JPH06167706A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH06167706A
JPH06167706A JP4328969A JP32896992A JPH06167706A JP H06167706 A JPH06167706 A JP H06167706A JP 4328969 A JP4328969 A JP 4328969A JP 32896992 A JP32896992 A JP 32896992A JP H06167706 A JPH06167706 A JP H06167706A
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viewing angle
crystal cell
phase plate
vertical axis
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JP4328969A
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Yoshinaga Miyazawa
善永 宮沢
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 中間階調を表示する際の視角による明るさの
逆転現象を改善できるとともに、色変化の視角依存性が
小さく、階調を正確に表示できる液晶表示装置を提供す
る。 【構成】 液晶分子がほぼ90°でツイスト配向された
ツイステッドネマティック型の液晶セル1の光入射側に
偏光子2を配置するとともに、この液晶セル1の光出射
側に検光子3を配置し、かつこの検光子3と液晶セル1
との間に、延伸方向屈折率nX、面内直交方向屈折率
Y、厚み方向屈折率nZがnX=nY≠nZを満足し光軸
が厚み方向に存在する垂直軸位相板4を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、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、ワードプロセッサやパーソナルコ
ンピュータなどのディスプレイとして用いられている液
晶表示装置には、TFT−TN型の液晶表示装置が用い
られている。この液晶表示装置は、各画素ごとに駆動用
の薄膜トランジスタ(TFT)が配設されたツイステッ
ドネマティック(TN)型の液晶セルの光入射側に偏光
子がその透過軸を液晶セルの入射側基板の配向処理方向
と直交させて配設され、液晶セルの光出射側に検光子が
その透過軸を前記偏光子の透過軸とほぼ直交させて配設
されている。この従来の液晶表示装置は、各画素にスタ
ティック的な電圧を印加して駆動することができるの
で、単純マトリックス型の液晶表示装置に比べてコント
ラストが高く、視野角も比較的広い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のTN型の液晶表示装置は、表示面に垂直な方
向から視た場合は非常に明るく色もつきにくいが、上下
方向の視野角が狭いという欠点を有している。即ち、表
示面の垂直方向から上下方向へ視る方向を傾けるとコン
トラストが大きく低下する。そして、中間階調を表示す
る際には、表示面垂直方向に対する視る角度(以下、視
角という)を下方向に傾けた場合に明るさの逆転現象が
現われ、階調表示が乱れるという欠点がある。このよう
な欠点を解消するために、最近では、偏光子と液晶セル
との間、もしくは検光子と液晶セルとの間に1軸性位相
板を配設した液晶表示装置が考えられているが、このよ
うな液晶表示装置では中間階調における明るさの逆転現
象はある程度改善できるが、表示の色変化の視角依存性
が大きくなるという問題が生じる。
【0004】図21(A)〜図21(C)に、1軸性位
相板を用いない従来の典型的な液晶表示装置において、
光透過率L*と印加電圧Vの関係を示すL*−V曲線の
視角依存性を示した。ここで、図21(A)は液晶セル
の上方向(入射側基板の配向処理方向を基準とした表示
面の方向を表わす角度である方位角が135°の方向)
に、図21(B)は下方向(方位角が315°の方向)
に、図21(C)は右方向(方位角が45°の方向)
に、それぞれ視角を0°〜50°に振った際の各L*−
V曲線を示している。また、これらの図で、実線は視角
が0°、点線は視角が10°、破線は視角が20°、1
点鎖線は視角が30°、2点鎖線は視角40°、3点鎖
線は視角が50°の場合をそれぞれ表わしている。これ
ら3通りのL*−V曲線のうち、図21(B)に示す下
方向に視角を傾けた場合のL*−V曲線には大きな瘤部
が現われているため、中間階調表示を行なった場合に下
方向での明るさの逆転現象が目だってしまう。図22
(A)〜図22(C)に、1軸性位相板を用いない従来
の液晶表示装置において視角を基板の法線方向から順次
10°ずつ50°まで傾けたときの光の色相変化を上方
向、下方向、右方向の各方向ごとにCIE色度図に示し
た。この場合の駆動電圧は6Vである。これらの図で、
黒四角(■)は視角が0°、白四角(□)は視角が10
°、黒三角(▲)は視角が20°、白三角(△)は視角
が30°、黒星(★)は視角40°、白星(☆)は視角
が50°のときをそれぞれ表わしている。これらの図か
ら明らかなように、1軸性位相板を用いない従来の液晶
表示装置では、色変化の視角依存性が小さい。
【0005】図23(A)〜図23(C)に、1軸性位
相板を用いた液晶表示装置における光透過率L*と印加
電圧Vの関係を示すL*−V曲線の視角依存性を示し
た。ここでも図23(A)は上方向に、図23(B)は
下方向に、図23(C)は右方向に、それぞれ視角を傾
けた場合の各L*−V曲線を示している。これらと図2
1(A)〜図21(C)を比べると明らかなように、図
23(B)に示す方位角が315°の下方向で、L*−
V曲線に図21(B)に示されたような大きな瘤部が現
われていないため、中間階調表示を行なった場合の明る
さの逆転現象が改善されている。図24(A)〜図24
(C)に、上、下、右の3方向における光の色相変化を
CIE色度図に示した。図24(A)に示された上方向
のCIE色度図と図24(C)に示された右方向のCI
E色度図では、6V印加時におけるそれぞれの方向での
色変化の視角依存性が、1軸性位相板を用いない従来の
液晶表示装置とほぼ同様である。しかし、図24(B)
に示された下方向での色変化の視角依存性は、図22
(B)に示される1軸性位相板を用いない場合より大き
い。
【0006】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、中間階調を表示する際に
視角による明るさの逆転現象を改善できるとともに、視
角による色変化が小さい液晶表示装置を提供することで
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、液晶分子が
ほぼ90°でツイスト配向されたツイステッドネマティ
ック型の液晶セルと、この液晶セルの外側にこれを挾む
ように配設された一対の偏光板と、一対の偏光板間に配
置された位相板とを具備し、前記液晶セルはΔndの値
が300〜600nmの範囲で、前記位相板は、少なく
とも1枚が、延伸方向屈折率をnX、面内直交方向屈折
率をnY、厚み方向屈折率をnZとしたときnX=nY≠n
Zを満足する垂直軸位相板であることを特徴とする液晶
表示装置である。
【0008】
【作用】この発明によれば、液晶分子がほぼ90°でツ
イスト配向されたツイステッドネマティック型の液晶セ
ルの外側にこれを挾むように一対の偏光板を配設すると
ともに、この液晶セルと一方の偏光板との間に、延伸方
向屈折率nX、面内直交方向屈折率nY、厚み方向屈折率
ZがnX=nY≠nZを満足する垂直軸位相板を配設した
ので、この垂直軸位相板によって液晶セルを垂直に透過
する光と斜めに透過する光の位相差の相違が補償され、
中間階調表示の際の明るさの逆転現象が抑制され、色変
化の視角依存性が改善される。
【0009】
【実施例】以下、図1〜図8を参照して、この発明の第
1実施例を説明する。図1および図2に液晶表示装置の
断面図および分解斜視図を示した。この液晶表示装置で
は、ツイステッドネマティック型の液晶セル1の光入射
側に偏光子2が設けられ、液晶セル1の光出射側に検光
子3が設けられ、液晶セル1と検光子3との間に垂直軸
位相板4が設けられている。
【0010】液晶セル1は、一方の電極5およびこの電
極5の各画素ごとに配置された駆動用の薄膜トランジス
タ(TFT)6並びにこれらを覆う配向膜7が形成され
た下基板8と、前記一方の電極5と直交して対向する他
方の電極9およびこの他方の電極を覆う配向膜10が形
成された上基板11と、これら上下の基板8、11とシ
ール材12とで囲まれた領域内に封入され、弾性定数比
3/K1の値が1.57、K3/K2の値が1.89、誘電率比Δ
ε/ε⊥の値が1.29、ギャップdとナチュラルピッチp
の比d/pの値が約0.052の液晶材料13とからなって
いる。なお、この液晶セル1は図面上で下方から光が入
射されるものであり、以下では下基板を入射側基板8、
上基板を出射側基板11という。
【0011】入射側基板8と出射側基板11の対向する
それぞれの面に形成された配向膜7、10は、それぞれ
ラビングなどの配向処理が施されている。入射側基板8
の配向膜7は、図2に示すように、液晶セル1を正面か
ら観たときの左右方向に沿った液晶セル1の長手方向に
対して左上から右下方向に約45°の傾きをもった方向
7aに配向処理が施されている。出射側基板11の配向
膜10は、入射側基板8の配向処理方向7a(以下、入
射側配向処理方向という)に対して光出射側から見て右
回りにほぼ90°回転した方向10aに配向処理が施さ
れている。このような配向処理により、液晶材料13の
分子は光出射側から見て左回りにほぼ90°ツイストし
て配列されている。そして、液晶分子のプレチルト角は
約3°である。また、液晶セル1のギャップdと屈折率
異方性Δnとの積Δndの値は300〜600nmの範
囲に設定されており、好ましくは380nm(測定波
長:589nm)である。
【0012】偏光子2は、その透過軸2aが液晶セル1
の入射側配向処理方向7aとほぼ直交するように配設さ
れている。検光子3は、その透過軸3aが偏光子2の透
過軸2aとほぼ直交するように配設されている。垂直軸
位相板4は、延伸方向屈折率nX、面内直交方向屈折率
Y、厚み方向屈折率nZの3方向の屈折率を有し、これ
ら3方向の屈折率がnX=nY≠nZの関係を満足し、屈
折率異方性Δn(=nZ−nX)と厚さdとの積Δndの
値が−300〜300nmの範囲に設定されている。本
例の垂直軸位相板4はポリカーボネイトからなり、厚さ
dが50μmで、延伸方向屈折率nXが1.581、面内直交
方向屈折率nYが延伸方向屈折率nXと同じ1.581で、厚
み方向屈折率nZが1.575〜1.587(いずれの場合も、測
定波長は589nm)である。
【0013】この第1実施例では、液晶セル1と検光子
3との間に3方向の屈折率がnX=nY≠nZの関係を満
足する垂直軸位相板4を配置したので、この垂直軸位相
板4によって液晶セル1を垂直に透過する光と斜めに透
過する光の位相差の相違が補償され、中間階調表示の際
の明るさの逆転現象が抑制され、下辺方向の色変化の視
角依存性が小さくなり、視角特性を大幅に改善できる。
【0014】垂直軸位相板のΔndは、それを配設した
液晶表示装置により得られる表示特性に応じ上述した範
囲内において適宜設定されるが、その液晶表示装置の表
示特性について、図3〜図6を参照して説明する。図3
は明状態(印加電圧が0V)での光透過率の比L*1
L*0の垂直軸位相板のΔndに対する変化を示した。
ここで、L*1は明状態における視角50°での光透過
率、L*0は明状態における視角0°(正面)での光透
過率である。この図3では、L*1/L*0が高い方が良
く、垂直軸位相板のΔndが0〜200nmで良い特性
が得られている。図4は暗状態(印加電圧が6V)での
光透過率の比L*2/L*0の垂直軸位相板のΔndに対
する変化を示した。この場合のL*2は、暗状態におけ
る視角50°での光透過率である。この図4では、L*
2/L*0が低い方が良く、垂直軸位相板のΔndが−2
00〜0nmでより良い特性が得られている。図5は最
大光透過率L*0の半値電圧幅ΔV(1/2)の垂直軸
位相板のΔndに対する変化を示した。このΔV(1/
2)は、最大光透過率の半値L*0/2をそれぞれ得る
ことができる視角0°での電圧V1と視角50°での電
圧V2との差(V1−V2)であり、これは中間階調での
表示特性の視角依存性を表わす。この図5では、最大光
透過率L*0の半値電圧幅ΔV(1/2)が低い方が良
く、垂直軸位相板のΔndが0〜200nmでより良い
特性が得られている。図6は瘤部での光透過率の比L*
3/L*0の垂直軸位相板のΔndに対する変化を示し
た。この場合のL*3は瘤部での最大光透過率である。
この図6では、光透過率の比L*3/L* 0の値が低い方
が良く、垂直軸位相板のΔndが0〜200nmの範囲
が良く、特に100nm付近で最も良い特性が得られて
いる。なお、これらの図において、白四角(□)は方位
角が135°の上方向、プラス(+)は方位角が315
°の下方向、菱形(◇)は方位角が45°の右方向をそ
れぞれ表わしている。これらの図から明らかなように、
垂直軸位相板のΔndの値は、−300〜300nm
(測定波長:589nm)の範囲が好ましく、そのうち
でも−200〜200nmの範囲がよい。特に、100
nm付近が瘤部での光透過率の比L*3/L*0を最も小
さく抑えることができる。
【0015】次に、垂直軸位相板として、Δndの値が
100nmで、厚み方向屈折率nZが1.583の垂直軸位相
板4を用いたTN型の液晶表示装置によるL*−V曲線
と表示色の視角依存性(以下、視角特性という)との具
体的な測定結果について、1軸性位相板を用いた従来の
ものと比較しながら説明する。
【0016】図7(A)〜図7(C)に、垂直軸位相板
4を用いた液晶表示装置におけるL*−V曲線の視角依
存性を示した。この場合にも、実線は視角が0°、点線
は視角が10°、破線は視角が20°、1点鎖線は視角
が30°、2点鎖線は視角40°、3点鎖線は視角が5
0°の場合をそれぞれ表わしている。図7(A)は、液
晶セルの上方向(方位角が135°の方向)に視角を0
°〜50°に振った際のL*−V曲線で、図23(A)
とほぼ同様の特性を示している。図7(B)は、液晶セ
ルの下方向(方位角が315°の方向)に視角を0°〜
50°に振った際のL*−V曲線で、図23(B)のL
*−V曲線と比べて瘤部がさらに小さくなっているの
で、中間階調表示を行なった場合に明るさの逆転現象が
さらに抑制される。図7(C)は、液晶セルの右方向
(方位角が45°の方向)に視角を0°〜50°に振っ
た際のL*−V曲線で、図23(C)とほぼ同様の特性
を示している。
【0017】図8(A)〜図8(C)に、上述の垂直軸
位相板4を用いた液晶表示装置において視角を基板の法
線方向から順次10°ずつ50°まで傾けたときの光の
色相変化を、上方向、下方向、右方向の各方向ごとにC
IE色度図に示した。これらの図で、黒四角(■)は視
角が0°、白四角(□)は視角が10°、黒三角(▲)
は視角が20°、白三角(△)は視角が30°、黒星
(★)は視角40°、白星(☆)は視角が50°の場合
をそれぞれ表わしている。これらの図から明らかなよう
に、図8(A)と図8(C)に示されている色相変化の
各視角依存性は、図24(A)および図24(C)に示
された色相変化の各視角依存性とほぼ同等である。しか
し、図8(B)に示されている下方向での色相変化の視
角依存性は、図24(B)に示された下方向での色相変
化の視角依存性よりも小さい。
【0018】このように、この具体例によれば、中間階
調表示の際の明るさの逆転現象を抑制でき、かつ下方向
の色変化の視角依存性が改善され、視角特性が向上し、
階調を正確に表示することができる。
【0019】次に、この発明の第2実施例を説明する。
この第2実施例では、垂直軸位相板が液晶ポリマからな
る。この液晶ポリマからなる垂直軸位相板は、Δndの
値が100nmで、厚さdが3μmで、延伸方向屈折率
Xが1.484、面内直交方向屈折率nYが延伸方向屈折率
Xと同じ1.484で、厚み方向屈折率nZが1.517(いずれ
の場合も、測定波長は589nm)である。これ以外は
第1実施例と同じ構造になっている。
【0020】このような垂直軸位相板を用いた液晶表示
装置の視角特性の具体的な測定結果について、図9およ
び図10を参照して、1軸性位相板を用いた従来のもの
と比較しながら説明する。
【0021】図9(A)〜図9(C)に、液晶ポリマか
らなる垂直軸位相板を用いた液晶表示装置におけるL*
−V曲線の視角依存性を示した。この場合も、実線は視
角が0°、点線は視角が10°、破線は視角が20°、
1点鎖線は視角が30°、2点鎖線は視角40°、3点
鎖線は視角が50°をそれぞれ表わしている。図9
(A)は、液晶セルの上方向(方位角が135°の方
向)に視角を0°〜50°に振った際のL*−V曲線
で、図23(A)とほぼ同様の特性を示している。図9
(B)は、液晶セルの下方向(方位角が315°の方
向)に視角を0°〜50°に振った際のL*−V曲線
で、図23(B)のL*−V曲線と比べ下方向でのすべ
ての視角において瘤部がさらに小さくなっているので、
中間階調表示を行なった場合に明るさの逆転現象がさら
に抑制される。図9(C)の特性は、図23(C)の特
性とほぼ同様である。
【0022】図10(A)〜図10(C)に、上述した
垂直軸位相板を用いた液晶表示装置において視角を基板
の法線方向から順次10°ずつ50°まで傾けたときの
光の色相変化を、上方向、下方向、右方向の各方向ごと
にCIE色度図に示した。これらの図で、黒四角(■)
は視角が0°、白四角(□)は視角が10°、黒三角
(▲)は視角が20°、白三角(△)は視角が30°、
黒星(★)は視角40°、白星(☆)は視角が50°を
それぞれ表わしている。これらの図から明らかなよう
に、図10(A)と図10(C)に示された色相変化の
各視角依存性は、図24(A)および図24(C)に示
された色相変化の視角依存性と同等であるが、図10
(B)に示された下方向での色相変化の視角依存性は、
図24(B)に示されたそれよりも小さい。
【0023】このように、この第2実施例の具体例で
も、中間階調表示の際の明るさの逆転現象を抑制でき、
下方向の色変化の視角依存性が改善され、視角特性を改
善し、階調を正確に表示することができる。
【0024】次に、図11〜図20を参照して、この発
明の第3実施例を説明する。この場合、図1および図2
に示された第1実施例と同一部分には同一符号を付し、
その説明は適宜省略する。図11および図12に示され
た液晶表示装置では、液晶セル1の光入射側に設けられ
た偏光子2と液晶セル1との間に第1垂直軸位相板20
が設けられ、液晶セル1の光出射側に設けられた検光子
3と液晶セル1との間に第2垂直軸位相板21が設けら
れている。この場合、液晶セル1は第1実施例と同じ構
造であり、液晶セル1のギャップdと屈折率異方性Δn
との積Δndの値が300〜600nmの範囲に設定さ
れ、好ましくは380nm(測定波長:589nm)で
ある。また、偏光子2は、第1実施例と同様、その透過
軸2aが液晶セル1の入射側配向処理方向7aとほぼ直
交するように配設されており、検光子3は、その透過軸
3aが偏光子2の透過軸2aとほぼ直交するように配設
されている。
【0025】第1垂直軸位相板20および第2垂直軸位
相板21は、それぞれ、延伸方向屈折率nX、面内直交
方向屈折率nY、厚み方向屈折率nZの3方向の屈折率を
有し、これら3方向の屈折率がnX=nY≠nZの関係を
満足し、屈折率異方性Δn(=nZ−nX)と厚さdとの
積Δndの値が−300〜300nmに設定されてい
る。本例の垂直軸位相板20、21はそれぞれポリカー
ボネイトからなり、厚さdが50μmで、延伸方向屈折
率nXが1.581、面内直交方向屈折率nYが延伸方向屈折
率nXと同じ1.581で、厚み方向屈折率nZが1.575〜1.58
7(いずれの場合も、測定波長は589nm)である。
【0026】この第3実施例では、液晶セル1と偏光子
2との間および液晶セル1と検光子3との間に3方向の
屈折率がnX=nY≠nZの関係を満足する第1、第2垂
直軸位相板20、21をそれぞれ配置したので、これら
第1、第2垂直軸位相板20、21によって液晶セル1
を垂直に透過する光と斜めに透過する光の位相差の相違
が補償され、中間階調表示の際の明るさの逆転現象が抑
制され、色変化の視角依存性が小さくなり、視角特性を
大幅に改善できる。
【0027】液晶表示セル1を挾んで配設する一対の垂
直軸位相板のΔndは、それを設けた液晶表示装置によ
り得られる表示特性に基づき最適に設定されるが、その
表示特性について、図13〜図16を参照して説明す
る。図13は明状態(印加電圧が0V)での光透過率の
比L*1/L*0の垂直軸位相板のΔndに対する変化を
示した。ここで、L*1は明状態における視角50°で
の光透過率、L*0は明状態における視角0°(正面)
での光透過率である。この図13では、L*1/L*0
高い方が良く、垂直軸位相板のΔndが100〜200
nmで良い特性が得られている。図14は暗状態(印加
電圧が6V)での光透過率の比L*2/L*0の垂直軸位
相板のΔndに対する変化を示した。この場合のL*2
は、暗状態における視角50°での光透過率である。こ
の図14では、L*2/L*0が低い方が良く、垂直軸位
相板のΔndが−200〜−100nmでより良い特性
が得られている。図15は最大光透過率L*0の半値電
圧幅ΔV(1/2)の垂直軸位相板のΔndに対する変
化を示した。このΔV(1/2)は、最大光透過率の半
値L*0/2をそれぞれ得ることができる視角0°での
電圧V1と視角50°での電圧V2との差(V1−V2)で
あり、これは中間階調の表示特性の視野依存性を表わし
ている。この図15では、半値電圧幅ΔV(1/2)が
低い方が良く、垂直軸位相板のΔndが100〜200
nmで下方向のより良い特性が得られ、0〜−150n
mで右方向のより良い特性が得られている。図16は瘤
部での光透過率の比L*3/L*0の垂直軸位相板のΔn
dに対する変化を示した。この場合のL*3は瘤部での
最大光透過率である。この図16では、光透過率の比L
3/L*0の値が低い方が良く、垂直軸位相板のΔnd
が−100〜200nmで良く、特に50nm付近で最
も良い特性が得られている。なお、これらの図におい
て、白四角(□)は方位角が135°の上方向、プラス
(+)は方位角が315°の下方向、菱形(◇)は方位
角が45°の右方向をそれぞれ表わしている。これらの
図から明らかなように、垂直軸位相板のΔndの値は、
−300〜300nm(測定波長:589nm)の範囲
内でも−200〜200nmの範囲がよく、特に、50
nm付近で瘤部での光透過率の比L*3/L*0を最も小
さく抑えることができる。
【0028】次に、この第3実施例の第1具体例とし
て、、Δndの値が50nm、厚み方向屈折率nZが1.5
82の第1、第2垂直軸位相板20、21を用い、L*−
V曲線と表示色の視角依存性を測定した結果について、
1軸性位相板を用いた従来のものと比較しながら説明す
る。
【0029】図17(A)〜図17(C)に、第1、第
2垂直軸位相板20、21を用いた液晶表示装置におけ
るL*−V曲線の視角依存性を示した。この場合も、実
線は視角が0°、点線は視角が10°、破線は視角が2
0°、1点鎖線は視角が30°、2点鎖線は視角40
°、3点鎖線は視角が50°の場合をそれぞれ表わして
いる。図17(A)は、液晶セルの上方向(方位角が1
35°の方向)に視角を0°〜50°に振った際のL*
−V曲線で、図23(A)とほぼ同様の特性を示してい
る。図17(B)は、液晶セルの下方向(方位角が31
5°の方向)に視角を0°〜50°に振った際のL*−
V曲線で、図23(B)のL*−V曲線と比べて瘤部が
さらに小さくなっているので、中間階調表示を行なった
場合に明るさの逆転現象がさらに抑制される。図17
(C)は、液晶セルの右方向(方位角が45°の方向)
に視角を0°〜50°に振った際のL*−V曲線で、図
23(C)とほぼ同様の特性を示している。
【0030】図18(A)〜図18(C)に、上述の各
垂直軸位相板20、21を用いた液晶表示装置において
視野を基板の法線方向から順次10°ずつ50°まで傾
けたときの光の色相変化を、上方向、下方向、右方向の
各方向でCIE色度図に示した。これらの図で、黒四角
(■)は視角が0°、白四角(□)は視角が10°、黒
三角(▲)は視角が20°、白三角(△)は視角が30
°、黒星(★)は視角40°、白星(☆)は視角が50
°の場合をそれぞれ表わしている。これらの図から明ら
かなように、図18(A)と図18(C)に示されてい
る色相変化の各視角依存性は、図24(A)および図2
4(C)に示された色相変化の各視角依存性とほぼ同等
であるが、図18(B)に示されている下方向での色相
変化の視角依存性は、図24(B)に示された下方向で
の色相変化の視角依存性よりも小さい。
【0031】このように、この第3実施例の第1具体例
によれば、中間階調表示の際の明るさの逆転現象を抑制
でき、特に下方向の色変化の視角依存性が改善され、視
角特性が向上し、階調を正確に表示することができる。
【0032】また、第2具体例として、Δndの値が−
100nmで、延伸方向屈折率nZが1.581、厚み方向屈
折率nZが1.579の第1、第2垂直軸位相板20、21を
用い、L*−V曲線と表示色の視角依存性を測定した結
果について、1軸性位相板を用いた従来のものと比較し
ながら説明する。
【0033】図19に、上述した第1、第2垂直軸位相
板20、21を用いた液晶表示装置において右方向に視
角を変化させた場合のL*−V曲線の視角依存性を示し
た。この場合も、実線は視角が0°、点線は視角が10
°、破線は視角が20°、1点鎖線は視角が30°、2
点鎖線は視角40°、3点鎖線は視角が50°の場合を
表わしている。この図19では、図23(C)のL*−
V曲線と比べて、落ち込んだ後の盛り返しが小さいの
で、中間階調表示を行なった場合に液晶セルの右方向に
おける明るさの逆転現象が抑制される。
【0034】図20に、上述の各垂直軸位相板20、2
1を用いた液晶表示装置において視角を基板の法線方向
から右方向へ順次10°ずつ50°まで傾けたときの光
の色相変化をCIE色度図に示した。この図で、黒四角
(■)は視角が0°、白四角(□)は視角が10°、黒
三角(▲)は視角が20°、白三角(△)は視角が30
°、黒星(★)は視角40°、白星(☆)は視角が50
°の場合を表わしている。この図から明らかなように、
色相変化の右方向での視角依存性は、図24(C)に示
された1軸性位相板を配置した場合での色相変化の視角
依存性とほぼ同等である。
【0035】このように、この第2具体例によれば、中
間階調表示において右方向へ視角を変化させた際の明る
さの逆転現象を抑制でき、かつ右方向の色変化の視角依
存性を増大させることもなく、視角特性が向上し、階調
を正確に表示することができる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、液晶分子がほぼ90°でツイスト配向されたツイス
テッドネマティック型の液晶セルの外側にこれを挾むよ
うに一対の偏光板を配設するとともに、一対の偏光板間
に、延伸方向屈折率nX、面内直交方向屈折率nY、厚み
方向屈折率nZがnX=nY≠nZを満足する垂直軸位相板
を配設したので、この垂直軸位相板によって液晶セルを
垂直に透過する光と斜めに透過する光の位相差の相違が
補償され、中間階調表示の際の明るさの逆転現象を抑制
するとともに、色変化の視角依存性を改善し、階調を正
確に安定して表示できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例の液晶表示装置の断面
図。
【図2】図1の液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視
図。
【図3】図1の垂直軸位相板のΔndに対する明状態
(印加電圧が0V)での光透過率比L*1/L*0の変化
を示す図。
【図4】図1の垂直軸位相板のΔndに対する暗状態
(印加電圧が6V)での光透過率比L*2/L*0の変化
を示す図。
【図5】図1の垂直軸位相板のΔndに対する最大光透
過率の半値電圧幅ΔV(1/2)の変化を示した図。
【図6】図1の垂直軸位相板のΔndに対する瘤部での
光透過率比L*3/L*0の変化を示す図。
【図7】図1の液晶表示装置において、Δndが100
nmの垂直軸位相板を用いた場合における光透過率L*
と印加電圧Vの関係を示すL*−V曲線の視角依存性を
示し、(A)は液晶セルの上方向(方位角が135°の
方向)に視角を0°〜50°に振った際のL*−V曲線
図、(B)は液晶セルの下方向(方位角が315°の方
向)に視角を0°〜50°に振った際のL*−V曲線
図、(C)は液晶セルの右方向(方位角が45°の方
向)に視角を0°〜50°に振った際のL*−V曲線
図。
【図8】図1の液晶表示装置において、視角を基板の法
線方向から順次10°ずつ50°まで傾けたときの光の
色相変化を上方向、下方向、右方向の各方向ごとにCI
E色度図に示し、(A)は上方向へ視角を変化させた場
合のCIE色度図、(B)は下方向へ視角を変化させた
場合のCIE色度図、(C)は右方向へ視角を変化せた
場合のCIE色度図。
【図9】この発明の第2実施例の液晶表示装置における
光透過率L*と印加電圧Vの関係を示すL*−V曲線の
視角依存性を示し、(A)は液晶セルの上方向(方位角
が135°の方向)に視角を0°〜50°に振った際の
L*−V曲線図、(B)は液晶セルの下方向(方位角が
315°の方向)に視角を0°〜50°に振った際のL
*−V曲線図、(C)は液晶セルの右方向(方位角が4
5°の方向)に視角を0°〜50°に振った際のL*−
V曲線図。
【図10】図9の液晶表示装置において、視角を基板の
法線方向から順次10°ずつ50°まで傾けたときの光
の色相変化を上方向、下方向、右方向の各方向ごとにC
IE色度図に示し、(A)は上方向へ視角を変化させた
場合のCIE色度図、(B)は下方向へ視角を変化させ
た場合のCIE色度図、(C)は右方向へ視角を変化さ
せる場合のCIE色度図。
【図11】この発明の第3実施例の液晶表示装置の断面
図。
【図12】図11の液晶表示装置の分解斜視図。
【図13】図11の各垂直軸位相板のΔndに対する明
状態(印加電圧が0V)での光透過率比L*1/L*0
変化を示す図。
【図14】図11の各垂直軸位相板のΔndに対する暗
状態(印加電圧が6V)での光透過率比L*2/L*0
変化を示す図。
【図15】図11の各垂直軸位相板のΔndに対する最
大光透過率の半値電圧幅ΔV(1/2)の変化を示した
図。
【図16】図11の各垂直軸位相板のΔndに対する瘤
部での光透過率比L*3/L*0の変化を示す図。
【図17】第3実施例の液晶表示装置において、Δnd
が50nmの垂直軸位相板を用いた場合の第1具体例に
おける光透過率L*と印加電圧Vの関係を示すL*−V
曲線の視角依存性を示し、(A)は液晶セルの上方向
(方位角が135°の方向)に視角を0°〜50°に振
った際のL*−V曲線図、(B)は液晶セルの下方向
(方位角が315°の方向)に視角を0°〜50°に振
った際のL*−V曲線図、(C)は液晶セルの右方向
(方位角が45°の方向)に視角を0°〜50°に振っ
た際のL*−V曲線図。
【図18】第3実施例の第1具体例において、視角を基
板の法線方向から順次10°ずつ50°まで傾けたとき
の光の色相変化を上方向、下方向、右方向の各方向ごと
にCIE色度図に示し、(A)は上方向へ視角を変化さ
せた場合のCIE色度図、(B)は下方向への視角を変
化させた場合のCIE色度図、(C)は右方向へ視角を
変化させた場合のCIE色度図。
【図19】第3実施例の液晶表示装置において、Δnd
が−100nmの垂直軸位相板を用いた場合の第2具体
例における液晶セルの右方向(方位角が45°の方向)
に視角を0°〜50°に振った際の光透過率L*と印加
電圧Vの関係を示すL*−V曲線図。
【図20】第3実施例の第2具体例において視角を基板
の法線方向から右方向へ順次10°ずつ50°まで傾け
たときの光の色相変化を示すCIE色度図。
【図21】1軸性位相板を用いない従来の液晶表示装置
において、光透過率L*と印加電圧Vの関係を示すL*
−V曲線の視角依存性を示し、(A)は液晶セルの上方
向(方位角が135°の方向)に視角を0°〜50°に
振った際のL*−V曲線図、(B)は液晶セルの下方向
(方位角が315°の方向)に視角を0°〜50°に振
った際のL*−V曲線図、(C)は液晶セルの右方向
(方位角が45°の方向)に視角を0°〜50°に振っ
た際のL*−V曲線図。
【図22】図21の液晶表示装置において、視角を基板
の法線方向から順次10°ずつ50°まで傾けたときの
光の色相変化を上方向、下方向、右方向の各方向ごとに
CIE色度図に示し、(A)は上方向へ視角を変化させ
た場合のCIE色度図、(B)は下方向へ視角を変化さ
せた場合のCIE色度図、(C)は右方向へ視角を変化
させた場合のCIE色度図。
【図23】1軸性位相板を用いた従来の液晶表示装置に
おいて、光透過率L*と印加電圧Vの関係を示すL*−
V曲線の視角依存性を示し、(A)は液晶セルの上方向
(方位角が135°の方向)に視角を0°〜50°に振
った際のL*−V曲線図、(B)は液晶セルの下方向
(方位角が315°の方向)に視角を0°〜50°に振
った際のL*−V曲線図、(C)は液晶セルの右方向
(方位角が45°の方向)に視角を0°〜50°に振っ
た際のL*−V曲線図。
【図24】図23の液晶表示装置において、視角を基板
の法線方向から順次10°ずつ50°まで傾けたときの
光の色相変化を上方向、下方向、右方向の各方向ごとに
CIE色度図に示し、(A)は上方向へ視角を変化させ
た場合のCIE色度図、(B)は下方向へ視角を変化さ
せた場合のCIE色度図、(C)は右方向へ視角を変化
させた場合のCIE色度図。
【符号の説明】
1 液晶セル 2 偏光子 3 検光子 4 垂直軸位相板 7、10 配向膜 7a 入射側配向処理方向 13 液晶材料 20 第1垂直軸位相板 21 第2垂直軸位相板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液晶分子がほぼ90°でツイスト配向さ
    れたツイステッドネマティック型の液晶セルと、この液
    晶セルの外側にこれを挾むように配設された一対の偏光
    板と、前記一対の偏光板間に配置された位相板とを具備
    し、 前記液晶セルはΔndの値が300〜600nmの範囲
    で、前記位相板は、少なくとも1枚が、延伸方向屈折率
    をnX、面内直交方向屈折率をnY、厚み方向屈折率をn
    ZとしたときnX=nY≠nZを満足する垂直軸位相板であ
    ることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記垂直軸位相板は、前記一対の偏光板
    の一方の偏光板と前記液晶セルとの間、または前記一対
    の偏光板の他方の偏光板と前記液晶セルとの間に配置さ
    れている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】 前記垂直軸位相板は、前記一対の偏光板
    の一方の偏光板と前記液晶セルとの間および前記一対の
    偏光板の他方の偏光板と前記液晶セルとの間にそれぞれ
    配置されていることを特徴とする請求項1記載の液晶表
    示装置。
  4. 【請求項4】 前記垂直軸位相板は、ポリカーボネート
    からなることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装
    置。
  5. 【請求項5】 前記垂直軸位相板は、液晶ポリマからな
    ることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6115095A (en) * 1997-10-24 2000-09-05 Nec Corporation In-plane switching type liquid crystal display having a compensation layer with the principal optical axis extending perpendicularly to the substrate
US6839110B1 (en) 1996-12-25 2005-01-04 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device incorporating phase difference plate and liquid crystal layer capable of improving viewing angle dependence

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US7088410B2 (en) 1996-12-25 2006-08-08 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device incorporating a phase difference plate capable of improving viewing angle dependence
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