JPH0667145A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0667145A
JPH0667145A JP4223824A JP22382492A JPH0667145A JP H0667145 A JPH0667145 A JP H0667145A JP 4223824 A JP4223824 A JP 4223824A JP 22382492 A JP22382492 A JP 22382492A JP H0667145 A JPH0667145 A JP H0667145A
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liquid crystal
display device
voltage
crystal display
crystal layer
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Hiroshi Terao
寺尾  弘
Katsumi Kondo
克己 近藤
Tadao Nakada
忠夫 中田
Shuichi Ohara
周一 大原
Ikuo Hiyama
郁夫 檜山
Masaaki Kitajima
雅明 北島
Kenkichi Suzuki
堅吉 鈴木
Hitomi Madokoro
比止美 間所
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Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Japan Display Inc
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Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低耐圧駆動回路で駆動可能な多階調性を有した
低電圧駆動液晶表示装置を提供する。 【構成】ネマチック液晶層のツイスト角14の範囲を9
5度から150度にすること、0.005μm≦Δnd
≦0.2μmの位相差板20,21を用いること、コモ
ン電圧を交流化すること、低しきい値電圧の液晶組成物
を用いること、これら3つ以上の要素を組み合わせた液
晶表示装置。 【効果】上記の液晶表示装置は、駆動電圧が低減され、
低電圧駆動多階調性液晶表示装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低電圧駆動可能な液晶
表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の多階調性を有する液晶表示装置
は、ツイスト角が90度のTN(TwistedNematic)型液
晶表示装置が中心である。TFT−LCD(Thin Film T
ransistor−Liquid Crystal Display)のようなアクテ
ィブ素子を設けた液晶表示装置では、コモン電極の印加
電圧を交流化しないで多階調性を付与するには、5Vを
超える(通常8V〜10V程度)液晶駆動電圧が必要で
あった。
【0003】ツイスト角を90度からずらす方法に関し
て言えば、現在ワードプロセッサやパーソナルコンピュ
ータで広く用いられているツイスト角を240度付近に
設定したSTN(Super Twisted Nematic)型液晶表示装
置があり、またツイスト角を小さくし、Δndと偏光板
の偏光軸を特定して広視角化を念頭に置いた液晶表示装
置(特開昭63−115137号)などが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術において、ア
クティブ素子を有しコモン電極の印加電圧を交流化しな
い液晶表示装置では、高耐圧のドライバLSIを含む駆
動回路が必要となり、低コスト製造可能で形状の小さな
低耐圧ドライバLSIを利用した駆動回路を使用できな
い。
【0005】STN型液晶表示装置は、透過率の電圧依
存性を示す曲線(B−V曲線)が急峻過ぎて多階調化が
難しく多色化には多くの課題を残しており、また特性上
高耐圧のドライバLSIを使用しなければならない問題
もある。更に、特開昭63−115137号に示すような液晶表
示装置においても、多階調化を行うには20V程度の電
圧が必要であり、高耐圧のドライバLSIが必要とな
る。
【0006】本発明の目的は、低コストで形状の小さい
低耐圧の駆動回路で駆動可能な多階調性を有した低電圧
駆動液晶表示装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は対向面に電極を有する一対の基板と、該
一対の基板の電極面に形成された配向膜と、該配向膜間
に挟持されたネマチック液晶層と、該ネマチック液晶層
を挟んで配置されたある一方向に偏光軸を有する一対の
偏光板と、該ネマチック液晶層に電圧を印加するための
駆動回路とで構成され、該一対の偏光板の偏光軸を電圧
無印加時に光が透過するように配置した液晶表示装置に
おいて、該ネマチック液晶層の液晶のツイスト角を90
度より大で150度以下、望ましくは95〜120度と
し、該一対の偏光板間に位相差板を有し、位相差板のΔ
nd(屈折率異方性Δnと厚さdの積)が、0.005μ
m≦Δnd≦0.2μm とする。位相差板は、少なくと
も1枚以上の位相差板からなり、2枚以上の位相差板の
場合、その内少なくとも2枚がそれらの光学軸を基板界
面近傍の液晶分子の配向方向に交差されている。2枚以
上のフィルムを重ねて1つの位相差板とする場合、位相
差板のΔndが上記の範囲に有ればよく、1枚1枚のフ
ィルムのΔndが上記の範囲に必ずしも入っている必要
は無い。上記範囲に示すΔndの屈折率異方性に関与す
る光学軸は位相差板の面内にあるが、厚み方向の屈折率
が関与する屈折率異方性を有した位相差板であっても構
わない。
【0008】電極の一方にマトリックス状にアクティブ
素子を有し、対極のコモン電極に駆動回路を設け該電極
への印加電圧を交流化することもできる。
【0009】飽和電圧が5V以下もしくは4V以下の液
晶を用いるのが望ましい。但し、ここで飽和電圧とは、
ツイスト角が90度で一対の偏光板の偏光軸をそれぞれ
同一基板上の配向膜のラビング方向に平行にして、電圧
無印加時に光が透過するように配置した液晶表示装置に
おいて、透過率が電圧無印加時の透過率の1%になる電
圧を言う。
【0010】上記の構成をすべて組み合わせて用いる
と、5Vや3.5V 耐圧等のドライバを使用できる。組
み合わせて用いることにより駆動電圧を下げるばかりで
なく、高コントラスト,高速応答,少ない表示むら,明
るさを兼ね備えた液晶表示装置の提供を可能とする。ま
た、一対の偏光板間にカラーフィルタを配置し、多色表
示可能な液晶表示装置とすることもできる。コモン電極
に交流電圧を印加しない液晶表示装置であっても、電極
の一方にマトリックス状にアクティブ素子のみを設け、
アクティブマトリクスLCDとして用いることができ
る。また、コモン電極への印加電圧を必ずしも交流化し
ないで用いることもできる。バックライトを光源として
透過型の液晶表示装置としても反射板を用いて反射型の
液晶表示装置としても用いることが可能である。
【0011】
【作用】ツイスト角を90度からずらし高ツイスト角に
することにより、B−V曲線がゆるやかな勾配から多階
調化可能な程度に急峻になり、液晶の低電圧駆動化が図
れる。
【0012】従来のツイスト角90度の液晶表示装置で
は、液晶分子のねじれによる旋光性を利用すると、一対
の偏光板のそれぞれの偏光軸が直交しているため界面近
傍の液晶分子の複屈折性が現れず、電圧印加時透過率を
抑え黒を表示できる。ところが、ツイスト角を90度か
らずらす場合、電圧印加時基板に垂直に立ちきらない界
面近傍の液晶分子による微小な位相差が残留し、透過率
が90度ツイスト角の場合に比べ増大する。そこで、そ
の位相差を光学的に補償する微小位相差板を該一対の偏
光板間に配置する。位相差板は、単板もしくは2枚以上
を積層し1枚の位相差板のようにして両ラビング方向の
ベクトル和の垂直な方向もしくはある一定の角度に配置
する場合と、2枚以上で構成されその内少なくとも2枚
の位相差板をそれぞれそれらの光学軸を界面近傍の液晶
分子の配向方向に交差させて配置する場合がある。これ
らの位相差板は、電圧印加時の透過率の増大を防ぎ、液
晶表示装置の多階調化,高コントラスト化,低電圧駆動
化に対して作用する。またΔndをコントロールできる
ので明るい液晶表示装置を提供できる。厚み方向の屈折
率が関わる屈折率異方性を付与した位相差板は、視野角
を広くしたり、視野角が狭くなるのを防ぐ作用をする。
【0013】本発明の液晶表示装置では、各画素に印加
電圧の制御可能なアクティブ素子を設けることができ、
その対極のコモン電極に駆動回路を設け電圧を印加する
ことによりアクティブ素子に印加する電圧を低減する作
用がある。アクティブ素子を用いることにより高速応答
する液晶表示装置を提供できる。
【0014】本発明の液晶表示装置では、飽和電圧が5
V以下望ましくは4V以下のネマチック液晶を用いるこ
とができる。このような液晶は、液晶自体の性質により
液晶表示素子の低電圧駆動を可能とし、更に表示むらの
低減にも作用する。
【0015】本発明の液晶表示装置においてカラーフィ
ルタを設けることができ、これによって多階調性と多色
表示化が達成できる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を図面を用いて説明する。
【0017】[実施例1] 本実施例の液晶表示装置の
構成を図1に示す。図1(a)は本実施例の液晶表示装
置の断面概略図、図1(b)は液晶表示装置の各部品の
光学的な配置を上方から見た図である。
【0018】図1(a)に示すように、光学的に透明な
基板30,31上に透明な電極40,41が形成され、
該基板30,31の外側にそれぞれ偏光板10,11が
配置される。また、偏光板10,11と基板30,31
間に位相差板20,21が配置され、電極の内側にはそ
れぞれ一方向にラビングされた配向膜50,51が設け
られ、この配向膜50,51間にネマチック液晶層60
が挾持される。更に該ネマチック液晶層60に電圧を印
加するため電源に接続した駆動回路90を該透明電極4
0,41につなぐ構成となっている。図1(b)におい
て、12,13は偏光板10,11の偏光軸、52,5
3は配向膜50,51のラビング方向、22,23は位
相差板20,21の光学軸、14はネマチック液晶層6
0のツイスト角、15は偏光板10,11の偏光軸のな
す角度、16は偏光軸12とラビング方向52,53と
のなす角度を示す。
【0019】図1の構成において、偏光板の偏光軸のな
す角度15を90度、ネマチック液晶層のツイスト角1
4を95度、偏光軸12とラビング方向50のなす角度
16を2.5 度に設定し、液晶はシアノフェニルシクロ
ヘキサン系化合物を主成分とする組成物(メルク社製ZL
I4580,Δn=0.1050)、偏光板はポリビニルアル
コール系材料(日東電工製G1220DU,偏光度99.95
%)、配向膜はポリイミド(日産化学社製RN−71
8)を使用し、ネマチック液晶層の厚みは5.3μm
で、ネマチック液晶層のΔndは0.56μmとした。
位相差板はΔndが0.03μmの2枚の一軸延伸フィルム
(ポリカーボネート)をアクリル系粘着剤を用いて接着
し、位相差板20の光学軸22と配向膜50のラビング
方向52とが90度、位相差板21の光学軸23と配向
膜51のラビング方向53とが90度の角度をなすよう
に配置した。
【0020】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図2に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対して
透過率が1%になる電圧は5.0V になり、上記構成で
ツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸とラビン
グ方向を平行にした場合(比較例1)は7.1V である
のと比べると駆動電圧を下げることが可能となった。微
小な位相差を補償する位相差板を挿入しているので高コ
ントラスト化にも効果があり、またΔndをコントロー
ルし明るい液晶表示装置にできる。
【0021】[実施例2] 本実施例の液晶表示装置の
構成は、下記に示す構成条件以外は実施例1と同じであ
る。
【0022】本実施例の液晶表示装置の断面の概略図は
図1(a)に、液晶表示装置の各部品の光学的な配置は
図1(b)に示されている。図1(b)において、ネマ
チック液晶層のツイスト角14を105度、偏光軸12
とラビング方向50のなす角度16を7.5度に設定し
た。位相差板は、Δndが0.04μmの一軸延伸フィ
ルムを2枚接着し、位相差板20の光学軸22と配向膜
50のラビング方向52とが90度、位相差板21の光
学軸23と配向膜51のラビング方向53とが90度の
角度をなすように配置した。
【0023】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図3に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対して
透過率が1%になる電圧は4.8V になり、上記構成で
ツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸とラビン
グ方向を平行にした場合(比較例1)は7.1V 以上で
あるのと比べると駆動電圧を下げることが可能となっ
た。微小な位相差を補償する位相差板を挿入しているの
で高コントラスト化にも効果があり、またΔndをコン
トロールし明るい液晶表示装置にできる。
【0024】[実施例3] 本実施例の液晶表示装置の
構成は、下記に示す構成条件以外は実施例1と同じであ
る。
【0025】本実施例の液晶表示装置の断面の概略図は
図1(a)に、液晶表示装置の各部品の光学的な配置は
図1(b)に示される。図1(b)において、ネマチッ
ク液晶層のツイスト角14を120度、偏光軸12とラ
ビング方向50のなす角度16を15度に設定した。位
相差板は、Δndが0.04μm の一軸延伸フィルムを
2枚用いて、位相差板20の光学軸22と配向膜50の
ラビング方向52とが90度、位相差板21の光学軸2
3と配向膜51のラビング方向53とが90度の角度を
なすように配置した。
【0026】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図4に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対して
透過率が1%になる電圧は4.9V になり、上記構成で
ツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸とラビン
グ方向を平行にした場合(比較例1)は7.1V 以上で
あるのと比べると駆動電圧を下げることが可能となっ
た。微小な位相差を補償する位相差板を挿入しているの
で高コントラスト化にも効果があり、またΔndをコン
トロールし明るい液晶表示装置にできる。
【0027】[実施例4] 本実施例の液晶表示装置の
構成は、下記に示す構成条件以外は実施例1と同じであ
る。
【0028】本実施例の液晶表示装置の断面の概略図は
図1(a)に、液晶表示装置の各部品の光学的な配置は
図1(b)に示される。図1(b)において、ネマチッ
ク液晶層のツイスト角14を135度、偏光軸12とラ
ビング方向50のなす角度16を22.5度に設定し
た。位相差板は、Δndが0.05μmの一軸延伸フィ
ルムを2枚用いて、位相差板20の光学軸22と配向膜
50のラビング方向52とが90度、位相差板21の光
学軸23と配向膜51のラビング方向53とが90度の
角度をなすように配置した。
【0029】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図5に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対して
透過率が1%になる電圧は5.0V になり、上記構成で
ツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸とラビン
グ方向を平行にした場合(比較例1)は7.1V 以上で
あるのと比べると駆動電圧を下げることが可能となっ
た。微小な位相差を補償する位相差板を挿入しているの
で高コントラスト化にも効果があり、またΔndをコン
トロールし明るい液晶表示装置にできる。
【0030】[実施例5] 本実施例の液晶表示装置の
構成は、下記に示す構成条件以外は実施例1と同じであ
る。
【0031】本実施例の液晶表示装置の断面の概略図は
図1(a)に、液晶表示装置の各部品の光学的な配置は
図1(b)に示される。図1(b)において、ネマチッ
ク液晶層のツイスト角14を150度、偏光軸12とラ
ビング方向50のなす角度16を30度に設定した。位
相差板は、Δndが0.05μm の一軸延伸フィルムを
2枚用いて、位相差板20の光学軸22と配向膜50の
ラビング方向52とが90度、位相差板21の光学軸2
3と配向膜51のラビング方向53とが90度の角度を
なすように配置した。
【0032】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図6に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対して
透過率が1%になる電圧は5.0V になり、上記構成で
ツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸とラビン
グ方向を平行にした場合(比較例1)は7.1V 以上で
あるのと比べると駆動電圧を下げることが可能となっ
た。微小な位相差を補償する位相差板を挿入しているの
で高コントラスト化にも効果があり、またΔndをコン
トロールし明るい液晶表示装置にできる。
【0033】[実施例6] 本発明の液晶表示装置の構
成を図7に示す。図7(a)は本実施例の液晶表示装置
の断面概略図、図7(b)は液晶表示装置の各部品の光
学的な配置を上方から見た図である。
【0034】図7(a)に示すように、光学的に透明な
基板30,31上に透明な電極40,41が形成され、
該基板30,31の外側にそれぞれ偏光板10,11が
配置される。また、偏光板10と基板30間に位相差板
20が配置され、電極の内側にはそれぞれ一方向にラビ
ングされた配向膜50,51が設けられ、この配向膜5
0,51間にネマチック液晶層60が挾持される。更に
該ネマチック液晶層60に電圧を印加するため電源に接
続した駆動回路90を該透明電極40,41につなぐ構
成となっている。図7(b)において、12,13は偏光
板10,11の偏光軸、52,53は配向膜50,51
のラビング方向、22は位相差板20の光学軸、14は
ネマチック液晶層60のツイスト角、15は偏光板1
0,11の偏光軸のなす角度、16は偏光軸12とラビ
ング方向50のなす角度を示す。図7の構成において、
偏光板の偏光軸のなす角度15を90度、ネマチック液
晶層のツイスト角14を105度、偏光軸12とラビン
グ方向50のなす角度16を7.5 度に設定し、実施例
1の液晶,偏光板及び配向膜を使用し、ネマチック液晶
層の厚みは5.3μmで、ネマチック液晶層のΔndは
0.56μmとした。位相差板20はΔndが0.56μ
mと0.5μmの一軸延伸ポリカーボネートフィルムを
2枚接着して用い、該フィルムの延伸方向を直交して積
層し形成した。該2枚のフィルムからなる位相差板はΔ
ndが0.56 μmのポリカーボネートフィルムの延伸
軸方向に光学軸を持ちその位相差は0.06μmで、1枚の
位相差板として取り扱うことができる。この2枚のポリ
カーボネートフィルムからなる位相差板20の光学軸2
2が配向膜50,51のラビング方向52,53のベク
トル和の方向と90度の角度をなすように配置した。
【0035】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図8に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対して
透過率が1%になる電圧は5.0 Vになり、上記構成で
ツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸とラビン
グ方向を平行にした場合(比較例2)は7.1 Vである
のと比べると駆動電圧を下げることが可能となった。微
小な位相差を補償する位相差板を挿入しているので高コ
ントラスト化にも効果があり、またΔndをコントロー
ルし明るい液晶表示装置にできる。
【0036】[実施例7] 本実施例の液晶表示装置の
構成は、下記に示す構成条件以外は実施例6と同じであ
る。
【0037】本実施例の液晶表示装置の構成は図7に示
される。位相差板20はΔndが0.08μm の一軸延
伸フィルムを1枚用いた。この位相差板20の光学軸2
2が配向膜50,51のラビング方向52,53のベク
トル和の方向と90度の角度をなすように配置した。
【0038】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図9に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対して
透過率が1%になる電圧は5.0V になり、上記構成で
ツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸とラビン
グ方向を平行にした場合(比較例3)は7.1V である
のと比べると駆動電圧を下げることが可能となった。微
小な位相差を補償する位相差板を挿入しているので高コ
ントラスト化にも効果がある。挿入する位相差板のΔn
dは、ツイスト角,偏光板との位置関係により0.00
5μm≦Δnd≦0.2μmの範囲で適宜選ぶことがで
きる。また全体のΔndをコントロールし明るい液晶表
示装置にできる。
【0039】[実施例8] 本実施例の液晶表示装置の
構成を図10に示す。図10(a)は本実施例の液晶表
示装置の断面概略図、図10(b)は液晶表示装置の各
部品の光学的な配置を上方から見た図である。
【0040】図10(a)に示すように、光学的に透明
な基板30上に透明なコモン電極40が形成され、基板
31には各画素ごとに印加電圧を切り替えるアクティブ
素子42を設け、コモン電圧供給回路91,走査電圧,
信号電圧供給回路92、該回路91,92に制御信号,
データ信号及び電源電圧を供給する供給源93を具備す
る。該基板30と該電極40の間にカラーフィルタ7
0,該基板30,31の外側にそれぞれ偏光板10,1
1が配置される。また、電極の内側にはそれぞれ一方向
にラビングされた配向膜50,51が設けられ、この配
向膜50,51間にネマチック液晶層60が挾持される
構成となっている。図10(b)において、12,13
は偏光板10,11の偏光軸、52,53は配向膜5
0,51のラビング方向、14はネマチック液晶層60
のツイスト角、15は偏光板10,11の偏光軸のなす
角度、16は偏光軸12とラビング方向50のなす角度
を示す。
【0041】図10の構成において、偏光板の偏光軸の
なす角度15を90度、ネマチック液晶層のツイスト角
14を100度、偏光軸12とラビング方向50のなす
角度16を5度に設定し、液晶はPCH系化合物を主体
とする組成物(メルク社製ZLI4718,Δn=0.085
4)を用い、偏光板及び配向膜は実施例と同じものを使
用し、ネマチック液晶層の厚みは5.3μm で、ネマチ
ック液晶層のΔndは0.45μm とした。
【0042】コモン電極40に3.5V の交流電圧を印
加することによりアクティブ素子42に印加する電圧を
5.0V 以下に押さえることができ、駆動電圧を下げる
ことが可能となった。アクティブ素子により高速応答性
の液晶表示装置になる。
【0043】[実施例9] 本実施例の液晶表示装置の
構成を図11に示す。図11(a)は本実施例の液晶表
示装置の断面概略図、図11(b)は液晶表示装置の各
部品の光学的な配置を上方から見た図である。
【0044】図11(a)に示すように、光学的に透明
な基板30,31上に透明な電極40,41が形成さ
れ、該基板30,31の外側にそれぞれ偏光板10,1
1が配置される。また、電極の内側にはそれぞれ一方向
にラビングされた配向膜50,51が設けられ、この配
向膜50,51間にネマチック液晶層60が挾持され
る。更に該ネマチック液晶層60に電圧を印加するため
電源に接続した駆動回路90を該透明電極40,41に
つなぐ構成となっている。図11(b)において、12,
13は偏光板10,11の偏光軸、52,53は配向膜
50,51のラビング方向、14はネマチック液晶層6
0のツイスト角、15は偏光板10,11の偏光軸のな
す角度、16は偏光軸12とラビング方向50のなす角
度を示す。図11の構成において、偏光板の偏光軸のな
す角度15を90度、ネマチック液晶層のツイスト角1
4を100度、偏光軸12とラビング方向50のなす角
度16を5度に設定し、液晶はチッソ社製の低しきい値
電圧用液晶(Δn=0.072)、偏光板は日東電工製G12
20DU(偏光度99.95% )、配向膜は日産化学社
製RN−718を使用し、ネマチック液晶層の厚みは
5.8μm で、ネマチック液晶層のΔndは0.42μ
m とした。
【0045】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図12に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対し
て透過率が1%になる電圧は4.1 Vになり、上記構成
でツイスト角が90度、偏光軸とラビング方向を平行に
した液晶表示装置の場合(比較例4)は5.0V である
のと比べると駆動電圧を下げることが可能となった。低
しきい値電圧用液晶は表示むらの低減にもつながる。
【0046】[実施例10] 本実施例の液晶表示装置
の構成を図13に示す。図13(a)は本実施例の液晶表
示装置の断面概略図、図13(b)は液晶表示装置の各
部品の光学的な配置を上方から見た図である。
【0047】図13(a)に示すように、光学的に透明
な基板30上に透明なコモン電極40が形成され、基板
31には各画素ごとに印加電圧を切り替えるアクティブ
素子42を設け、コモン電圧回路91,走査電圧,信号
電圧回路92、該回路91,92に制御信号,データ信
号及び電源電圧を供給する供給源93を具備する。該基
板30と該電極40の間にカラーフィルタ70、該基板
30,31の外側にそれぞれ偏光板10,11が配置さ
れる。また、該偏光板10と該基板30間に位相差板2
0が配置され、該電極の内側にはそれぞれ一方向にラビ
ングされた配向膜50,51が設けられ、この配向膜5
0,51間にネマチック液晶層60が挾持される構成と
なっている。図13(b)において、12,13は偏光
板10,11の偏光軸、22は位相差板20の光学軸、
52,53は配向膜50,51のラビング方向を示す。
【0048】図13の構成において、偏光板の偏光軸の
なす角度を90度、ネマチック液晶層のツイスト角を9
0度、偏光軸とラビング方向を平行にし、液晶,偏光板
及び配向膜は実施例1と同じものを使用し、ネマチック
液晶層の厚みは4.9μm で、ネマチック液晶層のΔn
dは0.51μm とした。位相差板20はΔndが0.
56μmと0.5μmの一軸延伸ポリカーボネートフィ
ルムを2枚用いて、該フィルムの延伸方向を直交して積
層し形成した。該2枚のフィルムからなる位相差板はΔ
ndが0.56μm のポリカーボネートフィルムの延伸
軸方向に光学軸を持ちその位相差は0.06μm であ
り、1枚の位相差板として取り扱うことができる。この
2枚のポリカーボネートフィルムからなる位相差板20
の光学軸22が配向膜50,51のラビング方向52,
53のベクトル和の方向と90度の角度をなすように配
置した。
【0049】コモン電極40に7.5V の交流電圧を印
加し、位相差板を配置することによりアクティブ素子4
2に印加する電圧を4.5V 以下に押さえることがで
き、駆動電圧を下げることが可能となった。微小な位相
差を補償する位相差板を挿入しているので高コントラス
ト化にも効果があり、またΔndをコントロールし明る
い液晶表示装置にできる。アクティブ素子により高速応
答性の液晶表示装置になる。
【0050】[実施例11] 本実施例の液晶表示装置
の構成を図14に示す。図14(a)は本実施例の液晶表
示装置の断面概略図、図14(b)は液晶表示装置の各
部品の光学的な配置を上方から見た図である。
【0051】図14(a)に示すように、光学的に透明
な基板30,31上に透明な電極40,41が形成さ
れ、該基板30,31の外側にそれぞれ偏光板10,1
1が配置される。また、偏光板10,11と基板30,
31間に位相差板20,21が配置され、電極の内側に
はそれぞれ一方向にラビングされた配向膜50,51が
設けられ、この配向膜50,51間にネマチック液晶層
60が挾持される。更に該ネマチック液晶層60に電圧
を印加するため電源に接続した駆動回路90を該透明電
極40,41につなぐ構成となっている。図14(b)
において、12,13は偏光板10,11の偏光軸、5
2,53は配向膜50,51のラビング方向、22,2
3は位相差板20,21の光学軸を示す。
【0052】図14の構成において、偏光板の偏光軸の
なす角度を90度、ネマチック液晶層のツイスト角を9
0度、偏光軸とラビング方向を平行にし、液晶はフッ素
系化合物及びエステル系化合物を主体とするチッソ社製
の低しきい値電圧用液晶(Δn=0.072 )を用い、
偏光板及び配向膜は実施例1と同じものを使用し、ネマ
チック液晶層の厚みは6.1μmで、ネマチック液晶層
のΔndは0.44μmとした。位相差板はΔndが0.
06μmと0.08μmの一軸延伸フィルム(ポリカー
ボネート)を2枚接着して用い、それぞれを位相差板2
0の光学軸22と配向膜50のラビング方向52とが9
0度、位相差板21の光学軸23と配向膜51のラビン
グ方向53とが90度の角度をなすように配置した。
【0053】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図15に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対し
て透過率が1%になる電圧は4.7V になり、上記構成
で位相差板が無い場合(比較例5)は6.5V であるの
と比べると駆動電圧を下げることが可能となった。微小
な位相差を補償する位相差板を挿入しているので高コン
トラスト化にも効果があり、またΔndをコントロール
し明るい液晶表示装置にできる。低しきい値電圧用液晶
は表示むらの低減にもつながる。
【0054】[実施例12] 本実施例の液晶表示装置
の構成を図16に示す。図16(a)は本実施例の液晶表
示装置の断面概略図、図16(b)は液晶表示装置の各
部品の光学的な配置を上方から見た図である。
【0055】図16(a)に示すように、光学的に透明
な基板30上に透明なコモン電極40が形成され、基板
31には各画素ごとに印加電圧を切り替えるアクティブ
素子42を設け、コモン電圧回路91,走査電圧,信号
電圧回路92、該回路91,92に制御信号,データ信
号及び電源電圧を供給する供給源93を具備する。該基
板30と該電極40の間にカラーフィルタ70、該基板
30,31の外側にそれぞれ偏光板10,11が配置さ
れる。また、該偏光板10と該基板30間に位相差板2
0が配置され、該電極の内側にはそれぞれ一方向にラビ
ングされた配向膜50,51が設けられ、この配向膜5
0,51間にネマチック液晶層60が挾持される構成と
なっている。図16(b)において、12,13は偏光
板10,11の偏光軸、22は位相差板20の光学軸、
52,53は配向膜50,51のラビング方向、14は
ネマチック液晶層60のツイスト角、15は偏光板1
0,11の偏光軸のなす角度、16は偏光軸12とラビ
ング方向50のなす角度を示す。
【0056】図16の構成において、偏光板の偏光軸の
なす角度15を90度、ネマチック液晶層のツイスト角
14を105度、偏光軸12とラビング方向50のなす
角度16を7.5 度に設定し、液晶,偏光板及び配向膜
は実施例1と同じものを使用し、ネマチック液晶層の厚
みは5.2μm で、ネマチック液晶層のΔndは0.55μ
mとした。位相差板20はΔndが0.56μmと0.5
μmの一軸延伸ポリカーボネートフィルムを2枚用い
て、該フィルムの延伸方向を直交して積層し形成した。
該2枚のフィルムからなる位相差板はΔndが0.56
μm のポリカーボネートフィルムの延伸軸方向に光学
軸を持ちその位相差は0.06μm で有り、1枚の位相
差板として取り扱うことができる。この2枚のポリカー
ボネートフィルムからなる位相差板20の光学軸22が
配向膜50,51のラビング方向52,53のベクトル
和の方向と90度の角度をなすように配置した。
【0057】コモン電極40に6.0V の交流電圧を印
加し、位相差板を配置することによりアクティブ素子4
2に印加する電圧を4.5V 以下に押さえることがで
き、駆動電圧を下げることが可能となった。微小な位相
差を補償する位相差板を挿入しているので高コントラス
ト化にも効果があり、またΔndをコントロールし明る
い液晶表示装置にできる。アクティブ素子により高速応
答性の液晶表示装置になる。
【0058】[実施例13] 本実施例の液晶表示装置
の構成は、下記に示す構成条件以外は実施例1と同じで
ある。本実施例の液晶表示装置の構成は図1に示され
る。
【0059】図1の構成において、ネマチック液晶層の
ツイスト角14を105度、偏光軸12とラビング方向
50のなす角度16を7.5 度に設定し、液晶はジフッ
素系化合物を主体とするチッソ社製の低しきい値電圧用
液晶(Δn=0.078 )、ネマチック液晶層の厚みは
6.5μmで、ネマチック液晶層のΔndは0.51μm
とした。位相差板は、Δndが0.04μm の一軸延伸
フィルムを2枚用いて、位相差板20の光学軸22と配
向膜50のラビング方向52とが90度、位相差板21
の光学軸23と配向膜51のラビング方向53とが90
度の角度をなすように配置した。
【0060】この液晶表示装置における電圧透過率特性
を図17に示す。本実施例の場合、電圧無印加時に対し
て透過率が1%になる電圧は4.1V になり、上記構成
でツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸とラビ
ング方向を平行にした場合(比較例6)は5.1V 以上
であるのと比べると駆動電圧を下げることが可能となっ
た。微小な位相差を補償する位相差板を挿入しているの
で高コントラスト化にも効果があり、またΔndをコン
トロールし明るい液晶表示装置にできる。低しきい値電
圧用液晶は表示むらの低減にもつながる。
【0061】[実施例14] 本実施例の液晶表示装置
の構成は、下記に示す構成条件以外は実施例8と同じで
ある。本実施例の液晶表示装置の構成は図10に示され
る。本実施例の液晶表示装置の構成において、液晶はチ
ッソ社製の低しきい値電圧用液晶(Δn=0.07
8)、ネマチック液晶層の厚みは6.0μmで、ネマチ
ック液晶層のΔndは0.47μm とした。
【0062】コモン電極40に3.3V の交流電圧を印
加することによりアクティブ素子42に印加する電圧を
4.3V 以下に押さえることができ、駆動電圧を下げる
ことが可能となった。アクティブ素子により高速応答性
の液晶表示装置になる。低しきい値電圧液晶は表示むら
の低減にもつながる。
【0063】[実施例15] 本実施例の液晶表示装置
の構成は、下記に示す構成条件以外は実施例10と同じ
である。本実施例の液晶表示装置の構成は図13に示さ
れる。
【0064】本実施例の液晶表示装置の構成において、
液晶はチッソ社製の低しきい値電圧用液晶(Δn=0.
078)、ネマチック液晶層の厚みは6.7μmで、ネ
マチック液晶層のΔndは0.52μm とした。
【0065】コモン電極40に3.5V の交流電圧を印
加し、位相差板を配置することによりアクティブ素子4
2に印加する電圧を4.3V 以下に押さえることがで
き、駆動電圧を下げることが可能となった。微小な位相
差を補償する位相差板を挿入しているので高コントラス
ト化にも効果があり、またΔndをコントロールし明る
い液晶表示装置にできる。アクティブ素子により高速応
答性の液晶表示装置になる。低しきい値電圧液晶は表示
むらの低減にもつながる。
【0066】[実施例16] 本実施例の液晶表示装置
の構成は、下記に示す構成条件以外は実施例12と同じ
である。本実施例の液晶表示装置の構成は図16に示さ
れる。
【0067】本実施例の液晶表示装置の構成において、
液晶はチッソ社製の低しきい値電圧用液晶(Δn=0.
078)を用い、ネマチック液晶層の厚みは7.0μm
で、ネマチック液晶層のΔndは0.55μm とした。
【0068】コモン電極40に3.5V の交流電圧を印
加し、位相差板を配置することによりアクティブ素子4
2に印加する電圧を3.8V 以下に押さえることがで
き、駆動電圧を下げることが可能となった。微小な位相
差を補償する位相差板を挿入しているので高コントラス
ト化にも効果があり、またΔndをコントロールし明る
い液晶表示装置にできる。アクティブ素子により高速応
答性の液晶表示装置になる。低しきい値電圧液晶は表示
むらの低減にもつながる。
【0069】[実施例17] 本実施例の液晶表示装置
の構成は、下記に示す構成条件以外は実施例16と同じ
である。本実施例の液晶表示装置の構成は図16に示さ
れる。
【0070】本実施例の液晶表示装置の構成において、
液晶はフッ素系化合物及びPCH系化合物を主体とする
メルク社製の低しきい値電圧用液晶(Δn=0.076
4)を用い、ネマチック液晶層の厚みは7.0μmで、
ネマチック液晶層のΔndは0.53μm とした。
【0071】コモン電極40に3.2V の交流電圧を印
加し、位相差板を配置することによりアクティブ素子4
2に印加する電圧を3.0V 以下に押さえることがで
き、駆動電圧を下げ、3.5V 耐圧のドライバLSIで
駆動することが可能となった。 [比較例1] 実施例1の液晶表示装置の構成で、ツイ
スト角が90度、位相差板20,21が無く、偏光軸と
ラビング方向を平行に配置し、その他は実施例1の場合
と同じ液晶表示装置。
【0072】[比較例2] 実施例6の液晶表示装置の
構成で、ツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸
とラビング方向を平行に配置し、その他は実施例6の場
合と同じ液晶表示装置である。
【0073】[比較例3] 実施例7の液晶表示装置の
構成で、ツイスト角が90度、位相差板が無く、偏光軸
とラビング方向を平行に配置し、その他は実施例7の場
合と同じ液晶表示装置である。
【0074】[比較例4] 実施例9の液晶表示装置の
構成で、ツイスト角が90度、偏光軸とラビング方向を
平行に配置し、その他は実施例9の場合と同じ液晶表示
装置である。
【0075】[比較例5] 実施例11の液晶表示装置
の構成で、位相差板を取り除き、その他は実施例11の
場合と同じ液晶表示装置である。
【0076】[比較例6] 実施例13の液晶表示装置
の構成で、ツイスト角が90度、位相差板20,21が
無く、偏光軸とラビング方向を平行に配置し、その他は
実施例13の場合と同じ液晶表示装置である。
【0077】本発明の液晶表示装置は、ノート型パーソ
ナルコンピュータ,ラップトップコンピュータ,ワード
プロセッサ,ワークステーション,テレビなどの表示装
置として利用することが可能で、また本発明の液晶表示
装置をプロジェクタに利用することも可能である。
【0078】
【発明の効果】本発明によれば、液晶の駆動電圧を低減
でき、低耐圧駆動回路で駆動可能な液晶表示装置を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の液晶表示装置の構成を示す
図である。
【図2】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過率
特性を示す図である。
【図3】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過率
特性を示す図である。
【図4】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過率
特性を示す図である。
【図5】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過率
特性を示す図である。
【図6】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過率
特性を示す図である。
【図7】本発明の一実施例の液晶表示装置の構成を示す
図である。
【図8】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過率
特性を示す図である。
【図9】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過率
特性を示す図である。
【図10】本発明の一実施例の液晶表示装置の構成を示
す図である。
【図11】本発明の一実施例の液晶表示装置の構成を示
す図である。
【図12】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過
率特性を示す図である。
【図13】本発明の一実施例の液晶表示装置の構成を示
す図である。
【図14】本発明の一実施例の液晶表示装置の構成を示
す図である。
【図15】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過
率特性を示す図である。
【図16】本発明の一実施例の液晶表示装置の構成を示
す図である。
【図17】本発明の一実施例の液晶表示装置の電圧透過
率特性を示す図である。
【符号の説明】
10,11…偏光板、12,13…偏光板の偏光軸、1
4…ネマチック液晶層のツイスト角、15…偏光板の両
偏光軸のなす角度、16…偏光板の偏光軸とラビング方
向のなす角度、20,21…位相差板、22,23…位
相差板の光学軸、30,31…基板、40,41…電
極、42…アクティブ素子、50,51…配向膜、5
2,53…配向膜のラビング方向、60…ネマチック液
晶層、70…カラーフィルタ、90…駆動回路、91…
コモン電圧供給回路、92…走査及び信号電圧供給回
路、93…制御信号,データ信号,電源電圧供給源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 忠夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 大原 周一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 檜山 郁夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 北島 雅明 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 鈴木 堅吉 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (72)発明者 間所 比止美 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】対向面に電極を有する一対の基板と、該一
    対の基板の電極面に形成された配向膜と、該配向膜間に
    挟持されたネマチック液晶層と、該ネマチック液晶層を
    挟んで配置された一対の偏光板と、該ネマチック液晶層
    に電圧を印加するための駆動回路とで構成され、該偏光
    板の偏光軸を電圧無印加時に光が透過するように配置し
    た液晶表示装置において、該ネマチック液晶層の液晶分
    子のツイスト角が90度より大で150度以下であるこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】前記偏光板間に少なくとも1枚の位相差板
    を有し、該位相差板のΔnd(屈折率異方性Δnと厚さ
    dの積)が、0.005μm≦Δnd≦0.2μmである
    ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】前記電極の一方にマトリックス状にアクテ
    ィブ素子を有し、もう一方の電極に交流電圧を印加した
    ことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項4】前記ネマチック液晶層の液晶の飽和電圧が
    5V以下であることを特徴とする請求項1記載の液晶表
    示装置。
  5. 【請求項5】対向面に電極を有する一対の基板と、該一
    対の基板の電極面に形成された配向膜と、該配向膜間に
    挟持されたネマチック液晶層と、該ネマチック液晶層を
    挟んで配置された一対の偏光板と、該ネマチック液晶層
    に電圧を印加するための駆動回路とで構成され、該一対
    の偏光板の偏光軸を電圧無印加時に光が透過するように
    配置した液晶表示装置において、該一対の偏光板間に1
    枚以上の位相差板を有し、該位相差板のΔnd(屈折率
    異方性Δnと厚さdの積)が、0.005μm≦Δnd≦
    0.2μm であり、かつ前記液晶の飽和電圧が5V以下
    であることを特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項6】前記電極の一方にマトリックス状にアクテ
    ィブ素子を有し、他方の電極に交流電圧を印加したこと
    を特徴とする請求項5記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項7】対向面に電極を有する一対の基板と、該一
    対の基板の電極面にそれぞれある一定方向にラビングさ
    れた配向膜と、該配向膜間に挟持されたネマチック液晶
    層と、該ネマチック液晶層を挟んで配置されたそれぞれ
    ある一方向に偏光軸を有する一対の偏光板と、該ネマチ
    ック液晶層に電圧を印加するための駆動回路とで構成さ
    れ、該一対の偏光板の偏光軸を電圧無印加時に光が透過
    するように配置した液晶表示装置において、該ネマチッ
    ク液晶層の液晶のツイスト角が90度より大で150度
    以下であり、かつ該電極の一方にマトリックス状にアク
    ティブ素子を有し、他方の電極に交流電圧を印加し、か
    つ前記液晶の飽和電圧が5V以下であることを特徴とす
    る液晶表示装置。
  8. 【請求項8】前記位相差板のΔnd(屈折率異方性Δn
    と厚さdの積)が、0.005μm≦Δnd≦0.2μm
    であることを特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項9】対向面に電極を有する一対の基板と、該一
    対の基板の電極面にそれぞれある一定方向にラビングさ
    れた配向膜と、該配向膜間に挟持されたネマチック液晶
    層と、該ネマチック液晶層を挟んで配置されたそれぞれ
    ある一方向に偏光軸を有する一対の偏光板と、該ネマチ
    ック液晶層に電圧を印加するための駆動回路とで構成さ
    れ、該一対の偏光板の偏光軸を電圧無印加時に光が透過
    するように配置した液晶表示装置において、該ネマチッ
    ク液晶層の液晶のツイスト角が95度ないし150度で
    あり、かつ該一対の偏光板間に少なくとも1枚以上の位
    相差板を有し、該位相差板のΔnd(屈折率異方性Δn
    と厚さdの積)が、0.005μm ≦Δnd≦0.2μ
    m であり、かつ該電極の一方にマトリックス状にアク
    ティブ素子を有し、もう一方の電極に交流電圧を印加
    し、かつ飽和電圧が5V以下の液晶を用いたことを特徴
    とする液晶表示装置。
  10. 【請求項10】該ツイスト角が95度ないし120度で
    あることを特徴とする請求項1,5,7または9記載の
    液晶表示装置。
  11. 【請求項11】該液晶の飽和電圧が4V以下であること
    を特徴とする請求項1,5,7または9記載の液晶表示
    装置。
  12. 【請求項12】該ネマチック液晶層に電圧を印加するた
    めの駆動回路が3.5V 以下の耐圧ドライバを含むこと
    を特徴とする請求項1,5,7または9記載の液晶表示
    装置。
JP4223824A 1992-08-24 1992-08-24 液晶表示装置 Pending JPH0667145A (ja)

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