JPH1164841A

JPH1164841A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1164841A
Application number: JP9222678A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Madokoro; 比止美間所; Ikuo Hiyama; 郁夫檜山; Junichi Hirakata; 純一平方; Tadayuki Kameyama; 忠幸亀山; Hironori Motomura; 弘則本村
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Nitto Denko Corp; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Nitto Denko Corp; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1997-08-19
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】消費電力を増大させず、表示面の視野角が変
化しても、コントラスト変化、色相変化、表示輝度変化
の少ない高表示輝度の液晶表示装置を提供する。【解決手段】透明基板１、２、電極８₁〜８₃、透明
基板１、２間に挟持した液晶層３、透明基板２上に配置
した第１偏光板４、透明基板１上に配置した第２偏光板
５により構成される液晶表示素子１０と、液晶表示素子
１０の光入射側に配置した偏光分離器１３とを備え、偏
光分離器１３は、他の複屈折媒体を一定方向に旋回して
構成したコレステリック層１１と入射偏光の位相を（π
／２）×（２ｎ−１）変化する複屈折媒体１２とからな
り、第１偏光板４の偏光透過軸と複屈折媒体１２の光軸
とが４５°の角度をなし、表示面に対し斜め方向から直
視した場合の液晶表示素子１０の色視角特性と偏光分離
器１３の色視角特性が相殺されて色付きをなくすように
第１偏光板４と複屈折媒体１２の光軸との交差角度を設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
わり、特に、表示輝度が高く、表示面を斜め方向から直
視した際に、その表示面を法線方向から直視した場合と
異なる色付きが生じるのを防ぐようにした液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置を構成する液晶表示
素子としては、一対の基板の間にツイステッドネマチッ
ク（ＴＮ）液晶層またはスーパーツイステッドネマチッ
ク（ＳＴＮ）が挟持されたものが主流になっている。そ
して、このような液晶表示素子においては、液晶層を駆
動する各種電極を一対の基板のそれぞれに形成し、これ
らの電極による液晶層の駆動によって、液晶層に対して
その垂直方向に電界を印加するように構成したもの（例
えば、特開平７−８４２５０号公報等に開示されている
もので、以下、この構成のものを縦電界晶表示素子とい
う）や、液晶層を駆動する各種電極を一対の基板の中の
一方に形成し、これらの電極による液晶層の駆動によっ
て、液晶層に対してその水平方向に電界を印加するよう
に構成したもの（例えば、特開平９−８０４２４号公報
等に開示されているもので、以下、この構成のものを横
電界液晶表示素子という）が知られている。

【０００３】ところで、縦電界液晶表示素子は、一対の
基板の間で液晶が約９０°ねじれた状態に配向され、一
対の基板の液晶層と反対側にそれぞれ配置される入射側
偏光板及び出射側偏光板をクロスニコルとし、入射側偏
光板をラビング方向に平行または垂直に配置している。
ここで、入射側偏光板の吸収軸とラビング方向とが平行
な場合はＯモードと呼ばれ、入射側偏光板の吸収軸とラ
ビング方向とが垂直な場合はＥモードにと呼ばれる。

【０００４】動作時において、縦電界液晶表示素子に各
種電極を通して電界が印加されない状態のとき、液晶表
示素子への入射光は、入射側偏光板において直線偏光に
なり、液晶層においてこの直線偏光が約９０°ねじれた
状態の直線偏光に変更されて出力され、出射側偏光板に
おいてその透過軸が液晶層から出力された直線偏光の方
位角と一致していた場合に、直線偏光の全てが出射側偏
光板を通して出力され、液晶表示装置は白表示になる
（ノーマリオープン配置）。一方、縦電界液晶表示素子
に各種電極を通して電界が印加された状態になると、液
晶表示素子への入射光は、入射側偏光板において直線偏
光になる点に変わりがないが、液晶層において液晶分子
軸の平均的な配向方向を示す単位ベクトルの向き（ダイ
レクター）が一対の基板に対して垂直方向を向くように
なって、液晶層から出力される直線偏光の方位角が出射
側偏光板の吸収軸と一致するようになるので、出射側偏
光板において直線偏光の透過が阻止され、液晶表示装置
は黒表示になる。

【０００５】また、横電界液晶表示素子は、一対の基板
の間で液晶が一対の基板に略平行な状態のホモジニアス
配向になっており、一対の基板の液晶層と反対側にそれ
ぞれ入射側偏光板及び出射側偏光板が配置されている。

【０００６】動作時において、横電界液晶表示素子に各
種電極を通して電界が印加されない状態のとき、液晶表
示素子への入射光は、入射側偏光板において直線偏光に
なり、液晶層においてこの直線偏光が同じ直線偏光とし
て出力されるが、出射側偏光板においてその吸収軸を液
晶層から出力された直線偏光の方位角と一致させている
ので、出射側偏光板において直線偏光の透過が阻止さ
れ、液晶表示装置は黒表示になる（ノーマリクローズ配
置）。一方、横電界印加型液晶表示素子に各種電極を通
して電界が印加された状態になると、液晶層において液
晶分子軸の平均的な配向方向を示す単位ベクトルの向き
（ダイレクター）は、電界無印加時のダイレクターに比
べて一対の基板に対して４５°傾いた状態になり、液晶
層を透過する直線偏光の方位角を１／２波長板のように
９０°回転して出力するようになるので、液晶層から出
力される直線偏光の方位角が出射側偏光板の透過軸を一
致するようになり、直線偏光の全てが出射側偏光板を通
して出力され、液晶表示装置は白表示になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記縦電界液晶表示素
子及び横電界液晶表示素子は、いずれも、液晶層を挟持
した一対の基板と、一対の基板にそれぞれ装着された入
射側偏光板及び出射側偏光板とからなる構成を有するも
ので、これらの一対の基板、入射側偏光板、出射側偏光
板を光が透過する際には、それぞれの部材において何等
かの光透過損失を被るものである。特に、入射側偏光板
及び出射側偏光板においては、理想的な光透過率であっ
ても５０％を超えることがなく、現実の光透過率がせい
ぜい４０％程度であるので、液晶表示素子に入射される
光の約６０％程度が入射側偏光板及び出射側偏光板で損
失を被ることになる。

【０００８】このように、既知の縦電界液晶表示素子ま
たは横電界液晶表示素子を用いた液晶表示装置は、光源
光量に対する出射光量の割合が小さく、光の利用効率が
極めて悪いという問題を有するものである。

【０００９】また、最近になって、液晶表示装置におい
ては、表示面を大型化したいという要望に加えて、表示
面の視野角特性を良好にしたい、即ち、表示面の視野角
が変化したときのコントラスト変化や色相変化を少なく
したいという要望があり、このような要望を満たす縦電
界液晶表示素子または横電界液晶表示素子を用いた液晶
表示装置も順次開発されるようになってきている。

【００１０】ところで、液晶表示装置においては、表示
面の視野角特性を良好にした場合、それに伴って表示輝
度も良好にしたい、即ち、表示面の視野角が変化したと
きの表示面の明るさの変化を少なくしたいという要望が
ある。この場合、表示面の視野角が変化したとき、コン
トラスト変化や色相変化に加えて、表示輝度変化を少な
くする手段としては、バックライト装置等の光源の発光
量を増大させ、縦電界液晶表示素子または横電界液晶表
示素子に入射される光量を増やせば一応解決することが
できるが、バックライト装置等の光源の発光量を増大さ
せると、それに伴って液晶表示装置の消費電力も増大す
るようになる。

【００１１】このように、既知の縦電界液晶表示素子ま
たは横電界液晶表示素子を用いた液晶表示装置は、表示
面の視野角が変化したときに、コントラスト変化や色相
変化に加えて、表示輝度変化を少なくしようとした場
合、液晶表示装置の消費電力が増大してしまうという問
題を有するものである。

【００１２】本発明は、これらの問題点を解決するもの
で、その目的は、消費電力を増大させることなく、表示
面の視野角が変化しても、コントラスト変化や色相変化
及び表示輝度変化の少ない高表示輝度の液晶表示装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による液晶表示装置は、液晶表示素子の光入
射側に、入射偏光の位相を（π／２）×（２ｎ−１）、
（ただし、ｎは自然数）変化させる複屈折媒体及び他の
複屈折媒体を一定方向に旋回して構成したコレステリッ
ク層とからなる偏光分離器を配置し、光入射側透明基板
上に配置の第１偏光板の偏光透過軸と複屈折媒体の光軸
とが４５°の角度をなすようにし、表示面を斜め方向か
ら直視した場合に液晶表示素子の色視角特性と偏光分離
器の色視角特性が相殺されて色付きがなくなるようにし
た手段を具備する。

【００１４】前記手段によれば、液晶表示素子の光入射
側にコレステリック層と複屈折媒体とからなる偏光分離
器を配置したことにより、バックライト装置の消費電力
を増大させずに、偏光分離器を介して液晶表示素子に入
射される光量を増大させることができ、また、液晶表示
素子に偏光分離器を組み合わせ配置したことにより、表
示面を斜め方向から直視した場合のコントラスト変化、
色相変化、表示輝度変化をそれぞれ少なくできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態において、液
晶表示装置は、一対の透明基板、一対の透明基板間に挟
持された液晶層、透明基板上に形成された電極、一対の
透明基板の中の光入射側透明基板上に配置された第１偏
光板、一対の透明基板の中の表示面側透明基板上に配置
された第２偏光板によって構成される液晶表示素子と、
液晶表示素子の光入射側に配置された偏光分離器とを備
え、偏光分離器は、光入射側に配置され、入射偏光の位
相を（π／２）×（２ｎ−１）、（ただし、ｎは自然
数）変化させる複屈折媒体と、液晶表示素子側に配置さ
れ、他の複屈折媒体を一定方向に旋回して構成したコレ
ステリック層とからなり、第１偏光板の偏光透過軸と複
屈折媒体の光軸とが４５°の角度をなすようにし、表示
面を斜め方向から直視した場合に液晶表示素子の色視角
特性と偏光分離器の色視角特性が相殺されて色付きがな
くなるようにしているものである。

【００１６】本発明の実施の形態の一例において、液晶
表示装置は、少なくとも走査電極、信号電極、画素電極
及びアクティブ素子が一対の透明基板の中の一方の透明
基板上に形成され、これらの電極を介して一対の透明基
板に対して略垂直方向電界を液晶層に印加しているもの
である。

【００１７】本発明の実施の形態の他の一例において、
液晶表示装置は、少なくとも走査電極、信号電極、画素
電極及びアクティブ素子が一対の透明基板の中の一方の
透明基板上に形成され、これらの電極を介して一対の透
明基板に対して略平行方向電界を液晶層に印加している
ものである。

【００１８】本発明の実施の形態の一つの具体例におい
て、液晶表示装置は、偏光分離器を、表示面に対して斜
め方向から直視した場合の液晶表示素子の色視角特性と
偏光分離器の色視角特性とが互いに補色関係になるよう
に配置したものである。

【００１９】本発明の実施の形態の他の一つの具体例に
おいて、液晶表示装置は、表示面に対して斜め方向から
直視した場合の液晶表示素子の主波長と偏光分離器の主
波長とが補色関係になるようにしたものである。

【００２０】本発明の実施の形態のさらに他の一つの具
体例において、液晶表示装置は、液晶表示素子の入射光
側の偏光板透過軸と液晶表示素子の電極への電圧無印加
時における液晶分子軸の配向ベクトルの方向とが平行で
あるものである。

【００２１】本発明の実施の形態のさらに別の一つの具
体例において、液晶表示装置は、複屈折媒体の光学軸と
液晶表示素子の電極への電圧印加時における液晶分子軸
の平均的な配向方向を示す単位ベクトルの方向とが略直
交状態になるように複屈折媒体を配置したものである。

【００２２】これら本発明の実施の形態によれば、液晶
表示素子の光入射側に、入射偏光の位相を（π／２）×
（２ｎ−１）、（ただし、ｎは自然数）変化させる複屈
折媒体と、この複屈折媒体と異なる他の複屈折媒体を一
定方向に旋回して構成したコレステリック層とからなる
偏光分離器を配置し、第１偏光板の偏光透過軸と複屈折
媒体の光軸との角度を４５°にして、表示面を斜め方向
から直視した場合に液晶表示素子の色視角特性と偏光分
離器の色視角特性が相殺されて色付きがなくなるように
しているものであって、偏光分離器を配置したことによ
り、バックライト装置からの光量を増大するため、その
電力消費を増大させることなしに、偏光分離器を介して
液晶表示素子に入射される光量を増大させ、表示面の表
示輝度を高めることが可能になり、それに加えて、液晶
表示素子に偏光分離器を前述のように組み合わせ配置し
たことにより、表示面を斜め方向から直視した場合のコ
ントラスト変化、色相変化、表示輝度変化をそれぞれ少
なくできる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２４】図１は、本発明による液晶表示装置の第１
実施例における主要部の構成を示す断面図であって、液
晶表示装置のごく一部の構成を示すものであり、液晶表
示素子が横電界液晶表示素子である例を示すものであ
る。

【００２５】図１において、１は第１透明基板、２は第
２透明基板、３は液晶層、４は入射側偏光板、５は出射
側偏光板、６は第１配向膜、７は第２配向膜、８₁は共
通電極、８₂は信号電極、８₃は画素電極、９は絶縁
膜、１０は横電界液晶表示素子、１１はコレステリック
層、１２は複屈折媒体、１３は偏光分離器、１４は冷陰
極螢光ランプ、１５はランプカバー、１６は導光体、１
７は反射板、１８は光拡散板、１９はバックライト装置
である。

【００２６】そして、この第１実施例の液晶表示装置
は、横電界液晶表示素子１０と、横電界液晶表示素子１
０の光入射側に配置される偏光分離器１３と、偏光分離
器１３を介して横電界液晶表示素子１０に入射光を供給
するバックライト装置１９とからなっている。ここで、
横電界液晶表示素子１０は、液晶層３が第１透明基板１
及び第２透明基板２間に挟持される。第１透明基板１の
一面に出射側偏光板５が積層配置され、第１透明基板１
の他面に第２配向膜７が積層配置されて液晶層３に至っ
ている。第２透明基板２は、一面に絶縁膜９と第１配向
膜６とが順次積層配置されて液晶層３に至り、他面に入
射側偏光板４が積層配置されている。第２透明基板２及
び絶縁膜９間に共通電極８₁が配置され、絶縁膜９及び
第１配向膜６間に信号電極８₂と画素電極８₃が互いに
離間配置される。また、偏光分離器１３は、コレステリ
ック層１１と複屈折媒体１２とが積層されたもので、横
電界液晶表示素子１０側に複屈折媒体１２が、バックラ
イト装置１９側にコレステリック層１１がそれぞれ配置
される。さらに、バックライト装置１９は、冷陰極螢光
ランプ１４と、冷陰極螢光ランプ１４の周囲に設けられ
たランプカバー１５と、一側面に冷陰極螢光ランプ１４
が配置された導光体１６と、導光体１６の一面に平行配
置された反射板１７と、導光体１６の一面に平行配置さ
れた光拡散板１８とからなっている。また、コレステリ
ック層１１は、複屈折媒体１２と異なる他の複屈折媒体
を一定方向に旋回して構成したもので、一方の円偏光を
透過し、他方の円偏光を反射するように働き、複屈折媒
体１２は、コレステリック層１１を透過した円偏光の位
相を（π／２）×（２ｎ−１）、（ただし、ｎは自然
数）変化させ、直線偏光にするように働く機能を有する
ものである。

【００２７】この場合、第１透明基板１及び第２透明基
板２はガラスで構成され、第１配向膜６及び第２配向膜
７はポリイミドで構成され、導光体１６はアクリルで構
成され、光拡散板１８はポリカーボネートフィルムで構
成される。また、コレステリック層１１は２層構造のも
ので、一方の層は光波長４６０乃至５４０ｎｍの領域に
光反射特性を有し、他方の層は光波長５６０乃至６４０
ｎｍの領域に光反射特性を有するもので、一方の層をバ
ックライト装置１９側に配置している。冷陰極螢光ラン
プ１４は、３波長螢光ランプで、５１００ケルビンの光
源である。

【００２８】また、図２は、図１に図示の第１実施例に
おける液晶層への電界印加方向に対する、液晶層の液晶
配向方向、入射側偏光板及び出射側偏光板の偏光吸収軸
方向、複屈折媒体の遅相軸方向の関係を示す特性図であ
る。

【００２９】図２において、２０は液晶層３の各液晶分
子に印加される電界方向、２１は電界無印加時における
各液晶分子の配向（ダイレクター）方向、２２は入射側
偏光板４の偏光吸収軸方向、２３は出射側偏光板５の偏
光吸収軸方向、２４は複屈折媒体１２の遅相軸方向、２
５は電界印加時における各液晶分子の配向（ダイレクタ
ー）方向であり、その他に、図１に示された構成要素と
同じ構成要素については同じ符号を付けている。

【００３０】そして、電界方向２０と電界無印加時の液
晶の配向方向２１との角度は７５°、電界方向２０と入
射側偏光板４の偏光吸収軸方向２２との角度は−１５
°、電界方向２０と出射側偏光板５の偏光吸収軸方向２
３との角度は７５°、電界方向２０と複屈折媒体１２の
遅相軸方向２４との角度は−６０°で、電界無印加時の
液晶の配向方向２１及び出射側偏光板５の偏光吸収軸方
向２３と入射側偏光板４の偏光吸収軸方向２２との角度
は９０°になるように選択して、入射側偏光板４の偏光
吸収軸方向２２と複屈折媒体の１２の遅相軸方向２４と
の角度が４５°になるように設定している。

【００３１】図１に図示された第１実施例においては、
動作時に、共通電極８₁と画素電極８₃との間に液晶駆
動電圧が供給されず、液晶層３に第１透明基板１及び第
２透明基板２に平行な電界が印加されないとき、図２に
示されるように、電界無印加時の液晶の配向方向２１と
出射側偏光板５の偏光吸収軸方向２３とがほぼ一致して
いるので、液晶層３の透過光は殆んど出射側偏光板５で
吸収され、表示面に黒表示が行われる。一方、共通電極
８₁と画素電極８₃との間に液晶駆動電圧を供給する
と、液晶層３に第１透明基板１及び第２透明基板２に平
行な電界が印加され、液晶の配向方向２１は電界方向２
０に向くようになり、印加される電界が所定レベル以上
になると、電界方向２０と平均的な液晶分子の配向方向
は電界無印加時の液晶の配向方向２１に対して角度−４
５°だけ移行し、移行した後の平均的な液晶分子の配向
方向と複屈折媒体１２の遅相軸方向２４との角度は９０
°になる。このとき、移行した後の平均的な液晶分子の
配向方向と出射側偏光板５の偏光吸収軸方向２３とが大
きくずれたことから、液晶層３の透過光は出射側偏光板
５で減衰を受けることが少なくなって、表示面に白表示
が行われ、表示面の法線方向の表示輝度として１８０ｃ
ｄ／ｍ² のものが得られた。

【００３２】次いで、図３（ａ）、（ｂ）は、第１実施
例に用いられる偏光分離器１３及び横電界液晶表示素子
１０における視角と色相との関係を示す特性図であっ
て、（ａ）は偏光分離器１３の特性、（ｂ）は横電界液
晶表示素子１０の特性を示すものである。

【００３３】図３（ａ）において、縦軸は縦（ｙ）方向
における色度値、横軸は横（ｘ）方向における色度値で
あり、ａ₁は偏光分離器１３の法線方向の色相、ａ₂は
偏光分離器１３の上側６０°方向の色相、ａ₃は偏光分
離器１３の左側６０°方向の色相である。

【００３４】また、図３（ｂ）において、縦軸は縦
（ｙ）方向における色度値、横軸は横（ｘ）方向におけ
る色度値であり、ｂ₁は横電界液晶表示素子１０の法線
方向の色相、ｂ₂は横電界液晶表示素子１０の上側６０
°方向の色相、ｂ₃は横電界液晶表示素子１０の左側６
０°方向の色相である。

【００３５】続いて、図４は、第１実施例の液晶表示装
置における視角と色相との関係を示す特性図である。

【００３６】図４において、縦軸は縦（ｙ）方向におけ
る色度値、横軸は横（ｘ）方向における色度値であり、
ｃ₁は液晶表示装置の法線方向の色相、ｃ₂は液晶表示
装置の上側６０°方向の色相、ｃ₃は液晶表示装置の左
側６０°方向の色相である。

【００３７】ところで、図３（ａ）、（ｂ）及び図４に
おいては、法線方向の色相との比較で、上側方向及び左
側方向の色相だけを比較しているが、これは横電界液晶
表示素子１０及び偏光分離器１３は上下及び左右は対称
形状であることから、下側方向の色相は上側方向の色相
と同じであり、右側方向の色相は左側方向の色相と同じ
であるからである。

【００３８】図３（ａ）に示されるように、偏光分離器
１３においては、法線方向の色相ａ₁に比べて、上
（下）側６０°方向の色相ａ₂及び左（右）側６０°方
向の色相ａ₃は、ともに、黄色味を帯びるようになる
が、その黄色味を帯びる程度は上（下）側方向よりも左
（右）側方向の方が大きくなる。

【００３９】また、図３（ｂ）に示されるように、横電
界液晶表示素子１０においては、法線方向の色相ｂ₁に
比べて、上（下）側６０°方向の色相ｂ₂及び左（右）
側６０°方向の色相ｂ₃は、ともに、黄色味を帯びるよ
うになるが、その黄色味を帯びる程度は左（右）側方向
よりも上（下）側方向の方が大きくなる。

【００４０】さらに、図４に示されるように、第１実施
例の液晶表示装置においては、法線方向の色相ｃ₁に比
べて、上（下）側６０°方向の色相ｃ₂及び左（右）側
６０°方向の色相ｃ₃は、ともに、若干黄色味を帯びる
ようになるが、図３（ａ）に示された偏光分離器１３の
特性及び図３（ｂ）に示された横電界液晶表示素子１０
の特性に比べれば、色相の変化は大幅に少なくなってい
ることが判る。このように、色相の変化が大幅に少なく
なった理由は、偏光分離器１３の色相の変化度合いの大
きなものと横電界液晶表示素子１０の色相の変化度合い
の小さなもの、及び、偏光分離器１３の色相の変化度合
いの小さなものと横電界液晶表示素子１０の色相の変化
度合いの大きなものとを組み合わせたことによる。

【００４１】ここで、第１実施例の液晶表示装置との比
較のために、図１において偏光分離器１３を設けていな
い液晶表示装置（以下、これを第１比較例の液晶表示装
置という）を用意し、表示面に白表示を行った。その結
果、第１比較例の液晶表示装置は、表示面に白表示が行
われたとき、表示面の法線方向の表示輝度として１４０
ｃｄ／ｍ² のものが得られ、第１実施例の液晶表示装置
のように、偏光分離器１３を配置したものは、表示輝度
が大きく改善されていることが判る。

【００４２】次に、同じく第１実施例の液晶表示装置と
の比較のために、構成は図１に図示の第１実施例の構成
と同じであるが、偏光分離器１３の複屈折媒体１２の遅
相軸方向２４だけを、図２に図示の状態から、液晶層３
の電界印加時における平均的な液晶分子の配向方向に略
等しくなるように、具体的には、図２に図示された電界
方向に２０に対して４５°になるように変えたもの（以
下、これを第２比較例の液晶表示装置という）について
視角と色相との関係を示す特性を求めたら、図７に示さ
れるような特性になった。

【００４３】次いで、図７は、第２比較例の液晶表示装
置における視角と色相との関係を示す特性図である。

【００４４】図７において、縦軸は縦（ｙ）方向におけ
る色度値、横軸は横（ｘ）方向における色度値であり、
ｅ₁は液晶表示装置の法線方向の色相、ｅ₂は液晶表示
装置の上（下）側６０°方向の色相、ｅ₃は液晶表示装
置の左（右）側６０°方向の色相である。

【００４５】第２比較例の液晶表示装置においては、法
線方向の色相ｅ₁に比べて、上（下）側６０°方向の色
相ｅ₂及び左（右）側６０°方向の色相ｅ₃は、いずれ
も、黄色味を帯びた色相変化を生じるようになるが、そ
の色相変化の程度は左（右）側方向よりも上（下）側方
向の方が相当に大きくなっている。このように、上
（下）側方向において色相の変化が大きくなっている理
由は、偏光分離器１３の色相の変化度合いの大きなもの
と横電界液晶表示素子１０の色相の変化度合いの大きな
もの同士を組み合わせたことによる。

【００４６】このように、第１実施例においては、偏光
分離器１３を設けたことによって表示輝度が高められ、
表示輝度を高めることにバックライト装置の出力光量を
増大させる必要がないので、液晶表示装置の消費電力を
増大させることがない。

【００４７】また、第１実施例においては、横電界液晶
表示素子１０と偏光分離器１３とをそれらの色視角特性
とが互いに補色関係になるように選んでいるので、表示
面を斜め方向から直視した場合に、表示面を法線方向か
ら直視した場合に比べて、コントラスト変化、色相変
化、表示輝度変化を少なくことができる。

【００４８】続いて、図５は、本発明による液晶表示装
置の第２実施例における主要部の構成を示す断面図であ
って、液晶表示装置のごく一部の構成を示すものであ
り、液晶表示素子が縦電界液晶表示素子である例を示す
ものである。

【００４９】図５において、１０’は縦電界液晶表示素
子であって、その他、図１に示された構成要素と同じ構
成要素については同じ符号を付けている。

【００５０】そして、この第２実施例と図１に図示の第
１実施例との構成の違いは、液晶表示素子として、第１
実施例が横電界液晶表示素子１０を用いているのに対し
て、第２実施例が縦電界液晶表示素子１０’を用いてい
る点だけであって、その他に第２実施例と第１実施例と
の間に構成上の違いはない。即ち、第１実施例の横電界
液晶表示素子１０は、液晶層３への電界無印加時に、液
晶層３の液晶分子が電界方向とある角度を有するように
配向され、液晶層３への電界印加時に、電界方向に近い
角度を有するように配向される液晶層３を備え、第２透
明基板２の一面に共通電極８₁、信号電極８₂、画素電
極８₃を配置して液晶層３に第１透明基板１及び第２透
明基板２に平行な電界を印加する形式の液晶表示素子で
あるのに対して、第２実施例の縦電界液晶表示素子１
０’は、ツインネマチック（ＴＮ）液晶層３を備え、第
２透明基板２の一面に共通電極８₁を配置し、第１透明
基板１の他面に信号電極８₂（図５に図示されていな
い）及び画素電極８₃を配置して、液晶層３に第１透明
基板１及び第２透明基板２に垂直方向の電界を印加する
形式の液晶表示素子である。なお、第２実施例において
も、コレステリック層１１は、複屈折媒体１２と異なる
他の複屈折媒体を一定方向に旋回して構成したもので、
一方の円偏光を透過し、他方の円偏光を反射するように
働き、複屈折媒体１２は、コレステリック層１１を透過
した円偏光の位相を（π／２）×（２ｎ−１）、（ただ
し、ｎは自然数）変化させ、直線偏光にするように働く
機能を有するものである。

【００５１】この第２実施例において、第１透明基板１
及び第２透明基板２はガラスで構成され、第１配向膜６
及び第２配向膜７はポリイミドで構成され、共通電極８
₁、信号電極８₂、画素電極８₃はいずれもＩＴＯで構
成され、コレステリック層１１はポリカーボネートフィ
ルムで構成され、複屈折媒体１２はクロムで構成され、
導光体１６はアクリルで構成され、光拡散板１８はポリ
カーボネートフィルムで構成される。また、コレステリ
ック層１１は２層構造のもので、一方の層は光波長４６
０乃至５４０ｎｍの領域に光反射特性を有し、他方の層
は光波長５６０乃至６４０ｎｍの領域に光反射特性を有
するもので、一方の層をバックライト装置１９側に配置
している。冷陰極螢光ランプ１４は、３波長螢光ランプ
で、５１００ケルビンの光源である。

【００５２】また、第２実施例においては、出射側偏光
板５の偏光吸収軸方向とラビング軸方向とのなす角度を
９０°にし、入射側偏光板４の偏光吸収軸方向と出射側
偏光板５の偏光吸収軸方向とのなす角度を９０°にし、
入射側偏光板４の偏光吸収軸方向と複屈折媒体１２の遅
相軸方向とのなす角度を４５°にしている。

【００５３】図５に図示された第２実施例においては、
動作時に、共通電極８₁と画素電極８₃との間に液晶駆
動電圧が供給されず、液晶層３に第１透明基板１及び第
２透明基板２に垂直な電界が印加されないとき、液晶の
配向方向と出射側偏光板５の偏光吸収軸方向とが大きく
異なっているので、液晶層３の透過光は出射側偏光板５
で減衰を受けることが少なくなって出射側偏光板５を透
過し、表示面に白表示が行われる。一方、共通電極８₁
と画素電極８₃との間に液晶駆動電圧を供給すると、液
晶層３に第１透明基板１及び第２透明基板２に垂直な電
界が印加され、印加される電界が所定レベル以上になる
と、平均的な液晶分子の配向方向と出射側偏光板５の偏
光吸収軸方向とがほぼ一致していることから、液晶層３
の透過光は殆んど出射側偏光板５で減衰を受け、表示面
に黒表示が行われる。

【００５４】図６は、第２実施例の液晶表示装置におけ
る視角と色相との関係を示す特性図である。

【００５５】図６において、縦軸は縦（ｙ）方向におけ
る色度値、横軸は横（ｘ）方向における色度値であり、
ｄ₁は液晶表示装置の法線方向の色相、ｄ₂は液晶表示
装置の上側６０°方向の色相、ｄ₃は液晶表示装置の下
側６０°方向の色相、液晶表示装置の左（右）側６０°
方向の色相である。

【００５６】ところで、図６においては、法線方向の色
相との比較で、上側方向、下側方向の他に左側方向の色
相だけを比較しているが、これは横電界液晶表示素子１
０及び偏光分離器１３は左右は対称形状であることか
ら、右側方向の色相は左側方向の色相と同じであるから
である。

【００５７】図６に示されるように、第２実施例の液晶
表示装置においては、法線方向の色相ｄ₁に比べて、上
側６０°方向の色相ｄ₂、下側６０°方向の色相ｄ₃、
及び左（右）側６０°方向の色相ｄ₄は、それぞれ若干
黄色または緑色を帯びるものの、殆んど色付きを生じて
いないことが判る。このように、殆んど色付きを生じな
くなった理由は、第１実施例と同様に、偏光分離器１３
の色相の変化度合いの大きなものと横電界液晶表示素子
１０の色相の変化度合いの小さなもの、及び、偏光分離
器１３の色相の変化度合いの小さなものと横電界液晶表
示素子１０の色相の変化度合いの大きなものとを組み合
わせたことによる。

【００５８】ここでも、第２実施例の液晶表示装置との
比較のために、構成は図５に図示の第２実施例の構成と
同じであるが、出射側偏光板５の偏光吸収軸方向とラビ
ング軸方向とのなす角度だけを０°にしたもの（以下、
これを第３比較例の液晶表示装置という）について視角
と色相との関係を示す特性を求めたら、図８に示される
ような特性になった。

【００５９】図８は、第３比較例の液晶表示装置におけ
る視角と色相との関係を示す特性図である。

【００６０】図８において、縦軸は縦（ｙ）方向におけ
る色度値、横軸は横（ｘ）方向における色度値であり、
ｆ₁は液晶表示装置の法線方向の色相、ｆ₂は液晶表示
装置の上側６０°方向の色相、ｆ₃は液晶表示装置の下
側６０°方向の色相、ｆ₄は液晶表示装置の左（右）側
６０°方向の色相である。

【００６１】第３比較例の液晶表示装置においては、法
線方向の色相ｆ₁に比べて、上側６０°方向の色相
ｆ₂、下側６０°方向の色相ｆ₃、左（右）側６０°方
向の色相ｆ₄は、いずれも、黄色または緑色を帯びた色
相変化を生じるようになるが、その色相変化の程度は図
６に示された第２実施例の色相変化の程度に比べて、い
ずれも相当に大きくなっている。このように、上側方
向、下側方向及び左（右）側方向において色相の変化が
大きくなっている理由は、偏光分離器１３の色相の変化
度合いの大きなものと横電界液晶表示素子１０の色相の
変化度合いの大きなもの同士を組み合わせたことによ
る。

【００６２】このように、第２実施例においては、偏光
分離器１３を設けたことによって表示輝度が高められ、
表示輝度を高めることにバックライト装置の出力光量を
増大させる必要がないので、液晶表示装置の消費電力を
増大させることがなく、また、第２実施例においても、
横電界液晶表示素子１０と偏光分離器１３とをそれらの
色視角特性とが互いに補色関係になるように選んでいる
ので、表示面を斜め方向から直視した場合に、表示面を
法線方向から直視した場合に比べて、コントラスト変
化、色相変化、表示輝度変化を少なくことができる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、液晶表
示素子の光入射側に、他の複屈折媒体を一定方向に旋回
して構成したコレステリック層と、コレステリック層を
透過した円偏光の位相を（π／２）×（２ｎ−１）、
（ただし、ｎは自然数）変化させる複屈折媒体とからな
る偏光分離器を配置し、第１（光入射側）偏光板の偏光
透過軸と複屈折媒体の光軸（遅相軸）とのなす角度を４
５°にし、表示面に対して斜め方向から直視した場合の
液晶表示素子の色視角特性と偏光分離器の色視角特性が
相殺されて色付きがなくなるように、第１偏光板の偏光
透過軸と複屈折媒体の光軸（遅相軸）との交差角度を設
定しているものであって、偏光分離器を配置したことに
より、バックライト装置の出力光量を増大させるため、
その電力消費を増大させることなしに、偏光分離器を介
して液晶表示素子に入射される光量を増大させ、表示輝
度を高めることが可能になり、それに加えて、液晶表示
素子と偏光分離器とを前述のように組み合わせ配置し、
それらの色視角特性とが互いに補色関係になるように選
んでいるので、表示面を法線方向から直視したときに比
べて、表示面を斜め方向から直視した場合のコントラス
ト変化、色相変化、表示輝度変化をそれぞれ大幅に少な
くできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の第１実施例におけ
る主要部の構成を示す断面図である。

【図２】第１実施例における液晶層への電界印加方向に
対する液晶層の液晶配向方向、入射側偏光板及び出射側
偏光板の偏光吸収軸方向、複屈折媒体の遅相軸方向の関
係を示す特性図である。

【図３】第１実施例に用いられる偏光分離器及び横電界
液晶表示素子における視角と色相との関係を示す特性図
である。

【図４】第１実施例の液晶表示装置における視角と色相
との関係を示す特性図である。

【図５】本発明による液晶表示装置の第２実施例におけ
る主要部の構成を示す断面図である。

【図６】第２実施例の液晶表示装置における視角と色相
との関係を示す特性図である。

【図７】第２比較例の液晶表示装置における視角と色相
との関係を示す特性図である。

【図８】第３比較例の液晶表示装置における視角と色相
との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１第１透明基板２第２透明基板３液晶層４入射側偏光板５出射側偏光板６第１配向膜７第２配向膜８₁ 共通電極８₂ 信号電極８₃ 画素電極９絶縁膜１０横電界液晶表示素子１０’ 縦電界液晶表示素子１１コレステリック層１２複屈折媒体（１／４波長板）１３偏光分離器１４冷陰極螢光ランプ１５ランプカバー１６導光体１７反射板１８光拡散板１９バックライト装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者檜山郁夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者平方純一千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者亀山忠幸大阪府茨木市下穂積一丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者本村弘則大阪府茨木市下穂積一丁目１番２号日東電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の透明基板、前記一対の透明基板間
に挟持された液晶層、前記透明基板上に形成された電
極、前記一対の透明基板の中の光入射側透明基板上に配
置された第１偏光板、前記一対の透明基板の中の表示面
側透明基板上に配置された第２偏光板によって構成され
る液晶表示素子と、前記液晶表示素子の光入射側に配置
された偏光分離器とを備え、前記偏光分離器は、光入射
側に配置され、入射偏光の位相を（π／２）×（２ｎ−
１）、（ただし、ｎは自然数）変化させる複屈折媒体
と、前記液晶表示素子側に配置され、他の複屈折媒体を
一定方向に旋回して構成したコレステリック層とからな
り、前記第１偏光板の偏光透過軸と前記複屈折媒体の光
軸とが４５°の角度をなすようにし、前記表示面を斜め
方向から直視した場合に、前記液晶表示素子の色視角特
性と前記偏光分離器の色視角特性が相殺されて色付きが
なくなるようにしていることを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】少なくとも走査電極、信号電極、画素電
極及びアクティブ素子が前記一対の透明基板の中の一方
の透明基板上に形成され、これらの電極によって前記一
対の透明基板に対して略垂直方向電界を前記液晶層に印
加していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示
装置。
【請求項３】少なくとも走査電極、信号電極、画素電
極及びアクティブ素子が前記一対の透明基板の中の一方
の透明基板上に形成され、これらの電極によって前記一
方の透明基板に対して略平行方向電界を前記液晶層に印
加してい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。
【請求項４】前記偏光分離器は、前記表示面に対して
斜め方向から直視した場合の前記液晶表示素子の色視角
特性と前記偏光分離器の色視角特性とが互いに補色関係
になるように配置したのものであることを特徴とする請
求項１乃至３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記表示面に対して斜め方向から直視し
た場合の前記液晶表示素子の主波長と前記偏光分離器の
主波長とが補色関係になっていることを特徴とする請求
項１乃至３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶表示素子の入射光側の偏光板透
過軸と前記液晶表示素子の電極への電圧無印加時におけ
る液晶分子軸の配向ベクトルの方向とが平行であること
を特徴とする請求項１乃至３に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記複屈折媒体の光学軸と前記液晶表示
素子の電極への電圧印加時における液晶分子軸の平均的
な配向方向を示す単位ベクトルの方向とが略直交状態に
なるように前記複屈折媒体を配置したものであること特
徴とする請求項１乃至３に記載の液晶表示装置。