JPH0728053A

JPH0728053A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0728053A
Application number: JP5169348A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Ito; 邦彦伊藤; Tamae Morikawa; 珠江森川; Kaori Aoyama; かおり青山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-07-08
Filing date: 1993-07-08
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【目的】色補償効果の熱による低下を防止し、均一性
の高い表示を得る。【構成】第１偏光板２、第１位相差板５、第２位相差
板６、液晶表示素子４、第２偏光板３およびバックライ
ト７がこの順に配置されて液晶表示装置１が形成され
る。第１および第２位相差板５，６と液晶表示素子４と
がバックライト７から比較的遠くに配置されるので、バ
ックライト７の光源からの熱による屈折率異方性Δｎの
変化が低減し、色補償効果の低下が防止される。このた
め、均一性の高い表示が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＴＮ（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】ＳＴＮ型液晶表示装置では、複屈折モー
ドに起因して、黄色に着色したイエローグリーンモー
ド、あるいは青色に着色したブルーモードでの表示が行
われる。着色のない白黒表示を得るには、光学補償部材
が用いられて色補正が行われる。色補正されて、明るく
かつ鮮明な白黒表示が得られたＳＴＮ型液晶表示装置
は、高品位なカラー表示が得られることから、ワードプ
ロセッサやコンピュータなどのＯＡ（オフィスオートメ
ーション）機器の表示手段として好適に用いられる。

【０００３】光学補償部材を用いて色補正を行うＳＴＮ
型液晶表示装置の従来例としては、たとえばＤＳＴＮ
（ダブルレイヤードスーパツイステッドネマティック）
型液晶表示装置が挙げられる。該ＤＳＴＮ型液晶表示装
置は、２つの液晶素子を用いるものであり、表示用の液
晶素子で生じた着色を色補償用の液晶素子で色補正して
無彩色化を図るものである。このようなＤＳＴＮ型液晶
表示装置では、入射側の偏光板を通過して生じた直線偏
光が、表示用の液晶素子を通過するときに液晶の複屈折
効果により、波長によって異なる楕円偏光となる。この
楕円偏光は、色補償用の液晶素子を通過することによっ
て、元の直線偏光に戻る。このため、前述した無彩色化
が実現できる。

【０００４】しかしながら、前記ＤＳＴＮ型液晶表示装
置は、２つの液晶素子を用いるため、表示装置の厚さが
厚くなる、重量が増加するという問題が生じる。したが
って、たとえばノート型のパーソナルコンピュータなど
の薄型、軽量化を必要とする機器に搭載することは困難
である。

【０００５】図５は、光学補償部材を用いて色補正を行
うＳＴＮ型液晶表示装置の他の従来例である液晶表示装
置２１の構成を示す断面図である。液晶表示装置２１
は、前述したＤＳＴＮ型液晶表示装置の色補償用の液晶
素子に代わって位相差板２５，２６を用いるものであ
る。位相差板２５，２６は、たとえば１軸延伸した高分
子フィルムで実現されるため、液晶素子を用いる場合に
比べて薄型で軽量な液晶表示装置を実現することができ
る。液晶表示装置２１は、第１および第２偏光板２２，
２３と、液晶表示素子２４と、第１および第２位相差板
２５，２６と、光源であるバックライト２７とを含む。
第１および第２偏光板２２，２３間に液晶表示素子２４
が配置され、液晶表示素子２４と第１偏光板２２との間
に第１位相差板２５が配置され、液晶表示素子２４と第
２偏光板２３との間に第２位相差板２６が配置される。
また、バックライト２７は、第２偏光板２３の第２位相
差板２６とは反対側に配置される。

【０００６】前記液晶表示素子２４は、透光性基板２
８，２９、液晶層３０、シール剤３１、カラーフィルタ
３２、透明電極３３，３４および配向膜３５，３６を含
む。たとえば、ガラスで実現される透光性基板２８，２
９は、対向するように配置されてシール剤３１で接着さ
れる。接着された基板２８，２９間には、スーパーツイ
ステッドネマティック型の液晶材料が注入されて液晶層
３０とされる。前記基板２８の液晶層３０側表面には、
カラーフィルタ３２が形成され、さらにたとえばＩＴＯ
（Indium Tin Oxide）で実現される透明電極３３が形成
される。該透明電極３３は、互いに平行な複数の帯状に
形成される。また、透明電極３３が形成されたカラーフ
ィルタ３２上には、配向膜３５が形成される。一方、前
記基板２９の液晶層３０側表面には、たとえばＩＴＯで
実現される透明電極３４が形成される。該透明電極３４
は、複数の帯状に形成されるとともに、前記透明電極３
３と直交する方向に形成される。透明電極３４が形成さ
れた基板２９の液晶層３０側表面には、配向膜３６が形
成される。配向膜３５，３６は、たとえば、ポリイミド
樹脂で実現され、その表面にはラビング処理などの配向
処理が施されている。前記位相差板２５，２６として
は、ともに等しいリターデーション値を有するものが選
ばれ、位相差板２５，２６の遅相軸方向あるいは進相軸
方向は、それぞれ一致するように配置される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した液晶表示装置
２１に用いられる位相差板２５，２６は、光学異方性を
有し、遅相軸方向と進相軸方向とでの屈折率が異なる。
この屈折率の異なり、すなわち屈折率異方性Δｎと、位
相差板の厚みｄとの積Δｎ・ｄ、すなわちリターデーシ
ョンは、光が位相差板を通過するときに生じる位相差を
与える物理量である。液晶表示装置２１では、位相差板
２５，２６のリターデーションと、液晶表示素子２４の
Δｎ・ｄとの関係を最適化することによって色補正を行
っている。ここで、液晶表示素子２４のΔｎ・ｄとは、
液晶層３０の液晶分子の屈折率異方性Δｎと、液晶層３
０の厚みｄとの積を表わす。また、液晶表示装置２１
は、透過型の液晶表示装置であることから、バックライ
ト２７が不可欠である。

【０００８】このような液晶表示装置２１は、バックラ
イト２７を構成し、たとえば冷陰極管で実現される光源
の熱の影響によって、光源近傍の温度が比較的高温とな
る。光源の熱の影響は、光源から遠ざかるにつれて低減
するけれども、位相差板２５，２６の屈折率異方性Δｎ
や液晶表示素子２４の液晶分子の屈折率異方性Δｎは、
前記熱の影響によって変化する。このため、前述した色
補償関係が崩れ、色補償効果が低下して輝度差が生じ
る。特に、非選択時において、輝度差が顕著となり、表
示の均一性が低下する。

【０００９】本発明の目的は、光源からの熱による屈折
率異方性Δｎの変化を低減して色補償効果の低下を防
ぎ、表示の均一性が向上した液晶表示装置を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも第
１および第２偏光板と、第１および第２位相差板と、ス
ーパーツイステッドネマティック型の液晶表示素子と、
光源とを備える液晶表示装置において、各構成部材が第
１偏光板、第１位相差板、第２位相差板、液晶表示素
子、第２偏光板、光源の順に配置されていることを特徴
とする液晶表示装置である。

【００１１】

【作用】本発明に従えば、液晶表示装置は、少なくとも
第１偏光板、第１位相差板、第２位相差板、スーパーツ
イステッドネマティック型の液晶表示素子、第２偏光板
および光源を含み、これらの構成部材をこの順に配置し
て形成される。従来技術に比べて、第１および第２位相
差板と液晶表示素子とが光源から比較的遠くに配置され
るので、光源からの熱の影響による位相差板や液晶表示
素子の屈折率異方性Δｎの変化が低減する。このため、
色補償効果の低下が防止され、均一性の高い表示が得ら
れて高品位なカラー表示の実現が可能となる。

【００１２】

【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、第
１および第２偏光板２，３と、液晶表示素子４と、第１
および第２位相差板５，６と、バックライト７とを含
む。たとえば、単体透過率が４２％、偏光度が９９．９
％のニュートラルグレイタイプに選ばれる第１および第
２偏光板２，３間に、ＳＴＮ型の液晶表示素子４が配置
される。第１偏光板２と液晶表示素子４との間には、た
とえば１軸延伸したポリカーボネートなどの高分子フィ
ルムで実現される第１および第２位相差板５，６が配置
される。第１偏光板２側に配置される第１位相差板５
と、液晶表示素子４側に配置される第２位相差板６との
リターデーションは、ともに、たとえば４２８ｎｍに選
ばれる。第２偏光板３の液晶表示素子４とは反対側に
は、バックライト７が配置される。バックライト７は、
たとえばエッジ方式あるいは直下方式のもので実現され
る。

【００１３】前記液晶表示素子４は、透光性基板８，
９、液晶層１０、シール剤１１、カラーフィルター１
２、透明電極１３，１４および配向膜１５，１６を含
む。たとえばガラスで実現される透光性基板８の一方表
面８ａには、カラーフィルタ１２が形成される。カラー
フィルタ１２は、たとえば微細な帯状に形成された赤色
フィルタ（Ｒ）、緑色フィルタ（Ｇ）および青色フィル
タ（Ｂ）と、各フィルタ間に形成された黒色の遮光層と
から構成され、染色法、印刷法、電着法、顔料分散法な
どによって形成される。カラーフィルタ１２上には、た
とえばＩＴＯで実現され、コモン電極とされる透明電極
１３が形成される。透明電極１３は、互いに平行な複数
の帯状に形成される。透明電極１３が形成されたカラー
フィルタ１２上には、配向膜１５が形成される。配向膜
１５は、たとえばポリイミド樹脂などの有機材料で実現
され、その表面にはラビング処理などの配向処理が施さ
れる。

【００１４】たとえば、前記透光性基板８と同じくガラ
スで実現される透光性基板９の一方表面９ａには、たと
えばＩＴＯで実現され、セグメント電極とされる透明電
極１４が形成される。透明電極１４は、前記透明電極１
３と同様に互いに平行な複数の帯状に形成される。透明
電極１４が形成された基板９の表面９ａには、前記配向
膜１５と同様にして配向膜１６が形成される。

【００１５】このような透光性基板８，９の表面８ａ，
９ａは対向して配置され、シール剤１１で接着される。
このとき、前記基板８，９間には、該基板８，９の間隔
を一定に保持するために図示しない、たとえばプラスチ
ック製のスペーサが介在される。該スペーサによって基
板８，９の間隔は、たとえば６．０μｍに保持される。
また、基板８，９は、透明電極１３，１４の長手方向が
直交するように配置されて接着される。接着された基板
８，９間には、正の誘電異方性を有するネマティック液
晶材料が注入されて液晶層１０とされる。前記ネマティ
ック液晶材料は、たとえばフェニルシクロヘキサン（Ｐ
ＣＨ）系液晶に、捩れ方向を規制するためのカイラルド
ーパントとして、コレステリックノナネイト（ＣＮ）
を、２．１％添加したもので実現される。液晶層１０の
屈折率異方性Δｎは０．１４２に選ばれ、液晶層１０の
厚さｄは前記スペーサによって６．０μｍとされる。ま
た、液晶層１０の液晶分子の捩れ角θは、たとえば２４
０°に設定される。

【００１６】図２は、前記液晶表示装置１の各構成部材
の位置関係を示す図である。実線Ｐ１は偏光板２の吸収
軸を示し、実線Ｐ２は偏光板３の吸収軸を示し、実線Ｐ
３は位相差板５の遅相軸を示し、実線Ｐ４は位相差板６
の遅相軸を示し、実線Ｐ５は配向膜１５の配向処理方向
（配向膜１５に最近接する液晶分子の配向軸）を示し、
実線Ｐ６は配向膜１６の配向処理方向（配向膜１６に最
近接する液晶分子の配向軸）を示す。

【００１７】液晶表示装置１を真上から見たときの１２
時−６時方向を基準方向ＳＴとすると、角度Ａ１は基準
方向ＳＴから偏光板２の吸収軸Ｐ１までの負方向の角を
示し、角度Ａ２は基準方向ＳＴから偏光板３の吸収軸Ｐ
２までの負方向の角を示し、角度Ａ３は基準方向ＳＴか
ら位相差板５の遅相軸Ｐ３までの正方向の角を示し、角
度Ａ４は基準方向ＳＴから位相差板６の遅相軸Ｐ４まで
の正方向の角を示し、角度Ａ５は基準方向ＳＴから配向
膜１５の配向処理方向Ｐ５までの正方向の角を示し、角
度Ａ６は基準方向ＳＴから配向膜１６の配向処理方向Ｐ
６までの負方向の角を示す。また、角度θは、配向膜１
５の配向処理方向Ｐ５と配向膜１６の配向処理方向Ｐ６
との成す角、すなわち前述した液晶層１０の液晶分子の
捩れ角θを示す。なお、図２の時計まわり方向を正方向
とし、反時計まわり方向を負方向とする。本実施例の液
晶表示装置１では、前記角度Ａ１〜Ａ６を以下の表１に
示す値に設定した。

【００１８】

【表１】

【００１９】続いて、作製した液晶表示装置１の輝度の
測定結果について説明する。図３は、前記バックライト
７を詳細に示す断面図である。バックライト７は、光源
１７、導光板１８、拡散板１９および反射板２０を含
む。図３に示されるバックライト７は、エッジ方式のも
のである。たとえば、冷陰極管で実現される光源１７
は、導光板１８の一方側面に配置される。光源１７から
の光は、導光板１８によって導かれ、反射板２０で反射
し、拡散板１９で拡散されて、前述した液晶表示素子４
に一様に入射する。液晶表示装置１の輝度の測定は、全
表示画面のうちのほぼ中心部分と、前記光源１７近傍と
の２ケ所において行った。また、図４（２）に示される
非選択波形を印加したときの輝度を測定した。この測定
結果を以下の表２に示す。なお、表２には、比較例とし
て図５に示される従来の液晶表示装置２１、すなわち２
枚の位相差板２５，２６を液晶表示素子２４と第１およ
び第２偏光板２２，２３との間にそれぞれ配置した液晶
表示装置の輝度も併せて記載した。

【００２０】

【表２】

【００２１】液晶表示装置１は、ほぼ中心部分の輝度と
光源１７近傍の輝度との差が従来の液晶表示装置２１と
比較して小さく、均一性が高くて表示品位の高いもので
あることが確認された。これは、第１および第２位相差
板５，６と液晶表示素子４とがバックライト７から比較
的遠くに配置されるので、光源１７からの熱による位相
差板５，６や液晶表示素子４の屈折率異方性Δｎの変化
が低減し、色補償効果の低下が防止されたためと考えら
れる。

【００２２】以下の表３には、液晶表示装置１，２１の
光学特性（色調、コントラスト比、視角）を測定した結
果を示した。図４（１）に示される選択波形を印加した
ときの色調は、従来の液晶表示装置２１が（ｘ，ｙ）＝
（０．３７，０．３７）であり、少し黄色に着色する傾
向があったのに対し、液晶表示装置１は（ｘ，ｙ）＝
（０．３３，０．３５）であり、無彩色に近くなること
が確認された。また、コントラスト比および左右方向の
視角特性は、液晶表示装置２１と比較して若干低下して
はいるものの、ほぼ同程度であり、前後方向の視角特性
については向上していることが確認された。

【００２３】

【表３】

【００２４】なお、光源１７の熱による影響を低減させ
るためには、バックライト７の光源１７を液晶表示素子
４の直下に配置する直下方式よりも、図３に示されるエ
ッジ方式を採用することが望ましい。また、光源１７と
される、たとえば冷陰極管の本数をできる限り少なくす
ることが望ましい。このような手段を用いて熱の影響を
低減しても、たとえば導光板１８を光の利用効率が向上
するように改良する、あるいは導光板１８上に集光レン
ズを配置して光の集光率を高めるなどによって輝度の向
上を図ることが可能である。

【００２５】また、本実施例の液晶表示装置１は、比較
的薄いフィルム状の位相差板５，６を用いて色補償を行
うものであるため、液晶素子を用いて色補償を行う従来
のＤＳＴＮ型液晶表示装置と比較して薄型で軽量な液晶
表示装置を実現することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱の影響
を受けてその屈折率異方性Δｎが変化する第１および第
２位相差板と液晶表示素子とが、光源から比較的遠くに
配置される。このため、第１および第２位相差板と液晶
表示素子とに及ぼす光源からの熱の影響が低減し、屈折
率異方性Δｎの変化が少なくなる。したがって、色補償
効果の低下が防止されて表示の均一性が向上し、高品位
なカラー表示の実現が可能となる。

【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の構成
を示す断面図である。

【図２】前記液晶表示装置１の各構成部材の位置関係を
示す図である。

【図３】バックライト７を詳細に示す断面図である。

【図４】液晶表示装置１への印加波形を示す波形図であ
る。

【図５】従来の液晶表示装置２１の構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１液晶表示装置２第１偏光板３第２偏光板４液晶表示素子５第１位相差板６第２位相差板７バックライト１７光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも第１および第２偏光板と、第
１および第２位相差板と、スーパーツイステッドネマテ
ィック型の液晶表示素子と、光源とを備える液晶表示装
置において、各構成部材が第１偏光板、第１位相差板、第２位相差
板、液晶表示素子、第２偏光板、光源の順に配置されて
いることを特徴とする液晶表示装置。