JP2002055341A - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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- JP2002055341A JP2002055341A JP2000244246A JP2000244246A JP2002055341A JP 2002055341 A JP2002055341 A JP 2002055341A JP 2000244246 A JP2000244246 A JP 2000244246A JP 2000244246 A JP2000244246 A JP 2000244246A JP 2002055341 A JP2002055341 A JP 2002055341A
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Abstract
子のプレチルト角による視角依存性を低減し、視野角特
性を改善する。 【解決手段】 液晶層13を挟む第1の基板11と第2
の基板12にそれぞれ第1の偏光板21と第2の偏光板
22を配置し、第1の偏光板21と第2の偏光板22の
透過軸同士を直交させる。液晶分子17は透過軸23ま
たは24に対しほぼ平行なスプレイ配向またはホモジニ
アス配向である。基板と偏光板の間には液晶分子17と
逆の符号の光学異方性をもつ複屈折フィルム31、32
を配置し、この複屈折フィルム31、32の光軸を液晶
分子17のチルト方向と同一の方向に傾斜させてリタデ
ーションの補償を行う。
Description
witching:横電界駆動)モードの液晶表示装置に関す
る。
IPSモードが注目を集めている。IPSモードの液晶
表示装置については特開平11−95218号公報、特
開平11−133408号公報、特開2000−101
05号公報等にその例を見ることができる。IPSモー
ドは、従来のTN(Twisted Nematic)モードの液晶セ
ルが基板に対して垂直な縦電界で液晶分子を動かすのに
対し、基板に平行な横電界で液晶分子を動かすものであ
る。
は、旋光によるものと複屈折によるものとがある。複屈
折による変化の場合、液晶セルを挟む2枚の偏光板の透
過軸が直交状態に配置されていると、液晶セルの透過率
は以下の式で示される。
のなす角、Reは液晶層が持つリタデーション、λは波
長である。
モード等の液晶表示装置では、電圧の印加状態によって
液晶分子を基板面に対し立ち上がらせたり、倒したり
し、これにより表示状態を変化させる。これを図9乃至
図11に基づき説明する。図9において、100はVA
モードあるいはTNモードの液晶表示装置、110はそ
の中心をなす液晶セルである。液晶セル110は基板1
11、112の間に液晶層113を配置している。12
1、122は基板111、112の外側に重ねて配置し
た偏光板である。今、液晶分子117は基板面に対し垂
直に立ち上がっており、「黒」表示となっている。基板
111、112の法線方向から観察すると、図10のよ
うに液晶分子117は「点」の状態に見える。同図にお
いて直線aは偏光板121の透過軸方向、直線bは偏光
板122の透過軸方向を示し、これらは互いに直交状態
となっている。また矢印yは図9の観察方向を示すもの
である。この場合液晶層113のリタデーションは0で
あり、これを上記(1)式にあてはめると、(1)式中
のReが0ということであるから、Tの値も0になる。
従って、基板の法線方向においては良好な黒状態が得ら
れる。
には状況が異なる。例えば図10の矢印y方向で斜めか
ら観察した場合、液晶分子117は点ではなく、図11
に示すようにある長さをもった存在として現れる。
「I」は液晶分子117の見かけの軸方向である。この
場合、液晶層113にはリタデーションが発生する(R
eが0以外の値になる)。また、液晶分子117の見か
けの軸方向Iも偏光板121、122の透過軸aまたは
bに対して角度θを有する(θは0以外の値である)。
そのため、(1)式のTの値は0でなくなり、光もれが
発生する。
の状態において、液晶分子は基板面に対し略平行、且つ
偏光板の透過軸に対して平行をなしている。この状況を
図12と図13に示す。構成要素の符号は図9のものを
流用する。液晶分子117を基板の法線方向から観察し
たのが図13であるが、偏光板121の透過軸aと液晶
分子117の見かけの軸方向とが一致している。(1)
式にあてはめるとθ=0ということであるから、T=0
となり、良好な「黒」表示が得られる。液晶分子117
が基板面に対し平行であるならば、斜めから見た場合で
も、図14に示すように液晶分子117の見かけの軸方
向長さこそ変化すれ、軸方向自体は透過軸の方向と一致
している。従ってθ=0、T=0であり、光もれは発生
しないということになる。このように斜めから見た場合
でも光もれが発生しにくいというのが、IPSモードが
視野角特性的に有利であるとされている理由の一つであ
る。
ドにおいてはチルト角が存在しない方が良い。しかしな
がらIPSモードの液晶セルにおいても、液晶分子を所
定方向に配向させるため配向膜のラビングが必須であ
り、このラビングにより液晶分子にプレチルト角が生じ
る。しかも、プレチルト角が小さいと初期配向不良が起
こりやすいため、ある程度のチルト角は必要である。従
って、IPSモードにおいても視野角依存性が生じ、黒
表示における光もれといった現象が発生する。すなわち
図15のようにプレチルト角を有している液晶分子11
7を基板の法線方向から観察したときには、図16に示
すように液晶分子117の軸方向と偏光板121の透過
軸aは重なって見え(見かけの軸方向が平行)、これは
図13の状態と変わらない。しかし基板の法線方向から
ではなく、例えば図16の矢印y方向から斜めに角度を
つけて観察した場合には、液晶分子117の見かけの軸
方向と偏光板121の透過軸aとの間には図17に見ら
れるように角度のずれθが生じる。(1)式においてθ
≠0となればT≠0となり、光もれが発生するというこ
とになる。
ドの液晶表示装置における液晶分子のプレチルト角によ
る視角依存性を低減し、視野角特性を改善することを目
的とする。
め、請求項1に記載の発明では、基板面に平行な電界に
よって駆動するIPSモードの液晶表示装置であって、
第1の基板には第1の偏光板が配置されており、第1の
基板に対向する第2の基板には第2の偏光板が配置され
ており、第1の偏光板と第2の偏光板の透過軸はほぼ直
交の関係にあり、第1および第2の基板の間に存在する
液晶分子は第1または第2の偏光板の透過軸に対しほぼ
平行となるようにチルト角を有する水平配向している液
晶表示装置において、第1の基板と第1の偏光板の間、
または第2の基板と第2の偏光板の間、またはその両方
に液晶分子と逆の符号の光学異方性をもつ複屈折フィル
ムを配置し、この複屈折フィルムの光軸が液晶分子のチ
ルト方向と同一の方向に傾斜しているものとした。
載のものにおいて、液晶分子がスプレイ配向しているも
のとした。
載のものにおいて、液晶分子がホモジニアス配向してい
るものとした。
求項3にいずれかに記載のものにおいて、第1の基板側
の液晶分子のチルト角がα、第2の基板側の液晶分子の
チルト角がβである場合、第1の複屈折フィルムの光軸
はフィルムの厚さ方向において基板面に対して平行から
αまで変化し、第2の複屈折フィルムの光軸は基板面に
対して平行からβまで変化することとした。
求項3のいずれかに記載のものにおいて、第1の基板側
の液晶分子のチルト角がα、第2の基板側の液晶分子の
チルト角がβである場合、前記複屈折フィルムの光軸は
フィルムの厚さ方向においてαからβまで変化すること
とした。
求項5のいずれかに記載のものにおいて、液晶分子の光
学異方性を正とし、複屈折フィルムの光学異方性を負と
した。
とにより、プレチルトがリタデーションの値に与える影
響を相殺し、視野角依存性を低減できる。
図1と図2に基づき説明する。液晶表示装置1は液晶セ
ル10を中心に構成される。液晶セル10は第1の基板
11と第2の基板12の間に液晶層13を挟んだもので
ある。ちなみに第1の基板11はTFTアレイ基板、第
2の基板12はカラーフィルター基板である。第1の基
板11と第2の基板12は液晶層13に接する側の面に
それぞれ配向膜を有し、この配向膜は矢印14、15に
示す通り同じ方向にラビングされている。そのため、両
基板11、12の間に基板の法線方向とラビング方向に
より規定される仮想平面16を設定した場合、各液晶分
子17はこの仮想平面16に含まれ、且つスプレイ配向
となる。図2に示すように、第1の基板11の側の液晶
分子17は水平配向(第1の基板11とほぼ平行)であ
り、且つプレチルト角αを有し、第2の基板12の液晶
分子17も水平配向(第2の基板12とほぼ平行)であ
り、且つプレチルト角βを有する。中間の液晶分子17
はαとβの間のいずれかのプレチルト角を有する。
1の偏光板、22は第2の基板12の側に配置される第
2の偏光板である。第1の偏光板21の透過軸(偏光
軸)23と第2の偏光板22の透過軸24はほぼ直交の
関係にある。ラビング方向との関係で言えば、透過軸2
3はラビング方向とほぼ平行し、透過軸24はラビング
方向とほぼ直交する。従って液晶分子17の分子軸の方
位は透過軸23に対しほぼ平行となる。
の間に配置された第1の複屈折フィルム、32は第2の
基板12と第2の偏光板22の間に配置された第2の複
屈折フィルムである。第1および第2の複屈折フィルム
31、31はそれぞれ光学補償板として使用されるもの
であり、光学異方性は負号である。液晶分子17の光学
異方性は正号である。
2はそれぞれ光学補償素子としての機能を果たす光学異
方層33、34を有する。光学異方層33、34は図2
において楕円形状で表象される。光学異方層33、34
の光軸はフィルムの厚さ方向において変化して行く。第
1の複屈折フィルム31において、第1の偏光板21に
近い光学異方層33の光軸は第1の基板11の面にほぼ
平行であるが、第1の基板11に接近した地点では光軸
の角度がほぼプレチルト角αに一致する。第2の複屈折
フィルム32においては、第2の偏光板22に近い光学
異方層34の光軸は第2の基板12にほぼ平行である
が、第2の基板12に接近した地点では光軸の角度がほ
ぼプレチルト軸βに一致する。
に基づき説明する。図18のように液晶分子117がプ
レチルト角αを有し、光学異方層133の光軸もαに一
致している場合、液晶セル110を基板の法線方向から
観察すれば、図19のように液晶分子117の見かけの
軸方向と、偏光板121の透過軸aの方向と、光学異方
層133の見かけの光軸方向はすべて一致しており、良
好な「黒」表示を得ることができる。斜めから観察した
場合、液晶分子117のチルト角と光学異方層133の
光軸の方向が一致していれば、図20のように液晶分子
117の見かけの軸方向と光学異方層133の見かけの
光軸は一致し、液晶分子117によるリタデーションを
光学異方層133によるリタデーションで補償すること
ができる。従って、この場合も良好な「黒」表示を得る
ことができる。
必ずしも均一という訳ではなく、液晶分子117によっ
て角度の値が異なるが、そのすべてに光学異方層133
の光軸の向きを対応させねばならないというものでもな
い。ある程度以上のプレチルト角αにつき補償してやれ
ば、実用的には十分である。
光軸が第1の基板11の側の液晶分子17のチルト方向
と同一の方向に傾斜し、第2の複屈折フィルム32の光
軸が第2の基板12の側の液晶分子17のチルト方向と
同一の方向に傾斜するので、液晶分子17のチルトによ
り増加した液晶セル10の正のリタデーションが複屈折
フィルム31、32の負のリタデーションにより光学的
に補償される形になり、視野角が拡大する。
を示す。第1の実施形態と共通する構成要素には前と同
じ符号を付し、説明は略す。図3と図4は第2の実施形
態を示すものであるが、ここでは、第1の基板11にお
ける配向膜ラビング方向が矢印14aで示すように第2
の基板11におけるラビング方向15とは180゜逆に
なっている。そのため、仮想平面16内における液晶分
子17の配向はプレチルト角αを有するホモジニアス配
向となる。液晶分子17の分子軸の方位が透過軸23に
ほぼ平行である点は前と変わらない。第1の基板11と
第1の偏光板21の間の複屈折フィルム31は、その光
学異方層33の光軸の傾斜がフィルムの厚さ全域にわた
ってほぼプレチルト角αに等しくされている。これによ
り、液晶分子17のチルトにより増加した液晶セル10
の正のリタデーションは複屈折フィルム31の負のリタ
デーションで光学的に補償されることになる。第2の基
板12と第2の偏光板22の間には複屈折フィルムはな
い。
の実施形態と同様、仮想平面16内における液晶分子1
7の配向はホモジニアス配向であるが、今度の場合、プ
レチルト角が均一ではなく、第1の基板11の側の液晶
分子17はプレチルト角αを有し、第2の基板12の側
の液晶分子17はプレチルト角βを有する。中間の液晶
分子17はαとβの間のプレチルト角を有する。今度は
第1の基板11と第1の偏光板21の間から複屈折フィ
ルムが取り除かれ、第2の基板12と第2の偏光板22
の間に複屈折フィルム32が配置されている。複屈折フ
ィルム32の中の光学異方層34の光軸はフィルムの厚
さ方向において液晶分子17のプレチルト角にならって
角度αからβまで変化するものであり、第2の基板12
の側においてはその角度はαに等しく、偏光板22の側
においてはその角度はβに等しく、中間ではαとβの間
の角度になっている。これにより、液晶分子17のチル
トにより増加した液晶セル10の正のリタデーションは
複屈折フィルム32の負のリタデーションで光学的に補
償されることになる。
の実施形態と同様、仮想平面16内における液晶分子1
7の配向はホモジニアス配向であるが、プレチルト角が
均一ではなく、第1の基板11の側の液晶分子17はプ
レチルト角αを有し、第2の基板12の側の液晶分子1
7はプレチルト角βを有する。今度は第1の基板11と
第1の偏光板21の間、および第2の基板12と第2の
偏光板22の間にそれぞれ複屈折フィルム31、32が
配置され、且つ複屈折フィルム31、32の中の光学異
方層33、34の光軸はプレチルト角α、βにならって
設定されている。すなわち光学異方層33の光軸の方向
はプレチルト角αに一致し、光学異方層34の光軸の方
向はプレチルト角βに一致する。これにより、液晶分子
17のチルトにより増加した液晶セル10の正のリタデ
ーションは複屈折フィルム31、32の負のリタデーシ
ョンで光学的に補償されることになる。
層の光軸の設定は上記各実施形態に限定されるものでは
ない。例えば第1の実施形態において、基板11に隣り
合わせた複屈折フィルム31がプレチルト角ゼロからα
までの分のリタデーションを補償し、基板12に隣り合
わせた複屈折フィルム32がプレチルト角ゼロからβま
での分のリタデーションを補償する形にしたが、これを
逆にして、複屈折フィルム31がプレチルト角ゼロから
βまでの分のリタデーションを補償し、複屈折フィルム
32がプレチルト角ゼロからαまでの分を補償するよう
にしても良い。
て、複屈折フィルム31の位置を第2の基板12と第2
の偏光板22の間に移すことも可能である。図5、6に
示す第3の実施形態において、複屈折フィルム32の位
置を第1の基板11と第1の偏光板21の間に移すこと
も可能である。第3の実施形態において、第1の偏光板
21の側の光学異方層34がプレチルト角βのリタデー
ションを補償し、第2の偏光板22の側の光学異方層3
4がプレチルト角αのリタデーションを補償するよう構
成することも可能である。また図7、8に示す第4の実
施形態において、複屈折フィルム31がプレチルト角α
のリタデーションを補償し、複屈折フィルム32がプレ
チルト角βのリタデーションを補償するよう構成するこ
とも可能である。
液晶表示装置において、液晶分子のプレチルト角により
増加した液晶セルのリタデーションが複屈折フィルムの
リタデーションにより光学的に補償され、視野角特性が
改善される。
の概略構成図にして、構成要素を分解斜視図の形で表現
したもの
の概略構成図にして、断面図の形で表現したもの
の概略構成図にして、構成要素を分解斜視図の形で表現
したもの
の概略構成図にして、断面図の形で表現したもの
の概略構成図にして、構成要素を分解斜視図の形で表現
したもの
の概略構成図にして、断面図の形で表現したもの
の概略構成図にして、構成要素を分解斜視図の形で表現
したもの
の概略構成図にして、断面図の形で表現したもの
置について説明する概略構成図にして、断面図の形で表
現したもの
た状況を示す説明図
の角度から観察した状況を示す説明図
ドの液晶表示装置について説明する概略構成図にして、
断面図の形で表現したもの
した状況を示す説明図
めの角度から観察した状況を示す説明図
ードの液晶表示装置について説明する概略構成図にし
て、断面図の形で表現したもの
した状況を示す説明図
めの角度から観察した状況を示す説明図
晶分子のプレチルト角によるリタデーションを複屈折フ
ィルムのリタデーションで補償する状況について説明す
る概略構成図にして、断面図の形で表現したもの
方向から観察した状況を示す説明図
方向に対し斜めの角度から観察した状況を示す説明図
Claims (6)
- 【請求項1】 基板面に平行な電界によって駆動するI
PSモードの液晶表示装置であって、第1の基板には第
1の偏光板が配置されており、第1の基板に対向する第
2の基板には第2の偏光板が配置されており、第1の偏
光板と第2の偏光板の透過軸はほぼ直交の関係にあり、
第1および第2の基板の間に存在する液晶分子は第1ま
たは第2の偏光板の透過軸に対しほぼ平行となるように
チルト角を有する水平配向している液晶表示装置におい
て、第1の基板と第1の偏光板の間、または第2の基板
と第2の偏光板の間、またはその両方に液晶分子と逆の
符号の光学異方性をもつ複屈折フィルムが配置され、こ
の複屈折フィルムの光軸が液晶分子のチルト方向と同一
の方向に傾斜していることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記液晶分子がスプレイ配向しているこ
とを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項3】 前記液晶分子がホモジニアス配向してい
ることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】 第1の基板側の液晶分子のチルト角が
α、第2の基板側の液晶分子のチルト角がβである場
合、第1の複屈折フィルムの光軸はフィルムの厚さ方向
において基板面に対して平行からαまで変化し、第2の
複屈折フィルムの光軸は基板面に対して平行からβまで
変化することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれ
かに記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 第1の基板側の液晶分子のチルト角が
α、第2の基板側の液晶分子のチルト角がβである場
合、前記複屈折フィルムの光軸はフィルムの厚さ方向に
おいてαからβまで変化することを特徴とする請求項1
〜請求項3のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 液晶分子の光学異方性を正とし、複屈折
フィルムの光学異方性を負としたことを特徴とする請求
項1〜請求項5のいずれかに記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
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