JPH1138406A

JPH1138406A - 液晶表示パネル

Info

Publication number: JPH1138406A
Application number: JP9189765A
Authority: JP
Inventors: Takemune Mayama; 剛宗間山; Seiji Tanuma; 清治田沼; Takashi Sasabayashi; 貴笹林; Yohei Nakanishi; 洋平仲西
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 1999-02-12
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JP4063919B2

Abstract

(57)【要約】【課題】負の誘電率異方性を有するＴＮ型の液晶表示
パネルの視角特性の改善に関する。【解決手段】液晶セル13と、その上下に配置され、各
々一方向の遅相軸12Ａ，14Ａを有する一対の光学異方性
フィルム12，14と、光学異方性フィルム12，14及び液晶
セル13を挟んで配置された一対の偏光板11,15 とを備
え、光学異方性フィルム12，14は、そのｘ，ｙ，ｚ軸方
向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚで示
される光学特性を有し、リターデーション（Δｎｄ値）
が５０乃至１５０ｎｍで、Ｎｚの値が１．１〜２．０で
あるフィルムであって、かつ、偏光板11,15 の透過軸に
対して９０°又は±１０°以内の角度をなすように配置
されること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示パネルに
関し、更に詳しくいえば、ＴＮ（Twisted Nematic ）型
液晶表示パネル、特に各画素の電位をＴＦＴ（Thin Fil
m Transistor）等の能動素子により制御する能動素子型
液晶表示パネルの構造に関する。能動素子型液晶表示パ
ネルはＣＲＴ並みの表示特性が得られるため携帯テレビ
やパソコン等への応用が盛んに行われている。

【０００２】しかし、能動素子型液晶表示パネルはパネ
ルを斜め方向から見た時の視角特性がＣＲＴ等に比べて
劣るので、表示品質に関してはまだ十分とはいえない。
そこで、この視角特性を改善することで表示品質を改善
しようとする試みがなされている。

【０００３】

【従来の技術】以下で、従来例に係る液晶表示パネルに
ついて図面を参照しながら説明する。一般に、負の誘電
率異方性をもつ液晶組成物を用いた液晶表示素子とし
て、電圧制御複屈折型や二色性色素を混合したゲスト・
ホスト型の液晶表示素子がある。また、最近ではこの負
の誘電率異方性をもつ液晶を、通常のＴＮ型液晶表示素
子にも適用することが考えられている。

【０００４】一般的な液晶表示パネルは、２枚の透明基
板の間に液晶を挟んだ液晶セルと、その上下に配置され
た２枚の偏光板とからなる。それらの透明基板の相互に
対向する２つの面（対向面）のうち、一方の面側には対
向電極及び配向膜等が形成され、他方の面側にはＴＦＴ
等の液晶駆動用の能動素子、画素電極、配向膜等の所定
の部材が形成されている。さらに、２枚の偏光板は、そ
の透過軸が互いに直交するか、平行になるかのいずれか
になるように配置される。

【０００５】最初に、従来の負の誘電率異方性を有する
垂直配向型の液晶セルについて図１２（ａ）を参照しな
がら説明する。従来の液晶セルは、図１２（ａ）に示す
ように、背面にそれぞれ偏光板３ａ，３ｂが貼付された
透明基板２ａ，２ｂが対向配置され、その間に液晶分子
１を含む液晶が封入されることで構成される。この液晶
セルにおいては、電圧無印加（オフ）の状態では、図１
２（ａ）に示すように、液晶分子１の長軸方向が垂直に
配向している（垂直配向型）。このセルに電圧が印加
（オン）されると、図１２（ｂ）に示すように、液晶分
子がツイストする。

【０００６】以下で、上記液晶セルの一部を構成する透
明基板上の部材の配置状態について図１３を参照しなが
ら説明する。この透明基板上には第１の画素電極部７ａ
と第２の画素電極部７ｂとからなる画素電極７がマトリ
クス状に配設されており、これらの画素電極７の間の透
明基板上にはゲートバスライン５及びデータバスライン
６が直交するように形成されている。これらのゲートバ
スライン５及びデータバスライン６の交差部分の近傍に
はそれぞれＴＦＴ（Thin Film Transistor）５Ａが形成
されている。このＴＦＴ５Ａのゲートはゲートバスライ
ン５に接続し、ドレインはデータバスライン６に接続
し、ソースは画素電極７に接続している。

【０００７】また、上記透明基板の上には、画素電極
７、ＴＦＴ５Ａ、ゲートバスライン５及びデータバスラ
イン６を被覆するようにして不図示の配向膜が形成され
ている。さらに、これらのゲートバスライン５及びデー
タバスライン６に囲まれた領域が各画素領域になってい
る。引き続いて、上記の液晶セルを用いた液晶表示パネ
ルの構造について以下で図１４を参照しながら説明す
る。

【０００８】この液晶表示パネルは、図１４に示すよう
に、上記の構造を有する液晶セル９の上下に、第１，第
２の偏光板８，１０が配置されることで構成されるもの
である。なお、図１４において８Ａは第１の偏光板の透
過軸、９Ａ，９Ｂはそれぞれ液晶セル９の上下基板に形
成された配向膜のラビング方向、１０Ａは第２の偏光板
の透過軸である。また、８Ａ，１０Ａは互いに直交して
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の発明者等は、
以上のような構造の従来の液晶表示パネルについて、視
角を変化させて各視角におけるコントラスト及び階調反
転特性を実際に調べてみた。図１５は従来の液晶表示パ
ネルの等コントラスト曲線（Viewing Cone）を示す図、
図１６は従来の液晶表示パネルの階調反転特性を説明す
る図である。これらの図において、図中央の点は液晶表
示パネルの正面を示し、同心円状の目盛線はパネルの法
線に対する角度を示している。また、液晶表示パネルの
右方向を0.0deg、上方向を90.0deg 、左方向を180.0de
g、下方向を270.0degというように方位角で示してい
る。

【００１０】更に、図１５中太線はコントラストレシオ
が100.0 の等コントラスト曲線、細線はコントラストレ
シオが50.0の等コントラスト曲線、破線はコントラスト
レシオが20.0の等コントラスト曲線、一点鎖線はコント
ラストレシオが10.0の等コントラスト曲線、二点鎖線は
コントラストレシオが5.0 の等コントラスト曲線を、そ
れぞれ示している。

【００１１】この実験の際に用いたパネルは、通常の平
面画素電極に垂直配向膜ＪＡＬＳ−２０４（日本合成ゴ
ム）をスピンコート塗布し、４５°ツイストするように
２枚の基板表面をラビングして、セル厚３．５μｍのセ
ルを作製し、誘電率異方性が負の液晶組成物ＭＪ−９５
７８５（メルク社）を注入することにより製造したもの
である。

【００１２】等コントラスト曲線については、図１５に
示すように、低コントラストの等コントラスト曲線（コ
ントラストレシオが5.0 〜10）が随所に現れており、高
コントラストの等コントラスト曲線の現れる範囲がかな
り狭く、コントラストの点ではあまり良好な表示特性を
呈しているとはいえない。また、階調反転特性について
は、図１６に示すように、階調が反転したり、所定の階
調と異なる階調が現れる領域である階調表示不良領域１
０Ｂが広範囲にわたって現れるので、視角変化による階
調反転の影響も大きく、いずれにせよ表示特性は良好で
ない。これは通常のＴＮ型液晶表示パネルよりは良い特
性であるが、まだ十分であるとはいえない。

【００１３】本発明は、上記課題に鑑みて創作されたも
のであり、負の誘電率異方性を有する液晶を用いた液晶
表示パネルの、表示特性の改善を目的とするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、相互に
対向して配置された一対の透明基板と、前記一対の透明
基板間に封入され、負の誘電率異方性を有する液晶分子
を含む液晶と、前記一対の透明基板の各対向面に配置さ
れた第１及び第２の垂直配向膜とにより構成された液晶
セルと、前記液晶セルの上下に配置され、各々一方向の
遅相軸を有する一対の光学異方性フィルムと、前記光学
異方性フィルム及び前記液晶セルを挟んで配置された一
対の偏光板とを備え、前記光学異方性フィルムは、その
ｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞
ｎｙ≧ｎｚで示される光学特性を有し、リターデーショ
ン（Δｎｄ値）が５０乃至１５０ｎｍで、また、Ｎｚ＝
（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚの値
が１．１〜２．０であるフィルムであって、かつ、前記
遅相軸が前記偏光板の透過軸に対して９０°±１０°以
内の角度をなすように配置されることを特徴とする液晶
表示パネルにより解決し、前記液晶分子のツイスト角が
０〜９０°であることを特徴とする本発明に係る液晶表
示パネルにより解決し、前記液晶セルの一画素は、前記
液晶分子の配向状態が異なる複数の領域を有することを
特徴とする本発明に係る液晶表示パネルにより解決し、
前記一対の偏光板は、透過軸の方向が相互に直交するこ
とを特徴とする本発明に係る液晶表示パネルにより解決
する。

【００１５】以下、本発明の作用について説明する。本
発明に係る液晶表示パネルによれば、液晶セルの上下
に、そのｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ
が、ｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚで示される光学特性を有し、リタ
ーデーション（Δｎｄ値）が５０乃至１５０ｎｍであっ
て、かつＮｚの値が１．１〜２．０であって、かつ、偏
光板の透過軸に対して９０°±１０°以内の角度をなす
ように配置された光学異方性フィルムを設けている。

【００１６】このため、光学異方性フィルムを挿入しな
い従来の液晶表示パネルの構造と比較した場合、黒を表
示すべきときに斜め方向から見た表示がやや白っぽく見
える傾向を改善することができ、黒は黒として表示する
ことができるので、表示コントラストを上げることがで
きる。また、コントラストの視角特性のみだけでなく、
階調反転も抑えられ、良好な表示特性を得ることが可能
になる。

【００１７】また、上記の液晶表示パネルにおいて、液
晶セルの一画素が、前記液晶分子の配向状態が異なる複
数の領域を有するようにすると、透過光の透過状態を一
画素内で異ならせることができるので、さらに表示品位
を向上させることが可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下で、本実施形態に係る液晶表
示パネルについて図面を参照しながら説明する。本実施
形態に係る液晶表示パネルは、負の誘電率異方性を有す
る液晶を含む液晶セルを有する液晶表示パネルである。

【００１９】図１は、本実施形態に係る液晶表示パネル
の構成を示す模式図である。本実施形態に係る液晶表示
パネルは、図１に示すように、第１の偏光板１１，第１
の光学異方性フィルム１２，液晶セル１３，第２の光学
異方性フィルム１４及び第２の偏光板１５より構成され
るものである。また、図１において１１Ａは第１の偏光
板１１の透過軸である第１の透過軸，１５Ａは第２の偏
光板１５の透過軸である第２の透過軸、１３Ａ，１３Ｂ
はそれぞれ液晶セルを構成する一対の透明基板上に形成
された一対の配向膜のラビング方向である第１，第２の
ラビング方向である。さらに、１２Ａは第１の光学異方
性フィルム１２における第１の遅相軸、１４Ａは第２の
光学異方性フィルム１４における第２の遅相軸である。

【００２０】本実施の形態では、図１に示すように、第
１の光学異方性フィルム１２の第１の遅相軸１２Ａの方
向と、第１の偏光板１１の第１の透過軸１１Ａの方向と
が直交するように配置し、第２の光学異方性フィルム１
４の第２の遅相軸１４Ａの方向と、第２の偏光板１５の
第２の透過軸１５Ａの方向とが直交するように配置して
いる。また、第１の透過軸１１Ａと第２の透過軸１５Ａ
は互いに直交している。

【００２１】本発明の発明者等は、上記のような液晶パ
ネルを作製し、この液晶パネルについて視角を変化させ
て各視角におけるコントラスト及び階調反転特性を調べ
てみた。この実験に際しては、液晶表示パネルに用いら
れる第１，第２の光学異方性フィルム１２，１４は、そ
のｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ
＞ｎｙ＞ｎｚで示される光学特性を有し、リターデーシ
ョン（Δｎｄ値）が１００nmであって、かつＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚの値が１．８５であるフィルムを用い
た。

【００２２】図２は本実施形態に係る液晶表示パネルの
等コントラスト曲線（Viewing Cone）を示す図であっ
て、図３は本実施形態に係る液晶表示パネルの階調反転
特性を説明する図である。これらの図においては、図１
５，図１６で説明したように、図中央の点は液晶表示パ
ネルの正面を示し、同心円状の目盛線はパネルの法線に
対する角度を示している。また、液晶表示パネルの右方
向を0.0deg、上方向を90.0deg 、左方向を180.0deg、下
方向を270.0degというように方位角で示している。

【００２３】図２と、従来のコントラスト特性を示す図
１５とを比較すると、高コントラストレシオの等コント
ラスト曲線は図１５よりも図２のほうに広範囲に現れて
おり、かつ、低コントラストレシオ（コントラストレシ
オが5.0 〜10）の等コントラスト曲線は図２にはほとん
ど現れていない。視角２７０°付近に若干現れる程度で
ある。

【００２４】このように、コントラストについては従来
に比して格段の改善がなされたことが確認できる。さら
に、階調反転について、本実施形態の実験結果である図
３と、従来の階調反転特性を示す図１６とを比較する
と、図３において、階調が反転したり、所定の階調と異
なる階調が現れる領域である階調表示不良領域１６の現
れる範囲は、図１６に比して少ない。

【００２５】従って、階調反転についても、従来に比し
て改善がなされたことが確認できた。本発明の発明者等
は、さらに検討を重ねるため、光学異方性フィルムの特
性を変えることにより、コントラスト特性の改善がどの
程度なされるかについて実験を行った。

【００２６】図４〜図９は、光学異方性フィルムの特性
を変化させた場合のコントラスト特性の変化を示す図で
ある。図４は、ｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率ｎｘ，ｎｙ，
ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚで示される光学特性を有し、
Δｎｄが１００nmであって、かつＮｚの値が１．２０で
あるフィルムを用いた場合の実験結果を示し、図５は、
ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、Δｎｄが１５０nm、Ｎｚの値が１．
８５であるフィルムを用いた場合の実験結果を示してい
る。

【００２７】図６は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、Δｎｄが１５
０nm、Ｎｚの値が１．４４であるフィルムを用いた場合
の実験結果を示し、図７は、ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ、Δｎｄ
が１５０nm、Ｎｚの値が１．２０であるフィルムを用い
た場合の実験結果を示している。図８は、ｎｘ＞ｎｙ＞
ｎｚ、Δｎｄが２００nm、Ｎｚの値が１．２０であるフ
ィルムを用いた場合の実験結果を示し、図９は、ｎｘ＞
ｎｙ＞ｎｚ、Δｎｄが２００nm、Ｎｚの値が１．８５で
あるフィルムを用いた場合の実験結果を示している。

【００２８】これらの実験結果から、リタデーションΔ
ｎｄの範囲を５０〜１５０nmの範囲に、かつＮｚの範囲
を１．１〜２．０に設定した場合には、従来に比してコ
ントラスト特性の改善がみられることがわかり、この範
囲においては従来に比して視角特性が改善されたことが
わかる。更に、本発明の発明者等は検討を重ね、通常の
ＴＮ型液晶表示パネルなどで視角特性改善のために行わ
れている配向分割処理を施した液晶セルを図１の液晶セ
ル１３として用い、視角特性のさらなる改善がなされる
か否かについての実験を行った。ここで配向分割処理と
は、図１３に示すように、画素電極７で規定される画素
領域を第１の画素電極部７ａ，第２の画素電極部７ｂと
に分け、その各々で液晶の配向方向が逆方向に向くよう
に配向処理を行う処理である。

【００２９】この実験では、液晶セルとして配向分割処
理したものを用いて図１に示す構造と同様の液晶表示パ
ネルを作製し、光学異方性フィルムの遅相軸が偏光板の
透過軸に対して直交するように配置し、光学異方性フィ
ルムのΔｎｄは１００nm、Ｎｚ値を１．８５とした。こ
の液晶表示パネルのコントラスト特性を図１０に、階調
反転特性を図１１に、それぞれ示す。コントラスト特性
については、図２に示す結果と比較した場合に、図１０
では若干悪くなっているが、階調反転特性については、
図１１に示すように、階調表示不良領域１７が、図３に
比して大幅に減少しており、階調反転特性が大幅に改善
されていることが確認できた。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本願の発明によれ
ば、液晶セルの上下に、そのｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈折率
ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚで示される光学
特性を有し、その厚さをｄとするとき、リターデーショ
ン（Δｎｄ値）が５０乃至１５０ｎｍであって、かつＮ
ｚの値が１．１〜２．０であって、かつ、偏光板の透過
軸に対して９０°±１０°以内の角度をなすように配置
された光学異方性フィルムを設けている。

【００３１】このため、表示コントラストを上げること
ができ、また階調反転も抑えられ、良好な表示特性を得
ることが可能になる。また、上記の液晶表示パネルにお
いて、液晶セルの一画素を、前記液晶分子の配向状態が
異なる複数の領域を有するようにすると、透過光の透過
状態を一画素内で異ならせることができるので、さらに
表示品位を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの構造
を説明する図である。

【図２】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの、等
コントラスト曲線の視角依存性を説明する第１の図であ
る。

【図３】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの、階
調反転特性の視角依存性を説明する第１の図である。

【図４】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コント
ラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第１
の図である。

【図５】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コント
ラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第２
の図である。

【図６】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コント
ラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第３
の図である。

【図７】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コント
ラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第４
の図である。

【図８】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コント
ラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第５
の図である。

【図９】光学異方性フィルムの光学的特性と、等コント
ラスト曲線との関係についての実験結果を説明する第６
の図である。

【図１０】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの、
等コントラスト曲線の視角依存性を説明する第２の図で
ある。

【図１１】本発明の実施形態に係る液晶表示パネルの、
等コントラスト曲線の視角依存性を説明する第２の図で
ある。

【図１２】垂直配向型の液晶セルの構造を説明する図で
ある。

【図１３】一般のＴＦＴアクティブマトリクス型液晶表
示装置の構成を説明する平面図である。

【図１４】従来の液晶表示パネルの構造を説明する断面
図である。

【図１５】従来の液晶表示パネルにおける等コントラス
ト曲線の視角依存性を説明する図である。

【図１６】従来の液晶表示パネルにおける階調反転特性
の視角依存性を説明する図である。

【符号の説明】

１液晶分子２ａ，２ｂ透明基板３ａ，３ｂ偏光板４光５ゲートバスライン５ＡＴＦＴ６データバスライン７画素電極７ａ第１の画素電極部７ｂ第２の画素電極部１１第１の偏光板１１Ａ第１の透過軸１２第１の光学異方性フィルム１２Ａ第１の遅相軸１３液晶セル１３Ａ第１のラビング方向１３Ｂ第２のラビング方向１４第２の光学異方性フィルム１４Ａ第２の遅相軸１５第２の偏光板１５Ａ第２の透過軸１６，１７階調表示不良領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笹林貴神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者仲西洋平神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に対向して配置された一対の透明基
板と、前記一対の透明基板間に封入され、負の誘電率異
方性を有する液晶分子を含む液晶と、前記一対の透明基
板の各対向面に配置された第１及び第２の垂直配向膜と
により構成された液晶セルと、前記液晶セルの上下に配置され、各々一方向の遅相軸を
有する一対の光学異方性フィルムと、前記光学異方性フィルム及び前記液晶セルを挟んで配置
された一対の偏光板とを備え、前記光学異方性フィルムは、そのｘ，ｙ，ｚ軸方向の屈
折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚが、ｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚで示される
光学特性を有し、リターデーション（Δｎｄ値）が５０
乃至１５０ｎｍで、また、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で与えられるＮｚの値が１．１〜２．０であるフィルム
であって、かつ、前記遅相軸が前記偏光板の透過軸に対
して９０°±１０°以内の角度をなすように配置される
ことを特徴とする液晶表示パネル。
【請求項２】前記液晶分子のツイスト角が０〜９０°
であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示パネ
ル。
【請求項３】前記液晶セルの一画素は、前記液晶分子
の配向状態が異なる複数の領域を有することを特徴とす
る請求項１又は２記載の液晶表示パネル。
【請求項４】前記一対の偏光板は、透過軸の方向が相
互に直交することを特徴とする請求項１，２又は３記載
の液晶表示パネル。