JPH07128667A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】視野角の方位依存性が小さい広視野角の液晶表
示装置を提供する。 【構成】２つのＴＮ型液晶セル３０Ａ，３０Ｂを積層
し、入射側液晶セル３０Ａの入射側に偏光子４１を、出
射側液晶セル３０Ｂの出射側に検光子４２を配置すると
ともに、両液晶セル３０Ａ，３０Ｂにそれぞれ各々の液
晶層の互いに対応する箇所に電界を印加するための透明
電極を設け、これら液晶セルのΔｎ・ｄの値をほぼ等し
くし、液晶分子のツイスト方向Ｔａ，Ｔｂも同じにする
とともに、両液晶セルの各入射側基板上の配向処理方向
３１ａ，３１ｂを互いに逆向きに、かつ各出射側基板上
の配向処理方向を互いに逆向きにし、偏光子４１の透過
軸４１ａを入射側液晶セル３０Ａの入射側基板上の配向
処理方向３１ａとほぼ直交させ、検光子４２の透過軸４
２ａを偏光子４１の透過軸４１ａとほぼ直交させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＴＮ型の液晶セルを用い
た液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置としては、一般に、ＴＮ
（ツイステッド・ネマティック）型の液晶セルを用いた
ものが利用されている。図１６および図１７は従来の液
晶表示装置の分解斜視図および断面図であり、この液晶
表示素子は、ＴＮ型液晶セル１０と、この液晶セル１０
への光Ａの入射側に配置された偏光子２１と、前記液晶
セル１０の出射側に配置された検光子２２とで構成され
ている。

【０００３】上記液晶セル１０は、図１７に示すよう
に、ガラス等からなる一対の透明基板１１，１２をその
周縁部において枠状のシール材１７を介して接合し、こ
の両基板１１，１２間のシール材１７で囲まれた領域に
液晶１８を封入したもので、両基板１１，１２の互いに
対向する面にはそれぞれ液晶層に電界を印加するための
透明電極１３，１４が形成されており、その上に、液晶
分子の配向方向を規制する配向膜１５，１６が形成され
ている。

【０００４】そして、上記配向膜１５，１６による液晶
分子に対する配向規制力は配向膜１５，１６に例えばラ
ビング等の配向処理を施すことによって得られ、その配
向処理方向は互いにほぼ９０°ずれており、液晶分子
は、これら配向膜１５，１６により、その膜面に対しあ
るプレチルト角をもった状態で一方向に配向され、両基
板１１，１２間においてほぼ９０°のツイスト角でツイ
スト配列している。

【０００５】すなわち、図１６において、１１ａは液晶
セル１０の入射側基板１１上（配向膜１５面）における
液晶分子配向方向、１２ａは出射側基板１２上（配向膜
１６面）における液晶分子配向方向、Ｔは液晶分子のツ
イスト方向を示しており、液晶分子は、入射側基板１１
から出射側基板１２に向かって、図上右回りにほぼ９０
°のツイスト角でツイスト配列している。なお、上記液
晶セル１０としては、一般に、液晶１８の屈折率異方性
Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値が３５０〜４５０
ｎｍのものが使用されている。

【０００６】一方、図１６において、２１ａは偏光子２
１の透過軸、２２ａは上記検光子２２の透過軸を示して
おり、偏光子２１は、その透過軸２１ａを液晶セル１０
の入射側基板１１上における液晶分子配向方向１１ａと
ほぼ直交させるかあるいはほぼ平行にして配置され、検
光子２２は、その透過軸２２ａを前記偏光子２１の透過
軸２１ａとほぼ直交させるかあるいはほぼ平行にして配
置されている。

【０００７】なお、ＴＮ型液晶セルを用いる液晶表示装
置には、ポジ表示タイプのものとネガ表示タイプのもの
とがあり、ポジ表示タイプの液晶表示装置では図１６の
ように、偏光子２１と検光子２２とをその透過軸２１
ａ，２２ａを互いにほぼ直交させて配置し、ネガ表示タ
イプの液晶表示装置では、偏光子２１と検光子２２とを
その透過軸２１ａ，２２ａを互いにほぼ平行にして配置
している。

【０００８】上記液晶表示装置は、液晶セル１０の電極
１３，１４間に電圧を印加することによりその電極間の
液晶層に電界を印加して表示駆動されるもので、電極１
３，１４間にＯＦＦ電圧を印加したとき、つまり液晶分
子の配列状態が初期のツイスト配列状態にあるときは、
偏光子２１を通って液晶セル１０に入射した直線偏光が
その偏光方向をほぼ９０°旋向されて検光子２２に入射
する。

【０００９】また、液晶セル１０の電極１３，１４間に
ＯＮ電圧を印加すると、液晶分子が初期のツイスト配列
状態からツイスト配列状態を保ちつつ立ち上がって液晶
層での旋向作用が小さくなってゆき、液晶分子がほぼ直
立状態に立上がり配列すると、液晶層での旋向作用がほ
とんど０となり、偏光子２１を通って入射した直線偏光
がその偏光状態のまま液晶セルを通って検光子２２に入
射する。

【００１０】このため、例えば偏光子２１と検光子２２
の透過軸２１ａ，２２ａを互いにほぼ直交させているポ
ジ表示タイプの液晶表示装置では、液晶セル１０の電極
１３，１４間にＯＦＦ電圧を印加すると、この部分を通
った光のほとんどが検光子２２を透過して表示が明状態
になり、液晶分子がほぼ直立状態に立上がり配列するＯ
Ｎ電圧を印加すると、この部分を通った光のほとんどが
検光子２２で吸収されて表示が暗状態になる。

【００１１】また、液晶分子が初期のツイスト配列状態
と直立配列状態との中間の状態に配向するＯＮ電圧を印
加すると、この部分を通った光の一部が検光子２２で吸
収され、他の光は検光子２２を透過して、表示の明るさ
が明状態と暗状態との中間の階調になる。

【００１２】なお、上記液晶表示装置には、一方の基板
に表示パターンに対応する形状のセグメント電極を形成
し他方の基板に前記セグメント電極と対向するコモン電
極を形成したセグメント方式の液晶セルを用いるもの
と、一方の基板に複数の走査電極を互いに平行に形成し
他方の基板に前記走査電極と直交させて複数の信号電極
を形成した単純マトリックス方式の液晶セルを用いるも
のと、一方の基板に複数の画素電極とその能動素子（例
えば薄膜トランジスタ等）を行方向および列方向に配列
形成し他方の基板に対向電極を形成したアクティブマト
リックス方式の液晶セルを用いるものとがある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＴＮ型
液晶セルを用いた液晶表示装置は、明状態の表示が非常
に明るく、また暗状態の表示が、漏光がほとんどない
“黒”に近い表示であるため、コントラスト（明暗比）
の高い表示が得られるが、その反面、表示を良好なコン
トラストで見ることができる視角範囲（以下、視野角と
いう）が狭いという問題をもっている。

【００１４】従来の液晶表示装置の視野角を、液晶セル
１０の両基板１１，１２上における液晶分子配向方向１
１ａ，１２ａと偏光子２１の透過軸２１ａおよび検光子
２２の透過軸２２ａとが図１６に示した方向にある液晶
表示装置について説明すると、この液晶表示装置におけ
る視角（画面に垂直な線に対する角度）およびその方位
と表示のコントラストＣＲとの関係は図１８に示したよ
うになる。なお、この液晶表示装置における液晶セル１
０のΔｎ・ｄの値は３８０ｎｍである。

【００１５】図１８において、複数の同心円は視角を示
しており、円の中心は視角０°（画面に垂直）、各円上
の視角は中心側から順に、１０°，２０°，３０°，４
０°，５０°である。また、視角５０°の円の周囲に付
した角度値は方位を示しており、上記液晶表示装置で
は、液晶セル１０の入射側基板１１上の配向処理方向１
１ａが方位０°の方向、出射側基板１２上の配向処理方
向１２ａが方位９０°の方向にあり、偏光子２１の透過
軸２１ａが方位９０°と２７０°の方向、検光子２２の
透過軸２２ａが方位０°と１８０°の方向にある。

【００１６】そして、上記液晶表示装置においては、コ
ントラストＣＲの値が、図１８のように、実線で示した
コントラスト分布線上においてＣＲ＝１０、点線で示し
たコントラスト分布線上においてＣＲ＝５０、破線で示
したコントラスト分布線上においてＣＲ＝１００、二点
鎖線で示したコントラスト分布線上においてＣＲ＝２０
０であり、同じコントラストが得られる視角が、画面の
左右方向（方位２２５°の方向と方位４５°の方向）か
ら見たときも、また画面の下縁方向（方位３１５°の方
向）から見たときも十分大きいが、画面の上縁方向（方
位１３５°の方向）から見ると視角が極端に小さくな
る。

【００１７】また、図１９〜図２１は、上記液晶表示装
置の液晶セル１０への電極間印加電圧（Ｖ）と表示の明
るさ（Ｙ値）との関係を、０°，１０°，２０°，３０
°，４０°，５０°の各視角について調べた結果を示す
電圧−明るさ特性図であり、図１９は１３５°の方位か
ら表示を見たときの特性、図２０は３１５°の方位から
表示を見たときの特性、図２１は４５°の方位から表示
を見たときの特性を示している。なお、２２５°の方位
から表示を見たときの電圧−明るさ特性は図２１とほぼ
同じである。

【００１８】さらに、図２２および図２３は、上記液晶
表示装置の視角と表示の明るさ（Ｙ値）との関係を液晶
セル１０の電極間に１．５００ｖ，１．９９２ｖ，２．
３６５ｖ，６．０００ｖの各電圧を印加して測定した結
果を示す視角−明るさ特性図であり、図２２は１３５°
―３１５°の方位線上において表示を見たときの特性、
図２３は４５°―２２５°の方位線上において表示を見
たときの特性を示している。

【００１９】なお、図２２において負の視角は方位１３
５°方向の視角、正の視角は方位３１５°方向の視角で
あり、図２３において負の視角は方位４５°方向の視
角、正の視角は方位２２５°方向の視角である。

【００２０】これら図１９〜図２３からも分かるよう
に、従来の液晶表示装置は、その表示を画面の左右方向
（図１８において方位２２５°と方位４５°の方向）か
ら見たときの電圧−明るさ特性および視角−明るさ特性
は、図２１および図２３のように０°〜５０°のいずれ
の視角においても良好であり、また画面の下縁方向（図
１８において方位３１５°の方向）から見たときの電圧
−明るさ特性および視角−明るさ特性も、図２０および
図２２の方位３１５°側（図において右側）のように０
°〜５０°のいずれの視角においても良好である。

【００２１】しかし、表示を画面の上縁方向（図１８に
おいて方位１３５°の方向）から見たときの電圧−明る
さ特性および視角−明るさ特性は、図１９および図２２
の方位１３５°側（図において左側）のように、２０°
程度の垂直に近い視角では良好であるが、視角がそれ以
上大きくなる（表示を斜め方向から見る）と、電圧−明
るさ特性および視角−明るさ特性が極端に低下する。

【００２２】このように、従来の液晶表示装置は、その
視野角に、ある方位から見たときの視角が極端に小さい
という顕著な方位依存性があり、したがって、視野角が
狭いという問題をもっている。本発明は、ＴＮ型の液晶
セルを用いたものでありながら、視野角の方位依存性が
小さい広視野角の液晶表示装置を提供することを目的と
したものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の透明基板間に液晶を封入しその液晶の分子を
ほぼ９０°のツイスト角でツイスト配列させた２つのＴ
Ｎ型液晶セルを、一方の液晶セルの出射側と他方の液晶
セルの入射側とを互いに対向させて積層するとともに、
前記一方の液晶セルの入射側に偏光子を配置し、前記他
方の液晶セルの出射側に検光子を配置してなり、前記一
方の液晶セルの両基板と他方の液晶セルの両基板にはそ
れぞれ各々の液晶層の互いに対応する箇所に電界を印加
するための透明電極と液晶分子の配向方向を規制する配
向膜が設けられており、かつ、これら両液晶セルは、液
晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値
がほぼ等しく、液晶分子のツイスト方向が同じであると
ともに、前記両液晶セルの入射側基板上に設けた配向膜
に施す配向処理方向が互いに逆向きで、出射側基板上に
設けた配向膜に施す配向処理方向が互いに逆向きであ
り、前記偏光子は、その透過軸を前記一方の液晶セルの
入射側基板上の配向処理方向とほぼ直交させるかあるい
はほぼ平行にして配置され、前記検光子は、その透過軸
を前記偏光子の透過軸とほぼ直交させるかあるいはほぼ
平行にして配置されていることを特徴とするものであ
る。

【００２４】

【作用】本発明の液晶表示装置は、上記２つの液晶セル
の電極間にそれぞれ電圧を印加することにより、各々の
液晶層の互いに対応する箇所に電界を印加して表示駆動
されるもので、両液晶セルの電極間にそれぞれＯＦＦ電
圧を同時に印加したとき、つまり両液晶セルの液晶分子
の配列状態がいずれも初期のツイスト配列状態にあると
きは、偏光子を通って入射した直線偏光が、一方の液晶
セルにより偏光方向をほぼ９０°旋向され、さらに他方
の液晶セルにより偏光方向を同方向に同程度旋向されて
検光子に入射する。

【００２５】この場合、上記一方の液晶セルと他方の液
晶セルとは、液晶分子のツイスト方向が同じであり、か
つ、両液晶セルの入射側基板上に施した配向処理の方向
が互いに逆向きで、出射側基板上に施した配向処理の方
向が互いに逆向きであるため、一方の液晶セルにおける
液晶分子のツイスト状態と他方の液晶セルにおける液晶
分子のツイスト状態とが上述したように平面的に見てほ
ぼ１８０°ずれており、かつ両液晶セルのΔｎ・ｄの値
がほぼ等しいため、一方の液晶セルの液晶分子ツイスト
状態による視野角の方位依存性と、他方の液晶セルの液
晶分子ツイスト状態による視野角の方位依存性とは、視
角が小さくなる方位が互いに逆であり、したがって、両
方の方位依存性が互いに打消し合って、液晶表示装置の
視野角の方位依存性が小さくなり、視野角が広くなる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図９を参照
して説明する。図１および図２は液晶表示装置の分解斜
視図および断面図である。この液晶表示素子は、２つの
ＴＮ型液晶セル３０Ａ，３０Ｂと、偏光子４１および検
光子４２とで構成されており、２つの液晶セル３０Ａ，
３０Ｂは、一方の液晶セル（以下、入射側液晶セルとい
う）３０Ａの出射側と、他方の液晶セル（以下の出射側
液晶セルという）３０Ｂの入射側とを互いに対向させて
積層され、偏光子４１は入射側液晶セル３０Ａの入射側
に配置され、また検光子４２は出射側液晶セル３０Ｂの
出射側に配置されている。

【００２７】上記２つの液晶セル３０Ａ，３０Ｂはそれ
ぞれ、図２に示すように、ガラス等からなる一対の透明
基板３１，３２をその周縁部において枠状のシール材３
７を介して接合し、この両基板３１，３２間のシール材
３７で囲まれた領域に液晶３８を封入したもので、両基
板３１，３２の互いに対向する面にはそれぞれ液晶層に
電界を印加するための透明電極３３，３４が形成されて
おり、その上に、液晶分子の配向方向を規制する配向膜
３５，３６が形成されている。

【００２８】なお、上記配向膜３５，３６は、ポリイミ
ド等の水平配向剤からなる水平配向膜であり、基板上に
水平配向剤膜を形成してその膜面を一方向にラビングし
たラビング処理膜か、あるいは基板上にＬＢ（ラングミ
ュア・ブロジェット）法により単分子膜を積層して形成
されたＬＢ膜である。

【００２９】この配向膜３５，３６による液晶分子の配
向規制方向（ラビング処理膜ではラビング方向、ＬＢ膜
では単分子の並び方向）は互いにほぼ９０°ずれてお
り、液晶分子は、これら配向膜３５，３６により、その
膜面に対しあるプレチルト角をもった状態で一方向に配
向され、両基板３１，３２間においてほぼ９０°のツイ
スト角でツイスト配列している。

【００３０】また、上記２つの液晶セル３０Ａ，３０Ｂ
はそれぞれ、液晶３８に同じ液晶物質（同じ旋向剤を混
入したネマティック液晶）用いるとともに、それぞれの
液晶層厚（基板３１，３２の間隔）を同じにしたもので
あり、この両液晶セル３０Ａ，３０Ｂの液晶分子のツイ
スト方向は同じであり、またそれぞれのΔｎ・ｄ（液晶
３８の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積）の値もほ
ぼ等しくなっている。この両液晶セル３０Ａ，３０Ｂの
Δｎ・ｄの値は、１００〜３５０ｎｍである。

【００３１】さらに、上記２つの液晶セル３０Ａ，３０
Ｂは、それぞれの入射側基板３１に設ける透明電極３３
を同じパターンに形成し、それぞれの出射側基板３２に
設ける透明電極３４を同じパターンに形成したものであ
り、入射側液晶セル３０Ａと出射側液晶セル３０Ｂは、
それぞれの透明電極３３，３４を互いに対応させて積層
されている。

【００３２】つまり、上記入射側液晶セル３０Ａと出射
側液晶セル３０Ｂはそれぞれ、その両基板３１，３２に
各々の液晶セル３０Ａ，３０Ｂの液晶層の互いに対応す
る箇所に電界を印加するための透明電極３３，３４を設
けたものである。

【００３３】なお、上記液晶セル３０Ａ，３０Ｂは、セ
グメント方式のものでも、単純マトリックス方式のもの
でも、またアクティブマトリックス方式のものでもよ
く、要は、両方の液晶セル３０Ａ，３０Ｂが同じ方式で
あり、かつ、入射側液晶セル３０Ａの両基板３１，３２
と出射側液晶セル３０Ｂの両基板３１，３２にそれぞれ
各々の液晶層の互いに対応する箇所に電界を印加するた
めの透明電極３３，３４が設けられていればよい。

【００３４】また、上記入射側液晶セル３０Ａと出射側
液晶セル３０Ｂは、それぞれの液晶分子のツイスト方向
が上述したように同じであるが、両液晶セル３０Ａ，３
０Ｂの各入射側基板３１上（配向膜３５面）に施した配
向処理の方向が互いに逆向きになっており、また各出射
側基板３２上（配向膜３６面）に施した配向処理の方向
も互いに逆向きになっている。

【００３５】すなわち、図１において、３１ａ，３２ａ
は入射側液晶セル３０Ａの各基板３１，３２上に施した
配向処理の方向、Ｔａは液晶分子ツイスト方向を示して
おり、液晶分子は、入射側基板３１から出射側基板３２
に向かって、図上右回りにほぼ９０°のツイスト角でツ
イスト配列している。

【００３６】また、３１ｂ，３２ｂは出射側液晶セル３
０Ｂの各基板３１，３２上に施した配向処理の方向、Ｔ
ｂは液晶分子ツイスト方向を示しており、この出射側液
晶セル３０Ｂの液晶分子も、入射側基板３１から出射側
基板３２に向かって、図上右回りにほぼ９０°のツイス
ト角でツイスト配列している。

【００３７】そして、入射側液晶セル３０Ａと出射側液
晶セル３０Ｂの各入射側基板３１の配向処理方向３１
ａ，３１ｂは、互いにほぼ平行でかつ向きが逆になって
いる。また、入射側液晶セル３０Ａと出射側液晶セル３
０Ｂの各出射側基板３２上の配向処理方向３２ａ，３２
ｂも、互いにほぼ平行でかつ向きが逆になっており、し
たがって、両液晶セル３０Ａ，３０Ｂの液晶分子のツイ
スト状態は、図１のように、平面的に見てほぼ１８０°
ずれている。

【００３８】一方、図１において、４１ａは偏光子４１
の透過軸、４２ａは上記検光子４２の透過軸を示してお
り、この実施例では、偏光子４１を、その透過軸４１ａ
を入射側液晶セル３０Ａの入射側基板３１上における液
晶分子配向方向３１ａとほぼ直交させて配置している。

【００３９】また、この実施例の液晶表示装置は、ポジ
表示タイプのものであり、上記検光子４２は、その透過
軸４２ａを前記偏光子４１の透過軸４１ａとほぼ直交さ
せて配置されている。

【００４０】この液晶表示装置は、入射側液晶セル３０
Ａの電極３３，３４間と出射側液晶セル３０Ｂの電極３
３，３４間とにそれぞれ同じ電圧を同時に印加すること
により、両液晶セルの各々の液晶層の互いに対応する箇
所に同じ電界を同時に印加して表示駆動されるもので、
液晶表示装置に入射する光（例えばバックライトからの
光）Ａは、偏光子４２を通って直線偏光となり、入射側
液晶セル３０Ａと出射側液晶セル３０Ｂとを通って検光
子４２に入射する。

【００４１】そして、両液晶セル３０Ａ，３０Ｂの電極
３３，３４間にそれぞれＯＦＦ電圧を印加したとき、つ
まり両液晶セル３０Ａ，３０Ｂの液晶分子の配列状態が
いずれも初期のツイスト配列状態にあるときは、偏光子
４２を通って入射した直線偏光が、まず入射側液晶セル
３０Ａにより偏光方向をほぼ９０°旋向され、さらに出
射側液晶セル３０Ｂにより偏光方向をほぼ９０°旋向さ
れて検光子４２に入射する。

【００４２】この場合、上記入射側液晶セル３０Ａと出
射側液晶セル３０Ｂとは、液晶分子のツイスト方向Ｔ
ａ，Ｔｂが同じであり、かつ、両液晶セル３０Ａ，３０
Ｂの各入射側基板３１上の配向処理方向３１ａ，３１ｂ
が互いに逆向きで、各出射側基板３２上の配向処理方向
３２ａ，３２ｂが互いに逆向きであるため、両液晶セル
３０Ａ，３０Ｂにおける液晶分子のツイスト状態が平面
的に見てほぼ１８０°ずれているが、各液晶セル３０
Ａ，３０ＢのΔｎ・ｄを、両方併せて通常の１個のＴＮ
型液晶セル（図１６）相当分となるように夫々小さく設
定してあるから、偏光子４１を通った直線偏光は双方の
液晶セル３０Ａ，３０Ｂを通って偏光方向がほぼ９０°
ずれるだけである。

【００４３】また、両液晶セル３０Ａ，３０Ｂの電極３
３，３４間にＯＮ電圧を印加すると、液晶分子が初期の
ツイスト配列状態からツイスト配列状態を保ちつつ立ち
上がって液晶層での旋向作用が小さくなってゆき、液晶
分子がほぼ直立状態に立上がり配列すると、液晶層での
旋向作用がほとんど０となり、偏光子４１を通って入射
した直線偏光がその偏光状態のまま２つの液晶セル３０
Ａ，３０Ｂを通って検光子４２に入射する。

【００４４】このため、上記のように偏光子４１と検光
子４２の透過軸４１ａ，４２ａを互いにほぼ直交させて
いるポジ表示タイプの液晶表示装置では、両液晶セル３
０Ａ，３０Ｂの電極３３，３４間にＯＦＦ電圧を印加す
ると、この部分を通った光のほとんどが検光子４２を透
過して表示が明状態になり、両液晶セル３０Ａ，３０Ｂ
の電極３３，３４間に液晶分子がほぼ直立状態に立上が
り配列するＯＮ電圧を印加すると、この部分を通った光
のほとんどが検光子４２で吸収されて表示が暗状態にな
る。

【００４５】また、両液晶セル３０Ａ，３０Ｂの電極３
３，３４間に液晶分子が初期のツイスト配列状態と直立
配列状態との中間の状態に配向するＯＮ電圧を印加する
と、この部分を通った光の一部が検光子４２で吸収さ
れ、他の光は検光子４２を透過して、表示の明るさが明
状態と暗状態との中間の階調になる。

【００４６】そして、この液晶表示装置においては、入
射側液晶セル３０Ａにおける液晶分子のツイスト状態と
出射側液晶セル３０Ｂにおける液晶分子のツイスト状態
とが上述したように平面的に見てほぼ１８０°ずれてお
り、かつ両液晶セル３０Ａ，３０ＢのΔｎ・ｄの値がほ
ぼ等しいため、入射側液晶セル３０Ａの液晶分子ツイス
ト状態による視野角の方位依存性と、出射側液晶セル３
０Ｂの液晶分子ツイスト状態による視野角の方位依存性
とは、視角が小さくなる方位が互いに逆であり、したが
って、両方の方位依存性が互いに打消し合って、液晶表
示装置の視野角の方位依存性が小さくなり、視野角が広
くなる。

【００４７】上記液晶表示装置の視野角について説明す
ると、この液晶表示装置における視角（画面に垂直な線
に対する角度）およびその方位と表示のコントラストＣ
Ｒとの関係は図３に示したようになる。なお、この液晶
表示装置では、入射側液晶セル３０Ａと出射側液晶セル
３０ＢのΔｎ・ｄの値をそれぞれ１９０ｎｍとしてい
る。

【００４８】図３において、複数の同心円は視角を示し
ており、円の中心は視角０°（画面に垂直）、各円上の
視角は中心側から順に、１０°，２０°，３０°，４０
°，５０°である。また、視角５０°の円の周囲に付し
た角度値は方位を示しており、この実施例の液晶表示装
置では、入射側液晶セル３０Ａの入射側基板３１上の配
向処理方向３１ａが方位０°の方向、出射側基板３２上
の配向処理方向３２ａが方位９０°の方向にあり、出射
側液晶セル３０Ｂの入射側基板３１上の配向処理方向３
１ｂが方位１８０°の方向、出射側基板１２上の配向処
理方向１２ｂが方位２７０°の方向にある。

【００４９】また、この実施例の液晶表示装置では、偏
光子４１の透過軸４１ａは方位９０°と２７０°の方向
にあり、検光子４２の透過軸４２ａは方位０°と１８０
°の方向にある。

【００５０】そして、上記液晶表示装置においては、コ
ントラストＣＲの値が、図３のように、実線で示したコ
ントラスト分布線上においてＣＲ＝１０、点線で示した
コントラスト分布線上においてＣＲ＝５０、破線で示し
たコントラスト分布線上においてＣＲ＝１００、二点鎖
線で示したコントラスト分布線上においてＣＲ＝２００
であり、同じコントラストが得られる視角が、画面の左
右方向（方位２２５°の方向と方位４５°の方向）から
見たときも、画面の上下方向（方位３１５°の方向と方
位１３５°の方向）から見たときも均等に十分大きくな
っている。

【００５１】また、図４〜図６は、上記液晶表示装置の
液晶セル１０への電極間印加電圧（Ｖ）と表示の明るさ
（Ｙ値）との関係を、０°，１０°，２０°，３０°，
４０°，５０°の各視角について調べた結果を示す電圧
−明るさ特性図であり、図４は１３５°の方位から表示
を見たときの特性、図５は３１５°の方位から表示を見
たときの特性、図６は４５°の方位から表示を見たとき
の特性を示している。なお、２２５°の方位から表示を
見たときの電圧−明るさ特性は図６とほぼ同じである。

【００５２】さらに、図７および図８は、上記液晶表示
装置の視角と表示の明るさ（Ｙ値）との関係を液晶セル
１０の電極間に１．５００ｖ，１．９９２ｖ，２．３６
５ｖ，６．０００ｖの各電圧を印加して測定した結果を
示す視角−明るさ特性図であり、図７は１３５°―３１
５°の方位線上において表示を見たときの特性、図８は
４５°―２２５°の方位線上において表示を見たときの
特性を示している。

【００５３】なお、図７において負の視角は方位１３５
°方向の視角、正の視角は方位３１５°方向の視角であ
り、図８において負の視角は方位４５°方向の視角、正
の視角は方位２２５°方向の視角である。

【００５４】これら図４〜図８からも分かるように、上
記実施例の液晶表示装置は、その表示を画面の左右方向
（図３において方位２２５°と方位４５°の方向）から
見たときの電圧−明るさ特性および視角−明るさ特性
が、図６および図８のように０°〜５０°のいずれの視
角においても良好であり、また画面の下縁方向（図３に
おいて方位３１５°の方向）から見たときの電圧−明る
さ特性および視角−明るさ特性も、図５および図７の方
位３１５°側（図において右側）のように０°〜５０°
のいずれの視角においても良好であるし、さらに、画面
の上縁方向（図３において方位１３５°の方向）から見
たときの電圧−明るさ特性および視角−明るさ特性も、
図４および図７の方位１３５°側（図において左側）の
ように０°〜５０°のいずれの視角においても良好であ
る。

【００５５】このように、上記実施例の液晶表示装置
は、ＴＮ型の液晶セルを用いたものではあるが、視野角
の方位依存性は従来の液晶表示装置に比べてかなり小さ
く、したがって全ての方位に広い視野角をもっている。

【００５６】また、従来の液晶表示装置は、例えば液晶
セル１０の両基板１１，１２上の配向処理方向１１ａ，
１２ａと偏光子２１の透過軸２１ａおよび検光子２２の
透過軸２２ａとが図１６に示した方向にある場合で、画
面の下縁方向（方位３１５°の方向）から見たときの視
野角は図１８に示したように比較的大きいが、その反
面、この下縁方向から見たときの電圧−明るさ特性が、
図２０に示したように、視角が４０°より大きくなると
表示の明るさが一旦暗状態になった後２〜４ｖの印加電
圧において再び若干明るくなり、それより印加電圧を高
くすると再度暗状態になるという、いわゆる“バンプ”
をもった特性になる。

【００５７】このため、上記従来の液晶表示装置は、画
面を上記方向から４０°より大きい視角で見たときに、
暗状態の表示に“ちらつき”が生じるし、また階調表示
においては、暗階調の表示に階調の反転が生じていた。

【００５８】この点、上記実施例の液晶表示装置は、画
面の左右方向（図３において方位２２５°と方位４５°
の方向）および上下方向（図３において方位１３５°と
方位３１５°の方向）のいずれの方向から表示を見たと
きも、電圧−明るさ特性は図４〜図６に示したように上
述した“バンプ”のない特性であり、したがって、従来
の液晶表示装置のように、表示に“ちらつき”が生じた
り、階調表示において階調反転を生じたりすることはな
い。

【００５９】なお、上記実施例の液晶表示装置において
は、画面の左右方向から見たときの電圧−明るさ特性が
図６に示したような特性であり、視角が３０°より大き
いときの表示の明るさが、一旦暗状態になった後、印加
電圧が約３．５ｖより高くなるのにともなって再び僅か
ながら明るさを増してゆくが、これは、印加電圧の最高
値を３．５ｖ程度に設定することにより無視することが
できる。

【００６０】また、上記液晶表示装置においては、偏光
子４１を通って入射した光が、入射側液晶セル３０Ａと
出射側液晶セル３０Ｂとの２つの液晶セルを通るため、
表示の明るさ、つまり検光子４２を通って出射する光の
明るさが２つの液晶セル３０Ａ，３０ＢのΔｎ・ｄの値
によって変化するが、これら両液晶セル３０Ａ，３０Ｂ
のΔｎ・ｄの値がそれぞれ１００〜３５０ｎｍの範囲で
あれば、十分な明るさの表示を得ることができる。

【００６１】すなわち、図９は、上記液晶表示装置にお
ける両液晶セル３０Ａ，３０ＢのΔｎ・ｄの値と光の透
過率との関係を示しており、図において実線は４６０ｎ
ｍの波長光（青色光）の透過率、破線は５４０ｎｍの波
長光（緑色光）の透過率、一点鎖線は６１０ｎｍの波長
光（赤色光）の透過率を示している。

【００６２】この図９のように、上記液晶表示装置は、
両液晶セル３０Ａ，３０ＢのΔｎ・ｄの値がそれぞれ１
００〜３５０ｎｍの範囲であれば、４６０ｎｍ，５４０
ｎｍ，６１０ｎｍのいずれの波長光の透過率も十分であ
り、特に、両液晶セル３０Ａ，３０ＢのΔｎ・ｄの値を
１５０〜３００ｎｍの範囲にすれば、より高い透過率を
得ることができる。

【００６３】なお、上記実施例では、偏光子４１を、そ
の透過軸４１ａを入射側液晶セル３０Ａの入射側基板３
１上の配向処理方向３１ａとほぼ直交させて配置してい
るが、この偏光子４１の透過軸４１ａは、入射側液晶セ
ル３０Ａの入射側基板３１上の配向処理方向３１ａとほ
ぼ平行であってもよく、その場合でも、上記実施例と同
様な効果が得られる。

【００６４】図１０は、偏光子４１の透過軸４１ａを入
射側液晶セル３０Ａの入射側基板３１上の配向処理方向
３１ａとほぼ平行にした液晶表示装置における視角（画
面に垂直な線に対する角度）およびその方位と表示のコ
ントラストＣＲとの関係を示している。

【００６５】なお、この液晶表示装置はポジ表示タイプ
のものであり、偏光子４１の透過軸４１ａは方位０°と
１８０°の方向、検光子４２の透過軸４２ａは方位９０
°と２７０°の方向にある。

【００６６】また、この液晶表示装置は、偏光子４１お
よび検光子４２の透過軸４１ａ．４２ａの向きが異なる
だけで、他の構成は上述した実施例と同じであり、入射
側液晶セル３０Ａの入射側基板３１上の配向処理方向３
１ａは方位０°の方向、出射側基板１２上の配向処理方
向１２ａは方位９０°の方向、出射側液晶セル３０Ｂの
入射側基板３１上の配向処理方向３１ｂは方位１８０°
の方向、出射側基板１２上の配向処理方向１２ｂは方位
２７０°の方向にあり、また、入射側液晶セル３０Ａと
出射側液晶セル３０ＢのΔｎ・ｄの値はそれぞれ１９０
ｎｍである。

【００６７】この図１０のように、この実施例の液晶表
示装置においても、コントラストＣＲの値が、実線で示
したコントラスト分布線上においてＣＲ＝１０、点線で
示したコントラスト分布線上においてＣＲ＝５０、破線
で示したコントラスト分布線上においてＣＲ＝１００、
二点鎖線で示したコントラスト分布線上においてＣＲ＝
２００であり、同じコントラストが得られる視角が、画
面の左右方向（方位２２５°の方向と方位４５°の方
向）から見たときも、画面の上下方向（方位３１５°の
方向と方位１３５°の方向）から見たときも十分大きく
なっている。

【００６８】また、図１１〜図１３は、この実施例の液
晶表示装置における液晶セル１０への電極間印加電圧
（Ｖ）と表示の明るさ（Ｙ値）との関係を、０°，１０
°，２０°，３０°，４０°，５０°の各視角について
調べた結果を示す電圧−明るさ特性図であり、図１１は
１３５°の方位から表示を見たときの特性、図１２は３
１５°の方位から表示を見たときの特性、図１３は４５
°の方位から表示を見たときの特性を示している。な
お、２２５°の方位から表示を見たときの電圧−明るさ
特性は図１３とほぼ同じである。

【００６９】さらに、図１４および図１５は、この実施
例の液晶表示装置における視角と表示の明るさ（Ｙ値）
との関係を液晶セル１０の電極間に１．５００ｖ，１．
９９２ｖ，２．３６５ｖ，６．０００ｖの各電圧を印加
して測定した結果を示す視角−明るさ特性図であり、図
１４は１３５°―３１５°の方位線上において表示を見
たときの特性、図１５は４５°―２２５°の方位線上に
おいて表示を見たときの特性を示している。

【００７０】なお、図１４において負の視角は方位１３
５°方向の視角、正の視角は方位３１５°方向の視角で
あり、図１５において負の視角は方位４５°方向の視
角、正の視角は方位２２５°方向の視角である。

【００７１】これら図１１〜図１５からも分かるよう
に、偏光子４１の透過軸４１ａを入射側液晶セル３０Ａ
の入射側基板３１上における液晶分子配向方向３１ａと
ほぼ平行にした液晶表示装置も、その表示を画面の左右
方向（図１０において方位２２５°と方位４５°の方
向）から見たときの電圧−明るさ特性および視角−明る
さ特性が、図１３および図１５のように０°〜５０°の
いずれの視角においても良好であり、また画面の下縁方
向（図１０において方位３１５°の方向）から見たとき
の電圧−明るさ特性および視角−明るさ特性も、図１２
および図１４の方位３１５°側（図において右側）のよ
うに０°〜５０°のいずれの視角においても良好である
し、さらに、画面の上縁方向（図１０において方位１３
５°の方向）から見たときの電圧−明るさ特性および視
角−明るさ特性も、図１１および図１４の方位１３５°
側（図において左側）のように０°〜５０°のいずれの
視角においても良好である。

【００７２】したがって、この実施例の液晶表示装置
も、ＴＮ型の液晶セルを用いたものではあるが、視野角
の方位依存性は従来の液晶表示装置に比べてかなり小さ
く、したがって広い視野角をもっている。

【００７３】また、この実施例の液晶表示装置も、画面
の左右方向（図１０において方位２２５°と方位４５°
の方向）および上下方向（図１０において方位１３５°
と方位３１５°の方向）のいずれの方向から表示を見た
ときも、電圧−明るさ特性は図１１〜図１３に示したよ
うに“バンプ”のない特性であり、したがって、表示の
“ちらつき”や階調表示における階調反転等を生じるこ
とはない。

【００７４】なお、上記各実施例の液晶表示装置は、偏
光子４１と検光子４２の透過軸４１ａ，４２ａを互いに
ほぼ直交させたポジ表示タイプのものであるが、本発明
の液晶表示装置は、検光子４２を、その透過軸４２ａを
偏光子４１の透過軸４１ａとほぼ平行にして配置したネ
ガ表示タイプのものであってもよい。

【００７５】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、一対の透明基
板間に液晶を封入しその液晶の分子をほぼ９０°のツイ
スト角でツイスト配列させた２つのＴＮ型液晶セルを、
一方の液晶セルの出射側と他方の液晶セルの入射側とを
互いに対向させて積層するとともに、前記一方の液晶セ
ルの入射側に偏光子を配置し、前記他方の液晶セルの出
射側に検光子を配置してなり、前記一方の液晶セルの両
基板と他方の液晶セルの両基板にはそれぞれ各々の液晶
層の互いに対応する箇所に電界を印加するための透明電
極と液晶分子の配向方向を規制する配向膜が設けられて
おり、かつ、これら両液晶セルは、液晶の屈折率異方性
Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄの値がほぼ等しく、液
晶分子のツイスト方向が同じであるとともに、前記両液
晶セルの入射側基板上に設けた配向膜に施す配向処理方
向が互いに逆向きで、出射側基板上に設けた配向膜に施
す配向処理方向が互いに逆向きであり、前記偏光子は、
その透過軸を前記一方の液晶セルの入射側基板上の配向
処理方向とほぼ直交させるかあるいはほぼ平行にして配
置され、前記検光子は、その透過軸を前記偏光子の透過
軸とほぼ直交させるかあるいはほぼ平行にして配置され
ていることを特徴とするものであるから、ＴＮ型の液晶
セルを用いたものでありながら、視野角の方位依存性を
小さくして、視野角を広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による液晶表示装置の分解斜
視図。

【図２】同液晶表示装置の断面図。

【図３】同液晶表示装置における視角およびその方位と
表示のコントラストとの関係を示す図。

【図４】同液晶表示装置の液晶セルへの電極間印加電圧
と表示の明るさとの関係を各視角について調べた結果を
示す１３５°の方位から表示を見たときの電圧−明るさ
特性図。

【図５】同液晶表示装置の液晶セルへの電極間印加電圧
と表示の明るさとの関係を各視角について調べた結果を
示す３１５°の方位から表示を見たときの電圧−明るさ
特性図。

【図６】同液晶表示装置の液晶セルへの電極間印加電圧
と表示の明るさとの関係を各視角について調べた結果を
示す４５°の方位から表示を見たときの電圧−明るさ特
性図。

【図７】同液晶表示装置における視角と表示の明るさと
の関係を液晶セルの電極間に各値の電圧を印加して測定
した結果を示す１３５°―３１５°の方位線上において
表示を見たときの視角−明るさ特性図。

【図８】同液晶表示装置における視角と表示の明るさと
の関係を液晶セルの電極間に各値の電圧を印加して測定
した結果を示す４５°―２２５°の方位線上において表
示を見たときの視角−明るさ特性図。

【図９】同液晶表示装置における両液晶セルのΔｎ・ｄ
の値と光の透過率との関係を示す図。

【図１０】本発明の他の実施例による液晶表示装置の視
角およびその方位と表示のコントラストとの関係を示す
図。

【図１１】同液晶表示装置の液晶セルへの電極間印加電
圧と表示の明るさとの関係を各視角について調べた結果
を示す１３５°の方位から表示を見たときの電圧−明る
さ特性図。

【図１２】同液晶表示装置の液晶セルへの電極間印加電
圧と表示の明るさとの関係を各視角について調べた結果
を示す３１５°の方位から表示を見たときの電圧−明る
さ特性図。

【図１３】同液晶表示装置の液晶セルへの電極間印加電
圧と表示の明るさとの関係を各視角について調べた結果
を示す４５°の方位から表示を見たときの電圧−明るさ
特性図。

【図１４】同液晶表示装置における視角と表示の明るさ
との関係を液晶セルの電極間に各値の電圧を印加して測
定した結果を示す１３５°―３１５°の方位線上におい
て表示を見たときの視角−明るさ特性図。

【図１５】同液晶表示装置における視角と表示の明るさ
との関係を液晶セルの電極間に各値の電圧を印加して測
定した結果を示す４５°―２２５°の方位線上において
表示を見たときの視角−明るさ特性図。

【図１６】従来の液晶表示装置の分解斜視図。

【図１７】従来の液晶表示装置の断面図。

【図１８】従来の液晶表示装置における視角およびその
方位と表示のコントラストとの関係を示す図。

【図１９】従来の液晶表示装置の液晶セルへの電極間印
加電圧と表示の明るさとの関係を各視角について調べた
結果を示す１３５°の方位から表示を見たときの電圧−
明るさ特性図。

【図２０】従来の液晶表示装置の液晶セルへの電極間印
加電圧と表示の明るさとの関係を各視角について調べた
結果を示す３１５°の方位から表示を見たときの電圧−
明るさ特性図。

【図２１】従来の液晶表示装置の液晶セルへの電極間印
加電圧と表示の明るさとの関係を各視角について調べた
結果を示す４５°の方位から表示を見たときの電圧−明
るさ特性図。

【図２２】従来の液晶表示装置における視角と表示の明
るさとの関係を液晶セルの電極間に各値の電圧を印加し
て測定した結果を示す１３５°―３１５°の方位線上に
おいて表示を見たときの視角−明るさ特性図。

【図２３】従来の液晶表示装置における視角と表示の明
るさとの関係を液晶セルの電極間に各値の電圧を印加し
て測定した結果を示す４５°―２２５°の方位線上にお
いて表示を見たときの視角−明るさ特性図。

【符号の説明】

３０Ａ…入射側液晶セル ３０Ｂ…出射側液晶セル ３１…入射側基板 ３２…出射側基板 ３３，３４…透明電極 ３５，３６…配向膜 ３８…液晶 ３１ａ…入射側液晶セルの入射側基板上の配向処理方向 ３２ａ…入射側液晶セルの出射側基板上の配向処理方向 ３１ｂ…出射側液晶セルの入射側基板上の配向処理方向 ３２ｂ…出射側液晶セルの出射側基板上の配向処理方向 Ｔａ…入射側液晶セルの液晶分子ツイスト方向 Ｔｂ…出射側液晶セルの液晶分子ツイスト方向 ４１…偏光子 ４１ａ…透過軸 ４２…検光子 ４２ａ…透過軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の透明基板間に液晶を封入しその液晶
   の分子をほぼ９０°のツイスト角でツイスト配列させた
   ２つのＴＮ型液晶セルを、一方の液晶セルの出射側と他
   方の液晶セルの入射側とを互いに対向させて積層すると
   ともに、前記一方の液晶セルの入射側に偏光子を配置
   し、前記他方の液晶セルの出射側に検光子を配置してな
   り、 前記一方の液晶セルの両基板と他方の液晶セルの両基板
   にはそれぞれ各々の液晶層の互いに対応する箇所に電界
   を印加するための透明電極と液晶分子の配向方向を規制
   する配向膜が設けられており、かつ、これら両液晶セル
   は、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・
   ｄの値がほぼ等しく、液晶分子のツイスト方向が同じで
   あるとともに、前記両液晶セルの入射側基板上に設けた
   配向膜に施す配向処理方向が互いに逆向きで、出射側基
   板上に設けた配向膜に施す配向処理方向が互いに逆向き
   であり、 前記偏光子は、その透過軸を前記一方の液晶セルの入射
   側基板上の配向処理方向とほぼ直交させるかあるいはほ
   ぼ平行にして配置され、前記検光子は、その透過軸を前
   記偏光子の透過軸とほぼ直交させるかあるいはほぼ平行
   にして配置されていることを特徴とする液晶表示装置。