JPH09304764A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH09304764A
JPH09304764A JP8120085A JP12008596A JPH09304764A JP H09304764 A JPH09304764 A JP H09304764A JP 8120085 A JP8120085 A JP 8120085A JP 12008596 A JP12008596 A JP 12008596A JP H09304764 A JPH09304764 A JP H09304764A
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liquid crystal
display device
crystal display
layer
axis
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Hideya Murai
秀哉 村井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 視覚特性を改善するために、液晶のねじれ方
向と液晶分子の立ち上がり方向の異なる領域が共存する
液晶層を有する液晶表示装置は、電圧印加時の「黒」表
示における斜め視角方向の透過率が十分に小さくなら
ず、「白浮き」という現象が生じ、高コントラストの液
晶表示装置が得られなくなる。 【解決手段】 液晶のダイレクのねじれ方向と液晶分子
の立ち上がり方向の異なる領域が共存する液晶層１２を
有する液晶表示装置において、液晶層１２と偏光板２４
の間に２軸性屈折率異方性を有する補償層１１を設けて
いる。この補償層１１の２軸性屈折率異方性は、ｘ軸
（フィルム面内）、ｙ軸（フィルム面内）、ｚ軸（フィ
ルムに垂直）方向における屈折率をそれぞれｎx ，
ｎy ，ｎz としたときに、ｎx ＞ｎy ＞ｎz の特性を有
している。電圧印加時の斜め方向の透過率が抑制され、
「黒」表示時の白浮きが生じない広視野角かつ高コント
ラストの液晶表示装置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、文字、図形等を表
示する液晶表示装置に関し、特に視角特性およびコント
ラストの優れた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、広く使用されているねじれネマテ
ィック（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ；ＴＮ）型の
液晶表示装置においては、電圧の非印加時には「白」表
示であり、電圧印加時に液晶分子が電界に応じて立ち上
がり、「黒」表示となる。しかし、この電圧印加の液晶
分子の特有の挙動によりＴＮ型液晶表示装置の視野角が
狭いという問題点がある。このようなＴＮ型液晶表示装
置の視角特性を改善する方法として、特開昭６３−１０
６６２４号公報に開示された技術がある。これは、図６
のように、マイクロラビングの技術を用い、液晶を挟ん
で対をなすガラス基板２３，３３の各領域Ｉ，ＩＩにお
ける各ラビング方向を包囲させることで、１画素を複数
の画素に分割し、視覚に応じていずれかの領域Ｉ，ＩＩ
を機能させることで視覚特性を改善する技術である。
【０００３】また、本発明の発明者らは、液晶分子の立
ち上がり方向が一方向に規制されない配向膜と液晶ダイ
レクのねじれ方向が一方向に規定されていない液晶材料
を使用することにより、マイクロラビング技術によらな
いでの液晶分子の立ち上がり方向の異なる領域を各画素
内に自然発生的に生成させる方法を発明し、階調反転の
ない広視野角の液晶表示装置として出願している。例え
ば、特願平７−２７３６１４号。この液晶表示装置にお
いては液晶が、例えば図７に示すような液晶のダイレク
のねじれ方向が異なり、液晶分子の立ち上がり方向の異
なる４つの微小領域Ａ〜Ｄが１画素内に共存している。
【０００４】一方、このように１画素が複数に分割され
ていない通常のＴＮ型の液晶表示装置の視角特性を改善
する方法として補償フィルムを用いる方法が知られてい
る。特定の光学特性を有する補償フィルムを液晶層と偏
光板の間に設けることにより、斜め方向の入射光に対す
る屈折率異方性を調整し、広視野角の液晶表示装置とし
ている。特に電圧印加時における立ち上がり状態の液晶
分子の光学特性を補償するために、光軸が基板面に対し
て補償フィルムやねじれ構造を有する補償フィルムが提
案されている。例えば、特開平７−１２０７４６号公報
では、補償フィルムとして２軸性の位相差フィルムを配
置したものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれ
ば、１画素が複数に分割された液晶表示装置では、分割
されていない液晶表示装置に比較して視覚特性に優れた
ものが得られることが判明している。しかしながら、こ
のように１画素を複数に分割するために、液晶のダイレ
クのねじれ方向と液晶分子の立ち上がり方向の異なる領
域が共存する液晶層を有する液晶表示装置は階調反転が
生じず、広視野角であるが、電圧印加時の「黒」表示に
おける斜め視角方向の透過率が十分に小さくならない、
いわゆる「白浮き」という現象が生じる。この結果、高
コントラストの液晶表示装置が得られないという問題が
ある。また、このような液晶表示装置においては液晶分
子の立ち上がり方向が微小領域毎に異なっているため
に、傾きやねじれを有している補償フィルムによっては
十分に補償されないという問題を有していた。
【０００６】本発明の目的は、１画素を複数が分割され
た液晶表示装置における視覚特性およびコントラストを
改善した液晶表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、液晶のダイレ
クのねじれ方向と液晶分子の立ち上がり方向の異なる領
域が共存する液晶層を有する液晶表示装置において、液
晶層と偏光板の間に２軸性屈折率異方性を有する補償層
を設けたことを特徴とする。この２軸性屈折率異方性
は、ｘ軸（フィルム面内）、ｙ軸（フィルム面内）、ｚ
軸（フィルムに垂直）方向における屈折率をそれぞれｎ
x ，ｎy ，ｎz としたときに、ｎx ＞ｎy＞ｎz の特性
を有している。
【０００８】本発明においては、各画素内に液晶のダイ
レクのねじれ方向と液晶分子の立ち上がり方向が異なる
４つの領域が共存することが好ましい。また、本発明の
好ましい形態としては、液晶層は、対向する透明基板の
各対向面に透明電極と配向膜とが形成され、前記各配向
膜のラビング方向はそれぞれ９０度の角度で異なる基板
の対角方向とされ、これら配向膜間にネマチック液晶が
介挿される。また、液晶層を挟んで両側に偏光板が設け
られ、少なくとも一方の偏光板と液晶層との間に補償層
が設けられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の液晶表示装置の断面
図を示したものである。一対のガラス基板２３，３３の
各対向面にはそれぞれ透明電極２２，３２と配向膜２
１，３１が形成され、これら配向膜２１，３１の間に液
晶層１２が形成されている。また、前記ガラス基板２
３，３３の外側にはそれぞれ偏光板２４，３４が配置さ
れている。そして、一方のガラス基板２３と偏光板２４
の間には詳細を後述する補償層１１が設けられている。
ここで、前記液晶層１２は例えば図２に示すように、１
画素に液晶のネねじれ方向と液晶の立ち上がり方向が異
なる４つの領域Ａ〜ＤがＸ形に共存した状態とされてい
る。
【００１０】図３は前記補償層１１の光学特性を屈折率
楕円体を用いて示したものであり、２軸性屈折率異方性
を有する補償層として構成されている。すなわち、ｘ
軸、ｙ軸が補償層面内に存在し、ｚ軸は補償層に垂直で
ある。本発明の屈折率楕円体の主軸はｘ軸、ｙ軸、ｚ軸
にほぼ平行であり、傾いていない。また、それらの大小
関係は、ｎx ＞ｎy ＞ｎz となっている。
【００１１】このように、前記した条件に設定された補
償層１１が、前記したように液晶層１２中の１画素に液
晶のねじれ方向と液晶の立ち上がり方向の異なる領域が
共存する液晶表示装置の視角特性の改善に有効であるこ
とは以下のように説明することができる。すなわち、液
晶層内の各微小領域内の液晶分子は揃っており、電圧印
加時においては液晶のねじれと共に傾き（立ち上がり方
向）を有しているが、それらの方向は各領域毎に異なっ
ており、それぞれの領域を個別に補償することは困難で
ある。このため、補償層全体に均一の傾きやねじれを有
している補償層を設けた場合には、一部の領域における
補償は優れたものになるが、その一方で逆の傾きや逆の
ねじれを有する領域についてはかえって大きな「白浮
き」を生じることとなり、液晶表示装置全体としてのコ
ントラストは低下することになる。また、補償層の光学
軸が傾きやねじれを有していない場合であっても、面内
の光学特性が均一である場合（１軸性補償層：ｎx ＝ｎ
y ）においては斜め方向の「白浮き」を十分に抑えるこ
とができない。
【００１２】これに対し、本発明の液晶表示装置では、
補償層１１として２軸性屈折率異方性を有しており、液
晶表示装置における両側基板２３，３３の各配向膜２
１，３１はそれぞれ一方向にラビングされており、異な
る方向を有しているため、補償層が面内異方性を有する
場合には、この方向に平行な場合および垂直な場合を選
択して最良な視角特性が得られる構造を選択することが
できる。さらに、前記したように、各画素内に液晶のね
じれ方向と液晶の立ち上がり方向の異なる４つの領域Ａ
〜Ｄが分割形成されていることにより、４つの領域が対
角位に存在し、その面積が等しい場合には、視角依存性
が相殺されて広視野角であると共に、ざらつき感のない
広視野角の液晶表示装置が得られる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明の
効果を確認するために、次のように、参考例１の液晶セ
ルを作製し、この参考例１の液晶セルを用いて実施例
１、比較例１、実施例２、実施例３の各液晶表示装置を
作製した。
【００１４】（参考例１）図１を参照すると、全面電極
に、図２に示したような「Ｘ」型の幅５μｍの開口部が
多数配置されたガラス基板３３と、１画素の大きさが１
００μｍ×１００μｍの電極が１０μｍ間隔で多数配置
されたガラス基板２３を対向基板として使用した。これ
らの基板を洗浄後、ポリイミド配向剤ＪＡＬＳ−４２８
（日本合成ゴム）を配向膜２１，３１としてスピンコー
トで塗布し、９０℃及び２２０℃の焼成を行った。この
後、レーヨンからなるバフ布によりラビング処理を施し
た。ラビング方向は基板の対角方向であり、上側基板と
下側基板のラビング方向は９０°の角をなすようになっ
ている。基板の周辺部に接着剤を塗布し、スペーサとし
て径６μｍのラテックス球を散布した。続いて、電極開
口部が１００μｍ×１００μｍの電極の中央に来るよう
に両基板を加圧しながら張り合わせた。
【００１５】次いで、張り合わせた基板を真空漕内に置
き、真空排気後、ネマチック液晶（メルク社製ＺＬＩ４
７９２、相転移温度：９２℃）紫外線硬化モノマー（Ｋ
ＡＹＡＲＡＤ ＰＥＴ−３０（日本化薬製）０．２ｗｔ
％）、開始剤（イルガノックス９０７、モノマーに対し
て５ｗｔ％）からなる液晶溶液を注入し、液晶層１２を
形成した。得られたパネルを１１０℃まで加熱し、その
温度で紫外線（０．１ｍＷ／ｃｍ2 ）を３０分照射し
た。その後、８Ｖ，１０Ｈｚの正弦波電圧を印加しつ
つ、２０℃／分で基板を冷却した。得られた液晶セルを
偏光顕微鏡下で観察すると、各区画が「×」形の開口部
に従い、４つの微小領域に分割されていた。セルを傾け
た時の明るさの変化から、４つの微小領域Ａ〜Ｄが図２
に示す立ち上がり方向となっていることが確認できた。
【００１６】（実施例１）２軸異方性フィルム（住友化
学（株）製Ｎｅｗ−ＶＡＣ−２００／２４０フィルム）
を補償フィルムとして使用した。このフィルムの面内リ
ターデション（（ｎx −ｎy ）×ｄ、ｄ：フィルム厚）
は２００ｎｍ、膜厚方向のリターデション（（ｎx ＋ｎ
y ）／２−ｎZ ）×ｄ）は２４０ｎｍである。参考例１
で作製した液晶セルと前記補償フィルムを図１に示した
順番、すなわち入射光側から偏光板２４、補償フィルム
１１、液晶セル（液晶層１２）、偏光板３４の順に重ね
合わせた。偏光板２４，３４の透過軸と液晶セルの基板
のラビング方向を固定し、電圧印加時の「黒」表示状態
において、補償フィルム１１の向きを変えながら観察し
たところ、偏光板２４の透過軸と補償フィルム１１のｎ
x 軸が直交した状態で最も斜め方向における白浮きが抑
えられた。
【００１７】この状態で補償フィルム１１を固定し、液
晶表示装置の視角特性を液晶評価装置（ＬＣＤ−５００
０）を用いて測定した。この液晶表示装置は液晶層が４
回対称であるため、９０°毎に同一の視角依存性が得ら
れた。そこで、偏光板の透過軸から、０°および４５°
の透過率の視角依存性を図４に示す。
【００１８】（比較例１）２軸異方性フィルムを使用し
なかった以外は、実施例１と同様に液晶表示装置を作製
した。実施例１と同様に測定した液晶表示装置の透過率
の視角依存性を図５に示す。
【００１９】図４と図５とを比較すると、補償フィルム
（異方性フィルム）を用いた実施例１の液晶表示装置で
は、補償フィルムが設けられていない比較例１の液晶表
示装置に比較して、４５°方向における白浮きが抑えら
れ、コントラストが大きく向上していることが確認され
た。
【００２０】（実施例２）補償層として面内リターデシ
ョンが１００ｎｍ、膜厚方向のリターデションが１２５
ｎｍの２軸異方性フィルムを使用した以外は、実施例１
と同様に液晶表示装置を作製した。実施例１と同様、偏
光板の透過軸と異方性フィルムのｎx 軸が直交した状態
で最も斜め方向における白浮きが抑えられた。
【００２１】（実施例３）補償層として面内リターデシ
ョンが１５０ｎｍ、膜厚方向のリターデションが１８５
ｎｍの２軸異方性フィルムを使用した以外は、実施例１
と同様に液晶表示装置を作製した。実施例１、実施例２
と同様、偏光板の透過軸と異方性フィルムのｎx 軸が直
交した状態で最も斜め方向における白浮きが抑えられ
た。この効果の程度は面内リターデションが大きい実施
例３のフィルムの方が良好であった。
【００２２】なお、図１に示した実施形態および前記各
実施例の液晶表示装置においては、補償層が液晶層の下
側（入射光側）に設けられている例を示しているが、上
側（出射光側）に設けられてもよく、また、両側に設け
られていてもよい。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、液晶のダ
イレクのねじれ方向と液晶分子の立ち上がり方向の異な
る領域が共存する液晶層と、これを挟んで設けられる偏
光板の間に２軸性屈折率異方性を有する補償層を設けた
ことにより、補償層を液晶層を構成する基板のラビング
方向に対して最良な視角特性が得られる構造に設定する
ことができ、階調反転が存在しないと共に「黒」表示時
の白浮きが生じない広視野角かつ高コントラストの液晶
表示装置を得ることができる。特に、各画素内に液晶の
ねじれ方向と液晶の立ち上がり方向の異なる４つの領域
が分割形成されていることにより、４つの領域が対角位
に存在し、その面積が等しい場合には、視角依存性が相
殺されて広視野角であると共に、ざらつき感のない広視
野角の液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示装置の実施形態の断面図であ
る。
【図２】液晶層の１画素におけるダイレクのねじれ方向
と液晶分子の立ち上がり方向の異なる領域を示す図であ
る。
【図３】補償層の光学特性を示す図である。
【図４】実施例１における透過率の視覚依存性を示す図
である。
【図５】比較例１における透過率の視覚依存性を示す図
である。
【図６】視覚特性を改善した従来の液晶表示装置の一部
を模式的に示す図である。
【図７】従来のさらに改善された液晶表示装置の液晶の
一部を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１１ 補償層（補償フィルム） １２ 液晶層 ２１，３１ 配向膜 ２２，３２ 透明電極 ２３，３３ ガラス基板 Ａ〜Ｄ 液晶ねじれ方向と立ち上がり方向が異なる領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液晶のダイレクのねじれ方向と液晶分子
    の立ち上がり方向の異なる領域が共存する液晶層を有す
    る液晶表示装置において、液晶層と偏光板の間に下記の
    特性を有する２軸性屈折率異方性を有する補償層を設け
    たことを特徴とする液晶表示装置。 ｎx ＞ｎy ＞ｎz ここに、ｎx ，ｎy ，ｎz はそれぞれｘ軸（フィルム面
    内）、ｙ軸（フィルム面内）、ｚ軸（フィルムに垂直）
    方向における屈折率を示す。
  2. 【請求項２】 各画素内に液晶のダイレクのねじれ方向
    と液晶分子の立ち上がり方向が異なる４つの領域が共存
    す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】 液晶層は、対向する透明基板の各対向面
    に透明電極と配向膜とが形成され、前記各配向膜のラビ
    ング方向はそれぞれ９０度の角度で異なる基板の対角方
    向とされ、これら配向膜間にネマチック液晶が介挿され
    てなる請求項１または２の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 液晶層を挟んで両側に偏光板が設けら
    れ、少なくとも一方の偏光板と液晶層との間に補償層が
    設けられる請求項１ないし３のいずれかの液晶表示装
    置。
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