JPH10301080A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液晶分子をツイスト配向させた液晶セルを用い
る２ウエイ表示方式の液晶表示装置として、前記液晶セ
ルの液晶の複屈折作用による光の着色を効果的に補償し
て表示の帯色がほとんど無く、コントラストも充分な高
品質の表示を得ることができるとともに、表示装置の厚
さを薄くし、製造コストも低く抑えることができるとと
もにるものを提供する。 【解決手段】液晶セル１０と表側偏光板２１との間に、
遅相軸のねじれ方向が前記液晶セル１０の液晶分子ツイ
スト方向と逆のねじれ位相差板２０を配置し、液晶セル
１０の液晶１８の複屈折作用による光の着色を前記ねじ
れ位相差板２０によって補償した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液晶表示装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置としては、内面に透明電極
を設けた一対の透明基板間にネマティック液晶を挟持し
その液晶の分子を両基板間においてツイスト配向させた
液晶セルをはさんで表側偏光板および裏側偏光板を配置
した構成のものが広く利用でされている。

【０００３】この種の液晶表示装置には、液晶セルの液
晶分子のツイスト角をほぼ９０°としたＴＮ（ツイステ
ッドネマティック）型と呼ばれるものと、液晶セルの液
晶分子のツイスト角を１８０°〜２７０°と大きくして
マルチプレックス駆動特性を向上させたＳＴＮ（スーパ
ーツイステッドネマティック）型と呼ばれるものとがあ
る。

【０００４】しかし、上記液晶分子をツイスト配向させ
た液晶セルを用いる液晶表示装置は、液晶の複屈折作用
によって光が着色するという問題をもっている。これ
は、一方の偏光板を透過して液晶セルに入射した光（直
線偏光）が、液晶の複屈折作用により各波長光がそれぞ
れ偏光状態の異なる楕円偏光となった光になり、その光
が他方の偏光板に入射するため、この他方の偏光板を透
過した光が、その光を構成する各波長光の強度比に応じ
た色に着色するためであり、特にＳＴＮ型の液晶表示装
置の場合は、その表裏の偏光板の透過軸の向きをそれぞ
れ液晶セルの表裏の基板の近傍における液晶分子の配向
方向に対して斜めにずらしているため、液晶の複屈折作
用による各波長光の偏光状態の変化が大きく、そのため
に光の着色が顕著である。

【０００５】そのため、上記液晶表示装置は、その表示
が色を帯び、白黒画像を表示する液晶表示装置では白お
よび黒の表示の純度が、また液晶セルの各画素領域にカ
ラーフィルタを設けてカラー画像を表示する液晶表示装
置では前記カラーフィルタによって着色される各表示色
の色純度が悪くなる。

【０００６】また、上記のように表示が色を帯びるとい
うことは、明表示の明るさが低下し、暗表示が薄明るく
なるということであり、したがって上記液晶表示装置
は、その表示がコントラストの低い表示であるという問
題をもっている。

【０００７】このコントラストの低さは、特に、自然光
や室内照明光等の外光を利用する表示とバックライトの
光を利用する表示との両方を行なう、いわゆる２ウエイ
表示方式の液晶表示装置において問題とされている。

【０００８】すなわち、２ウエイ表示方式の液晶表示装
置は、液晶セルをはさんで配置された表裏一対の偏光板
のうちの、裏側の偏光板の裏面側に半透過反射板を配置
し、この半透過反射板の背後にバックライトを配置した
構成となっているが、この２ウエイ表示方式の液晶表示
装置では、前記半透過反射板が入射光をその特性に応じ
た反射／透過率で反射および透過させるため、外光を利
用する反射型表示では、表示装置の前面から入射した外
光のうちの半透過反射板の反射率に応じた量の光だけが
反射されて表示に利用され、他の光は半透過反射板の裏
面側に透過してロス光となり、またバックライトの光を
利用する透過型表示では、バックライトからの光のうち
の前記半透過反射板の透過率に応じた量の光だけが液晶
セルに入射して表示に利用され、他の光は裏面側に反射
されてロス光となる。

【０００９】このため、上記２ウエイ表示方式の液晶表
示装置は、外光を利用する表示においても、バックライ
トの光を利用する表示においても、光の利用効率があま
り良くないが、それに加えて、上述した液晶の複屈折作
用による光の着色があると、明表示の明るさがさらに低
下して画面が暗くなるとともにコントラストが悪くな
る。

【００１０】そこで、従来から、表裏の偏光板のいずれ
か一方と液晶セル（以下、表示用液晶セルという）との
間に、前記表示用液晶セルの液晶の複屈折作用を打ち消
すような複屈折性を有する光学素子を配置して、上述し
た光の着色を補償することが行なわれている。

【００１１】この着色補償のための光学素子としては、
従来、一対の透明基板間に液晶を挟持しその液晶の分子
を前記表示用液晶セルとほぼ同じツイスト角で逆方向に
ツイスト配向させた補償用液晶セル（この補償用液晶セ
ルには液晶層に電圧を印加するための透明電極はない）
か、あるいは一軸性の位相差板が用いられている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記補
償用液晶セルによって光の着色を補償する液晶表示装置
は、着色補償効果は良好であるが、表示用と着色補償用
の２つの液晶セルが必要であるため、表示装置が厚くな
ってしまうし、その製造コストも高くなってしまうとい
う問題をもっている。

【００１３】一方、上記一軸性位相差板によって光の着
色を補償する液晶表示装置は、前記位相差板が極く薄い
光学フィルムであり、その価格も液晶セルに比べれば非
常に安価であるため、表示装置の厚さを薄くできるし、
また製造コストも低く抑えることができる。

【００１４】しかし、この液晶表示装置は、一軸性位相
差板による着色補償効果が充分とは言えず、したがっ
て、ある程度の表示の帯色やコントラストの低下は避け
られないため、２ウエイ表示方式とすると、画面が暗く
なるとともにコントラストが悪くなる。

【００１５】この発明は、液晶分子をツイスト配向させ
た液晶セルを用いる２ウエイ表示方式の液晶表示装置と
して、前記液晶セルの液晶の複屈折作用による光の着色
を効果的に補償して表示の帯色がほとんど無く、コント
ラストも充分な高品質の表示を得ることができるととも
に、表示装置の厚さを薄くし、製造コストも低く抑える
ことができるとともにるものを提供することを目的とし
たものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の液晶表示装置
は、内面に透明電極を設けた一対の透明基板間に液晶を
挟持しその液晶の分子を両基板間においてツイスト配向
させた液晶セルと、この液晶セルをはさんで配置された
表側偏光板および裏側偏光板と、そのいずれか一方の偏
光板と前記液晶セルとの間に設けられた位相差板と、前
記裏側偏光板の裏面側に配置された半透過反射板と、こ
の半透過反射板の背後に配置されたバックライトとを備
え、前記位相差板は、ねじれ位相差板であって、その遅
相軸のねじれ方向が前記液晶セルの液晶分子のツイスト
方向と逆であることを特徴とするものである。

【００１７】すなわち、この液晶表示装置は、液晶セル
の液晶の複屈折作用による光の着色をねじれ位相差板に
よって補償するものであり、前記ねじれ位相差板の遅相
軸のねじれ方向が前記液晶セルの液晶分子のツイスト方
向と逆であれば、このねじれ位相差板が前記液晶の複屈
折作用を打ち消すように作用するため、前記光の着色を
効果的に補償することができる。

【００１８】したがって、この液晶表示装置によれば、
液晶の複屈折作用によって生ずる表示の帯色がほとんど
無く、また、半透過反射板を用いて外光を利用する表示
とバックライトの光を利用する表示との両方を行なう２
ウエイ表示方式のものであっても、コントラストが充分
な高品質の表示を得ることができるし、さらに、前記ね
じれ位相差板は極く薄い光学フィルムであってその価格
も安価であるため、表示装置の厚さを薄くし、その製造
コストも低く抑えることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示装置は、上記
のように、液晶分子をツイスト配向させた液晶セルを用
いる液晶表示装置における前記液晶の複屈折作用による
光の着色を、遅相軸のねじれ方向が前記液晶セルの液晶
分子ツイスト方向と逆のねじれ位相差板によって補償す
ることにより、液晶の複屈折作用によって生ずる表示の
帯色がほとんど無く、また２ウエイ表示方式のものであ
ってもコントラストも充分な表示を得られるようにする
とともに、表示装置の厚さを薄くし、製造コストも低く
抑えるようにしたものである。

【００２０】この発明の効果は、ＴＮ型およびＳＴＮ型
のいずれの液晶表示装置に適用しても得られるが、特に
ＳＴＮ型の液晶表示装置において顕著である。この発明
をＳＴＮ型の液晶表示装置に適用する場合、前記液晶セ
ルの液晶分子のツイスト角は２４０°〜２６０°の範囲
内、前記ねじれ位相差板の遅相軸のねじれ角は２１０°
〜２４０°の範囲内が望ましく、また、前記液晶セルの
液晶の屈折率異方性Δｎ₁ と液晶層厚ｄ₁ との積Δｎ₁
ｄ₁ の値は８７０ｎｍ〜９２０ｎｍの範囲内、前記ねじ
れ位相差板の屈折率異方性Δｎ₂ とその板厚ｄ₂ との積
Δｎ₂ ｄ₂ の値は６１０ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲内が望
ましい。

【００２１】このように、液晶セルの液晶分子のツイス
ト角を２４０°〜２６０°の範囲内、そのΔｎ₁ ｄ₁ の
値を８７０ｎｍ〜９２０ｎｍの範囲内に設定し、ねじれ
位相差板の遅相軸のねじれ角を２１０°〜２４０°の範
囲内、そのΔｎ₂ ｄ₂ の値を６１０ｎｍ〜６４０ｎｍの
範囲内に設定するときの実施形態をあげると、例えば前
記ねじれ位相差を表側偏光板と液晶セルとの間に配置す
る場合は、前記ねじれ位相差板の裏面における遅相軸の
向きを、前記液晶セルの表側基板の近傍における液晶分
子配向方向に対して該液晶セルの液晶分子ツイスト方向
と同方向に４０°〜６０°の角度範囲内で斜めにずら
し、前記表側偏光板の透過軸の向きを前記ねじれ位相差
板の表面における遅相軸の向きに対して該位相差板の遅
相軸のねじれ方向と逆方向に７０°〜１００°の角度範
囲内で斜めにずらし、裏側偏光板の透過軸の向きを前記
液晶セルの裏側基板の近傍における液晶分子配向方向に
対して該液晶セルの液晶分子ツイスト方向と同方向に３
０°〜５０°の角度範囲内で斜めにずらすのが好まし
い。

【００２２】

【実施例】以下、この発明の第１の実施例を図１〜図３
を参照して説明する。図１は液晶表示装置の断面図であ
る。この液晶表示装置は、１つの液晶セル１０と、この
液晶セル１０をはさんで配置された表側偏光板２１およ
び裏側偏光板２２と、そのいずれか一方の偏光板と前記
液晶セル１０との間に設けられた１枚のねじれ位相差板
２０と、前記裏側偏光板２２の裏面側に配置された半透
過反射板２３と、この半透過反射板２３の背後に配置さ
れたバックライト２４とを備えたものであり、この実施
例では、前記ねじれ位相差板２０を液晶セル１０と表側
偏光板２１との間に配置している。

【００２３】上記液晶セル１０は、内面に液晶層に電圧
を印加するための透明電極１３，１４を設けた一対の透
明基板１１，１２をそれぞれの電極形成面を互いに対向
させて配置し、この両基板１１，１２間に液晶１８を挟
持したものであり、前記両基板１１，１２は枠状のシー
ル材１７を介して接合されており、液晶１８は両基板１
１，１２間の前記シール材１７で囲まれた領域に封入さ
れている。

【００２４】前記液晶１８は、誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶であり、この液晶１８の分子は、前記両基板
１１，１２の内面に前記透明電極１３，１４を覆って形
成した配向膜１５，１６によりそれぞれの基板１１，１
２の近傍における配向方向を規制され、両基板１１，１
２間において所定のツイスト角でツイスト配向してい
る。

【００２５】なお、この液晶セル１０は、単純マトリッ
クス型のものであり、その裏側基板１２に設けられた透
明電極１４は、行方向（画面の左右方向）に沿う複数本
の走査電極、表側基板１１に設けられた透明電極１３
は、列方向（画面の上下方向）に沿う複数本の信号電極
である。また、この実施例の液晶表示装置は白黒画像を
表示するものであり、したがって前記液晶セル１０には
カラーフィルタは設けられていない。

【００２６】一方、上記ねじれ位相差板２０は、高分子
液晶をねじれ配列させたフィルムからなっており、その
遅相軸、つまり高分子液晶の分子の配列方向は、位相差
板２０の一面から他面に向かって所定のねじれ角でねじ
れている。そして、このねじれ位相差板２０は、その遅
相軸のねじれ方向が前記液晶セル１０の液晶分子のツイ
スト方向と逆になるようにして配置されている。

【００２７】また、この液晶表示装置はＳＴＮ型のもの
であり、上記液晶セル１０の液晶分子のツイスト角は２
４０°〜２６０°の範囲内、その液晶１８の屈折率異方
性Δｎ₁ と液晶層厚ｄ₁ との積Δｎ₁ ｄ₁ の値（室温で
の値）は８７０ｎｍ〜９２０ｎｍの範囲内に設定され、
前記ねじれ位相差板２０の遅相軸のねじれ角は２１０°
〜２４０°の範囲内、その屈折率異方性Δｎ₂ とその板
厚ｄ₂ との積Δｎ₂ ｄ₂ の値（室温での値）は６１０ｎ
ｍ〜６４０ｎｍの範囲内に設定されている。

【００２８】なお、前記液晶セル１０のΔｎ₁ ｄ₁ の値
は、電圧無印加状態つまり液晶分子が基板１１，１２面
に対して最も倒伏した初期のツイスト配向状態にあると
きの値であり、液晶１８の屈折率異方性Δｎ₁ は、電極
１３，１４間に印加される電圧に応じて液晶分子がツイ
スト配向状態を保ちつつ立上り配向してゆくのにともな
って小さくなり、それに応じてΔｎ₁ ｄ₁ の値が小さく
なる。また、前記ねじれ位相差板２０のΔｎ₂ ｄ₂ は位
相差板の特性によって決まり、その値は、温度による変
化を無視すれば常に一定である。

【００２９】そして、前記液晶セル１０と、ねじれ位相
差板２０と、一対の偏光板２１，２２とは、ねじれ位相
差板２０の裏面（液晶セル１０に隣接する面）における
遅相軸の向きを液晶セル１０の表側基板１１の近傍にお
ける液晶分子配向方向に対して該液晶セル１０の液晶分
子ツイスト方向と同方向に４０°〜６０°の角度範囲内
で斜めにずらし、表側偏光板２１の透過軸の向きを前記
ねじれ位相差板２０の表面（表側偏光板２１に隣接する
面）における遅相軸の向きに対して該位相差板２０の遅
相軸のねじれ方向と逆方向に７０°〜１００°の角度範
囲内で斜めにずらし、裏側偏光板２２の透過軸の向きを
前記液晶セル１０の裏側基板１２の近傍における液晶分
子配向方向に対して該液晶セル１０の液晶分子ツイスト
方向と同方向に３０°〜５０°の角度範囲内で斜めにず
らして配置されている。

【００３０】その例を具体的に説明すると、この実施例
では、液晶セル１０の液晶分子ツイスト角をほぼ２５０
°、そのΔｎ₁ ｄ₁ の値を約９０４ｎｍに設定し、ねじ
れ位相差板２０の遅相軸のねじれ角をほぼ２２０°、そ
のΔｎ₂ ｄ₂ の値を約６３０ｎｍに設定するとともに、
液晶セル１０とねじれ位相差板２０および偏光板２１，
２２を次のような向きで配置している。

【００３１】図２は、前記液晶セル１０の液晶分子配向
方向と、ねじれ位相差板２０の遅相軸および一対の偏光
板２１，２２の透過軸の向きを示す図である。図２のよ
うに、液晶セル１０の表側基板１１の近傍における液晶
分子配向方向（配向膜１５による配向方向）１１ａは、
基準線（図では水平線）Ｓに対し表面側から見て右回り
（図上右回りに）ほぼ３５°ずれた方向、裏側基板１２
の近傍における液晶分子配向方向（配向膜１６による配
向方向）１２ａは前記基準線Ｓに対し表面側から見て左
回りにほぼ３５°ずれた方向にあり、液晶１８の分子
は、図に破線でそのツイスト方向を示したように、裏側
基板１２から表側基板１１に向かい、表面側から見て右
回りにほぼ２５０°のツイスト角でツイスト配向してい
る。

【００３２】また、ねじれ位相差板２０の表面における
遅相軸２０ａの向きは、前記基準線Ｓに対し表面側から
見て左回りにほぼ９５°ずれた方向、裏面における遅相
軸２０ｂの向きは、前記基準線Ｓに対し表面側から見て
右回りにほぼ１２５°ずれた方向にある。

【００３３】したがって、このねじれ位相差板２０の遅
相軸は、図に破線でそのねじれ方向を示したように、位
相差板の裏面から表面に向かい前記液晶セル１０の液晶
分子ツイスト方向とは逆方向（表面側から見て左回り）
にほぼ２２０°のねじれ角でねじれており、また、その
裏面、つまり液晶セル１０との隣接面における遅相軸２
０ｂの向きは、液晶セル１０の表側基板１１の近傍にお
ける液晶分子配向方向１１ａに対して、該液晶セル１０
の液晶分子ツイスト方向と同方向（表面側から見て右回
り）にほぼ９０°ずれている。

【００３４】さらに、図２のように、表側偏光板２１の
透過軸２１ａは、前記基準線Ｓに対し表面側から見て左
回りにほぼ４５°ずれた方向にあり、この表側偏光板２
１の透過軸２１ａの向きは、前記ねじれ位相差板２０の
表面、つまり表側偏光板２１に隣接する面における遅相
軸２０ａの向きに対して該位相差板２０の遅相軸のねじ
れ方向と逆方向（表面側から見て右回り）にほぼ５０°
ずれている。

【００３５】また、裏側偏光板２２の透過軸２２ａは、
前記基準線Ｓに対し表面側から見て右回りにほぼ１０°
ずれた方向にあり、この裏側偏光板２２の透過軸２２ａ
の向きは、前記液晶セル１０の裏側基板１２の近傍にお
ける液晶分子配向方向１２ａに対して該液晶セル１０の
液晶分子ツイスト方向と同方向（表面側から見て右回
り）にほぼ４５°ずれている。

【００３６】この液晶表示装置は、充分な明るさの外光
が得られるときは外光を利用する反射型表示を行ない、
充分な明るさの外光が得られないときはバックライト２
４を点灯させてこのバックライト２４の光を利用する透
過型表示を行なうものであり、外光を利用する表示で
は、表示装置の前面から入射した外光が、表側偏光板２
１とねじれ位相差板２０と液晶セル１０と裏側偏光板２
２とを順に透過して半透過反射板２３に入射し、その光
のうち、前記半透過反射板２３によりその反射／透過率
に応じた反射率で反射された光が、前記裏側偏光板２２
と液晶セル１０とねじれ位相差板２０と表側偏光板２１
とを順に透過して前面に出射する。

【００３７】また、バックライト２４の光を利用する表
示では、前記バックライト２４からの光のうちの前記半
透過反射板２３をその反射／透過率に応じた透過率で透
過した光が表示装置への入射光となり、その光が裏側偏
光板２２と液晶セル１０とねじれ位相差板２０と表側偏
光板２１とを順に透過して前面に出射する。

【００３８】この液晶表示装置は、その液晶セル１０の
電極１３，１４間に印加する電圧を制御して表示駆動さ
れる。なお、前記液晶セル１０は時分割駆動される単純
マトリックス型のものであり、各画素領域（走査電極１
４と信号電極１３とが対向している領域）の液晶分子
は、印加される実効電圧に応じて配向状態を変え、それ
に応じて透過光の偏光状態が変化して、各画素領域の表
示がＯＮ（暗表示）状態とＯＦＦ（明表示）状態とに変
化する。

【００３９】そして、この液晶表示装置においては、液
晶セル１０の液晶１８の複屈折作用による光の着色がね
じれ位相差板２０によって補償されるため、液晶１８の
複屈折作用によって生ずる表示の帯色がほとんど無く、
コントラストも充分な高品質の表示を得ることができ
る。

【００４０】すなわち、液晶分子をツイスト配向させた
液晶セルを用いる液晶表示装置では、一方の偏光板を透
過して液晶セルに入射した光（直線偏光）が、液晶の複
屈折作用により各波長光がそれぞれ偏光状態の異なる楕
円偏光となった光になり、その光が他方の偏光板に入射
して、この他方の偏光板を透過した光が、その光を構成
する各波長光の強度比に応じた色に着色するが、上記実
施例の液晶表示装置によれば、液晶セル１０に、その液
晶１８のツイスト方向とは逆方向に遅相軸がねじれたね
じれ位相差板２０を積層しているため、このねじれ位相
差板２０が前記液晶セル１０の液晶１８の複屈折作用を
打ち消すように作用し、前記光の着色が効果的に補償さ
れる。

【００４１】したがって、この液晶表示装置は、液晶セ
ル１０の液晶１８の複屈折作用によって生ずる表示の帯
色がほとんど無く、また、半透過反射板２３を用いて外
光を利用する表示とバックライト２４の光を利用する表
示との両方を行なう２ウエイ表示方式のものであって
も、コントラストが充分な高品質の表示を得ることがで
きる。

【００４２】図３は、液晶セル１０の液晶分子ツイスト
角をほぼ２５０°、そのΔｎ₁ ｄ₁の値を約９０４ｎｍ
に設定し、ねじれ位相差板２０の遅相軸のねじれ角をほ
ぼ２２０°、そのΔｎ₂ ｄ₂ の値を約６３０ｎｍに設定
するとともに、液晶セル１０とねじれ位相差板２０およ
び偏光板２１，２２を図２に示したような向きで配置し
た上記実施例の液晶表示装置における出射光の分光特性
図であり、液晶セル１０の液晶１８の屈折率異方性Δｎ
₁ の変化に対する赤、緑、青の各波長光の透過率の変化
を示している。

【００４３】この実施例で用いた液晶セル１０は、屈折
率異方性Δｎ₁ が０．１３３の液晶を用い、液晶層厚ｄ
₁ を６．８μｍにして、Δｎ₁ ｄ₁ の値を約９０４ｎｍ
に設定したものであり、液晶１８の屈折率異方性Δｎ₁
は、液晶分子が基板１１，１２面に対して最も倒伏した
初期のツイスト配向状態（電圧無印加状態）にあるとき
でΔｎ₁ ＝０．１３３であり、液晶セル１０の電極１
３，１４間に印加される電圧に応じて液晶分子がツイス
ト配向状態を保ちつつ立上り配向してゆくのにともなっ
てΔｎ₁ の値が小さくなる。

【００４４】また、図３において、透過率（入射光量に
対する出射光量の割合）は、最大透過率を１．０とした
ときの値であり、赤、緑、青の各波長光の透過率はそれ
ぞれ、６５０ｎｍ、５５０ｎｍ、４５０ｎｍの波長光の
透過率である。

【００４５】なお、図３に示した分光特性は、外光を利
用して反射型表示を行なったときの特性であるが、バッ
クライト４２の光を利用する透過型表示を行なったとき
の分光特性も同様である。

【００４６】この分光特性図のように、上記液晶表示装
置は、Δｎ₁ が約０．０８３〜０．０７５になる状態に
液晶分子が立上り配向する実効電圧を印加したときの
赤、緑、青の各波長光の透過率がいずれもほぼ０であ
り、したがって、帯色がほとんどない黒の暗表示が得ら
れる。

【００４７】また、Δｎ₁ が約０．１３１になる状態に
液晶分子が倒伏配向する実効電圧を印加したときの赤、
緑、青の各波長光の透過率がいずれも約０．８５以上で
あり、各波長光の透過率も、赤と青の波長光の透過率が
ほぼ同じで緑の波長光の透過率が若干大きいだけである
ため、帯色がほとんど目立たないほぼ白の高輝度の明表
示が得られる。

【００４８】したがって、ＯＮ電圧を、Δｎ₁ が約０．
０８３〜０．０７５になる状態に液晶分子が立上り配向
する実効電圧が液晶に印加されるように設定し、ＯＦＦ
電圧を、Δｎ₁ が約０．１３１になる状態に液晶分子が
倒伏配向する実効電圧が液晶に印加されるように設定し
て液晶セル１０を駆動すれば、液晶の複屈折作用によっ
て生ずる表示の帯色がほとんど無い表示を得ることがで
きる。

【００４９】さらに、上記液晶表示装置は、ＯＮ（暗表
示）時の各波長光の透過率がほとんど０であり、ＯＦＦ
（明表示）時の各波長光の透過率がいずれも約０．８５
以上であるため、その表示のコントラストも充分であ
る。

【００５０】また、上記液晶表示装置は、液晶セル１０
の液晶１８の複屈折作用による光の着色をねじれ位相差
板２０によって補償するものであるが、このねじれ位相
差板２０は極く薄い光学フィルムであり、その価格も安
価であるため、表示装置の厚さを薄くし、その製造コス
トも低く抑えることができる。

【００５１】なお、上記第１の実施例では、液晶セル１
０の液晶分子ツイスト角をほぼ２５０°、そのΔｎ₁ ｄ
₁ の値を約９０４ｎｍに設定し、ねじれ位相差板２０の
遅相軸のねじれ角をほぼ２２０°、そのΔｎ₂ ｄ₂ の値
を約６３０ｎｍに設定するとともに、液晶セル１０とね
じれ位相差板２０および偏光板２１，２２を図２に示し
たような向きで配置したが、前記液晶セル１０の液晶分
子ツイスト角およびΔｎ₁ ｄ₁ の値と、前記ねじれ位相
差板２０の遅相軸のねじれ角およびΔｎ₂ ｄ₂の値と、
液晶セル１０とねじれ位相差板２０および偏光板２１，
２２の向きは上記実施例に限られるものではなく、要
は、液晶セル１０の液晶１８の複屈折作用によって生ず
る表示の帯色がほとんど無く、コントラストも充分な表
示を得られるように選べばよい。

【００５２】ただし、ＳＴＮ型の液晶表示装置の場合
は、液晶セル１０の液晶分子ツイスト角は２４０°〜２
６０°の範囲内、ねじれ位相差板２０の遅相軸のねじれ
角は２１０°〜２４０°の範囲内が望ましく、また、液
晶セル１０のΔｎ₁ ｄ₁ とねじれ位相差板２０のΔｎ₂
ｄ₂ の値（いずれも室温での値）は、Δｎ₁ ｄ₁ ＝８７
０ｎｍ〜９２０ｎｍ、Δｎ₂ ｄ₂ ＝６１０ｎｍ〜６４０
ｎｍの範囲内が望ましい。

【００５３】そして、このように液晶セル１０の液晶分
子ツイスト角およびΔｎ₁ ｄ₁ の値と、ねじれ位相差板
２０の遅相軸のねじれ角およびΔｎ₂ ｄ₂ の値とを設定
する場合は、ねじれ位相差板２０の裏面（液晶セル１０
に隣接する面）における遅相軸の向きを液晶セル１０の
表側基板１１の近傍における液晶分子配向方向に対して
該液晶セル１０の液晶分子ツイスト方向と同方向に４０
°〜６０°の角度範囲内で斜めにずらし、表側偏光板２
１の透過軸の向きを前記ねじれ位相差板２０の表面（表
側偏光板２１に隣接する面）における遅相軸の向きに対
して該位相差板２０の遅相軸のねじれ方向と逆方向に７
０°〜１００°の角度範囲内で斜めにずらし、裏側偏光
板２２の透過軸の向きを前記液晶セル１０の裏側基板１
２の近傍における液晶分子配向方向に対して該液晶セル
１０の液晶分子ツイスト方向と同方向に３０°〜５０°
の角度範囲内で斜めにずらせばよく、このように液晶セ
ル１０とねじれ位相差板２０および偏光板２１，２２の
向きを設定すれば、液晶セル１０の液晶１８の複屈折作
用によって生ずる表示の帯色がほとんど無く、コントラ
ストも充分な表示を得ることができる。

【００５４】図４および図５は、この発明の第２の実施
例を示しており、図４は液晶セル１０の液晶分子配向方
向と、ねじれ位相差板２０の遅相軸および一対の偏光板
２１，２２の透過軸の向きを示す図である。

【００５５】なお、この実施例の液晶表示装置も、図１
に示したように、液晶分子をツイスト配向させた液晶セ
ル１０と、この液晶セル１０をはさんで配置された表側
偏光板２１および裏側偏光板２２と、前記表側偏光板２
１と前記液晶セル１０との間に設けられたねじれ位相差
板２０と、前記裏側偏光板２２の裏面側に配置された半
透過反射板２３と、この半透過反射板２３の背後に配置
されたバックライト２４とを備えたものである。

【００５６】この実施例の液晶表示装置は、上記第１の
実施例のものと同じ液晶セル１０とねじれ位相差板２０
を用いたものであるが、前記液晶セル１０とねじれ位相
差板２０および偏光板２１，２２が第１の実施例と異な
っている。

【００５７】すなわち、この実施例では、液晶セル１０
の液晶分子ツイスト角をほぼ２５０°、そのΔｎ₁ ｄ₁
の値は約９０４ｎｍ（Δｎ₁ ＝０．１３３、ｄ₁ ＝６．
８μｍ）に設定し、ねじれ位相差板２０の遅相軸のねじ
れ角をほぼ２２０°、そのΔｎ₂ ｄ₂ の値を約６３０ｎ
ｍに設定するとともに、液晶セル１０とねじれ位相差板
２０および偏光板２１，２２を図４のような向きで配置
している。

【００５８】図４のように、液晶セル１０の表側基板１
１の近傍における液晶分子配向方向１１ａは、基準線Ｓ
に対し表面側から見て右回りほぼ３５°ずれた方向、裏
側基板１２の近傍における液晶分子配向方向１２ａは前
記基準線Ｓに対し表面側から見て左回りにほぼ３５°ず
れた方向にあり、液晶１８の分子は、図に破線でそのツ
イスト方向を示したように、裏側基板１２から表側基板
１１に向かい、表面側から見て右回りにほぼ２５０°の
ツイスト角でツイスト配向している。

【００５９】一方、ねじれ位相差板２０の表面における
遅相軸２０ａの向きは、前記基準線Ｓに対し表面側から
見て左回りにほぼ１０５°ずれた方向、裏面における遅
相軸２０ｂの向きは、前記基準線Ｓに対し表面側から見
て右回りにほぼ１１５°ずれた方向にある。

【００６０】したがって、このねじれ位相差板２０の遅
相軸は、図に破線でそのねじれ方向を示したように、位
相差板の裏面から表面に向かい前記液晶セル１０の液晶
分子ツイスト方向とは逆方向（表面側から見て左回り）
にほぼ２２０°のねじれ角でねじれており、また、その
裏面、つまり液晶セル１０との隣接面における遅相軸２
０ｂの向きは、液晶セル１０の表側基板１１の近傍にお
ける液晶分子配向方向１１ａに対して、該液晶セル１０
の液晶分子ツイスト方向と同方向（表面側から見て右回
り）にほぼ８０°ずれている。

【００６１】さらに、図４のように、表側偏光板２１の
透過軸２１ａは、前記基準線Ｓに対し表面側から見て左
回りにほぼ５０°ずれた方向にあり、この表側偏光板２
１の透過軸２１ａの向きは、前記ねじれ位相差板２０の
表面、つまり表側偏光板２１に隣接する面における遅相
軸２０ａの向きに対して該位相差板２０の遅相軸のねじ
れ方向と逆方向（表面側から見て右回り）にほぼ５５°
ずれている。

【００６２】また、裏側偏光板２２の透過軸２２ａは、
前記基準線Ｓに対するずれ角がほぼ０°の方向、つまり
基準線Ｓとほぼ平行な方向にあり、この裏側偏光板２２
の透過軸２２ａの向きは、前記液晶セル１０の裏側基板
１２の近傍における液晶分子配向方向１２ａに対して該
液晶セル１０の液晶分子ツイスト方向と同方向（表面側
から見て右回り）にほぼ３５°ずれている。

【００６３】図５は、液晶セル１０の液晶分子ツイスト
角をほぼ２５０°、そのΔｎ₁ ｄ₁の値を約９０４ｎｍ
に設定し、ねじれ位相差板２０の遅相軸のねじれ角をほ
ぼ２２０°、そのΔｎ₂ ｄ₂ の値を約６３０ｎｍに設定
するとともに、液晶セル１０とねじれ位相差板２０およ
び偏光板２１，２２を図４に示したような向きで配置し
た上記実施例の液晶表示装置における出射光の分光特性
図であり、液晶セル１０の液晶１８の屈折率異方性Δｎ
₁ の変化に対する赤、緑、青の各波長光の透過率の変化
を示している。

【００６４】なお、図５に示した分光特性は、外光を利
用して反射型表示を行なったときの特性であるが、バッ
クライト４２の光を利用する透過型表示を行なったとき
の分光特性も同様である。

【００６５】この分光特性図のように、上記液晶表示装
置は、Δｎ₁ が約０．０７７〜０．０７１になる状態に
液晶分子が立上り配向する実効電圧）を印加したときの
赤、緑、青の各波長光の透過率がほぼ０か０に近く、し
たがって、帯色がほとんど無いほぼ黒の暗表示が得られ
る。

【００６６】また、Δｎ₁ が約０．１２９になる状態に
液晶分子が倒伏配向する実効電圧を印加したときの赤、
緑、青の各波長光の透過率がいずれも約０．８５以上で
あり、各波長光の透過率も、赤と青の波長光の透過率が
ほぼ同じで緑の波長光の透過率が若干大きいだけである
ため、帯色がほとんど目立たないほぼ白の高輝度の明表
示が得られる。

【００６７】したがって、この実施例の液晶表示装置の
場合は、ＯＮ電圧を、Δｎ₁ が約０．０７７〜０．０７
１になる状態に液晶分子が立上り配向する実効電圧が液
晶に印加されるように設定し、ＯＦＦ電圧を、Δｎ₁ が
約０．１２９になる状態に液晶分子が倒伏配向する実効
電圧が液晶に印加されるように設定して液晶セル１０を
駆動すればよく、それにより、液晶の複屈折作用によっ
て生ずる表示の帯色がほとんど無い表示を得ることがで
きる。

【００６８】そして、この実施例の液晶表示装置も、Ｏ
Ｎ（暗表示）時の各波長光の透過率がほとんど０であ
り、ＯＦＦ（明表示）時の各波長光の透過率がいずれも
約０．８５以上であるため、その表示のコントラストも
充分である。

【００６９】なお、図５の分光特性と、図３に示した第
１の実施例の液晶表示装置における分光特性とを比較す
ると、ＯＮ時の各波長光の透過率の差は図３の特性の方
が小さく、ＯＦＦ時の各波長光の透過率の差は図５の特
性の方が小さいため、ＯＮ時の帯色防止効果は第１の実
施例の液晶表示装置の方が良く、ＯＦＦ時の帯色防止効
果は第２の実施例の液晶表示装置の方が良い。

【００７０】しかし、ＯＮ時の表示は暗表示であり、図
５の分光特性でも表示の帯色は人間の眼にはほとんど認
識されないのに対し、ＯＦＦ時の表示は明表示であって
その表示の帯色は表示品質に大きく影響する。

【００７１】したがって、液晶表示装置としては、ＯＦ
Ｆ時の帯色防止効果がより高いものが好ましいため、上
記第１と第２の実施例の液晶表示装置を比較すれば、第
２の実施例のものの方が優れているといえる。

【００７２】なお、上記第２の実施例のように、ねじれ
位相差板２０の裏面（液晶セル１０との隣接面）におけ
る遅相軸２０ｂの向きを液晶セル１０の表側基板１１の
近傍における液晶分子配向方向１１ａに対して該液晶セ
ル１０の液晶分子ツイスト方向と同方向にほぼ８０°ず
らし、表側偏光板２１の透過軸２１ａの向きを前記ねじ
れ位相差板２０の表面（表側偏光板２１に隣接する面）
における遅相軸２０ａの向きに対して該位相差板２０の
遅相軸のねじれ方向と逆方向にほぼ５５°ずらし、裏側
偏光板２２の透過軸２２ａの向きを前記液晶セル１０の
裏側基板１２の近傍における液晶分子配向方向１２ａに
対して該液晶セル１０の液晶分子ツイスト方向と同方向
にほぼ３５°ずらす場合も、液晶セル１０の液晶分子ツ
イスト角が２４０°〜２６０°の範囲内、ねじれ位相差
板２０の遅相軸のねじれ角が２１０°〜２４０°の範囲
内であり、また、液晶セル１０のΔｎ₁ ｄ₁ とねじれ位
相差板２０のΔｎ₂ ｄ₂ の値が、Δｎ₁ ｄ₁ ＝８７０ｎ
ｍ〜９２０ｎｍ、Δｎ₂ ｄ₂ ＝６１０ｎｍ〜６４０ｎｍ
の範囲内であれば、同様な効果が得られる。

【００７３】また、上記第１および第２の実施例では、
ねじれ位相差板２０を表側偏光板２１と液晶セル１０と
の間に配置しているが、前記ねじれ位相差板２０は表側
偏光板２１と液晶セル１０との間に配置してもよく、そ
の場合でも、ねじれ位相差板２０の遅相軸のねじれ方向
が液晶セル１０の液晶分子ツイスト方向と逆であれば、
このねじれ位相差板２０が液晶の複屈折作用を打ち消す
ように作用するため、液晶の複屈折作用による光の着色
を効果的に補償することができる。

【００７４】さらに、上記第１および第２の実施例の液
晶表示装置はＳＴＮ型のものであるが、この発明は、液
晶分子をほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向させた
液晶セルを用いるＴＮ型の液晶表示装置にも適用するこ
とができる。

【００７５】また、この発明は、液晶セルの各画素領域
にカラーフィルタを設けてカラー画像を表示する液晶表
示装置にも適用できるものであり、この種のカラー液晶
表示装置にこの発明を適用すれば、２ウエイ表示方式の
ものであっても、液晶の複屈折作用によって生ずる表示
の帯色がほとんど無く、コントラストも充分な高品質の
表示を得ることができるし、では前記カラーフィルタに
よって着色される各表示色の色純度が悪くなる。

【００７６】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置は、液晶セルの
液晶の複屈折作用による光の着色を、ねじれ位相差板に
よって補償するものであり、前記ねじれ位相差板の遅相
軸のねじれ方向が前記液晶セルの液晶分子のツイスト方
向と逆であれば、このねじれ位相差板が前記液晶の複屈
折作用を打ち消すように作用するため、前記光の着色を
効果的に補償することができる。

【００７７】したがって、この液晶表示装置によれば、
液晶の複屈折作用によって生ずる表示の帯色がほとんど
無く、また半透過反射板を用いて外光を利用する表示と
バックライトの光を利用する表示との両方を行なう２ウ
エイ表示方式のものであっても、コントラストが充分な
高品質の表示を得ることができるし、さらに前記ねじれ
位相差板は極く薄い光学フィルムであってその価格も安
価であるため、表示装置の厚さを薄くし、その製造コス
トも低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この本発明の第１の実施例を示す液晶表示装置
の断面図。

【図２】第１の実施例の液晶表示装置における液晶セル
の液晶分子配向方向とねじれ位相差板の遅相軸および一
対の偏光板の透過軸の向きを示す図。

【図３】第１の実施例の液晶表示装置における出射光の
分光特性図。

【図４】この発明の第２の実施例を示す、液晶セルの液
晶分子配向方向とねじれ位相差板の遅相軸および一対の
偏光板の透過軸の向きを示す図。

【図５】第２の実施例の液晶表示装置における出射光の
分光特性図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１ａ，１２ａ…液晶分子配向方向 ２０…ねじれ位相差板 ２０ａ，２０ｂ…遅相軸 ２１，２２…偏光板 ２１ａ，２２ａ…透過軸 ２３…半透過反射板 ２４…バックライト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に透明電極を設けた一対の透明基板間
   に液晶を挟持しその液晶の分子を両基板間においてツイ
   スト配向させた液晶セルと、この液晶セルをはさんで配
   置された表側偏光板および裏側偏光板と、そのいずれか
   一方の偏光板と前記液晶セルとの間に設けられた位相差
   板と、前記裏側偏光板の裏面側に配置された半透過反射
   板と、この半透過反射板の背後に配置されたバックライ
   トとを備え、前記位相差板は、ねじれ位相差板であっ
   て、その遅相軸のねじれ方向が前記液晶セルの液晶分子
   のツイスト方向と逆であることを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】前記液晶セルの液晶分子のツイスト角は２
   ４０°〜２６０°の範囲内であり、前記ねじれ位相差板
   の遅相軸のねじれ角は２１０°〜２４０°の範囲内であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δｎ₁
   と液晶層厚ｄ₁ との積Δｎ₁ ｄ₁ の値は８７０ｎｍ〜９
   ２０ｎｍの範囲内であり、前記ねじれ位相差板の屈折率
   異方性Δｎ₂ とその板厚ｄ₂ との積Δｎ₂ ｄ₂ の値は６
   １０ｎｍ〜６４０ｎｍの範囲内であることを特徴とする
   請求項１または２に記載の液晶表示装置。