JPH1172785A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コントラント比または応答速度を低下させずに
良好な視角特性を得る。 【解決手段】液晶表示装置は、アレイ基板200 および対
向基板300 と、これら基板200,300 間に保持され基板20
0,300 の内側表面の配向特性に従って配列される液晶分
子を含む液晶層400 と、それぞれ所定の光透過軸を持ち
基板200,300 の外側表面上にそれぞれ配置される第１お
よび第２偏光板431,441 と、基板200,300に略平行な横
方向電界を液晶層400 に印加するためにアレイ基板200
上に形成される画素電極271 および対向電極281 とを備
え、画素電極271 および対向電極281 間の横方向電界に
より液晶分子の向きを制御する。特に、この液晶表示装
置では、光学位相差板411 が少なくとも偏光板431 およ
び基板200 間に配置され、この光学位相差板411 の光学
軸およびリタデーションが液晶分子の捻れ配列を補償す
るように決定される。

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関
し、特に表示平面に対して略平行な電界を主として用い
る液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置は、軽量、薄型、低
消費電力の特徴を生かして、各種分野で利用されるよう
になってきた。特に、一対の電極基板間にツイステッド
・ネマチック（ＴＮ）型液晶が保持された構成の液晶表
示装置が広く利用されている。

【０００３】ところで、このような従来の液晶表示装置
では、視角方向を変化させた場合の表示輝度、表示色の
変化が著しく、特に大表示画面の要求に対する支障の一
つとなっていた。

【０００４】このような状況で、上述の問題点を解決す
るものとして、例えば特公昭６３−２１９０７号公報等
に記載されるように、表示平面に対して略平行な電界を
主として用いる液晶表示装置の開発が進められている。

【０００５】この液晶表示装置は、図９の（ａ）に詳し
く示すように、画素電極１と対向電極３とが同一基板上
に形成された構成のアレイ基板１０と、アレイ基板１０
に対向する対向基板２０との間に、例えば誘電率異方性
が正のＴＮ型液晶分子から構成される液晶層３０が保持
された構成を有する。液晶層３０は、基板１０，２０間
において液晶分子を同一方向Ｒに配向するよう配向処理
された配向膜１３，２３を介して保持され、配向処理方
向Ｒは画素電極１と対向電極３との間の電界方向Ｅに対
して所定の角度θ１、例えば８０゜を成している。

【０００６】また、基板１０，２０の外表面には、それ
ぞれ偏光板４０，５０が配置され、一方の偏光板４０の
光学透過軸Ｐ１を配向処理方向Ｒと一致させ、他方の偏
光板５０の光学透過軸Ｐ２を配向処理方向Ｒと直交、即
ちクロス・ニコルに配置する。

【０００７】これにより、画素電極１と対向電極３との
間に電圧が印加されない状態では透過率が最小となり、
画素電極１と対向電極３との間に十分な電圧が印加され
ると、図９の（ｂ）のように電界方向Ｅに沿って液晶分
子が配列し、主に複屈折効果を利用して透過率が最大と
なる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の液晶
表示装置においては、電圧印加時には、基板主表面の液
晶分子は、配向処理に基づく規制力により、基板主表面
から液晶層中央にかけて液晶分子の捻れ配列が生じる。

【０００９】このため、電圧印加時の捻れ配列状態から
初期分子配列状態への変化にかなりの時間が必要とな
り、応答速度が遅いという欠点を有する。このことは、
液晶層の誘電率異方性が負であっても同様である。

【００１０】ところで、特開平７−２６１１５２号公報
には、耐圧の低いＩＣの利用を可能にする技術として、
電圧印加時と電圧無印加時とで光透過率を制御するので
はなく、低電圧印加時と高電圧印加時との間で光透過率
を制御する技術が開示されている。これによれば、それ
ぞれの電極に印加される電圧の振幅を小さくすることが
でき、耐圧の低いＩＣの利用が可能になるというもので
ある。

【００１１】本発明者等はこのような状況で検討を行
い、上述の構成は液晶分子を電圧印加状態間で制御する
ため、応答速度が改善されることが解った。さらに、こ
のような構成にあっては、電圧印加状態間で液晶分子を
制御することに起因してコントラスト比が低下すること
が確認された。

【００１２】本発明の目的は、上記知見に基づいて成さ
れたものであって、コントラント比または応答速度のよ
うな特性を低下させることなく良好な視角特性を得るこ
とができる液晶表示装置を提供することをある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１観点によれ
ば、第１および第２基板と、第１および第２基板間に保
持され、第１および第２基板の内側表面の配向特性に従
って配列される液晶分子を含む液晶層と、第１および第
２基板に略平行な横方向電界を液晶層に印加するために
第１基板上に形成される第１および第２電極と、それぞ
れ所定の光透過軸を持ち第１および第２基板の外側表面
上にそれぞれ配置される第１および第２偏光板と、少な
くとも第１偏光板および第１基板間に配置される光学位
相差板とを備え、光学位相差板の光学軸およびリタデー
ションは横方向電界の印加時に生じる液晶分子の捻れ配
列を補償するよう決定される液晶表示装置が提供され
る。

【００１４】本発明の第２観点によれば、第１観点の液
晶表示装置において、明状態および暗状態の各々が実質
的にゼロでなく互いに異なる第１および第２電圧を選択
的に第１および第２電極間に印加することにより確定さ
れる。

【００１５】本発明の第３観点によれば、第２観点の液
晶表示装置において、第１電圧の印加により明状態を確
定し第２電圧の印加により暗状態を確定させるために第
１電圧が第２電圧よりも小さく設定される。

【００１６】本発明の第４観点によれば、第３観点の液
晶表示装置において、液晶分子が第１および第２基板の
内側表面上で所定の配向方向Ｒに設定される場合に、横
方向電界の向きＥと所定の配向方向Ｒとの成す角度が４
５゜以上、９０゜未満である。

【００１７】本発明の第５観点によれば、第４観点の液
晶表示装置において、横方向電界の向きＥと所定の配向
方向Ｒとの成す角度が６０〜８８゜である。本発明の第
６観点によれば、第２観点の液晶表示装置において、第
１電圧の印加により暗状態を確定し第２電圧の印加によ
り明状態を確定させるために第１電圧が第２電圧よりも
小さく設定される。

【００１８】本発明の第７観点によれば、第６観点の液
晶表示装置において、液晶分子が第１および第２基板の
内側表面上で所定の配向方向Ｒに設定される場合に、横
方向電界の向きＥと所定の配向方向Ｒとの成す角度が４
５゜以上、９０゜未満である。

【００１９】本発明の第８観点によれば、第７観点の液
晶表示装置において、横方向電界の向きＥと所定の配向
方向Ｒとの成す角度が６０〜８８゜である。本発明の第
９観点によれば、第１観点の液晶表示装置において、液
晶分子が第１および第２基板の内側表面上で所定の配向
方向Ｒに設定される場合に、光学位相差板の光学軸Ｗと
所定配向方向Ｒとの成す角度が４５〜１３５°である。

【００２０】本発明の第１０観点によれば、第９観点の
液晶表示装置において、光学位相差板の光学軸Ｗと所定
の配向方向Ｒとの成す角度が６０〜９０°である。本発
明の第１１観点によれば、第１観点の液晶表示装置にお
いて、光学位相差板のリタデーションは液晶層のリタデ
ーションＲＬｃの１／３〜２／３である。

【００２１】本発明の第１２観点によれば、第１観点の
液晶表示装置において、別の光学位相差板がさらに第２
偏光板および第２基板間に配置され、各光学位相差板の
リタデーションは液晶層のリタデーションＲＬｃの１／
７〜４／９である。

【００２２】本発明の第１３観点によれば、第１２観点
の液晶表示装置において、各光学位相差板のリタデーシ
ョンは液晶層のリタデーションＲＬｃの１／４〜４／９
である。

【００２３】本発明の第１４観点によれば、第１観点の
液晶表示装置において、第１および第２偏光板の一方の
光透過軸は液晶分子の捻れ配列を基準にしてオフセット
される。

【００２４】本発明の第１５観点によれば、第１４観点
の液晶表示装置において、第１および第２偏光板の光透
過軸は９０゜よりも大きい角度で互いに交差する。本発
明の第１６観点によれば、第１観点の液晶表示装置にお
いて、光学位相差板の光学軸が二次元的に捩じれてい
る。

【００２５】本発明の第１７観点によれば、第１および
第２基板と、第１および第２基板間に保持され、第１お
よび第２基板の内側表面の配向特性に従って配列される
液晶分子を含む液晶層と、第１および第２基板に略平行
な横方向電界を液晶層に印加するために第１基板上に形
成される第１および第２電極と、それぞれ所定の光透過
軸を持ち第１および第２基板の外側表面上にそれぞれ配
置される第１および第２偏光板と、第１偏光板および第
１基板間並びに第２偏光板および第２基板間にそれぞれ
配置される第１および第２光学位相差板とを備え、第１
および第２光学位相差板の光学軸およびリタデーション
は第１および第２横方向電界がそれぞれ暗状態および明
状態を確定するために発生される場合に第１横方向電界
の印加により生じる液晶分子の捻れ配列に基づくリタデ
ーションを補償するよう決定される液晶表示装置が提供
される。

【００２６】本発明の第１８観点によれば、第１７観点
の液晶表示装置において、第１横方向電界は第２横方向
電界よりも小さい。本発明の第１９観点によれば、第１
８観点の液晶表示装置において、液晶分子の捻れ配列が
第１横方向電界の印加により生じる場合に、第１偏光板
と第１および第２光学位相差板により第２偏光板に対す
る出射光を略直線偏光とし、第２偏光板の光学軸を出射
光に対して略垂直に配置した。

【００２７】本発明の第２０観点によれば、第１７観点
の液晶表示装置において、第１横方向電界は第２横方向
電界よりも大きい。本発明の第２１観点によれば、第２
０観点の液晶表示装置において、液晶分子の捻れ配列が
第１横方向電界の印加により生じる場合に、第１偏光板
と第１光学位相差板により第２偏光板に対する出射光を
略直線偏光とし、第２偏光板の光学軸を出射光に対して
略垂直に配置した。

【００２８】本発明の第２２観点によれば、第１７観点
の液晶表示装置において、第１光学位相差板により第２
偏光板に対する出射光を略直線偏光とし、第２偏光板の
光学軸を出射光に対して略垂直に配置した。

【００２９】本発明の第２３観点によれば、第１７観点
の液晶表示装置において、第１および第２光学位相差板
は互いに同一構造である。本発明の第２４観点によれ
ば、第１７観点の液晶表示装置において、第１および第
２光学位相差板のいずれか一方の光学軸が二次元的に捩
じれている。

【００３０】本発明の第２５観点によれば、第１観点の
液晶表示装置において、第１および第２基板は内側表面
を構成し液晶分子を同一方向に配向する第１および第２
配向膜を含む。

【００３１】本発明の第２６観点によれば、第１７観点
の液晶表示装置において、第１および第２基板は内側表
面を構成し液晶分子を同一方向に配向する第１および第
２配向膜を含む。

【００３２】本発明の液晶表示装置では、横方向電界に
より液晶分子をスイッチングさせるため、優れた視角特
性を得ることができる。さらに、光学位相差板の光学軸
およびリタデーションは液晶分子の捻れ配列を補償する
ように決定されるため、高い応答速度を維持してコント
ラスト比を向上させることができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態に係る液晶表
示装置について図面を参照して説明する。この液晶表示
装置１００は、図１に示すように、アレイ基板２００と
対向基板３００との間に液晶層４００（図３参照）が保
持されて構成される液晶パネル５００と、この液晶パネ
ル５００を駆動するための駆動回路部６００とを含み、
カラー表示が可能な対角１５インチサイズの有効表示領
域１１１を備える。そして、液晶パネル５００は、（１
０２４ｘ３）ｘ７８６の表示画素がマトリクス状に配列
されて構成される。

【００３４】液晶パネル５００を構成するアレイ基板２
００は、表面が研磨された厚さ０．７ｍｍの透明なガラ
ス基板２０１上に（１０２４ｘ３）本のモリブデン／ア
ルミニウム／モリブデンの積層構造の信号線２１１と７
８６本のモリブデン−タングステン合金（ＭｏＷ合金）
の走査線２２１とが互いに直交して配置され、各交差部
近傍に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２３１が配置されて
いる。さらに詳しくは、ＴＦＴ２３１は走査線２２１自
体をゲート電極とし、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）から
構成されるゲート絶縁膜２４１を介して水素化非晶質シ
リコン半導体層（ａ−Ｓｉ：Ｈ）２３３が配置される。
さらにこの上にシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）から構成さ
れるチャネル保護膜２３５が配置され、リンドープの低
抵抗水素化非晶質シリコン半導体層（ｎ＋ａ−Ｓｉ：
Ｈ）２３７，２３９を介してａ−Ｓｉ：Ｈ２３３と電気
的に接続されるソース２５１およびドレイン電極２６１
が配置されている。ドレイン電極２６１は信号線２１１
と一体的に構成される。ソース電極２５１は、信号線２
１１と同様にモリブデン／アルミニウム／モリブデンの
積層構造から成り、画素電極２７１を構成するようにス
トライプ状に信号線２１１に沿って延在している。そし
て、その端部は、補助容量Ｃｓを構成するための第１補
助容量電極部２７３を形成している。また、走査線２２
１と同様にＭｏＷ合金から成り、走査線２２１と略平行
した対向電極２８１が配置される。この対向電極２８１
は、画素電極２７１と略平行に配線される第１および第
２電極部２８３，２８５と、第１補助容量電極部２７３
とゲート絶縁膜２４１を介して重複する第２補助容量電
極部２８７とを含む。このような構成により、画素電極
２７１と第１電極部２８３との間の横方向電界、画素電
極２７１と第２電極部２８５との間の横方向電界に応じ
てそれぞれ液晶分子は制御される。さらに、この上に配
向膜２９１が配置されてアレイ基板２００は構成され
る。

【００３５】液晶パネル５００を構成する対向基板３０
０は、表面が研磨された厚さ０．７ｍｍの透明なガラス
基板３０１上に、アレイ基板２００の信号線２１１と対
向電極２８１との間、走査線２２１と対向電極２８１と
の間からの漏れ光、ＴＦＴ２３１上に照射される不所望
な光を遮るために、樹脂製の遮光膜３１１がマトリクス
状に配置されている。そして、この遮光膜３１１間に
は、カラー表示を実現するために、赤（Ｒ），青
（Ｂ），緑（Ｇ）のカラーフィルタ３２１がそれぞれ配
置される。さらに、この上に透明樹脂から構成される表
面平滑層３３１を介して配向膜３４１が配置されてなっ
ている。

【００３６】アレイ基板２００と対向基板３００とは、
図示しないが基板２００，３００間に微少ポリマが分散
され、その基板間隙ｄは例えば３．５μｍに維持され
る。この基板間隙ｄは、低電圧で十分な液晶の応答を実
現する上で、また表示性能の均一性を確保する上で１．
５〜５．５μｍ、特に３．０〜４．０μｍの範囲内に設
定することが望ましい。

【００３７】そして、この基板間隙には誘電率異方性ε
が正の１０．７の値を有し、屈折率異方性Δｎが０．１
０、粘度が２１ｃｐｓのネマチック液晶材料から構成さ
れる液晶層４００が保持される。

【００３８】この液晶層４００の液晶分子は、アレイ基
板２００側においては、画素電極２７１と対向電極２８
１との間の横方向電界の電界方向Ｅと成す鋭角側が角度
θＲ１に配向処理された配向膜２９１に基づいてアレイ
基板２００に対して５°のプレチルト角θを有して配列
している。また、対向基板側においては、画素電極２７
１と対向電極２８１との間の横方向電界の電界方向Ｅと
成す鋭角側が角度θＲ２に配向処理された配向膜２９１
に基づいて対向基板３００に対して５°のプレチルト角
θを有して配列し、ここでは配向方向Ｒ１，Ｒ２は互い
に逆方向を成している。

【００３９】上記の角度θＲ１，θＲ２は、通常、同一
の角度に設定され、それぞれ４５°以上、９０°未満が
望ましく、特に６０〜８８°の範囲が望ましい。また、
アレイ基板２００と対向基板３００のそれぞれの外表面
には、光学位相差板４１１，４２１の光学軸Ｗ１，Ｗ２
が配向処理方向Ｒ１，Ｒ２と所定の角度θＷ１，θＷ２
をもって配置される。この角度θＷ１，θＷ２は４５〜
１３５°、さらには６０°〜９０°、特に８０°〜９０
°が望ましい。

【００４０】また、さらにその外表面には偏光板４３
１，４４１として例えばＧ１２２０ＤＵ（日東電工社
製）が画素電極２７１と対向電極２８１との間の横方向
電界Ｅとの成す角度がそれぞれθＰ１，θＰ２をもって
配置されている。

【００４１】以上の構成により、液晶パネル５００は、
カラーフィルタ３２１等の透過率を除いた幾何学的な開
口率は３０％に設定されている。ここで、この液晶パネ
ル５００の光学位相差板４１１，４２１の機能について
説明する。図４の（ａ）は画素電極２７１と対向電極２
８１との間に４．０Ｖの電圧を印加した時の液晶分子の
配列状態を示し、図４の（ｂ）は画素電極２７１と対向
電極２８１との間に１０．０Ｖの電圧を印加した時の液
晶分子の配列状態を示す。

【００４２】この図からも解るように、液晶表示装置１
００では、低電圧印加状態であっても、あるいは高電圧
印加状態であっても、いずれも液晶分子は捻れ配列状態
を採る。従って、この液晶分子の捻じれに起因して、明
常態にあっては光透過率が減少し、また暗状態にあって
は漏れ光が生じ、これによりコントラスト比が低下して
しまう。

【００４３】そこで、この実施形態のように光学位相差
板４１１，４２１を配置し、これにより液晶分子の不所
望な捻れ配列を補償し、液晶分子の配列方向を、実効的
にスイッチングに寄与する液晶層の中間層領域を構成す
る液晶分子によってのみ決定される一方向に揃った状態
とすることにより、明状態での光透過率を向上させ、ま
た暗状態での光透過率を抑えようとするものである。

【００４４】この光学位相差板４１１，４２１のリタデ
ーション値Ｒｒ１，Ｒｒ２は、液晶層４００のリタデー
ション値ＲＬｃに基づいて例えば次のようにして決定す
ることができる。即ち、液晶層４００のリタデーション
値ＲＬｃは、液晶分子のプレチルト角をθ、基板間隙を
ｄ、屈折率異方性をΔｎとした時、Δｎ・ｄ・ｃｏｓ²
θで求めることができ、この実施形態では３４７ｎｍで
ある。そして、上述したように配向膜２９１，３４１近
傍の液晶分子は、配向膜２９１，３４１の規制力により
電界方向に追従を許容されない。

【００４５】例えば、ノーマリホワイトモードにおい
て、暗状態（高電圧印加側）を補償するのであれば、配
向膜２９１，３４１からそれぞれ０．０５・ｄ〜０．２
０・ｄ程度の厚さに存在し電界に追従しない液晶分子を
補償する必要がある。このため、光学位相差板４１１，
４２１のリタデーション値Ｒｒ１，Ｒｒ２は、一軸延伸
フィルムの場合、液晶層４００のリタデーション値ＲＬ
ｃに対してそれぞれ０．０５・ＲＬｃ〜０．２０・ＲＬ
ｃ、さらに好ましくは０．０８・ＲＬｃ〜０．１２・Ｒ
Ｌｃに設定されることが望ましい。この光学位相差板４
１１，４２１を１枚配置する場合は、そのリタデーショ
ン値は０．１０・ＲＬｃ〜０．４０・ＲＬｃ、さらに好
ましくは０．１５・ＲＬｃ〜０．２５・ＲＬｃに設定さ
れることが望ましい。

【００４６】例えば、ノーマリブラックモードにおい
て、暗状態（低電圧印加側）を補償するのであれば、配
向膜２９１，３４１からｄ・１／７〜ｄ・４／９程度の
厚さに存在し電界に追従しない液晶分子を補償する必要
がある。このため、光学位相差板４１１，４２１のリタ
デーション値Ｒｒ１，Ｒｒ２は、一軸延伸フィルムの場
合、液晶層４００のリタデーション値ＲＬｃに対してそ
れぞれ１／７・ＲＬｃ〜４／９・ＲＬｃ、さらに好まし
くは１／４・ＲＬｃ〜４／９・ＲＬｃに設定されること
が望ましい。この光学位相差板４１１，４２１を１枚配
置する場合は、そのリタデーション値は１／３・ＲＬｃ
〜２／３・ＲＬｃに設定されることが望ましい。

【００４７】光学位相差板４１１，４２１は、上述の一
軸延伸の他に、捻じれ配列されるものであっても構わな
い。この場合、リタデーション値は若干大きいものを使
用することができ、例えば上記した場合に比べて２０％
程度増大させることが望ましい。

【００４８】また、光学位相差板４１１，４２１は、そ
れぞれ同一のリタデーション値を有する材料で構成する
こともできるが、アレイ基板２００側と対向基板３００
側とでリタデーション値を異ならしめることもできる。
この場合、対向基板３００側に対してアレイ基板２００
側では電界の作用が大きいことから、対向基板３００側
に比べて補償幅を小さくすることができ、このため対向
基板３００側よりも小さいリタデーション値に設定する
ことが望ましい。

【００４９】そして、この光学位相差板４１１，４２１
の光学軸Ｗ１，Ｗ２と配向処理方向Ｒとの成す角度θＷ
１，θＷ２は４５〜１３５°、さらには６０°〜９０
°、特に８０°〜９０°が好適に使用される。尚、この
角度θＷ１，θＷ２は、電圧印加時の液晶分子の捻じれ
方向に光学軸Ｗ１，Ｗ２との成す角度である。

【００５０】次に、駆動回路部６００について図５およ
び図６を参照して説明する。この駆動回路部６００は、
外部から入力されるディジタル・データＤＡＴＡおよび
同期信号Ｓｙｎｃを受け、垂直走査回路６１１に垂直ス
タート信号ＶＳＴと垂直クロック信号ＶＣＫを出力し、
また水平走査回路６２１に水平スタート信号ＨＳＴ、水
平クロック信号ＨＣＫ、極性反転信号ＰＯＬおよびこれ
ら信号に同期したディジタル・データＤＡＴＡを出力
し、さらに対向電極駆動回路６３１に極性反転信号ＰＯ
Ｌを出力するコントローラ６４１を含む。

【００５１】垂直走査回路６１１は、垂直スタート信号
ＶＳＴを垂直クロック信号ＶＣＫに基づいて順次転送す
るシフトレジスタを含み、これにより走査線に走査信号
ＶＹ１〜ＶＹ７６８が出力される。

【００５２】水平走査回路６２１は、水平スタート信号
ＨＳＴを水平クロック信号ＨＣＫに基づいて順次転送す
るシフトレジスタと、このシフトレジスタ出力に基づい
て順次ディジタル・データＤＡＴＡをサンプリングする
サンプリング回路と、サンプリングされるディジタル・
データＤＡＴＡを極性反転信号ＰＯＬに基づいてディジ
タル・アナログ変換し映像信号電圧Ｖｓｉｇ１〜３０７
２として各信号線に出力するＤＡＣ回路とを含む。

【００５３】また、対向電極駆動回路６３１は、極性反
転信号ＰＯＬに基づいて対向電極電圧ＶＣＯＭを出力す
るように構成される。ここで、図７を参照して液晶パネ
ル５００の配向構造の第１構成例について説明する。

【００５４】図７において、Ｅは画素電極２７１と対向
電極２８１との間の横方向電界の電界方向を示す。アレ
イおよび対向基板２００，３００の配向膜２９１，３４
１はそれぞれ横電界方向Ｅと７０゜の角度θＲ１，θＲ
２を成し、互いに逆方向の配向処理方向Ｒ１，Ｒ２にそ
れぞれ配向処理されている。

【００５５】光学位相差板４１１，４２１は、リタデー
ション値が３０ｎｍのトリアセチルセルロース製一軸延
伸フィルムを用い、この配向処理方向Ｒ１，Ｒ２とそれ
ぞれの光学軸Ｗ１，Ｗ２は略９０°の角度θＷ１，θＷ
２を持つように配置される。また、一方の偏光板４３１
は、その光学透過軸Ｐ１を横電界方向Ｅから配向処理方
向Ｒ１に３゜、他方の偏光板４４１はその光透過軸Ｐ２
を９３゜に、互いに直交して配置し、ノーマリホワイト
モードの液晶パネル５００を作製した。

【００５６】以上のような構成の液晶表示装置１００に
よれば、液晶印加電圧が３．６Ｖで光透過率が最大値
（明状態）となり、その透過率は３．３％（カラーフィ
ルタ等の影響を除いたダミーセルで３３％）、液晶印加
電圧１０．０Ｖで光透過率が最小値（暗状態）とりな
り、その透過率は０．０３％（ダミーセルで０．３％）
と、極めて高いコントラスト比を達成することができ
た。また、明状態から暗状態へは９ｍｓ、暗状態から明
状態へは１７ｍｓと、十分に高い応答速度が確認され
た。 （第１比較例）これに対して、光学位相差板４１１，４
２１を取り外した他は同様の構成とした液晶表示装置に
よれば、液晶印加電圧３．８Ｖで明状態となり３．１％
（ダミーセルで３１％）の透過率が、液晶印加電圧１
０．２Ｖで暗状態となり０．０９％（ダミーセルで０．
９％）の透過率が確認され、上述の第１構成例に比べて
十分なコントラスト比を得ることができなかった。

【００５７】第１構成例では、暗状態での透過率上昇の
原因である液晶分子の捻れ配列を光学位相差板４１１，
４２１により補償し、液晶分子の配列方向を、実効的に
スイッチングに寄与する液晶層４００の中間層領域を構
成する液晶分子によってのみ決定される一方向に揃った
状態とすることにより、暗状態での光透過率が十分に抑
えることができた。また、明状態においては、液晶分子
の捻れ配列を光学位相差板４１１，４２１により補償
し、液晶分子の配列方向が、偏光板４３１，４４１の光
学透過軸Ｐ１，Ｐ２に対して略４５゜の理想的なホモジ
ニアス配列状態とすることにより、明状態での光透過率
を十分に向上させることができた。

【００５８】さらに、この構成例では、明状態および暗
状態のそれぞれにおいて、液晶分子は捻れ配列状態とな
るため、基板１０１，，２０１主表面近傍を除く液晶層
４００の中間層領域の液晶分子のスイッチングのみが主
として利用され、これによりその応答速度が改善され
た。さらに、明状態へのスイッチングは、初期分子配列
からの変化を用いる場合に比べて液晶層４００への印加
電圧値自体が大きくなるためと考えられる。 （第２構成例）次に、液晶パネル５００の第２構成例つ
いて説明する。ここでは、第１構成例の光学位相差板に
代えて、厚さ方向にリタデーションの捻れを有する光学
位相差板４１１，４２１を挿入した。光学位相差板４１
１，４２１は、それぞれのガラス基板２０１，３０１面
と接触する側の光学軸Ｗ１，Ｗ２と配向処理方向Ｒ１，
Ｒ２とが、それぞれ略９０°の角度θＷ１，θＷ２を持
つように配置され、それぞれ液晶分子の捻じれ方向に沿
って光学軸の捻れ角が略７０゜に設定される。また、光
学位相差板４１１，４２１は、上記のラス基板２０１，
３０１面と接触する側の光学軸Ｗ１，Ｗ２方向に各々の
リタデーション値を４０ｎｍとした。また、液晶層４０
０として、実効的なリタデーションの減少を補正するた
めに屈折率異方性Δｎを０．１０３とした他は、上述し
た第１構成例と同様にして液晶表示装置を作製した。

【００５９】第２構成例では、液晶印加電圧が３．４Ｖ
で光透過率が最大値（明状態）となり、その透過率は
３．５％（ダミーセルで３５％）、液晶印加電圧９．８
Ｖで光透過率が最小値（暗状態）とりなり、その透過率
は０．０２％（ダミーセルで０．２％）と、極めて高い
コントラスト比を達成することができた。また、明状態
から暗状態へは８ｍｓ、暗状態から明状態へは１７ｍｓ
と、十分に高い応答速度が確認された。 （第３構成例）次に図８を参照して、液晶パネル５００
の配向構造の第３構成例について説明する。ここでは、
液晶パネル５００がノーマリブラックモードで構成され
る。

【００６０】第１構成例とは異なり、液晶層４００とし
て誘電率異方性εが正の９．９の値を有し、屈折率異方
性Δｎが０．０９、粘度が２１ｃｐｓのネマチック液晶
材料で構成した。また、光学位相差板４１１，４２１と
しては、リタデーション値が５０ｎｍのポリカーボネー
ト製一軸延伸フィルムを用い、それぞれこの配向処理方
向Ｒ１，Ｒ２と略直交する方向に光学軸Ｗ１，Ｗ２を持
つように配置した。また、一方の偏光板４３１は、その
光学透過軸Ｐ１を横電界方向Ｅから配向処理方向Ｒ１に
７０゜の角度θＰ１（配向処理方向Ｒ１と一致）、他方
の偏光板４４１はその光透過軸Ｐ２を横電界方向Ｅから
配向処理方向Ｒ１に１６０゜の角度θＰ２とし、互いに
直交させて配置した。

【００６１】第３構成例では、液晶印加電圧１．０Ｖで
光透過率が最小値（暗状態）とりなり、その透過率は
０．０２％（ダミーセルで０．２％）、液晶印加電圧が
６．３Ｖで光透過率が最大値（明状態）となり、その透
過率は３．１％（ダミーセルで３１％）と、高いコント
ラスト比を達成することができた。

【００６２】尚、この構成例では、液晶印加電圧が１．
０Ｖと６．３Ｖとの間で制御されるため、他の構成例に
比べて応答速度は劣るものであった。 （第４構成例）次に液晶パネル５００の配向構造の第４
構成例について説明する。ここで、液晶パネル５００は
ノーマリブラックモードで構成される。

【００６３】第３構成例と異なり、一方の偏光板４３１
は、その光学透過軸Ｐ１を横電界方向Ｅから配向処理方
向Ｒ１に６０゜の角度θＰ１、他方の偏光板４４１はそ
の光透過軸Ｐ２を横電界方向Ｅから配向処理方向Ｒ１に
１５０゜の角度θＰ２とし、互いに直交させて配置し
た。即ち、一方の偏光板４３１の光学透過軸Ｐ１を配向
処理方向Ｒ１と一致させるのではなく、液晶分子の捻じ
れ方向に１０°オフセットさせて配置した。

【００６４】第４構成例では、液晶印加電圧２．４Ｖで
光透過率が最小値（暗状態）とりなり、その透過率は
０．０４％（ダミーセルで０．４％）、液晶印加電圧が
８．４Ｖで光透過率が最大値（明状態）となり、その透
過率は３．１％（ダミーセルで３１％）と、極めて高い
コントラスト比を達成することができた。また、明状態
から暗状態へは３０ｍｓ、暗状態から明状態へは１０ｍ
ｓと、十分に高い応答速度が確認された。

【００６５】この構成例では、暗状態を低電圧印加状態
で達成することに合わせて、偏光板４３１を配向処理方
向に対してオフセットして配置することにより、さらに
漏光を軽減し、高いコトンラストを実現することができ
た。 （第５構成例）次に液晶パネル５００の配向構造の第５
構成例について説明する。ここで、液晶パネル５００は
ノーマリブラックモードで構成される。

【００６６】第４構成例と異なり、他方の偏光板４４１
の光透過軸Ｐ２を横電界方向Ｅから配向処理方向Ｒ２に
１５５゜の角度θＰ２とし、偏光板４３１と直交よりも
大きい角度である９５°で交差させて配置した。

【００６７】第５構成例では、液晶印加電圧２．２Ｖで
光透過率が最小値（暗状態）とりなり、その透過率は
０．０３％（ダミーセルで０．３％）、液晶印加電圧が
８．６Ｖで光透過率が最大値（明状態）となり、その透
過率は３．１％（ダミーセルで３１％）と、極めて高い
コントラスト比を達成することができた。また、明状態
から暗状態へは２８ｍｓ、暗状態から明状態へは８ｍｓ
と、十分に高い応答速度が確認された。

【００６８】この構成例によれば、偏光板４３１，４４
１の交差角を９０°よりも大きく設定することにより、
第４の構成例に比べ、液晶分子配列に起因する偏光成分
のずれを補償することが可能となり、より高いコントラ
ストを実現することができる。 （第６構成例）次に液晶パネル５００の配向構造の第６
構成例について説明する。ここで、液晶パネル５００は
ノーマリブラックモードで構成される。

【００６９】第５構成例と異なり、光学位相差板４１
１，４２１として、リタデーション値が１００ｎｍのポ
リカーボネート製一軸延伸フィルムを用いた。この構成
例の液晶表示装置によれば、液晶印加電圧２．１Ｖで光
透過率が最小値（暗状態）とりなり、その透過率は０．
０２％（ダミーセルで０．２％）、液晶印加電圧が８．
５Ｖで光透過率が最大値（明状態）となり、その透過率
は３．１％（ダミーセルで３１％）と、極めて高いコン
トラスト比を達成することができた。また、明状態から
暗状態へは２５ｍｓ、暗状態から明状態へは７ｍｓと、
十分に高い応答速度が確認された。 （第７構成例）次に液晶パネル５００の配向構造の第７
構成例について説明する。ここで、液晶パネル５００は
ノーマリブラックモードで構成される。

【００７０】第５構成例と異なり、光学位相差板４１
１，４２１として、ガラス基板２０１，３０１面と接触
する側の光学軸Ｗ１，Ｗ２と配向処理方向Ｒ１，Ｒ２と
が、それぞれ略９０°の角度θＷ１，θＷ２を持つよう
に配置され、それぞれ液晶分子の捻じれ方向に沿って光
学軸の捻れ角が略２０゜に設定されるものを用いた。ま
た、この光学位相差板４１１，４２１は、上記のガラス
基板２０１，３０１面と接触する側の光学軸Ｗ１，Ｗ２
方向にリタデーション値が１５０ｎｍである。

【００７１】第７構成例では、液晶印加電圧２．１Ｖで
光透過率が最小値（暗状態）とりなり、その透過率は
０．０１％（ダミーセルで０．１％）、液晶印加電圧が
８．０Ｖで光透過率が最大値（明状態）となり、その透
過率は３．２％（ダミーセルで３２％）と、極めて高い
コントラスト比を達成することができた。また、明状態
から暗状態へは２５ｍｓ、暗状態から明状態へは５ｍｓ
と、十分に高い応答速度が確認された。

【００７２】尚、本発明は上述の実施形態に限定され
ず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能であ
る。上述の実施形態において液晶層を構成する液晶材料
として、正の誘電率異方性を示す材料を用いたが、負の
誘電率異方性の材料を用いてもかまわない。また、この
実施形態において光学位相差板をそれぞれ設けたが、少
なくとも一方に設けることにより本発明の効果を奏する
ことができるが、望ましくは両側に配置する方が好まし
い。

【００７３】また、液晶表示装置を構成する基板自体を
位相差板で構成することもできる。また、画素電極２７
１と対向電極２８１とは、上述の実施形態において、互
いに平行で且つ様々な箇所で同一方向に延びて配置され
るが、これら電極は各表示画素内で所定の角度に屈曲さ
せることもできる。この場合、各表示画素内で電界方向
Ｅは二つ以上の方向を持つが、平均的な方向をもって本
発明を利用することができる。

【００７４】さらに、上述の実施形態において駆動回路
を液晶パネルの外部に配置したが、ＴＦＴを多結晶シリ
コン等を用いることで、液晶パネルに一体的に形成する
こともできる。

【００７５】尚、上述の実施形態では、応答速度を高速
化を図ったが、従来のような応答速度の遅さを積極的に
利用した画像を得るための低速モードを付加するため
に、液晶印加電圧の範囲を適切に切換えるよう構成して
もよい。

【００７６】

【発明の効果】以上のように、本発明の液晶表示装置は
応答速度を十分に改善し、且つ高いコントラスト比を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概略
的に示す斜視図である。

【図２】図１に示すアレイ基板の一部を概略的に示す平
面図である。

【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した
液晶パネルの断面を概略に示す断面図である。

【図４】図３に示す液晶層内における液晶分子の捻じれ
状態を示すグラフである。

【図５】図１に示す液晶表示装置の回路構成を概略的に
示す図である。

【図６】図１に示す液晶表示装置の駆動波形を示すタイ
ムチャートである。

【図７】図３に示す液晶パネルの配向構造の構成例を概
略的に示す図である。

【図８】図３に示す液晶パネルの配向構造の他の構成例
を概略的に示す図である。

【図９】横方向電界を用いる一般的な液晶表示装置を説
明するための図である。

【符号の説明】

２００…アレイ基板、 ３００…対向基板３００、 ４００…液晶層、 ４３１，４４１…偏光板、 ２７１…画素電極、 ２８１…対向電極、 ４１１，４２１…光学位相差板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０９Ｇ 3/36 Ｇ０９Ｇ 3/36

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１および第２基板と、前記第１および
   第２基板間に保持され、前記第１および第２基板の内側
   表面の配向特性に従って配列される液晶分子を含む液晶
   層と、前記第１および第２基板に略平行な横方向電界を
   前記液晶層に印加するために前記第１基板上に形成され
   る第１および第２電極と、それぞれ所定の光透過軸を持
   ち前記第１および第２基板の外側表面上にそれぞれ配置
   される第１および第２偏光板と、少なくとも前記第１偏
   光板および前記第１基板間に配置される光学位相差板と
   を備え、前記光学位相差板の光学軸およびリタデーショ
   ンは前記横方向電界の印加時に生じる前記液晶分子の捻
   れ配列を補償するよう決定されることを特徴とする液晶
   表示装置。
2. 【請求項２】 明状態および暗状態の各々が実質的にゼ
   ロでなく互いに異なる第１および第２電圧を選択的に前
   記第１および第２電極間に印加することにより確定され
   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】 前記第１電圧の印加により前記明状態を
   確定し前記第２電圧の印加により前記暗状態を確定させ
   るために前記第１電圧が前記第２電圧よりも小さく設定
   されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装
   置。
4. 【請求項４】 前記液晶分子が前記第１および第２基板
   の内側表面上で所定の配向方向Ｒに設定される場合に、
   前記横方向電界の向きＥと前記所定の配向方向Ｒとの成
   す角度が４５゜以上、９０゜未満であることを特徴とす
   る請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記横方向電界の向きＥと前記所定の配
   向方向Ｒとの成す角度が６０〜８８゜であることを特徴
   とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記第１電圧の印加により前記暗状態を
   確定し前記第２電圧の印加により前記明状態を確定させ
   るために前記第１電圧が前記第２電圧よりも小さく設定
   されることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装
   置。
7. 【請求項７】 前記液晶分子が前記第１および第２基板
   の内側表面上で所定の配向方向Ｒに設定される場合に、
   前記横方向電界の向きＥと前記所定の配向方向Ｒとの成
   す角度が４５゜以上、９０゜未満であることを特徴とす
   る請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記横方向電界の向きＥと前記所定の配
   向方向Ｒとの成す角度が６０〜８８゜であることを特徴
   とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 前記液晶分子が前記第１および第２基板
   の内側表面上で所定の配向方向Ｒに設定される場合に、
   前記光学位相差板の光学軸Ｗと前記所定配向方向Ｒとの
   成す角度が４５〜１３５°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。
10. 【請求項１０】 前記光学位相差板の光学軸Ｗと前記所
    定の配向方向Ｒとの成す角度が６０〜９０°であること
    を特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 前記光学位相差板のリタデーションは
    前記液晶層のリタデーションＲＬｃの１／３〜２／３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。
12. 【請求項１２】 別の光学位相差板がさらに第２偏光板
    および第２基板間に配置され、各光学位相差板のリタデ
    ーションは前記液晶層のリタデーションＲＬｃの１／７
    〜４／９であることを特徴とする請求項１記載の液晶表
    示装置。
13. 【請求項１３】 各光学位相差板のリタデーションは前
    記液晶層のリタデーションＲＬｃの１／４〜４／９であ
    ることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
14. 【請求項１４】 前記第１および第２偏光板の一方の光
    透過軸は前記液晶分子の捻れ配列を基準にしてオフセッ
    トされることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
    置。
15. 【請求項１５】 前記第１および第２偏光板の光透過軸
    は９０゜よりも大きい角度で互いに交差することを特徴
    とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 【請求項１６】 前記光学位相差板の光学軸が二次元的
    に捩じれ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。
17. 【請求項１７】 第１および第２基板と、前記第１およ
    び第２基板間に保持され、前記第１および第２基板の内
    側表面の配向特性に従って配列される液晶分子を含む液
    晶層と、前記第１および第２基板に略平行な横方向電界
    を前記液晶層に印加するために前記第１基板上に形成さ
    れる第１および第２電極と、それぞれ所定の光透過軸を
    持ち前記第１および第２基板の外側表面上にそれぞれ配
    置される第１および第２偏光板と、前記第１偏光板およ
    び前記第１基板間並びに前記第２偏光板および前記第２
    基板間にそれぞれ配置される第１および第２光学位相差
    板とを備え、前記第１および第２光学位相差板の光学軸
    およびリタデーションは第１および第２横方向電界がそ
    れぞれ暗状態および明状態を確定するために発生される
    場合に第１横方向電界の印加により生じる前記液晶分子
    の捻れ配列に基づくリタデーションを補償するよう決定
    されることを特徴とする液晶表示装置。
18. 【請求項１８】 前記第１横方向電界は前記第２横方向
    電界よりも小さいことを特徴とする請求項１７に記載の
    液晶表示装置。
19. 【請求項１９】 前記液晶分子の捻れ配列が前記第１横
    方向電界の印加により生じる場合に、前記第１偏光板と
    前記第１および第２光学位相差板により前記第２偏光板
    に対する出射光を略直線偏光とし、前記第２偏光板の光
    学軸を前記出射光に対して略垂直に配置したことを特徴
    とする請求項１８に記載の液晶表示装置。
20. 【請求項２０】 前記第１横方向電界は前記第２横方向
    電界よりも大きいことを特徴とする請求項１７に記載の
    液晶表示装置。
21. 【請求項２１】 前記液晶分子の捻れ配列が前記第１横
    方向電界の印加により生じる場合に、前記第１偏光板と
    前記第１光学位相差板により前記第２偏光板に対する出
    射光を略直線偏光とし、前記第２偏光板の光学軸を前記
    出射光に対して略垂直に配置したことを特徴とする請求
    項２０に記載の液晶表示装置。
22. 【請求項２２】 前記第１光学位相差板により前記第２
    偏光板に対する出射光を略直線偏光とし、前記第２偏光
    板の光学軸を前記出射光に対して略垂直に配置したこと
    を特徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。
23. 【請求項２３】 前記第１および第２光学位相差板は互
    いに同一構造であることを特徴とする請求項１７に記載
    の液晶表示装置。
24. 【請求項２４】 前記第１および第２光学位相差板のい
    ずれか一方の光学軸が二次元的に捩じれていることを特
    徴とする請求項１７に記載の液晶表示装置。
25. 【請求項２５】 前記第１および第２基板は前記内側表
    面を構成し前記液晶分子を同一方向に配向する第１およ
    び第２配向膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の
    液晶表示装置。
26. 【請求項２６】 前記第１および第２基板は前記内側表
    面を構成し前記液晶分子を同一方向に配向する第１およ
    び第２配向膜を含むことを特徴とする請求項１７に記載
    の液晶表示装置。