JP2007264168A - 二層型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノ−マリ−ブラック表示の二層型液晶表示装置において、表示部の縞模様の発生を防止すること。
【解決手段】 透明電極１８、１９を有する一対のガラス基板２０、２１の間に封入した液晶２２に電界を与えることにより、液晶分子のねじれ配向状態を変化させる駆動セル１１と、前記駆動セル１１の液晶２２とは逆のねじれ配向で、ねじれ角が等しい液晶２８を一対のガラス基板２６、２７の間に封入した補償セル１２とを有し、これら駆動セル１１と補償セル１２とをスペ−サ−３１によって連続して偏光板１３、１４間に平行配置した液晶表示ユニットを有する液晶表示装置において、駆動セル１１の正面側となるガラス基板２１の外面に、複屈折のない透明なＴＡＣ（セルロ−ストリアセテ−ト）フイルム３５を固着した構成としてある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動セルと補償セルとを備えた液晶二層構成の液晶表示装置に関する。

液晶二層構成の液晶表示装置としてＤ−ＳＴＮ（ダブル−超ねじれネマティック）構成の液晶表示装置が広く知られている。
図５はこの種の液晶表示装置の概略構成図であり、この図に示したように、駆動セル１１と補償セル１２とが２つの偏光板１３、１４の間に平行配置された液晶二層構成となっている。

また、上記した駆動セル１１、補償セル１２、偏光板１３、１４は、バックライトユニット１５、駆動回路板１６などと共に、樹脂製のカバ−１７によって覆って一つの表示装置の表示ユニットとして構成されている。
なお、以下の説明では、バックライトユニット１５が存在する側を背面側、偏光板１４が存在する側を正面側と称する。

図６は上記した駆動セル１１、補償セル１２、偏光板１３、１４からなる表示ユニットの具体的な構成例を示す断面図である。
図示する如く、駆動セル１１は、透明電極１８、１９を形成した一対のガラス基板（透明基板）２０、２１によって液晶２２を挟持している。

また、透明電極１８、１９は、それらが対向する面に配向膜２３、２４が設けられている。
なお、シ−ル材２５は透明電極１８、１９の周囲を接着するもので、ガラス基板２０、２１の間に液晶２２を封入するものである。

補償セル１２は、周囲をシ−ル材３２によって接着した一対のガラス基板（透明基板）２６、２７によって液晶２８を挟持した構成となっている。
なお、ガラス基板２６、２７は、それらが対向する面に配向膜２９、３０が設けられている。

さらに、この補償セル１２は、背面側のガラス基板２６と上記した駆動セル１１の正面側のガラス基板２１とをスペ−サ−３１によって連結することにより、駆動セル１１に平行配置した構成となっている。

上記した通り、駆動セル１１は表示駆動するための透明電極１８、１９を備えているが、補償セル１２は表示駆動するものではないため透明電極を備えていない。
また、駆動セル１１の液晶２２と補償セル１２の液晶２８は同じ液晶材料を使用し、さらに、セル厚も同じにして両セルのリタ−デ−ションが等しくなっている。

ただし、駆動セル１１と補償セル１２とでは液晶のツイスト方向が逆となっている。
そのために駆動セル１１の液晶２２と補償セル１２の液晶２８とにツイスト方向が逆のカイラル材が添加されている。なお、ツイスト角（例えば、１８０度）は同じとなっている。

一方、図７に示されているように、駆動セル１１の配向膜２３、２４と補償セル１２の配向膜２９、３０とのラビング方向が直交しており、また、偏光板１３の偏光軸方向と偏光板１４の偏光軸方向とが直交する直交ニコルの関係となっている。

なお、図７（ａ）図は背面側に配置された偏光板１３の偏光軸、図７（ｂ）は、実線が駆動セル１１の配向膜２３のラビング方向、点線が配向膜２４のラビング方向、図７（ｃ）は、実線が補償セル１２の配向膜２９のラビング方向、点線は配向膜３０のラビング方向、図７（ｄ）は、正面側に配置された偏光板１４の偏光軸を各々示している。

上記した液晶二層型表示装置は、コントラストが高く、また、温度変化の影響を受けにくい高品位の表示特性を有している。
このことから、液晶セルが二枚必要でコスト高になるにもかかわらず車載用途などとして幅広く使用されている。

他方、駆動セル１１と補償セル１２は、スペ−サ−３１によって一定の間隔（０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）を保つように取付けられている。
この理由は、駆動セル１１と補償セル１２とを密接させると、光の干渉が生じ、表示装置を見たときに干渉縞として視認されるためである。

ところが、駆動セル１１と補償セル１２との間に一定の間隔を設けている上記のような従来の液晶表示装置であっても、図８に示すような干渉縞に似た縞模様がかなり高い確率で発生する。
このため、下地が黒表示（ノ−マリ−ブラック表示）のＤ−ＳＴＮタイプの液晶表示装置では、上記のような縞模様が表示品位を下げてしまうため、実際にはこのような縞模様を発生する製品は不良品として処理している。

その上、製品の不良品は、駆動回路やバックライトなどの各部品を組み込んだ状態で初めて発見されるものであるため、不良品の処理は製品のままで廃棄することとなり、製造コスト低減の障害となっている。
また、製品単位で廃棄物となるため、廃棄物の量も多く、環境負荷を増大させる問題点もある。
この結果、液晶表示装置の生産コストが高くなる。

なお、上記した縞模様は普通の干渉現象によって生ずる干渉縞ではないと考えられる。
液晶表示装置は、複屈折を有する媒体が二枚の偏光板間に挟まれた構造であるために、反射、屈折、位相のずれ、偏光軸のずれ、さらにはそれらの波長依存性による複雑な現象が複合的に重ね合わされて干渉縞とは違った縞模様が発生すると推測される。

特開２００３−３１５８２６

解決しようとする問題点は、ノ−マリ−ブラック表示させる二層型液晶表示装置において、表示部の縞模様の発生を防止することにある。

上記した課題を解決するため、本発明では、第１の発明として、透明電極を有する一対の透明基板の間に封入した液晶に電界を与えることにより、液晶分子のねじれ配向状態を変化させる駆動セルと、前記駆動セルの液晶とは逆のねじれ配向で、ねじれ角が等しい液晶を一対の透明基板の間に封入した補償セルと、各々の偏光軸を直交させた２つの偏光板とを備え、前記２つの偏光板の間に前記駆動セルと前記補償セルとを平行配置し、さらに、前記駆動セルと補償セルとの対峙側に位置するこれらセルの少なくとも一方の透明基板に複屈折のないほぼ透明なフイルムを固着したことを特徴とする二層型液晶表示装置を提案する。

第２の発明としては、透明電極を有する一対の透明基板の間に封入した液晶に電界を与えることにより、液晶分子のねじれ配向状態を変化させる駆動セルと、前記駆動セルの液晶とは逆のねじれ配向で、ねじれ角が等しい液晶を一対の透明基板の間に封入した補償セルと、各々の偏光軸を直交させた２つの偏光板とを備え、前記２つの偏光板の間に前記駆動セルと前記補償セルとを平行配置し、さらに、前記駆動セルと補償セルとの対峙側に位置するこれらセルの少なくとも一方の透明基板に複屈折のないほぼ透明樹脂材の樹脂膜を形成したことを特徴とする二層型液晶表示装置を提案する。

第３の発明としては、透明電極を有する一対の透明基板の間に封入した液晶に電界を与えることにより、液晶分子のねじれ配向状態を変化させる駆動セルと、前記駆動セルの液晶とは逆のねじれ配向で、ねじれ角が等しい液晶を一対の透明基板の間に封入した補償セルと、各々の偏光軸を直交させた２つの偏光板とを備え、前記２つの偏光板の間に前記駆動セルと前記補償セルとを平行配置し、さらに、複屈折がなく、かつ、ガラス屈折率とほぼ等しい屈折率を有する物質を用いて前記駆動セルと補償セルとの間を充填したことを特徴とする二層型液晶表示装置を提案する。

第１の発明の液晶表示装置によれば、駆動セルと補償セルの対峙側に位置するこれらセルの両方の透明基板又は一方の透明基板に複屈折のない透明フイルムを設けた簡単な構成によって表示部の縞模様の発生を防止することができる。

なお、このように設ける透明フイルムは、ある程度の透過率が確保できれば材質や厚さ等は特に問わないが、ただ、駆動セルと補償セルとの間に配設するため複屈折をもつフイルムは適さない。

第２の発明の液晶表示装置によれば、駆動セルと補償セルの対峙側に位置するこれらセルの両方又は一方の透明基板に複屈折のない透明樹脂材の樹脂膜を形成した簡単な構成によって表示部の縞模様の発生を防止することができる。

この発明ではスプレ−法や印刷法などによって樹脂膜を形成することができる。
この樹脂膜は、第１の発明の透明フイルムと同様にある程度の透過率が確保できれば樹脂材の材質や膜厚は問わないが、ただ、複屈折をもつ樹脂材は適さない。

第３の発明の液晶表示装置によれば、屈折力セルと補償セルとの間にガラス屈折率とほぼ等しい屈折率の物質を充填した簡単な構成によって表示部の縞模様の発生を防止することができる。
このように充填する物質についても複屈折をもつものは適さない。

次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は第１実施形態であり、駆動セル１１、補償セル１２，偏光板１３、１４からなる表示ユニットの構成例を示した断面図である。

本実施形態では、駆動セル１１の正面側に位置するガラス基板（透明基板）２１の外面にＴＡＣ（セルロ−ストリアセテ−ト）フイルム３５を貼着して縞模様の発生を防止した点に特徴があり、その他は図６に示す従来例と同様である。
また、この実施形態では、厚さ３０μｍの透明なＴＡＣフイルム３５を使用した。
なお、このＴＡＣフイルム３５は複屈折を有していない。

上記のように、ＴＡＣフイルム３５を設けた表示ユニットをＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤとして組立て表示動作の実験を行なった。
この実験の結果、従来例で見られたような縞模様は観察されなかった。
なお、この実験では、ＴＡＣフイルムを貼着する前と貼着後に表示駆動し、フイルム貼着前では縞模様が発生することを確認し、フイルム貼着後は縞模様が発生しないことを確認した。

また、上記実施形態では駆動セル１１のガラス基板２１にＴＡＣフイルム３５を設けたが、補償セル１２のガラス基板２６の外面にＴＡＣフイルム３５を貼着しても同様の効果を得ることが実験によって確認された。

図２は第２実施形態として示した図１同様の断面図である。
本実施形態は、駆動セル１１の正面側に位置するガラス基板２１の外面にＴＡＣフイルム３５を貼着する他に、補償セル１２の背面側に位置するガラス基板２６の外面にＴＡＣフイルム３６を貼着し、縞模様の発生を防止した点に特徴がある。

このように構成した表示ユニットをＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤとして組み付けて上記同様に表示動作の実験を行なった。
この実験の結果、上記第１実施形態と同様に縞模様は観察されなかった。

図３は第３実施形態として示した図１同様の断面図である。
本実施形態は、駆動セル１１の正面側に位置するガラス基板２１の外面に樹脂膜３７を形成し、縞模様の発生を防止した点に特徴がある。

樹脂膜３７は、アクリル樹脂性の透明ペイントをスプレ−によって塗布して形成した。
この実施形態の表示ユニットをＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤとして組み付けて上記同様に表示動作の実験を行なった。
この実験の結果、従来例で見られるような縞模様は観察されなかった。

なお、本実施形態では、駆動セル１１の正面側に位置するガラス基板２１に樹脂膜を設けたが、補償セル１２の背面側に位置するガラス基板２６の外面に樹脂膜３７を形成しても同様の効果を得ることが実験によって確認された。

図４は第４実施形態として示した図１同様の断面図である。
本実施形態は、駆動セル１１と補償セル１２との間に屈折率１．４９の光学接着剤３８を流し込み硬化させ、縞模様の発生を防止した点に特徴がある。
光学接着剤３８は、複屈折がなく、ガラス屈折率とほぼ等しい屈折率を有するその他の物質に置き換えることができる。

本実施形態の表示ユニットをＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤとして組み付け上記同様に表示動作の実験を行なった。
この実験の結果、光学接着剤３８を流し込むときに気泡が入ることがあるため、縞模様の発生を防止できても気泡がやや気になる程度に視認された。
したがって、光学接着剤３８を流し込むときに気泡の発生を可能なるかぎり少なくする必要がある。

一方、本発明では、上記した縞模様の発生が普通の干渉現象とは違うことを確かめるための実験を行なった。
この実験では、図６に示すような表示ユニットをＤ−ＳＴＮ−ＬＣＤモジュ−ルとして組立て表示動作させ、このモジュ−ルが縞模様を発生することを確認した。

その後、このモジュ−ルを分解して駆動セルと補償セルとを取り出し、さらにそれらを分解して、モジュ−ルの状態で対峙している駆動セルの基板と補償セルの基板とをモジュ−ル状態のときと同じ状態で重ね合せ、手で押さえ込んで密着させ、通常の干渉縞を発生させたところ、モジュ−ル状態で観察された縞模様とは明らかに形状が違う干渉縞であることが確認された。

Ｄ−ＳＴＮ−ＬＣＤなどのような液晶二層構造の液晶表示装置に利用することができる。

第１実施形態として示した表示ユニットの断面図である。 第２実施形態として示した図１同様の表示ユニットの断面図である。 第３実施形態として示した図１同様の表示ユニットの断面図である。 第４実施形態として示した図１同様の表示ユニットの断面図である。 従来例として示した液晶表示装置の概略構成図である。 図５に示す従来の液晶表示装置の表示ユニットを示す断面図である。 図５に示す従来の液晶表示装置が備える駆動セル及び補償セルのラビング方向と、偏光板の偏光軸方向を示す図である。 図５に示す従来の液晶表示装置に見られる縞模様を示す写真である。

符号の説明

１１ 駆動セル
１２ 補償セル
１３、１４ 偏光板
２０、２１ ガラス基板
２２ 液晶
２３、２４ 配光膜
２５ シ−ル材
２６、２７ ガラス基板
２８ 液晶
２９、３０ 配向膜
３１ スペ−サ−
３２ シ−ル材
３５、３６ ＴＡＣフイルム
３７ 樹脂膜
３８ 光学接着剤

Claims (3)

1. 透明電極を有する一対の透明基板の間に封入した液晶に電界を与えることにより、液晶分子のねじれ配向状態を変化させる駆動セルと、
   前記駆動セルの液晶とは逆のねじれ配向で、ねじれ角が等しい液晶を一対の透明基板の間に封入した補償セルと、
   各々の偏光軸を直交させた２つの偏光板とを備え、
   前記２つの偏光板の間に前記駆動セルと前記補償セルとを平行配置し、
   さらに、前記駆動セルと補償セルとの対峙側に位置するこれらセルの少なくとも一方の透明基板に複屈折のないほぼ透明なフイルムを固着したことを特徴とする二層型液晶表示装置。
2. 透明電極を有する一対の透明基板の間に封入した液晶に電界を与えることにより、液晶分子のねじれ配向状態を変化させる駆動セルと、
   前記駆動セルの液晶とは逆のねじれ配向で、ねじれ角が等しい液晶を一対の透明基板の間に封入した補償セルと、
   各々の偏光軸を直交させた２つの偏光板とを備え、
   前記２つの偏光板の間に前記駆動セルと前記補償セルとを平行配置し、
   さらに、前記駆動セルと補償セルとの対峙側に位置するこれらセルの少なくとも一方の透明基板に複屈折のないほぼ透明樹脂材の樹脂膜を形成したことを特徴とする二層型液晶表示装置。
3. 透明電極を有する一対の透明基板の間に封入した液晶に電界を与えることにより、液晶分子のねじれ配向状態を変化させる駆動セルと、
   前記駆動セルの液晶とは逆のねじれ配向で、ねじれ角が等しい液晶を一対の透明基板の間に封入した補償セルと、
   各々の偏光軸を直交させた２つの偏光板とを備え、
   前記２つの偏光板の間に前記駆動セルと前記補償セルとを平行配置し、
   さらに、複屈折がなく、かつ、ガラス屈折率とほぼ等しい屈折率を有する物質を用いて前記駆動セルと補償セルとの間を充填したことを特徴とする二層型液晶表示装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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