JPH07244280A - ツイステッドネマティック型液晶表示素子 - Google Patents
ツイステッドネマティック型液晶表示素子Info
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- JPH07244280A JPH07244280A JP6056843A JP5684394A JPH07244280A JP H07244280 A JPH07244280 A JP H07244280A JP 6056843 A JP6056843 A JP 6056843A JP 5684394 A JP5684394 A JP 5684394A JP H07244280 A JPH07244280 A JP H07244280A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 視角によって明暗の反転や色相の変化の起こ
るのを防止する。 【構成】 ガラス基板１ｂと偏光板３ｂとの間に、下記
Ａの仕様の第１の位相差板７と、下記Ｂの仕様の第２の
位相差板８とを配置する。 （Ａ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と同一である、光学的に負
の屈折率異方性をもつ第１の位相差板。 （Ｂ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と反対である、光学的に正
の屈折率異方性をもつ第２の位相差板。
るのを防止する。 【構成】 ガラス基板１ｂと偏光板３ｂとの間に、下記
Ａの仕様の第１の位相差板７と、下記Ｂの仕様の第２の
位相差板８とを配置する。 （Ａ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と同一である、光学的に負
の屈折率異方性をもつ第１の位相差板。 （Ｂ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と反対である、光学的に正
の屈折率異方性をもつ第２の位相差板。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ツイステッドネマティ
ック型液晶表示素子に関し、特に、階調表示状態時にお
ける表示特性の視野角による変動を小さくしたツイステ
ッドネマティック型液晶表示素子に関するものである。
ック型液晶表示素子に関し、特に、階調表示状態時にお
ける表示特性の視野角による変動を小さくしたツイステ
ッドネマティック型液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子（ＬＣＤ）は、テレビや情
報機器の表示を始めとして各種用途の表示装置として広
く採用されるようになってきている。液晶表示素子とし
ては、各種原理のものが知られているが、中でも容易に
階調表示を行うことのできる、したがってフルカラー表
示の可能なツイステッドネマティック・モードで動作す
る液晶表示素子が注目されている。
報機器の表示を始めとして各種用途の表示装置として広
く採用されるようになってきている。液晶表示素子とし
ては、各種原理のものが知られているが、中でも容易に
階調表示を行うことのできる、したがってフルカラー表
示の可能なツイステッドネマティック・モードで動作す
る液晶表示素子が注目されている。
【０００３】ツイステッドネマティック型液晶表示素子
は、相対する２枚の透明電極間に、電圧オフ状態でダイ
レクタが電極面に並行でかつ９０捩じられた液晶を挟持
し、それぞれの透明電極の形成された透明基板（通常は
ガラス板）の外側に、一対の偏光板をその相互の偏光軸
のなす角度が０°（ノーマリブラック・モードの場合）
乃至９０°（ノーマリホワイト・モードの場合）になる
ようにして配置したものである。
は、相対する２枚の透明電極間に、電圧オフ状態でダイ
レクタが電極面に並行でかつ９０捩じられた液晶を挟持
し、それぞれの透明電極の形成された透明基板（通常は
ガラス板）の外側に、一対の偏光板をその相互の偏光軸
のなす角度が０°（ノーマリブラック・モードの場合）
乃至９０°（ノーマリホワイト・モードの場合）になる
ようにして配置したものである。
【０００４】入射光は入射光側の偏光板によって偏光化
された後液晶内に入射する。印加電圧のオフ状態あるい
はしきい値電圧（Ｖｔｈ）以下の状態では、入射光は液
晶のツイステッド状態にしたがって偏光面が９０°捩じ
られた後、光出射側偏光板に入射する。また、電極間に
飽和電圧（Ｖｓａｔ）が印加された状態では、液晶分子
は電極面に対し垂直に立ち、その結果入射光はそのまま
の状態を保って液晶パネルから出射される。これにより
白あるいは黒が表示される。
された後液晶内に入射する。印加電圧のオフ状態あるい
はしきい値電圧（Ｖｔｈ）以下の状態では、入射光は液
晶のツイステッド状態にしたがって偏光面が９０°捩じ
られた後、光出射側偏光板に入射する。また、電極間に
飽和電圧（Ｖｓａｔ）が印加された状態では、液晶分子
は電極面に対し垂直に立ち、その結果入射光はそのまま
の状態を保って液晶パネルから出射される。これにより
白あるいは黒が表示される。
【０００５】電極間に、しきい値電圧（Ｖｔｈ）から飽
和電圧（Ｖｓａｔ）の間の電圧が印加されると、その電
圧に応じて液晶分子は連続的にその向き（液晶ダイレク
タ）を変化させる。すなわち、このとき液晶分子のダイ
レクタは電極平面に対して斜めの角度（チルト角：θ
°）をとる。したがって、基板に対して入射角０°で入
射した光線は液晶層内で液晶分子と角度（９０−θ°）
を成して進行する。この状態を図３に示す。図３に示さ
れるように、ガラス基板１ａ、１ｂの表面には、それぞ
れ配向膜２ａ、２ｂが形成され、またそれぞれの裏面に
は偏光板３ａ、３ｂが配置されている。両ガラス基板間
には、液晶層４が挟持されており、その液晶分子５のダ
イレクタは６で示されている。なお、実際のツイステッ
ドネマティック液晶セルでは、例えばアクティブマトリ
クス方式の場合、ガラス基板１ａ上には薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）や画素電極が、またガラス基板１ｂ上には
カラーフィルタ、ブラックマトリックス、共通電極等が
形成されているが、本図では簡単のためにこれらは省略
されている。
和電圧（Ｖｓａｔ）の間の電圧が印加されると、その電
圧に応じて液晶分子は連続的にその向き（液晶ダイレク
タ）を変化させる。すなわち、このとき液晶分子のダイ
レクタは電極平面に対して斜めの角度（チルト角：θ
°）をとる。したがって、基板に対して入射角０°で入
射した光線は液晶層内で液晶分子と角度（９０−θ°）
を成して進行する。この状態を図３に示す。図３に示さ
れるように、ガラス基板１ａ、１ｂの表面には、それぞ
れ配向膜２ａ、２ｂが形成され、またそれぞれの裏面に
は偏光板３ａ、３ｂが配置されている。両ガラス基板間
には、液晶層４が挟持されており、その液晶分子５のダ
イレクタは６で示されている。なお、実際のツイステッ
ドネマティック液晶セルでは、例えばアクティブマトリ
クス方式の場合、ガラス基板１ａ上には薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）や画素電極が、またガラス基板１ｂ上には
カラーフィルタ、ブラックマトリックス、共通電極等が
形成されているが、本図では簡単のためにこれらは省略
されている。
【０００６】液晶分子はダイレクタ方向を光軸とした一
軸性の屈折率異方性を有しており、したがって配向ベク
トルと入射光Ｗとのなす角度に応じて光は常光成分（屈
折率ｎo ）と異常光成分（屈折率ｎe ）とに別れて進行
する。液晶層を通過した段階で常光成分と異常光成分と
の間には屈折率ｎo とｎe との違いに応じた位相差（リ
タデーション）δが生じており、このδに基づいて光の
振動ベクトルが楕円状に回転する楕円偏光状態になって
いる。
軸性の屈折率異方性を有しており、したがって配向ベク
トルと入射光Ｗとのなす角度に応じて光は常光成分（屈
折率ｎo ）と異常光成分（屈折率ｎe ）とに別れて進行
する。液晶層を通過した段階で常光成分と異常光成分と
の間には屈折率ｎo とｎe との違いに応じた位相差（リ
タデーション）δが生じており、このδに基づいて光の
振動ベクトルが楕円状に回転する楕円偏光状態になって
いる。
【０００７】こうして生じた楕円偏光状態の出射光が出
射側の偏光板に入ると、楕円偏光中の偏光軸方向成分の
みが偏光板を通過するため、楕円偏光の状態に応じて出
射光の偏光板透過率は変化する。電極間の印加電圧を変
えると、液晶分子の配向ベクトルが変化し、それによっ
て液晶層通過後の光の楕円偏光状態が変化し、それに応
じて出射側偏光板通過後の出射光強度が変化する。こう
して印加電圧に応じて透過光強度を変化させることがで
きるが、印加電圧は、しきい値電圧から飽和電圧までの
間を連続的に変化させることができるので、白から黒ま
での連続的な階調表示が可能となる。
射側の偏光板に入ると、楕円偏光中の偏光軸方向成分の
みが偏光板を通過するため、楕円偏光の状態に応じて出
射光の偏光板透過率は変化する。電極間の印加電圧を変
えると、液晶分子の配向ベクトルが変化し、それによっ
て液晶層通過後の光の楕円偏光状態が変化し、それに応
じて出射側偏光板通過後の出射光強度が変化する。こう
して印加電圧に応じて透過光強度を変化させることがで
きるが、印加電圧は、しきい値電圧から飽和電圧までの
間を連続的に変化させることができるので、白から黒ま
での連続的な階調表示が可能となる。
【０００８】このような印加電圧を連続的に変化させる
階調表示方式は、印加電圧としてしきい値電圧以下およ
び飽和電圧以上の二値のみを用いて光透過率を二段階の
みに制御する非階調表示方式と異なり、濃淡が表現でき
る、三原色をそれぞれ階調表示して組み合わせることに
より色彩表現が豊富になる（いわゆるフルカラー表示）
等の特徴を有しており、液晶表示素子の表現可能性を大
きく向上させるものである。
階調表示方式は、印加電圧としてしきい値電圧以下およ
び飽和電圧以上の二値のみを用いて光透過率を二段階の
みに制御する非階調表示方式と異なり、濃淡が表現でき
る、三原色をそれぞれ階調表示して組み合わせることに
より色彩表現が豊富になる（いわゆるフルカラー表示）
等の特徴を有しており、液晶表示素子の表現可能性を大
きく向上させるものである。
【０００９】而して、本願発明に関連する従来技術とし
ては、特開平２−３５４１６号公報（誘電率異方性が
負の液晶が充填された液晶セル−偏光板間に、２枚の位
相差板をその光学異方軸がほぼ９０°になるように重ね
合わせて配置する）、特開平３−２１２６１３号公報
（ＳＴＮ液晶表示素子において、液晶セルの少なくとも
一方の面上に、２枚の位相差板をそのリタデーションが
相加されるように、かつそれぞれの遅相軸のなす角度が
２０°以上になるように、かつ第１層目の位相差板のリ
タデーション値の仰角依存性が最小となる方向に対して
第２層目の位相差板の遅相軸方向が並行となるように積
層し、液晶セルに隣接する位相差板の遅相軸と隣接する
基板のラビング軸との交差角が７０〜９０°であるよう
に配置する）、特開昭６１−２１９９３３号公報（Ｔ
Ｎ液晶表示素子において、液晶セルの上下に偏光板を吸
収軸が略並行になるように配置し、上偏光板下に第１の
位相差板をその光学的弾性軸が液晶の上側配向方向と３
５〜４５°の角度をなすように配設し、下偏光板上に第
２の位相差板をその光学的弾性軸が液晶の下側配向方向
と−１０〜０°の角度をなすように配設する）、特開
平４−３１１９０２号公報（ＳＴＮ型液晶セルの光学補
償板として、視野角３７°以上４２°以下の一軸配向性
を有する正の屈折率異方性を有する複屈折性フィルム
と、同様の一軸配向性を有する負の屈折率異方性を有す
る複屈折性フィルムとを各々の遅相軸が同一方向になる
ように積層したものを用いる）、特開平４−３１１９
０３号公報［ＳＴＮ型液晶セルの光学補償板として、正
の屈折率異方性を有する複屈折性フィルムと負の屈折率
異方性を有する複屈折性フィルム（少なくとも一方のフ
ィルムは視野角３７°以下の二軸配向性を有する）を各
々の遅相軸が同一方向になるように積層したものを用い
る］等が公知となっている。
ては、特開平２−３５４１６号公報（誘電率異方性が
負の液晶が充填された液晶セル−偏光板間に、２枚の位
相差板をその光学異方軸がほぼ９０°になるように重ね
合わせて配置する）、特開平３−２１２６１３号公報
（ＳＴＮ液晶表示素子において、液晶セルの少なくとも
一方の面上に、２枚の位相差板をそのリタデーションが
相加されるように、かつそれぞれの遅相軸のなす角度が
２０°以上になるように、かつ第１層目の位相差板のリ
タデーション値の仰角依存性が最小となる方向に対して
第２層目の位相差板の遅相軸方向が並行となるように積
層し、液晶セルに隣接する位相差板の遅相軸と隣接する
基板のラビング軸との交差角が７０〜９０°であるよう
に配置する）、特開昭６１−２１９９３３号公報（Ｔ
Ｎ液晶表示素子において、液晶セルの上下に偏光板を吸
収軸が略並行になるように配置し、上偏光板下に第１の
位相差板をその光学的弾性軸が液晶の上側配向方向と３
５〜４５°の角度をなすように配設し、下偏光板上に第
２の位相差板をその光学的弾性軸が液晶の下側配向方向
と−１０〜０°の角度をなすように配設する）、特開
平４−３１１９０２号公報（ＳＴＮ型液晶セルの光学補
償板として、視野角３７°以上４２°以下の一軸配向性
を有する正の屈折率異方性を有する複屈折性フィルム
と、同様の一軸配向性を有する負の屈折率異方性を有す
る複屈折性フィルムとを各々の遅相軸が同一方向になる
ように積層したものを用いる）、特開平４−３１１９
０３号公報［ＳＴＮ型液晶セルの光学補償板として、正
の屈折率異方性を有する複屈折性フィルムと負の屈折率
異方性を有する複屈折性フィルム（少なくとも一方のフ
ィルムは視野角３７°以下の二軸配向性を有する）を各
々の遅相軸が同一方向になるように積層したものを用い
る］等が公知となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子によって
階調表示を行った場合、同一の印加電圧を加えても液晶
表示素子を見る目の位置の違いによってその明るさは変
化する。その理由を図３を参照して説明する。液晶層に
入射角α°で入射した入射光Ｚはチルト角θ°の液晶分
子と角度（９０−α−θ）°を成して進行する。こうし
て液晶層を通過した光の楕円偏光状態は入射角α°によ
って異なる。それは角度（９０−α−θ）°の違いによ
って異常光の屈折率ｎe が異なること、および角度α°
によって液晶層を通過する距離ｄ／ｃｏｓα°（ｄは相
対する電極間の距離を表す）が異なることの二つの理由
によって通過後の光の楕円偏光状態が異なり、したがっ
て出射光側の偏光板３ｂに於ける透過率が異なるからで
ある。このため階調表示した場合見る目の位置によって
液晶表示素子の明るさが変化する。この変化は表示画質
に次のような不利な影響を与える。
階調表示を行った場合、同一の印加電圧を加えても液晶
表示素子を見る目の位置の違いによってその明るさは変
化する。その理由を図３を参照して説明する。液晶層に
入射角α°で入射した入射光Ｚはチルト角θ°の液晶分
子と角度（９０−α−θ）°を成して進行する。こうし
て液晶層を通過した光の楕円偏光状態は入射角α°によ
って異なる。それは角度（９０−α−θ）°の違いによ
って異常光の屈折率ｎe が異なること、および角度α°
によって液晶層を通過する距離ｄ／ｃｏｓα°（ｄは相
対する電極間の距離を表す）が異なることの二つの理由
によって通過後の光の楕円偏光状態が異なり、したがっ
て出射光側の偏光板３ｂに於ける透過率が異なるからで
ある。このため階調表示した場合見る目の位置によって
液晶表示素子の明るさが変化する。この変化は表示画質
に次のような不利な影響を与える。
【００１１】（１） 明るく表示したい部分と暗く表示
したい部分の明るさが逆転して見えることがある。これ
は観察者の目からのＬＣＤ表示画面の各部分に対する視
角が異なるために起こる。即ち、明るく表示している部
分が或る位置から見た視角によっては暗く見え、同時に
暗く表示している別の部分がその同じ位置から見た視角
によって明るく見えることがある。
したい部分の明るさが逆転して見えることがある。これ
は観察者の目からのＬＣＤ表示画面の各部分に対する視
角が異なるために起こる。即ち、明るく表示している部
分が或る位置から見た視角によっては暗く見え、同時に
暗く表示している別の部分がその同じ位置から見た視角
によって明るく見えることがある。
【００１２】（２） カラー表示の場合見る位置の違い
によって色相が変化する。それは、カラー表示に於いて
は、色相は三原色〔赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）〕そ
れぞれのカラーフィルタからの透過光の組み合わせによ
って実現されるが、見る角度によって液晶層通過光の楕
円偏光状態が異なった場合、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのカラ
ーフィルタの透過光のバランスが変化し、その結果本来
の表示と異なる色相に見えることによる。
によって色相が変化する。それは、カラー表示に於いて
は、色相は三原色〔赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）〕そ
れぞれのカラーフィルタからの透過光の組み合わせによ
って実現されるが、見る角度によって液晶層通過光の楕
円偏光状態が異なった場合、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのカラ
ーフィルタの透過光のバランスが変化し、その結果本来
の表示と異なる色相に見えることによる。
【００１３】而して、主としてＳＴＮ型等の、本願発明
の対象となる液晶表示素子（すなわち、階調表示を行う
ツイステッドネマティック型液晶表示素子）とは異なる
タイプの素子では、上記各公報に記載のあるように、白
黒表示のためにあるいは視野角を広げる手段として位相
差板が用いられてきた。しかし、これら従来例では、位
相差板の光学軸はパネル面と平行になっていたため、液
晶透過光が方向によってそのリタデーションが異なって
いる点に対しては改善効果は低く、階調表示の角度依存
性を改善することはできなかった。
の対象となる液晶表示素子（すなわち、階調表示を行う
ツイステッドネマティック型液晶表示素子）とは異なる
タイプの素子では、上記各公報に記載のあるように、白
黒表示のためにあるいは視野角を広げる手段として位相
差板が用いられてきた。しかし、これら従来例では、位
相差板の光学軸はパネル面と平行になっていたため、液
晶透過光が方向によってそのリタデーションが異なって
いる点に対しては改善効果は低く、階調表示の角度依存
性を改善することはできなかった。
【００１４】本願発明はこのような状況に対処してなさ
れたものであって、その目的とするところは、階調表示
状態における液晶透過光の楕円偏光状態の視角依存性を
緩和することであり、このことにより見る位置によっ
て、明るさや色相が変化することのないようにすること
である。
れたものであって、その目的とするところは、階調表示
状態における液晶透過光の楕円偏光状態の視角依存性を
緩和することであり、このことにより見る位置によっ
て、明るさや色相が変化することのないようにすること
である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、階調表示を行う液晶セルと、下記
Ａ、Ｂの仕様を有する第１、第２の位相差板とが一対の
偏光板間に配置されていることを特徴とするツイステッ
ドネマティック型液晶表示素子が提供される。 （Ａ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と同一である、光学的に負
の屈折率異方性をもつ第１の位相差板。 （Ｂ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と反対である、光学的に正
の屈折率異方性をもつ第２の位相差板。
め、本発明によれば、階調表示を行う液晶セルと、下記
Ａ、Ｂの仕様を有する第１、第２の位相差板とが一対の
偏光板間に配置されていることを特徴とするツイステッ
ドネマティック型液晶表示素子が提供される。 （Ａ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と同一である、光学的に負
の屈折率異方性をもつ第１の位相差板。 （Ｂ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と反対である、光学的に正
の屈折率異方性をもつ第２の位相差板。
【００１６】
【作用】図１は、本願発明の作用を説明するための液晶
表示素子の断面図である。図１において、図３に示した
従来例の部分と同等の部分には同一の参照番号が付され
ているので重複する説明は省略するが、本願発明の液晶
表示素子では、例えば、液晶セルと光出射側の偏光板３
との間に、上記Ａの仕様をもつ位相差フィルム７と、上
記Ｂの仕様をもつ位相差フィルム８とが配置される。液
晶層４および第１、第２の位相差フィルム７、８の屈折
率楕円体をそれぞれ４′、７′、８′にて示す。なお、
本図においても、簡単のために、透明電極やＴＦＴ等の
図示は省略されている。
表示素子の断面図である。図１において、図３に示した
従来例の部分と同等の部分には同一の参照番号が付され
ているので重複する説明は省略するが、本願発明の液晶
表示素子では、例えば、液晶セルと光出射側の偏光板３
との間に、上記Ａの仕様をもつ位相差フィルム７と、上
記Ｂの仕様をもつ位相差フィルム８とが配置される。液
晶層４および第１、第２の位相差フィルム７、８の屈折
率楕円体をそれぞれ４′、７′、８′にて示す。なお、
本図においても、簡単のために、透明電極やＴＦＴ等の
図示は省略されている。
【００１７】階調表示状態における液晶ダイレクタは、
図１に示されるように、基板面に対して水平と垂直の中
間の傾斜状態となる。図１では、液晶分子５の傾斜角度
（チルト角）はθ°となっている。図示されていない
が、パネル面に垂直に入射した光は前述したように、液
晶層を通過することにより液晶の傾斜角度θ°に応じた
楕円偏光に変換される。入射角α°が正の入射光Ｘで
は、光線と液晶ダイレクタとの形成する角度は相対的に
小さく、したがって、光の常光成分の方が相対的に多く
しかも異常光の屈折率ｎe と常光の屈折率ｎo との差が
小さいため、垂直入射光と比較してリタデーションδが
小さくなり、楕円偏光度が小さくなる。逆に、入射角α
°が負の入射光Ｙでは、光線と配向ベクトルとのなす角
度は大きくなり、したがって、垂直入射光の場合と比較
してリタデーションδが大きくなり、楕円偏光度も大き
くなる。
図１に示されるように、基板面に対して水平と垂直の中
間の傾斜状態となる。図１では、液晶分子５の傾斜角度
（チルト角）はθ°となっている。図示されていない
が、パネル面に垂直に入射した光は前述したように、液
晶層を通過することにより液晶の傾斜角度θ°に応じた
楕円偏光に変換される。入射角α°が正の入射光Ｘで
は、光線と液晶ダイレクタとの形成する角度は相対的に
小さく、したがって、光の常光成分の方が相対的に多く
しかも異常光の屈折率ｎe と常光の屈折率ｎo との差が
小さいため、垂直入射光と比較してリタデーションδが
小さくなり、楕円偏光度が小さくなる。逆に、入射角α
°が負の入射光Ｙでは、光線と配向ベクトルとのなす角
度は大きくなり、したがって、垂直入射光の場合と比較
してリタデーションδが大きくなり、楕円偏光度も大き
くなる。
【００１８】こうして液晶層４を通過した光は、次にそ
の光軸がフィルム面に対して角度β°をなしている光学
異方性が負の第１の位相差フィルム７に入射する。ここ
で、角度βはチルト角θと同方向に設定されている。垂
直入射光は、第１の位相差フィルムを通過することによ
り、液晶層内での変化が打ち消されて直線偏光に近い状
態に戻される。入射角が正の入射光Ｘは、位相差フィル
ム７の光軸となす角度は小さく、したがってフィルム内
を通過する前後でのリタデーションは負で、その絶対値
は小さい。一方、入射角が負の入射光Ｙは、位相差フィ
ルム７の光軸となす角度が大きく、したがってフィルム
内を通過する前後でのリタデーションは負で、その絶対
値は大きくなっている。これにより液晶層を通過する際
に進みすぎた楕円偏光度は補償され、第１の位相差フィ
ルムを通過した段階での入射光Ｙの楕円偏光状態は、垂
直入射光の液晶層通過時の偏光状態に近づく。
の光軸がフィルム面に対して角度β°をなしている光学
異方性が負の第１の位相差フィルム７に入射する。ここ
で、角度βはチルト角θと同方向に設定されている。垂
直入射光は、第１の位相差フィルムを通過することによ
り、液晶層内での変化が打ち消されて直線偏光に近い状
態に戻される。入射角が正の入射光Ｘは、位相差フィル
ム７の光軸となす角度は小さく、したがってフィルム内
を通過する前後でのリタデーションは負で、その絶対値
は小さい。一方、入射角が負の入射光Ｙは、位相差フィ
ルム７の光軸となす角度が大きく、したがってフィルム
内を通過する前後でのリタデーションは負で、その絶対
値は大きくなっている。これにより液晶層を通過する際
に進みすぎた楕円偏光度は補償され、第１の位相差フィ
ルムを通過した段階での入射光Ｙの楕円偏光状態は、垂
直入射光の液晶層通過時の偏光状態に近づく。
【００１９】こうして第１の位相差フィルム７を通過し
た光は、次にその光軸がフィルム面に対して角度γ°を
なしている光学異方性が正の第２の位相差フィルム８に
入射する。ここで、角度γはチルト角θと逆方向にに設
定されている。垂直入射光は、第１の位相差フィルム７
によって受けた変化が位相差フィルム８によって補償さ
れるため、位相差フィルム８を通過した時点での楕円偏
光状態は液晶層４を通過した直後の状態に戻されてい
る。
た光は、次にその光軸がフィルム面に対して角度γ°を
なしている光学異方性が正の第２の位相差フィルム８に
入射する。ここで、角度γはチルト角θと逆方向にに設
定されている。垂直入射光は、第１の位相差フィルム７
によって受けた変化が位相差フィルム８によって補償さ
れるため、位相差フィルム８を通過した時点での楕円偏
光状態は液晶層４を通過した直後の状態に戻されてい
る。
【００２０】入射角が正の入射光Ｘは、位相差フィルム
８の光軸となす角度は大きく、したがってフィルム内を
通過する前後でのリタデーションは正で、その絶対値は
大きくなっている。これにより、入射光Ｘの偏光状態
は、液晶層通過時の楕円偏光度の不足および第１の位相
差フィルム７での負のリタデーションが補償され、垂直
入射光の液晶層通過直後の状態に近いものとなる。一
方、入射角が負の入射光Ｙは、位相差フィルム８の光軸
となす角度は小さく、したがってフィルム内を通過する
前後でのリタデーションは正で、その絶対値は小さくな
っている。すなわち、第１の位相差フィルム７を通過し
た時点で、垂直入射光の液晶層通過時の楕円偏光状態に
近い状態になされた入射光Ｙは、ほとんどその状態を保
ったまま第２の位相差フィルム８から出射される。
８の光軸となす角度は大きく、したがってフィルム内を
通過する前後でのリタデーションは正で、その絶対値は
大きくなっている。これにより、入射光Ｘの偏光状態
は、液晶層通過時の楕円偏光度の不足および第１の位相
差フィルム７での負のリタデーションが補償され、垂直
入射光の液晶層通過直後の状態に近いものとなる。一
方、入射角が負の入射光Ｙは、位相差フィルム８の光軸
となす角度は小さく、したがってフィルム内を通過する
前後でのリタデーションは正で、その絶対値は小さくな
っている。すなわち、第１の位相差フィルム７を通過し
た時点で、垂直入射光の液晶層通過時の楕円偏光状態に
近い状態になされた入射光Ｙは、ほとんどその状態を保
ったまま第２の位相差フィルム８から出射される。
【００２１】よって、第２の位相差フィルム８から出射
される光は、垂直入射光の場合にもあるいは入射角が正
の入射光Ｘおよび入射角が負の入射光Ｙの場合にも、垂
直入射光の液晶層通過直後の楕円偏光に近い状態とな
り、入射角の変化による楕円偏光度の違いは少なくな
る。その結果、最終的に出射側の偏光板３ｂを通過した
後の光強度の視角による変化は、従来技術による場合に
比較して少なくなり、視角による明度の逆転や色相の変
動が軽減される。
される光は、垂直入射光の場合にもあるいは入射角が正
の入射光Ｘおよび入射角が負の入射光Ｙの場合にも、垂
直入射光の液晶層通過直後の楕円偏光に近い状態とな
り、入射角の変化による楕円偏光度の違いは少なくな
る。その結果、最終的に出射側の偏光板３ｂを通過した
後の光強度の視角による変化は、従来技術による場合に
比較して少なくなり、視角による明度の逆転や色相の変
動が軽減される。
【００２２】
【実施例】次に、本発明の実施例および参考となる比較
例について説明する。始めに用語の定義を行い、次いで
実施例および比較例に用いられる部材を示す。 《用語の定義》パネル面の視野方向に関する方位角、極
角の定義を図２に示す。すなわち、極角は、ある方向を
示す線Ａとパネル面への垂線とのなす角度であり、方位
角は線Ａと垂線とによって定まる平面のパネル面との交
わりによって形成される直線とパネル面の水平線とのな
す角度である。
例について説明する。始めに用語の定義を行い、次いで
実施例および比較例に用いられる部材を示す。 《用語の定義》パネル面の視野方向に関する方位角、極
角の定義を図２に示す。すなわち、極角は、ある方向を
示す線Ａとパネル面への垂線とのなす角度であり、方位
角は線Ａと垂線とによって定まる平面のパネル面との交
わりによって形成される直線とパネル面の水平線とのな
す角度である。
【００２３】《使用部材》本発明の効果を評価するため
に、下記のような評価用液晶セルおよび位相差フィルム
を用いた。 ａ．位相差板 使用した位相差フィルムの内容は次の表１に示す通りで
ある。
に、下記のような評価用液晶セルおよび位相差フィルム
を用いた。 ａ．位相差板 使用した位相差フィルムの内容は次の表１に示す通りで
ある。
【００２４】
【表１】
【００２５】ｂ．液晶セル 使用した液晶セルの内容は次の表２に示す通りである。
【００２６】
【表２】
【００２７】《測定方法》 （１） 輝度測定方法 液晶表示素子の表面から３０ｃｍの位置に輝度計を設置
し、輝度計の読みから素子の輝度を求めた。 （２） 輝度測定位置および方向 液晶表示素子の表示画面中央部からの出射光を測定し
た。測定の方向は、次の表３に示す方向に対して行っ
た。
し、輝度計の読みから素子の輝度を求めた。 （２） 輝度測定位置および方向 液晶表示素子の表示画面中央部からの出射光を測定し
た。測定の方向は、次の表３に示す方向に対して行っ
た。
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【００３０】（３） コントラスト比 コントラスト比（ＣＲ）は次の式により計算した。 ＣＲ＝白表示輝度／黒表示輝度 （４） 中間調表示状態 液晶への印加電圧を白表示と黒表示との中間の値とし、
画面表示状態を観察した。判定は官能評価により、５段
階評価を行った。
画面表示状態を観察した。判定は官能評価により、５段
階評価を行った。
【００３１】［実施例および比較例］表４に示す組み合
わせで液晶表示素子を作成した。この液晶表示素子の評
価を行い、表５に示す結果を得た。
わせで液晶表示素子を作成した。この液晶表示素子の評
価を行い、表５に示す結果を得た。
【００３２】
【表５】 （注）中間調表示５段階評価点 ５：最良 ←→ １：最悪
【００３３】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の
変更が可能である。例えば、第１、第２の位相差板は、
必ずしも実施例の通りの順番に配置する必要はなく、第
１の位相差板を偏光板３ｂ寄りに、また第２の位相差板
を液晶パネル寄りに配置することができ、さらに、一方
乃至両方の位相差板を液晶パネルと偏光板３ａとの間に
配置するようにすることができる。
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の
変更が可能である。例えば、第１、第２の位相差板は、
必ずしも実施例の通りの順番に配置する必要はなく、第
１の位相差板を偏光板３ｂ寄りに、また第２の位相差板
を液晶パネル寄りに配置することができ、さらに、一方
乃至両方の位相差板を液晶パネルと偏光板３ａとの間に
配置するようにすることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による液晶
表示素子は、液晶セルと偏光板との間に、階調表示状態
における液晶分子のダイレクタと同じ方向に光学軸をも
つ、屈折率異方性が負の第１の位相差板と、それとは反
対の方向に光学軸をもつ、屈折率異方性が正の第１の位
相差板とを配置したものであるので、液晶層における視
角に依存するリタデーションに起因して起こる階調表示
状態時におけるコントラストの低下、明暗の反転や色相
のずれを防止することができる。よって、本発明によれ
ば、広視野角にわたって良好な階調表示品質の液晶表示
素子を提供することができるようになる。
表示素子は、液晶セルと偏光板との間に、階調表示状態
における液晶分子のダイレクタと同じ方向に光学軸をも
つ、屈折率異方性が負の第１の位相差板と、それとは反
対の方向に光学軸をもつ、屈折率異方性が正の第１の位
相差板とを配置したものであるので、液晶層における視
角に依存するリタデーションに起因して起こる階調表示
状態時におけるコントラストの低下、明暗の反転や色相
のずれを防止することができる。よって、本発明によれ
ば、広視野角にわたって良好な階調表示品質の液晶表示
素子を提供することができるようになる。
【図１】階調表示状態における本発明に係る液晶表示素
子の断面図。
子の断面図。
【図２】方位角および極角の定義を示す斜視図。
【図３】階調表示状態における従来例の液晶表示素子の
断面図。
断面図。
１ａ、１ｂ ガラス基板 ２ａ、２ｂ 配向膜 ３ａ、３ｂ 偏光板 ４ 液晶層 ４′ 液晶の屈折率楕円体 ５ 液晶分子 ６ 液晶ダイレクタ ７ 第１の位相差フィルム ７′ 第１の位相差フィルム７の屈折率楕円体 ８ 第２の位相差フィルム ８′ 第２の位相差フィルム８の屈折率楕円体 Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ 入射光
Claims (4)
- 【請求項１】 階調表示を行う液晶セルと、下記Ａの仕
様の第１の位相差板と、下記Ｂの仕様の第２の位相差板
とが一対の偏光板間に配置されていることを特徴とする
ツイステッドネマティック型液晶表示素子。 （Ａ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と同一である、光学的に負
の屈折率異方性をもつ第１の位相差板。 （Ｂ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と反対である、光学的に正
の屈折率異方性をもつ第２の位相差板。 - 【請求項２】 前記第１および第２の位相差板は、それ
ぞれ光軸に対する垂直方向のリタデーション値の絶対値
が５０ｎｍ〜６００ｎｍの屈折率異方性を有しているこ
とを特徴とする請求項１記載のツイステッドネマティッ
ク型液晶表示素子。 - 【請求項３】 前記第１および第２の位相差板のそれぞ
れの光軸の方向は、パネル面への垂線とのなす角度が４
０°以上６０°以下であることを特徴とする請求項１記
載のツイステッドネマティック型液晶表示素子。 - 【請求項４】 前記第１の位相差板と前記第２の位相差
板とが、第１の位相差板を液晶パネル側として液晶パネ
ルと表示面側偏光板との間に積層されて配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のツイステッドネマティ
ック型液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6056843A JP2713328B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | ツイステッドネマティック型液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6056843A JP2713328B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | ツイステッドネマティック型液晶表示素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07244280A true JPH07244280A (ja) | 1995-09-19 |
| JP2713328B2 JP2713328B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=13038697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6056843A Expired - Fee Related JP2713328B2 (ja) | 1994-03-03 | 1994-03-03 | ツイステッドネマティック型液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2713328B2 (ja) |
Cited By (4)
| 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 |
| US7057689B2 (en) | 1997-08-29 | 2006-06-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display with at least one phase compensation element |
| US7319500B2 (en) | 2000-04-06 | 2008-01-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Viewing angle compensation film and liquid crystal display |
| KR100812271B1 (ko) * | 2000-05-17 | 2008-03-13 | 후지필름 가부시키가이샤 | 위상차판, 그 제조방법, 및 그것을 이용한 원편광판, 1/2 파장판 및 반사형 액정표시 장치 |
-
1994
- 1994-03-03 JP JP6056843A patent/JP2713328B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| 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 |
| US7075609B2 (en) | 1996-09-30 | 2006-07-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device comprising p-type liquid crystal layer operating in vertically aligned mode including first and second retardation films |
| US7379140B2 (en) | 1996-09-30 | 2008-05-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device operating in a vertically aligned mode comprising an optically biaxial retardation film |
| US7548294B2 (en) | 1996-09-30 | 2009-06-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device operating in a vertically aligned mode |
| US7808592B2 (en) | 1996-09-30 | 2010-10-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device operating in a vertical aligned mode having particular optical biaxial retardation film |
| US7995175B2 (en) | 1996-09-30 | 2011-08-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device |
| US7057689B2 (en) | 1997-08-29 | 2006-06-06 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display with at least one phase compensation element |
| US7319500B2 (en) | 2000-04-06 | 2008-01-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Viewing angle compensation film and liquid crystal display |
| KR100812271B1 (ko) * | 2000-05-17 | 2008-03-13 | 후지필름 가부시키가이샤 | 위상차판, 그 제조방법, 및 그것을 이용한 원편광판, 1/2 파장판 및 반사형 액정표시 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2713328B2 (ja) | 1998-02-16 |
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