す。またθは位相差板の光軸と偏光板の吸収
軸とのなす角度を表し、Rは2枚の位相差板のレターデ
ーション値を表し、λは光の波長を表す。
【0033】ここで、θ=45°であるので、前記分光
透過率Tは、下記の数9で表される。
【0034】
【数9】
【0035】さらに分光透過率Tは最大の値をとると
き、
【0036】
【数10】
【0037】となる。したがって、2枚の位相差板のレ
ターデーション値Rは、下記の数11によって表され
る。
【0038】
【数11】
【0039】さらに、1枚の位相差板のレターデーショ
ン値をrとすると、下記の数12の関係が成立する。
【0040】
【数12】R=2rしたがって、1枚の位相差板のレタ
ーデーション値rは、下記の数13で表される。
【0041】
【数13】
【0042】ここでn=2(nの値は干渉色から求め
る)とすると、レターデーション値rは、下記の数14
で表される。
【0043】
【数14】
【0044】ここでλは、分光透過率Tが最大となると
きの値である。
【0045】以上のように本実施例によれば、位相差板
を付設したネガ表示型の液晶表示装置1において、従来
例に比較して温度変化に対する色度変化が小さい安定な
白黒表示を得ることができる。
【0046】本発明の第2実施例として、各構成部材の
設置条件を下記の表2に示される設定条件に従って構成
した液晶表示装置1と従来例との比較結果を以下に説明
する。
【0047】
【表2】
【0048】図9は、電圧無印加時の温度変化(0〜5
0℃)に対する色度変化を示す色度図である。図9にお
いて、実線L25は液晶表示装置1の色度変化を示し、
破線L26は従来例における色度変化を示している。図
9の色度図から解るように、本実施例の液晶表示装置1
は、従来例と比較して電圧無印加時の温度変化に対する
色度変化が小さい。
【0049】図10は、非選択波形印加時の温度変化
(0〜50℃)に対する色度変化を示す色度図である。
図10において、実線L27は液晶表示装置1の色度変
化を示し、破線L28は従来例の色度変化を示してい
る。図10から解るように、液晶表示装置1は、従来例
と比較して非選択波形印加時の温度変化に対する色度変
化が小さい。
【0050】図11は、選択波形印加時の温度変化(0
〜50℃)に対する色度変化を示す色度図である。図1
1において、実線L29は液晶表示装置1の温度変化を
示し、破線L30は従来例の色度変化を示す。図11か
ら解るように、液晶表示装置1は、従来例と比較して選
択波形印加時の温度変化に対する色度変化が小さい。
【0051】以上のように本実施例によれば、位相差板
を付設したネガ表示型の液晶表示装置1において、従来
例に比較して温度変化に対する色度変化が小さい安定な
白黒表示を得ることができる。
【0052】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、位相差板
を付設したスーパーツイステッドネマティック型の液晶
表示装置において、従来の液晶表示装置に比較して温度
変化に対する色度変化が小さく安定な白黒表示を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である液晶表示装置1の構造
を示す断面図である。
【図2】液晶表示装置1における各構成部材の配置条件
を説明する図である。
【図3】液晶表示装置1および従来例の温度変化に対す
る色度変化を示す図である。
【図4】液晶表示装置1および従来例の温度変化に対す
る色度変化を示す図である。
【図5】液晶表示装置1および従来例の温度変化に対す
る色度変化を示す図である。
【図6】液晶表示装置1および従来例に印加される電圧
波形を示す図である。
【図7】液晶表示装置1に用いられるバックライトの発
光スペクトルを示す図である。
【図8】液晶表示装置1および従来例の温度変化に対す
る色度変化を示す図である。
【図9】本発明の第2実施例および従来例の温度変化に
対する色度変化を示す図である。
【図10】本発明の第2実施例および従来例の温度変化
に対する色度変化を示す図である。
【図11】本発明の第2実施例および従来例の温度変化
に対する色度変化を示す図である。
【符号の説明】
1 液晶表示装置 2a,2b 基板 3 スーパーツイステッドネマティック型液晶表示素子 4 第1位相差板 5 第2位相差板 6 第1偏光板 7 第2偏光板 R6 第1基板の液晶分子配向軸 R7 第2基板の液晶分子配向軸 R8 第1偏光板の吸収軸 R9 第2偏光板の吸収軸 R10 第1位相差板の光軸 R11 第2位相差板の光軸 α 第1基板の液晶分子配向軸と第1偏光板の吸収軸と
のなす角度 β 第1基板の液晶分子配向軸と第1位相差板の光軸と
のなす角度 γ 第2基板の液晶分子配向軸と第2偏光板の吸収軸と
のなす角度 θ 第2基板の液晶分子配向軸と第2位相差板の光軸と
のなす角度 φ 液晶分子のねじれ角

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1偏光板、第1位相差板、スーパーツ
    イステッドネマティック液晶素子、第2位相差板、第2
    偏光板をこの順序で積層して構成される液晶表示装置に
    おいて、 スーパーツイステッドネマティック液晶素子の液晶層厚
    dと液晶の屈折率異方性Δnとの積をd・Δnとし、第
    1および第2位相差板のレターデーションをRとし、前
    記液晶素子の第1偏光板側基板の液晶分子配向軸と第1
    偏光板の吸収軸とのなす角度をαとし、前記液晶素子の
    第1偏光板側基板の液晶分子配向軸と第1位相差板の光
    軸とのなす角度をβとし、前記液晶素子の第2偏光板側
    基板の液晶分子配向軸と第2偏光板の吸収軸とのなす角
    度をγとし、前記液晶素子の第2偏光板側基板の液晶分
    子配向軸と第2位相差板の光軸とのなす角度をθとし、
    液晶素子の液晶分子のねじれ角をφとしたとき、 【数1】d・Δn=0.82〜0.86μm 【数2】R=360〜400nm 【数3】α=40°〜50° 【数4】β=70°〜80° 【数5】γ=40°〜50° 【数6】θ=100°〜110° 【数7】φ=210°〜260° の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
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