JPH0566401A - 液晶表示素子 - Google Patents

液晶表示素子

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JPH0566401A
JPH0566401A JP3226707A JP22670791A JPH0566401A JP H0566401 A JPH0566401 A JP H0566401A JP 3226707 A JP3226707 A JP 3226707A JP 22670791 A JP22670791 A JP 22670791A JP H0566401 A JPH0566401 A JP H0566401A
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
retardation film
uniaxiality
film
retardation
Prior art date
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Pending
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JP3226707A
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English (en)
Inventor
Osamu Okumura
治 奥村
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPH0566401A publication Critical patent/JPH0566401A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 視角の広い液晶表示素子を提供する。 【構成】 スーパーツイスト液晶セルと、光学的に正の
一軸性を示す位相差フィルムと、光学的に負の一軸性を
示す位相差フィルムと、これらを挟むように配置された
一対の偏光板とを備えた液晶表示素子において、前記正
負の位相差フィルムを軸方向が平行になるように隣接し
て配置する。但し負のフィルムを液晶セルに近い側に、
正のフィルムを偏光板に近い側に置いた方が良い。また
負のフィルムと正のフィルムのリターデーションの比は
40:60から80:20が望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のツイステッドネマチック(TN)
モードを用いた液晶表示素子(LCD)は、明るい白/
黒表示が可能であるため、時計、電卓、計測機、電話
機、家電製品等に広く採用されている。しかしながらT
N―LCDには、電気光学特性のしきい値特性が急峻で
ないために、表示容量が増大するとコントラストが悪く
なるという本質的な問題があった。
【0003】この対策として、液晶のツイスト角をTN
モードよりも大きくしたスーパーツイステッドネマチッ
ク(STN)モードが提案され、大表示容量でも高いコ
ントラストが得られるようになった。しかしながら、こ
のSTN−LCDは液晶の複屈折効果を利用しているた
めに、黄/黒あるいは青/白といった表示の着色が避け
られず、人間工学的認識性からみて好ましくなかった。
【0004】この対策として、位相差フィルムを用いて
STNモードの着色を補償する手段が工夫され、FTN
モード、FSTNモード等と呼ばれている。FTNーL
CDは、近年ノートパソコン等の個人向け情報機器に広
く採用されつつある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来から
実用化されているFTNモードを利用した液晶表示素子
は、光学的に正の一軸性のフィルムだけを利用したもの
であり、視角が狭いという課題があった。視角が狭いと
は、観察方向によって表示コントラストが低下したり、
表示の反転や色付きが生ずる現象である。
【0006】本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、光学的に正の一軸性を示
す位相差フィルムと、負の一軸性を示す位相差フィルム
とを軸を揃えて複数枚積層することによって、視角の広
い液晶表示素子を提供するところにある。
【0007】なお、ここで用いた位相差フィルムの軸方
向という言葉は、フィルム面内で最も屈折率の大きい方
向の意味である。つまり光学的に正の一軸性を示す位相
差フィルムではその延伸方向が、また光学的に負の一軸
性を示す位相差フィルムではその延伸方向と直角な方向
が、位相差フィルムの軸方向となる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、対向する2枚の基板間にツイスト配向をした液晶を
挟持してなる液晶セルと、少なくとも1枚の光学的に正
の一軸性を示す位相差フィルムと、少なくとも1枚の光
学的に負の一軸性を示す位相差フィルムと、これらを挟
むように配置された一対の偏光板とを備えた液晶表示素
子において、前記光学的に正の一軸性を示す位相差フィ
ルムと前記光学的に負の一軸性を示す位相差フィルムの
内の少なくとも一対は隣接して配置され、しかもこの一
対の正負の位相差フィルムはその軸方向が一致している
ことを特徴とする。
【0009】また、前記一対の正負の位相差フィルムの
内、光学的に負の一軸性を示す位相差フィルムが液晶セ
ルに近い側に、光学的に正の一軸性を示す位相差フィル
ムが偏光板に近い側に配置されていことを特徴とする。
【0010】また、前記光学的に負の一軸性を示す位相
差フィルムと光学的に正の一軸性を示す位相差フィルム
のリターデーション△ndの比が、40:60から8
0:20の間であり、さらに望ましくは60:40に近
いことを特徴とする。
【0011】
【作用】位相差フィルムは、通常高分子の一軸延伸によ
って作成するが、高分子材料によって膜厚方向の屈折率
zが変化する。軸方向の屈折率をnx、フィルム面内で
これに直角な方向の屈折率をnyとしたとき、光学的に
正の一軸性を示す位相差フィルムはnx>ny≒nzの関
係にあり、光学的に負の一軸性を示す位相差フィルムは
z≒nx>nyの関係にある。その違いはnzの大きさ
が、フィルム面内の大きい方の屈折率に近いか、小さい
方の屈折率に近いかである。
【0012】パネル正面の特性はnxとnyで決まりnz
には関係ないが、nzは視角特性に大きく影響する。例
えば、nxの値を1.592、nyの値を1.588に固
定し、nzの値を1.586から1.594まで変化さ
せた場合の視角特性を計算機シミュレーションにより見
積もった。図7の(a)、(b)、(c)、(d)、
(e)は、それぞれnzの値が1.586、1.58
8、1.590、1.592、1.594のときの視角
特性である。ただし図の中央がパネル正面方向、それを
とりまく6つの同心円は内から順に、正面からの傾き角
10度、20度、30度、40度、50度、60度の方
向を示している。また41、42、43はそれぞれコン
トラスト比1:1、1:3、1:10の等コントラスト
曲線である。図より明らかなように、最も視角が広くな
るのは(c)の場合である。さらに精密な計算機シミュ
レーションによれば、nzの値がnxとnyの中間値をと
るときに最も視角が広くなることがわかっている。
【0013】さて(a)のnx>ny>nzというフィル
ムは、ポリカーボネート(PC)、ポリビニルアルコー
ル(PVA)、ポリエステルナフタレート(PEN)、
ポリサルフォン(PS)、ポリプロピレン(PP)等の
高分子を延伸して得られる。(b)のnx>ny=nz
いうフィルムも前記PC等の高分子を丁寧に一軸延伸し
て得られる。同様にポリスチレン(PSt)やポリメチ
ルメタクリレート(PMMA)等の高分子を延伸するこ
とによって、(d)のnz=nx>nyというフィルムや
(e)のnz>nx>nyというフィルムも得ることがで
きる。しかしながら(c)のnx>nz>nyというフィ
ルムを得るためには、一軸方向に延伸する際に、フィル
ム面内でこれに直角な方向に圧縮するか、あるいは膜厚
方向に延伸するしかない。このような延伸は非常な困難
が伴い、現在の技術では均一に生産できない。
【0014】そこで本発明においては、光学的に正の一
軸性を示す位相差フィルムと負の一軸性を示す位相差フ
ィルムとを軸を揃えて積層することによって、疑似的に
zを大きくし、nx>nz>nyというフィルムを作成し
た。
【0015】
【実施例】
(実施例1)図1は、本発明の実施例1における液晶表
示素子の断面図である。図中、1は上側偏光板、2は第
一の位相差フィルム、3は第二の位相差フィルム、4は
液晶セル、5は下側偏光板である。また、6は液晶セル
の上基板、7は下基板、8は透明電極、9は液晶であ
る。
【0016】液晶セルにはメルク社製の液晶ZLI−2
293(Δn=0.1322、ν=1.119)を用
い、セルギャップdが6.5μmのセルにツイスト配向
させた。第一の位相差フィルムには光学的に正の一軸性
を示すPCの一軸延伸フィルムを、第二の位相差フィル
ムには光学的に負の一軸性を示すPStの一軸延伸フィ
ルムを用いた。リターデーション△ndはそれぞれ0.
29μmであり、光学的に負の一軸性を示す位相差フィ
ルムと光学的に正の一軸性を示す位相差フィルムのリタ
ーデーションの比は50:50である。
【0017】図2は、実施例1における液晶表示素子の
各軸の関係図である。ここで上側偏光板の偏光軸方向1
1が第一の位相差フィルムの軸方向12となす角度21
を左45度、12が第二の位相差フィルムの軸方向13
となす角度22を0度、13が上基板のラビング方向1
4となす角度23を左90度、14と下基板のラビング
方向15により決まる液晶のツイスト角24を左240
度、下側偏光板の偏光軸方向16が15となす角度25
を左45度とした。
【0018】図3は、実施例1における液晶表示素子の
視角特性を示す図である。図の中央がパネル正面方向、
それをとりまく6つの同心円は内から順に、正面からの
傾き角10度、20度、30度、40度、50度、60
度の方向を示している。また41、42、43はそれぞ
れコントラスト比1:1、1:3、1:10の等コント
ラスト曲線である。少なくとも正面から38度の方向ま
で表示の反転(コントラスト比が1:1以下になるこ
と)がなく、またこの図には示せなかったが、視角によ
る表示の色変化も殆どなく、優れた視角特性を示してい
る。
【0019】(実施例2)実施例2の液晶表示素子の構
造および軸関係は、実施例1と同様である。ただし、第
一の位相差フィルムには光学的に正の一軸性を示すPE
Nの一軸延伸フィルムを、第二の位相差フィルムには光
学的に負の一軸性を示すPMMAの一軸延伸フィルムを
用いた。リターデーション△ndはPENが0.17μ
m、PMMAが0.41μmであり、光学的に負の一軸
性を示す位相差フィルムと光学的に正の一軸性を示す位
相差フィルムのリターデーションの比は70:30であ
る。図4は、実施例2における液晶表示素子の視角特性
を示す図である。少なくとも正面から38度の方向まで
表示の反転がない上、視角による表示の色変化も殆どな
く、極めて優れた視角特性を示す。
【0020】視角は、前記リターデーションの比が6
0:40のときに最も良く、このとき正面から40度の
方向まで表示の反転がない。逆に前記リターデーション
の比が40:60寄りも小さいとき、あるいは80:2
0よりも大きいときには、正面から35度以内で表示の
反転が起こり、視角によっては表示が緑や紫に着色す
る。
【0021】(実施例3)実施例3においては正負の位
相差フィルムを各2枚、計4枚用いた。構成は観察者側
から順に、上側偏光板、第一の位相差フィルム、第二の
位相差フィルム、液晶セル、第三の位相差フィルム、第
四の位相差フィルム、下側偏光板である。第一の位相差
フィルムと第四の位相差フィルムにはいずれも光学的に
正の一軸性を示すPCの一軸延伸フィルムを、第二の位
相差フィルムと第三の位相差フィルムにはいずれも光学
的に負の一軸性を示すPStの一軸延伸フィルムを用い
た。リターデーション△ndは各々0.21μmであ
り、光学的に負の一軸性を示す位相差フィルムと光学的
に正の一軸性を示す位相差フィルムのリターデーション
の比は50:50である。また隣接する2枚のフィル
ム、即ち第一の位相差フィルムと第二の位相差フィル
ム、第三の位相差フィルムと第四の位相差フィルムの軸
方向はそれぞれ平行になっている。
【0022】実施例3はフィルムを2組用いているため
に、実施例1、2に比較して正面のコントラストが高
く、色付きも少ない。また視角特性も正面から33度の
方向まで表示の反転がない上、視角による表示の色変化
も少ない。
【0023】(比較例1)従来から実用化されているよ
うに、光学的に正の一軸性を示す材料だけを用いた場合
はどうであろうか。実施例1と同様の構造と軸関係にお
いて、第一の位相差フィルムに光学的に正の一軸性を示
すポリカーボネート(PC)の一軸延伸フィルムを用
い、第二の位相差フィルムを用いなかった。PCフィル
ムのリターデーションは0.58μmである。
【0024】図5は、比較例1における液晶表示素子の
視角特性を示す図である。正面から29度で表示の反転
が起こり、視角によっては表示が緑や赤に着色する。
【0025】これは本発明の請求の範囲外であり、この
視角特性は本発明の液晶表示素子に比べて満足できるも
のではない。
【0026】(比較例2)実施例1において光学的に正
の一軸性を示す位相差フィルムと、光学的に負の一軸性
を示すフィルムの位置を交換した場合にはどうであろう
か。実施例1と同様の構造と軸関係において、第一の位
相差フィルムには光学的に負の一軸性を示すPStの一
軸延伸フィルムを、第二の位相差フィルムには光学的に
正の一軸性を示すPCの一軸延伸フィルムを用いた。リ
ターデーション△ndはそれぞれ0.29μmであり、
光学的に負の一軸性を示す位相差フィルムと光学的に正
の一軸性を示す位相差フィルムのリターデーションの比
は50:50である。
【0027】図6は、比較例1における液晶表示素子の
視角特性を示す図である。表示の反転が起こるのは正面
から32゜であり、従来の技術である比較例1よりも若
干改善されているが、視角による表示の色変化が大き
い。
【0028】やはり、光学的に負の一軸性を示す位相差
フィルムを液晶セルに近い側に、光学的に正の一軸性を
示す位相差フィルムを偏光板に近い側に配置する構成の
方が望ましい。
【0029】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、光学
的に正の一軸性を示す位相差フィルムと、負の一軸性を
示す位相差フィルムとを軸を揃えて複数枚積層すること
によって、視角の広い液晶表示素子を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1、2及び比較例1、2にお
ける液晶表示素子の断面図である。
【図2】 本発明の実施例1、2及び比較例1、2にお
ける液晶表示素子の各軸の関係図である。
【図3】 本発明の実施例1における液晶表示素子の視
角特性を示す図である。
【図4】 本発明の実施例2における液晶表示素子の視
角特性を示す図である。
【図5】 比較例1における液晶表示素子の視角特性を
示す図である。
【図6】 比較例2における液晶表示素子の視角特性を
示す図である。
【図7】 位相差フィルムの膜厚方向の屈折率nzが視
角特性に及ぼす影響を示す図である。nxの値を1.5
92、nyの値を1.588に固定し、nzの値を(a)
1.586、(b)1.588、(c)1.590、
(d)1.592、(e)1.594と変化させた。
【符号の説明】
1 上側偏光板 2 第一の位相差フィルム 3 第二の位相差フィルム 4 液晶セル 5 下側偏光板 6 液晶セル4の上基板 7 液晶セル4の下基板 8 透明電極 9 液晶 11 上側偏光板1の偏光軸方向 12 第一の位相差フィルム2の軸方向 13 第二の位相差フィルム3の軸方向 14 液晶セルの上基板6のラビング方向 15 液晶セルの下基板7のラビング方向 16 下側偏光板5の偏光軸方向 21 11が12となす角度 22 12が13となす角度 23 13が14となす角度 24 液晶9のツイスト角 25 16が15となす角度 41 コントラスト比1:1の等コントラスト曲線 42 コントラスト比1:3の等コントラスト曲線 43 コントラスト比1:10の等コントラスト曲線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対向する2枚の基板間にツイスト配向を
    した液晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも1枚の
    光学的に正の一軸性を示す位相差フィルムと、少なくと
    も1枚の光学的に負の一軸性を示す位相差フィルムと、
    これらを挟むように配置された一対の偏光板とを備えた
    液晶表示素子において、前記光学的に正の一軸性を示す
    位相差フィルムと前記光学的に負の一軸性を示す位相差
    フィルムの内の少なくとも一対は隣接して配置され、し
    かもこの一対の正負の位相差フィルムはフィルム面内で
    最も屈折率の大きい方向が一致していることを特徴とす
    る液晶表示素子。
  2. 【請求項2】 前記一対の正負の位相差フィルムの内、
    光学的に負の一軸性を示す位相差フィルムが液晶セルに
    近い側に、光学的に正の一軸性を示す位相差フィルムが
    偏光板に近い側に配置されていことを特徴とする請求項
    1記載の液晶表示素子。
  3. 【請求項3】 前記光学的に負の一軸性を示す位相差フ
    ィルムと光学的に正の一軸性を示す位相差フィルムのリ
    ターデーション△ndの比が、40:60から80:2
    0の間であることを特徴とする請求項1記載の液晶表示
    素子。
JP3226707A 1991-09-06 1991-09-06 液晶表示素子 Pending JPH0566401A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6642981B1 (en) 1996-09-30 2003-11-04 Fujitsu Display Technologies Corporation Liquid crystal display device operating in a vertically aligned mode including at least one retardation film

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US6642981B1 (en) 1996-09-30 2003-11-04 Fujitsu Display Technologies Corporation Liquid crystal display device operating in a vertically aligned mode including at least one retardation film
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