JP3049623B2

JP3049623B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP3049623B2
Application number: JP4119181A
Authority: JP
Inventors: 秀史吉田; 一孝花岡; 公昭中村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1992-05-12
Publication date: 2000-06-05
Anticipated expiration: 2015-06-05
Also published as: JPH05313159A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば投写型表示装置等
に使用するのに適した液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、図３に示されるよう
に、一対の対向する透明な基板１、２の間に液晶３を封
入してなる液晶パネル４からなり、これらの基板１、２
の外側に偏光板５、６を設けてある。これらの基板１、
２には配向膜及び透明電極が設けられている。液晶３は
ツイストネマチック型の液晶がよく使用される。一対の
基板１、２の配向膜は実線の矢印及び破線の矢印で示さ
れるように互いに垂直な方向にラビングされ、液晶分子
はラビング方向に従って配向し、一方の基板１から液晶
層の中間部を通って他方の基板２に向かうにつれて螺旋
状にツイストしていく。偏光板５、６は互いに垂直な透
過軸をもつように配置される。

【０００３】液晶３に電圧を印加しないときには、入射
光は液晶３のツイストに沿って旋回しながら進み、白表
示が得られる。電圧を印加すると、液晶分子が立ち上が
り、液晶３の複屈折作用が殆んどなくなり、黒表示が得
られるようになる。このようにして、液晶３への印加電
圧を制御しながら、全体で明暗のコントラストのある画
像を形成する。

【０００４】このような液晶表示装置では、観視者の見
る方向によって表示性能が変化する視角特性があること
が知られている。図３では、観視者が、光出射側の偏光
板６の法線方向に対して斜めに、上方向、左方向、下方
向、及び右方向から画面を見る場合を示している。図３
のラビングの場合には、基板１、２の中間部に位置する
液晶分子の配向方向は紙面に垂直方向で、同液晶分子の
手前側の端部がプレチルトしている。この場合、上方向
及び下方向から見た視角特性が大きく変動することが知
られている。

【０００５】図４は図３の法線方向、上方向及び下方向
から見た視角特性を電圧─透過率の関係で示した図であ
る。図４において、曲線表示の中、上、下は、それぞれ
法線方向、上方向及び下方向から見た特性である。上方
向特性は法線方向特性に対して光の透過率が高く、白っ
ぽく見える。下方向特性は法線方向特性に対して光の透
過率が低く、黒っぽく見える。しかし、より問題なの
は、下方向特性にこぶＫがあり、表示の反転現象が生じ
ることである。

【０００６】このような表示の反転現象が生じる視角特
性を改善するために、位相差板（位相差フィルム）を液
晶パネルと一方の偏光板の間に挿入することが提案され
ている（例えば、特開昭５５─０００６００号公報、特
開昭５６─０９７３１８号公報等参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、どのような位
相差板（位相差フィルム）を、どのような関係の液晶パ
ネルと偏光板の間に挿入すると、最も効果的であるかは
明らかではなかった。本発明の目的は、表示の反転現象
を改善できる視角特性を得るために、位相差板と、液晶
パネルと、偏光板との間の良好な関係をもった液晶表示
装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示装
置は、一対の基板１１、１２の間に液晶１３を封入して
なる液晶パネル１４と、該液晶パネルの少なくとも一方
側に配置される位相差板１７と、該液晶パネル及び該位
相差板を挟み、偏光の透過軸が垂直な一対の偏光板１
５、１６とからなる液晶表示装置であって、該位相差板
１７に近接する側の基板１２の配向処理方向と該位相差
板１７の遅相軸とが平行であり、かつ該位相差板１７の
遅相軸と該位相差板に近接する偏光板１６の透過軸とが
平行であり、そして、セル厚がｄ、該位相差板のｘ軸、
ｙ軸、ｚ軸方向の屈折率がそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚと
するときに、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係があり、かつ（ｎ
ｘ−ｎｙ）×ｄの値が２００ｎｍから５００ｎｍの範囲
にあることを特徴とする。

【０００９】また、もう一つの構成において、本発明に
よる液晶表示装置は、一対の基板１１、１２の間に液晶
１３を封入してなる液晶パネル１４と、該液晶パネルの
少なくとも一方側に配置される位相差板１８と、該液晶
パネル及び該位相差板を挟み、偏光の透過軸が垂直な一
対の偏光板１５、１６とからなる液晶表示装置であっ
て、該位相差板１８に近接する側の基板１２の配向処理
方向と該位相差板１８の遅相軸とが垂直であり、かつ該
位相差板１８の遅相軸と該位相差板に近接する偏光板１
６の透過軸とが平行であり、そして、セル厚がｄ、該位
相差板のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の屈折率がそれぞれｎ
ｘ、ｎｙ、ｎｚとするときに、ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／
２、及びｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係があることを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】位相差板１７、１８は視角特性を向上させる役
目をもつ。位相差板１７、１８を斜めに透過した光を見
る場合、Ｚ方向の屈折率が複屈折に係わってくるように
なり、上記した二つの構成の場合に、表示の反転現象を
最も有効に改善できることが分かった。よって位相差板
によりその表示の反転現象を抑え、良好な表示が得られ
る。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す図である。
この液晶表示装置は、一対の対向する透明な基板１１、
１２の間に液晶１３を封入してなる液晶パネル１４を含
む。液晶１３はツイストネマチック型の液晶である。基
板１１、１２の内面には配向膜及び透明電極（図示せ
ず）が設けられている。下側の基板１１の配向膜は実線
の矢印２１で示されるように配向処理、すなわちラビン
グしてある。上側の基板１２の配向膜は実線の矢印２２
で示されるように配向処理、すなわちラビングしてあ
る。液晶分子はラビング方向に従って配向するが、この
配向処理は図３の場合と同じであるので、図４に示した
ように下方向から見た場合にこぶＫによる表示の反転が
生じる傾向がある。

【００１２】偏光板１５、１６が液晶パネル１４を挟ん
で配置される。これらの偏光板１５、１６は互いに垂直
な透過軸をもつように配置される。すなわち、下側の偏
光板１５は透過軸２５を有し、上側の偏光板１６は透過
軸２６を有する。さらに、液晶パネル１４と上側の偏光
板１６との間に位相差板１７が挿入されている。位相差
板１７は好ましくは合成樹脂のフィルムを延伸してな
り、延伸方向に遅相軸２７を有する。

【００１３】図１（Ａ）においては、位相差板１７に近
接する側の基板１２の配向処理方向、すなわちラビング
方向２２は、この位相差板１７の遅相軸２７と平行であ
る。さらに、位相差板１７の遅相軸２７はこの位相差板
１７に近接する偏光板１６の透過軸２６と平行である。

【００１４】図１（Ｂ）には、この位相差板１７の特徴
が示されている。この位相差板１７は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ
軸方向の屈折率がそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚである。遅
相軸２７はｘ軸方向と一致する。この位相差板１７は、
ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を有するものである。さらに、
セル厚（液晶相の厚さ）がｄとすると、この位相差板１
７は、（ｎｘ−ｎｙ）×ｄの値が２００ｎｍから５００
ｎｍの範囲にあるものである。

【００１５】図５は、基板１２の配向膜のラビング方向
２２、位相差板１７の遅相軸２７、及び偏光板１６の透
過軸２６の配置関係をいろいろに変えてテストした結果
を示す図である。図５（Ａ）は、ラビング方向２２と遅
相軸２７を平行にし、かつ遅相軸２７と透過軸２６を平
行にした場合、すなわち図１（Ａ）の構成の場合の法線
方向の視角特性と下方向の視角特性を示す。なお、ここ
で言う下方向とは、位相差板１７がない場合に図４のこ
ぶＫが生じる視角方向であり、液晶１３の配向状態が変
わればこぶＫは別の視角方向にあらわれるが、ここでは
簡単化のためにこぶＫのあらわれる視角方向を下方向で
代表することにする。

【００１６】図５（Ｂ）は、ラビング方向２２と遅相軸
２７を垂直にし、かつ遅相軸２７と透過軸２６を垂直に
した場合を示す。この場合、ラビング方向２２と透過軸
２６は平行になる。図５（Ｃ）は、ラビング方向２２と
遅相軸２７を平行にし、かつ遅相軸２７と透過軸２６を
垂直にした場合を示す。この場合、ラビング方向２２と
透過軸２６は垂直になる。図５（Ｄ）は、ラビング方向
２２と遅相軸２７を垂直にし、かつ遅相軸２７と透過軸
２６を平行にした場合を示す。この場合、ラビング方向
２２と透過軸２６は垂直になる。

【００１７】図５の（Ａ）から（Ｄ）に示されるよう
に、位相差板１７を設けると、図４の下方向の視角特性
のこぶＫを小さくすることができる。しかし、（Ａ）か
ら（Ｄ）を比較して見ると、（Ａ）及び（Ｄ）において
はこぶＫがかなり小さくなっているが、（Ｂ）及び
（Ｃ）においては（Ａ）及び（Ｄ）ほどではない。そこ
で、基板１２の配向膜のラビング方向２２、位相差板１
７の遅相軸２７、及び偏光板１６の透過軸２６の配置関
係は、（Ａ）及び（Ｄ）のものが有効であると判断でき
る。

【００１８】そこで、図５の（Ａ）のようにラビング方
向２２と遅相軸２７を平行にし、かつ遅相軸２７と透過
軸２６を平行にする条件の下で、位相差板１７はどのよ
うな屈折率をもつのが適切であるかを調べた。その結果
が図６に示されている。図６においては、Δｎｄ＝（ｎ
ｘ−ｎｙ）×ｄの値が１３６ｎｍ、２９３ｎｍ、３４８
ｎｍ、４４４ｎｍ、５１５ｎｍをもつ位相差板１７を準
備し、これを上記配置にして透過特性を測定した結果が
それぞれ（Ａ）から（Ｅ）に示されている。（Ａ）では
こぶＫが比較的に大きく、（Ｂ）から（Ｄ）ではこぶＫ
がかなり小さくなっている。それから（Ｅ）ではこぶＫ
が比較的に大きくなる。この結果から、Δｎｄ＝（ｎｘ
−ｎｙ）×ｄの値が２００ｎｍから５００ｎｍの範囲に
あるのが好ましいことが分かった。

【００１９】次に、図５（Ｄ）のようにラビング方向２
２と遅相軸２７を垂直にし、かつ遅相軸２７と透過軸２
６を平行にした条件の下で、位相差板１７はどのような
屈折率をもつのが適切であるかを調べた。この場合に
も、Δｎｄ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄの値が１３６ｎｍ、２
９３ｎｍ、３４８ｎｍ、４４４ｎｍ、５１５ｎｍをもつ
位相差板１７を使用した。この結果、こぶＫを小さくで
きることが分かったが、左右方向の視角特性が悪化した
ので、図５（Ｄ）よりも図５（Ａ）の構成の方がよいと
判断した。

【００２０】次に、図５（Ｄ）のようにラビング方向２
２と遅相軸２７を垂直にし、かつ遅相軸２７と透過軸２
６を平行にした条件でこぶＫを小さくできることが分か
ったので、別の特徴をもった位相差板について検討し
た。図２は本発明の第２実施例を示す図である。第２図
は、図１の位相差板１７の代わりに位相差板１８が配置
されている。図２のその他の概略構成は図１と同様であ
る。

【００２１】図２（Ａ）においては、位相差板１８に近
接する側の基板１２の配向処理方向、すなわちラビング
方向２２は、この位相差板１８の遅相軸２８と垂直であ
る。さらに、位相差板１８の遅相軸２８はこの位相差板
１８に近接する偏光板１６の透過軸２６と平行である。
図２（Ｂ）には、この位相差板１８の特徴が示されてい
る。この位相差板１８は、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の屈折
率がそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚである。遅相軸２８はｘ
軸方向と一致する。この位相差板１８は、ｎｚ＝（ｎｘ
＋ｎｙ）／２、及びｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係がある。こ
の位相差板１８は、ｘ軸方向に大きく延伸され、ｙ軸方
向に小さく延伸されている。

【００２２】図７においては、Δｎｄ＝（ｎｘ−ｎｙ）
×ｄの値が３５５ｎｍ、４２５ｎｍをもつ位相差板１８
を準備し、これを図２の配置にして透過特性を測定した
結果が（Ａ）及び（Ｂ）に示されている。（Ａ）及び
（Ｂ）においてこぶＫがほとんどなくなっている。この
結果から、図２の配置が好ましいことが分かった。そし
て、Δｎｄ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄの値が２００ｎｍから
５００ｎｍの範囲にあると非常に好ましいことが分かっ
た。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
視角依存性、特に表示の反転が抑えられた良好な表示を
実現することができ、階調表示を行う液晶表示装置の性
能向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す図である。

【図３】従来技術を示す図である。

【図４】従来の液晶表示装置の透過特性を示す図であ
る。

【図５】液晶パネル、位相差板、及び偏光板の種々の配
置関係の透過特性を示す図である。

【図６】第１実施例の屈折率を変えた場合の透過特性を
示す図である。

【図７】第２実施例の屈折率を変えた場合の透過特性を
示す図である。

【符号の説明】

１１、１２…基板１３…液晶１４…液晶パネル１５、１６…偏光板１７、１８…位相差板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平４−32818（ＪＰ，Ａ) 特開平４−153621（ＪＰ，Ａ) 特開平５−188367（ＪＰ，Ａ) 特開平１−254917（ＪＰ，Ａ) 特開平２−47625（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13363

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板（１１、１２）の間に液晶
（１３）を封入してなる液晶パネル（１４）と、該液晶
パネルの少なくとも一方側に配置される位相差板（１
７）と、該液晶パネル及び該位相差板を挟み、偏光の透
過軸が垂直な一対の偏光板（１５、１６）とからなる液
晶表示装置であって、該位相差板（１７）に近接する側
の基板（１２）の配向処理方向と該位相差板（１７）の
遅相軸とが平行であり、かつ該位相差板（１７）の遅相
軸と該位相差板に近接する偏光板（１６）の透過軸とが
平行であり、そして、セル厚がｄ、該位相差板のｘ軸、
ｙ軸、ｚ軸方向の屈折率がそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚと
するときに、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係があり、かつ（ｎ
ｘ−ｎｙ）×ｄの値が２００ｎｍから５００ｎｍの範囲
にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】一対の基板（１１、１２）の間に液晶
（１３）を封入してなる液晶パネル（１４）と、該液晶
パネルの少なくとも一方側に配置される位相差板（１
８）と、該液晶パネル及び該位相差板を挟み、偏光の透
過軸が垂直な一対の偏光板（１５、１６）とからなる液
晶表示装置であって、該位相差板（１８）に近接する側
の基板（１２）の配向処理方向と該位相差板（１８）の
遅相軸とが垂直であり、かつ該位相差板（１８）の遅相
軸と該位相差板に近接する偏光板（１６）の透過軸とが
平行であり、そして、セル厚がｄ、該位相差板のｘ軸、
ｙ軸、ｚ軸方向の屈折率がそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚと
するときに、ｎｚ＝（ｎｘ＋ｎｙ）／２、及びｎｘ＞ｎ
ｚ＞ｎｙの関係があることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】（ｎｘ−ｎｙ）×ｄの値が２００ｎｍか
ら５００ｎｍの範囲にあることを特徴とする請求項２に
記載の液晶表示装置。