JPH10232393A

JPH10232393A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10232393A
Application number: JP9036440A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Madokoro; 比止美間所; Junichi Hirakata; 純一平方
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動電圧が低く、明状態の色相が良好で、かつ
色相の視角依存性の低い液晶表示装置を得る。【解決手段】液晶パネルを挟む２枚の偏光子１Ａ，１Ｂ
を配置し、２枚の偏光子１Ａ，１Ｂの少なくとも一方の
上記液晶パネルとは反対側の外面に偏光子１Ｃを設ける
と共に、上記偏光子１Ａ，１Ｂ，１Ｃの間の少なくとも
１箇所に少なくとも１枚の位相子６を配置し、液晶パネ
ルに入射する光に関して偏光子と位相子で波長依存性を
作ることにより明状態の色相を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過型の液晶表示
装置に係り、特に駆動電圧が低く、明状態の色相が良好
でかつ色相の視角依存性の低い液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の情報機器のフラットパネルディス
プレイとして液晶表示装置が広く使用されている。液晶
表示装置は、画素の選択方式の違いによりアクティブ・
マトリクス方式と単純マトリクス方式とに大別される。

【０００３】上記何れの方式においても、この種の液晶
表示装置は、少なくとも一方が透明な、かつ一方または
双方に画素選択用の電極あるいは電極とスイッチング素
子を形成してなり、一対の基板の間に誘電異方性を有す
る液晶組成物質層を挟持して上記電極あるいは電極とス
イッチング素子を選択することで所要の画素を点灯させ
て画像表示を行う。また、上記基板の表示領域の液晶組
成物質層との界面にはラビング処理した液晶配向制御層
（配向膜）が形成され、液晶組成物質層を構成する分子
を所定の方向に配向させている。

【０００４】また、多色のカラー表示を行う所謂カラー
液晶表示装置では、上記一対の基板の透明な基板に複数
（一般には３種類：３原色）のカラーフィルタを所定の
相互配置関係で形成し上記カラーフィルタの透過光また
は反射光を制御してカラー表示を得るようにしている。

【０００５】カラーフィルタ基板は、透明基板上に各色
の着色層とこの着色層の境界部分に遮光層（所謂、ブラ
ックマトリクス、以下単にＢＭとも記す）が形成されて
いる。

【０００６】アクティブ・マトリクス方式の液晶表示装
置では、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）を用いたものが多く、このＴＦＴを用いた液晶表
示装置では、光リーク電流を抑制する必要がある。ま
た、アクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置はコン
トラストが高いため、ラビング処理がなされていない部
分、すなわち表示領域の外周はラビング処理されていな
い部分があり、この部分からの光漏れが発生する。この
光漏れを防止するために、表示領域を囲む額縁部を設け
ている。ＢＭは、ＴＦＴ−ＬＣＤの画素部のＴＦＴへの
光入射を防止し、バックライト光を遮光してコントラス
トを確保する等の表示品質を向上できる効果を持つ。

【０００７】上記したように、この種のアクティブ・マ
トリクス方式の液晶表示装置のうち、電極が上下２枚の
基板（上基板と下基板）のそれぞれに形成され、当該基
板の間に挟持して液晶パネルを形成する液晶層にねじれ
（ツイスト）を与えるスイステッドネマチック（ＴＮ）
表示方式に代表される縦電界型の液晶表示装置では、当
該液晶層を構成する液晶分子のねじれ（以下、単に液晶
のねじれと言う）を約９０°とし、液晶パネルを挟んで
配置される偏光子を、所謂クロスニコルとし、入射光側
の偏光子はその吸収軸が隣接する基板の液晶配向方向に
平行または垂直になるように設置されている。そして、
隣接する基板の液晶の配向方向と偏光子の吸収軸が平行
な場合をＯモード、垂直な場合をＥモードと称してい
る。

【０００８】上記ＴＮ表示方式の液晶表示装置は、電圧
無印加時で入射光は入射側偏光子で直線偏光となり、こ
の直線偏光は液晶層のねじれに沿って伝播して出射光側
偏光子の透過軸が直線偏光の方位角と一致している場合
は、直線偏光は全て出射して白表示となる（所謂、ノー
マリオープン表示）。一方、電圧印加時は、液晶層の分
子軸の平均的な配向方向を示す単位ベクトルの向き（ダ
イレクター）は基板と垂直な方向を向き、入射直線偏光
の方位角は変わらないため出射側偏光子の吸収軸と一致
するため黒表示となる。

【０００９】また、液晶表示装置の視野角特性を改善す
るために、基板に対して主として平行な電界を発生さ
せ、液晶層を構成する液晶分子を基板に対して略々平行
に駆動させる方式（ＩＰＳ方式、または横電界方式とも
称する）が提案されている。

【００１０】このＩＰＳ方式の液晶表示装置は、電圧無
印加時に黒表示（所謂、ノーマリクローズ表示）となる
ように偏光子が配置されている。この方式の液晶表示装
置における液晶層は、初期状態で基板と平行なホモジニ
アス配向で、かつ基板平面で液晶層のダイレクターは電
圧無印加時で電極配線方向と平行または幾分角度を有
し、電圧印加時で液晶層のダイレクターが電極配線方向
と垂直な方向（交差する方向）に印加電圧に伴って移行
し、液晶層のダイレクターが電圧無印加時のダイレクタ
ー方向に比べて４５°電極配線方向に傾斜したとき、出
射側の偏光子の透過軸と偏光の方位角が一致して白表示
となる。

【００１１】このＩＰＳ表示方式の液晶表示装置は、視
野角においても、また色相やコントラストの変化も少な
く、広い視野角が得られる。

【００１２】このＩＰＳ表示方式の液晶表示装置に関す
る従来技術を開示したものとしては、Ｋ．Ｋｏｎｄｏ，
「Ｗｉｄｅ−Ｖｉｅｗｉｎｇ−ＡｎｇｌｅＤｉｓｐｌ
ａｙｗｉｔｈＩｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ
ＭｏｄｅｏｆＮｅｍａｔｉｃＬＣｓＡｄｄｌ
ｅｓｓｅｄｂｙ１３．３ｉｎ．ＸＧＡＴＦＴｓ」
ＳＩＤ９６ＤＩＧＥＳＴ、特開平５−５０５２４７
号公報を挙げることができる。

【００１３】また、液晶表示装置の低電圧駆動化を図る
方式として、基板と隣接する偏光子の間に複屈折媒体
（位相差板）を設けて、ＯＮ電圧時またはＯＦＦ電圧時
の液晶層の位相差を補償するものが提案されている（特
開平５−２４９４５７号公報）。この場合の位相差の補
償とは、液晶層の位相差による楕円偏光を複屈折媒体に
より直線偏光または楕円率の小さい楕円偏光にすること
を言う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記ＴＮ表示方式の液
晶表示装置およびＩＰＳ表示方式の液晶表示装置は、何
れも２枚の偏光子で液晶パネルを挟んでいる。

【００１５】これらの各方式の液晶表示装置以外の液晶
表示装置においても、例えばツイスト角が１８０°以上
であるようなＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮ
ｅｍａｔｉｃ）表示方式や液晶層がねじれていないＯＣ
Ｂ（Ｏｐｔｉｃａｌ−Ｃｏｎｐｅｎｓａｔｅｄ−Ｂｉｒ
ｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）表示方式、垂直配向方式、強誘
電性液晶を用いた液晶表示装置など、干渉色で表示を行
うものは、何れも液晶層を挟むように偏光子を２枚用い
ている。この種の干渉色で表示を行う液晶表示装置につ
いて白黒表示の理想状態の偏光を考えると、明状態で液
晶パネル通過後の偏光が著性偏光で、かつ出射側偏光子
の透過軸と一致し、暗状態で液晶パネル通過後の偏光が
直線偏光で、かつ出射側偏光子の吸収軸と一致すること
である。

【００１６】また、液晶パネルは電圧に依存する偏光変
換器と考えられ、前記理想状態をなし遂げるためには偏
光変換器がＯＦＦ電圧とＯＮ電圧で直線偏光で、かつπ
位相差の変換を行わなければならない。しかし、実際に
は可視光領域の波長でπ位相差が変化する液晶パネルは
ない。このため、各種の液晶パネルが発明される訳けだ
が、ＯＦＦ電圧とＯＮ電圧暗表示の位相差変換量がπ以
下で、かつ位相差変換量が波長によって異なるため、例
えば暗表示で理想状態を作ると明状態で理想状態とはな
らなくなり、色相が悪化するという問題があった。

【００１７】また、液晶パネルの基板と隣接する偏光板
の間に複屈折媒体からなる位相子を設けて低電圧化を図
る方法は、例えばポリカーボネートフィルムのような位
相子を設け、所望の電圧における液晶層の位相差と前記
複屈折媒体の位相差を概略一致させ、かつ前記複屈折媒
体を液晶層の位相差を補償可能な配置に設定する。これ
により、所望の電圧にける液晶層の位相差は補償され、
直線偏光または楕円率の小さな楕円偏光となり、出射光
側偏光板の吸収軸方向と前記直線偏光の方位角が一致し
ている場合は光は吸収され、出射光側偏光板の透過軸方
向と前記直線偏光の方位角が一致している場合は光は透
過される。

【００１８】しかし、前記位相子は所望の電圧における
液晶層の位相差以外にも影響を及ぼす。すなわち、ノー
マリオープン表示のＴＮ液晶パネルの場合、ＯＮ電圧は
暗表示に一致し、位相子により液晶層の位相差が見掛け
上小さくなってＯＦＦ電圧時の明表示が青くなる。

【００１９】これに対し、前記ＩＰＳ方式液晶パネルは
液晶と配向膜の界面の規制力が大きく、前記ＴＮ方式等
の上下２枚の基板の電極で液晶をスイッチングする液晶
表示装置に比べると明状態を得るには高い電圧が必要と
なる。また、ＯＦＦ電圧で黒表示を行うため、液晶層の
厚さのばらつきが液晶表示装置全体として輝度ムラを発
生させる。この輝度ムラを緩和させるためには、電圧無
印加時に明であるノーマリオープン表示が有効である。
よって、位相子によってノーマリオープン化と低電圧化
の両立をなし遂げることが好ましい。

【００２０】上記ＴＮ方式やＩＰＳ方式の液晶パネル等
には色相の視角依存性がある。この原因は、液晶分子自
体の屈折率異方性によるものである。液晶表示装置の色
相を決定する要素としては、光源の発光スペクトルがあ
るが、このスペクトルは視角に依存せず、液晶表示装置
の色相の視角依存性を改善できない。

【００２１】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、駆動電圧が低く、明状態の色相が良好で、かつ
色相の視角依存性の少ない液晶表示装置を提供すること
にある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題をま
とめると、明または暗表示の色相劣化、低駆動電圧化の
ための位相子の位相差による液晶パネルの明状態の色相
悪化の解決およびＩＰＳ方式液晶パネルのノーマリオー
プン化の実現である。

【００２３】明または暗表示の色相劣化は液晶パネルの
下側（バックライト側）に偏光子を設け、かつ前記液晶
パネルの偏光子と上記新たに設けた偏光子の間に位相子
を配置することによって入射光の波長依存性を最適化で
き、色相改善を達成することができる。

【００２４】低駆動電圧化のための位相子の位相差によ
る液晶パネルの明状態の色相の悪化は、液晶パネルを構
成する一対の基板（上基板：第１の基板、下基板：第２
の基板）と隣接する偏光子の間に位相子を設け、かつ液
晶パネルの下側（光源：バックライト側）に偏光子を新
たに偏光子を一層設けると共に前記偏光子と前記新たに
設けた偏光子の間に位相子を設けて液晶層の位相差の補
償と入射光の色相を調整することで達成される。

【００２５】一方、液晶パネルの基板に隣接する２枚の
偏光子は暗状態の透過率を充分に下げるため、９９．９
％以上高い偏光分離率が必要である。ここで、偏光分離
率は入射光を２つの成分に分離する割合であり、理想値
１００％は位相差がπ異なる２つの偏光に分離できる偏
光子であり、例えば方位角が直交する２つの直線偏光に
分離する偏光子や、左回りと見後回りの円偏光に分離す
ることのできる旋光子を意味する。

【００２６】また、上記偏光子に対して液晶パネルとは
反対側の外面に設けた偏光子の偏光分離率は９８％以下
であることが好ましい。この偏光子としては従来のポリ
ビニールアルコールにヨウ素や染料を染み込ませて延伸
した偏光板、選択反射可能な厚さ方向に複屈折媒体がね
じれているコレステリックフィルム（例えば、Ｔ．Ｓｈ
ｅｆｆｅｒ：「ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃＤｉ
ｓｐｌａｙｗｉｔｈＣｈｏｌｅｓｔｒｉｃＲｅｆｌ
ｅｃｔｏｒ」ＡｐｐｌｙｅｄＰｈｉｓｉｃｓ，Ｖｏ
ｌ．１８，１９７５参照）や、屈折率が異なる媒体を幾
層か重ね合わせた多層膜（例えば、石黒、池田、横田：
「光学薄膜」共立出版社、１９９４）等の偏光分離機能
を有するものであればよい。

【００２７】液晶表示装置の色相を決定する他の要素と
しては、光源の色相を挙げることができるが、光源の色
相を変えると輝度が低下する。これに対し、偏光子と位
相子での色相調整は光源に依存しないので、光源による
色相調整に比べて明るさの点で有利である。

【００２８】以上のことから、本発明は次に記載した手
段により前記課題を解決したものである。

【００２９】すなわち、請求項１に記載の第１の発明
は、内面に第１の電極と第２の電極をそれぞれ有する第
１基板と第２基板の間に液晶層を挟持した液晶パネル
と、前記液晶パネルの前記第２基板側に光源を配置した
透過型の液晶表示装置において、前記液晶パネルの第１
基板側に配置した第１の偏光子と前記第２基板側に配置
した第２の偏光子と、前記１の偏光子と第２の偏光子の
何れか一方の前記液晶パネルとは反対側に配置した第３
の偏光子と、前記第１の偏光子、第２の偏光子および第
３の偏光子の間の少なくとも一箇所に配置した少なくと
も一枚の位相子とを具備し、前記第１の偏光子と第２の
偏光子の偏光分離率が９９．９％以上であり、前記第３
の偏光子の偏光分離率が９８％以下であることを特徴と
する。

【００３０】また、請求項２に記載の第２の発明は、第
１の基板と、内面に第１電極と第２電極を隣接配置した
第２の基板との間に液晶層を挟持した液晶パネルと、前
記液晶パネルの前記第２基板側に光源を配置した透過型
の液晶表示装置において、前記液晶パネルの第１基板側
に配置した第１の偏光子と前記第２基板側に配置した第
２の偏光子と、前記１の偏光子と第２の偏光子の何れか
一方の前記液晶パネルとは反対側に配置した第３の偏光
子と、前記第１の偏光子、第２の偏光子および第３の偏
光子の間の少なくとも一箇所に配置した少なくとも一枚
の位相子とを具備し、前記第３の偏光子の偏光分離率が
９８％以下であることを特徴とする。

【００３１】さらに、請求項３に記載の第３の発明は、
上記第１または第２の発明における前記位相子を前記第
２の偏光子と第３の偏光子の間に設置したことを特徴と
する。

【００３２】さらに、請求項４に記載の第４の発明は、
上記第２または第３の発明における前記位相子の遅相軸
が厚さ方向にねじれていることを特徴とする。

【００３３】さらに、請求項５に記載の第５の発明は、
上記第２または第３の発明における前記位相子の遅相軸
が厚さ方向、かつ前記液晶パネルの電圧印加時のスイッ
チング方向とは逆方向にねじれていると共に前記液晶層
と同等の位相差を有することを特徴とする。

【００３４】さらに、請求項６に記載の第６の発明は、
上記第２または第３の発明における前記液晶パネルの入
射光側の偏光子の光透過軸と、当該液晶パネルの電圧無
印加時の前記液晶層の液晶分子の平均的配向方向を示す
単位ベクトルとのなす角が０°〜３０°であることを特
徴とする。

【００３５】さらに、請求項７に記載の第７の発明は、
上記第２または第３の発明における前記液晶パネルの電
圧印加時の前記液晶層の液晶分子の平均的方向を示す単
位ベクトルが前記印加電圧による電界方向に向き、当該
単位ベクトルの平均的な方向と前記検光子の光学軸との
なす角が７０〜９０°であることを特徴とする。

【００３６】さらに、請求項８に記載の第８の発明は、
上記第２または第３の発明における前記第１の偏光子、
第２の偏光子および第３の偏光子の少なくとも一枚の分
光透過特性が、短波長側で高く、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表示系の
色相表示におけるａ^*が０以下であることを特徴とす
る。

【００３７】このように、本発明は、２枚の基板の間に
液晶層を挟持し、かつ前記各基板の内面には互いに交差
するごとく形成したストライプ状の電極を有し、これら
各基板の電極間に電圧を印加して液晶層が基板と垂直な
方向にスイッチングするごとく構成された液晶パネル、
あるいは上記２枚の基板の一方に隣接させて形成した電
極を有し、当該基板間に挟持した液晶層が基板と平行な
方向にスイッチングするごとく構成された液晶パネルに
おいて、前記液晶パネルを挟むように２枚の偏光子を配
置し、その何れか一方の偏光子の液晶パネルと反対側の
外面に新たな偏光子を設け、これらの偏光子の間の少な
くとも１箇所に少なくとも１枚の位相子を設けてなり、
上記液晶パネルを挟んで設けた２枚の偏光子の偏光分離
率を９９．９％以上とし、上記新たに設けた偏光子の偏
光分離率を９８％以下とした。

【００３８】位相子を用いて低駆動電圧化したＯＮ電圧
におけるＴＮ方式およびＩＰＳ方式の液晶表示装置で
は、液晶層のねじれが完全に解消されていない。

【００３９】通常のＯＮ電圧時のＴＮ液晶パネルの場合
は、液晶層の中央層付近は基板に対して９０°近傍の角
度をなしているが、配向膜近傍の液晶層は界面規制力に
よって基板に対する角度が低く、かつ幾分ねじれが残っ
ている。しかし、上下基板の液晶配向軸が直交であるた
め、界面層の位相差は補償される。複屈折媒体で低駆動
電圧化を図ると、液晶層の中央付近の基板に対する角度
は低くなり、またねじれも中央層まで影響するので、透
過偏光の旋光性が発生する。

【００４０】ＩＰＳ液晶パネルの場合は、ＯＦＦ電圧で
平行配向で、電圧に伴い液晶層のダイレクターが電界方
向であるが、電極は液晶パネルの一方の基板のみに形成
させているため、電極を形成していない他の基板におい
ては界面規制力によって液晶層があまり電界方向に向か
ない。ＯＮ電圧時の液晶層のねじれが残っているため液
晶層を透過する光に旋光性が生じてしまい、光の波長に
よって液晶層透過偏光の方位角がずれてしまい、出射側
の偏光子に完全に吸収されないため、コントラストが低
下するという問題がある。この問題を解決する手段とし
て、液晶パネルの基板と隣接する偏光子の間に複屈折媒
体からなり遅層軸が厚さ方向にねじれている位相子を設
ける。この位相子は液晶パネルの電圧印加時のスイッチ
ング方向と逆方向にねじれており、かつ当該位相子は液
晶層と同等の位相差に設定した。

【００４１】液晶パネルは色相の視角依存性を有する。
光源の色相は視角を変えても変化がないが、液晶パネル
の下側に偏光子を設け、さらにこの偏光子の外面に新た
な偏光子を設けて、上記偏光子と新たなに設けた偏光子
の間に位相子を配置した場合、視角においても色相の調
整が可能になる。上記新たに設けた偏光子と位相子から
発生する色相の視角依存性と液晶パネルの視角依存性が
相殺するように、液晶パネルの基板に隣接する入射光側
（下側）の偏光子の光学軸と新たに設けた位相子の光軸
のなす角を設定することにより、色相の視角依存性を改
善することができる。

【００４２】すなわち、液晶パネルの入射光側の偏光子
の透過軸と当該液晶パネルの電圧無印加時の液晶の分子
軸の平均的な配向方向を示すベクトルのなす角を０°か
ら２０°とした。

【００４３】ＩＰＳ方式の液晶表示装置により有効な手
段として、液晶パネルに電圧が印加され、液晶層の液晶
分子軸の平均的な方向を示す単位ベクトルが電圧に伴っ
て電界方向を向き、当該単位ベクトルの平均的な方向と
前記複屈折媒体からなる位相子の光学軸がなす角が７０
°から９０°となるように当該位相子を設ける。

【００４４】また、視角によって液晶パネルの色相は黄
色方向に移行するので、液晶パネルに設けた偏光子の少
なくとも１枚の偏光子の分光透過特性において、短波長
側の透過率が相対的に高く、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表示系で色相
を表したときに、ａ^*は０以下であることが好ましい。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を参照して詳細に説明する。

【００４６】〔実施例１〕図１は本発明の第１実施例の
構成を説明する模式断面図であって、１Ａと１Ｂおよび
１Ｃはそれぞれ第１と第２および第３の偏光子、２Ａと
２Ｂはそれぞれ上基板（第１の基板）と下基板（第２の
基板）、３Ａと３Ｂはそれぞれ上基板に形成した電極と
下基板に形成した電極、４Ａと４Ｂはそれぞれ上配向膜
と下配向膜、５は液晶層、６は位相子、７は拡散層、８
は線光源、９は導光体、１０Ａと１０Ｂはそれぞれ光源
の反射板とパネル反射板、１１は駆動電源である。

【００４７】同図において、第１の偏光子１Ａと第２の
偏光子１Ｂは住友化学工業（株）製のＳＨ−１８３２Ａ
Ｐ（商品名）の偏光子、第３の偏光子１Ｃは同社製のＳ
Ｇ１８５２ＡＰ（商品名）、第１の基板２Ａと第２の基
板２Ｂはガラス基板、上配向膜４Ａと下配向膜４Ｂはポ
リイミド膜、位相子６はポリカーボネートフィルム、拡
散層７は辻本電機製作所製のＤ１１３Ｔ（商品名）、線
光源８は色温度が５１００ケルビンの３波長発光蛍光
灯、導光体９はアクリル板からなる。

【００４８】また、液晶層５は液晶材料の屈折率異方性
の差Δｎと液晶層の厚さｄとの積Δｎ・ｄ（ＬＣ）を
０．４１μｍとし、液晶分子のねじれ角を９０°とした
ＴＮ液晶層である。

【００４９】なお、一方の基板に薄膜トランジスタ素子
のような能動素子やカラーフィルタを設けてもよい。

【００５０】ここで、偏光分離率は、同じ仕様の偏光板
（偏光子）を２枚用い、当該２枚の偏光板の吸収軸の配
置を平行および直交として、平行配置時の透過輝度をＹ
ｐ、直交配置時の透過輝度をＹｃとしたとき、（Ｙｐ−
Ｙｃ）／（Ｙｐ＋Ｙｃ）の平方根と定義する。

【００５１】第１と第２の偏光子の偏光分離率は９９．
９％、第３の偏光子の偏光分離率は９８％である。

【００５２】位相子６は２軸性位相子であり、この位相
子を構成する複屈折媒体材料の屈折率異方性の差Δｎと
その厚さｎの積Δｎ・ｄ（Ｆｉｌｍ）は０．３μｍとし
た。

【００５３】図２は図１に示した本発明の第１実施例の
液晶表示装置における軸構成の説明図であって、１２は
入射光側偏光子（第３の偏光子）の吸収軸、１３は位相
子の遅相軸、１４は下側偏光子（第２の偏光子）の吸収
軸、１５は下配向膜の配向軸、１６は上配向膜の配向
軸、１７は上側偏光子（第１の偏光子）の吸収軸を示
す。

【００５４】第３の偏光子１Ｃの吸収軸１２と位相子の
遅相軸１３は４５°をなし、位相子の遅相軸１３と第２
偏光子の吸収軸１４は４５°をなし、第３の偏光子１Ｃ
の吸収軸１２と第２偏光子の吸収軸１４は９０°をな
し、第２偏光子の吸収軸１４と下配向膜の配向軸１５は
一致し、下配向膜の配向軸１５と上配向膜の配向軸１６
は９０°をなし、上配向膜の配向軸１６と第１の偏光子
１Ａの吸収軸１７は一致している。

【００５５】この実施例の液晶表示装置はノーマリオー
プン表示であり、駆動電源１１から電圧の供給がないＯ
ＦＦ電圧時で明表示となる。明表示の分光透過率は、光
波長が５００ｎｍから６３０ｎｍの領域で４％の変動範
囲となり、第３の偏光子１ｃと位相子６を配置したこと
で色相の改善がなされている。

【００５６】これに対し、第３の偏光子１ｃと位相子６
を除いて液晶表示装置を構成したところ、上記の波長領
域で１０％の変動は観測され、かつ長波長域で相対的に
低い変動が見られた。

【００５７】また、上記実施例の構造とした液晶表示装
置において、Δｎ・ｄ（Ｆｉｌｍ）を０．３μｍとした
ことにより、液晶パネルへ入射する入射光波長依存性の
調整が可能となった。Δｎ・ｄ（Ｆｉｌｍ）が０．３μ
ｍであるということは、波長６００ｎｍに対して（１／
２）λの波長板として作用し、第３の偏光子１Ｃを通過
した波長６００ｎｍの光は当該第３の偏光子１Ｃの透過
軸と９０°方位角が異なる直線偏光となり、他の波長の
光は位相子を構成するポリカーボネートフィルムの屈折
率の波長依存性によって幾分楕円偏光となるいためであ
る。

【００５８】また、この楕円偏光の方位角と第２の偏光
子１Ｂの透過軸とが一致しているため、第２の偏光子１
Ｂによる吸収は少なく、偏光分離率の低い第３の偏光子
と位相子６を設けたことによる輝度の低下は殆どない。

【００５９】このように、本実施例の液晶表示装置によ
れば、駆動電圧が低く、明状態の色相が良好で、かつ色
相の視角依存性の少ない液晶表示装置を提供することが
できる。

【００６０】〔実施例２〕図３は本発明の第２実施例の
構成を説明する模式断面図であって、６Ａは第１の位相
子、６Ｂは第２の位相子、図１と同一符号は同一機能部
分に相当する。

【００６１】この実施例の液晶表示装置は、駆動電源か
ら電圧を供給して液晶層５の配向軸を回転させるための
電極３Ａ，３Ｂを一方の基板（下基板：第２の基板）２
Ｂにのみ形成して液晶層を基板と平行な面内で回転させ
るようにしたＩＰＳ方式の液晶表示装置に本発明を適用
したものである。

【００６２】第１の偏光子１Ａと第２の偏光子１Ｂは住
友化学工業（株）製のＳＨ−１８３２ＡＰ（商品名）の
偏光子、第１の基板２Ａと第２の基板２Ｂはガラス基
板、上配向膜４Ａと下配向膜４Ｂはポリイミド膜、第１
の位相子６Ａと第２の位相子６Ｂはポリカーボネートフ
ィルム、第３の偏光子１Ｃは住友化学工業（株）製のＳ
Ｇ１８５２ＡＰ（商品名）、拡散層７は辻本電機製作所
製のＤ１１３Ｔ（商品名）、線光源８は色温度が５１０
０ケルビンの３波長発光蛍光灯、導光体９はアクリル板
からなる。

【００６３】また、液晶層５は液晶材料の屈折率異方性
の差Δｎと液晶層の厚さｄとの積Δｎ・ｄ（ＬＣ）を
０．３μｍとし、液晶分子のねじれ角を０°としたＴＮ
液晶層である。

【００６４】なお、一方の基板に薄膜トランジスタ素子
のような能動素子やカラーフィルタを設けてもよい。

【００６５】図４は図３に示した本発明の第２実施例の
液晶表示装置における軸構成と電極配線の説明図であっ
て、１８は電極配線、１９は複屈折媒体からなる第２の
位相子６Ｂの遅相軸、図２と同一符号は同一部分を示
す。

【００６６】また、第１の位相子６ＡのΔｎ・ｄ（Ｆｉ
ｌｍ）は０．１μｍ、第２の位相子６ＢのΔｎ・ｄ（Ｆ
ｉｌｍ）は０．２μｍである。

【００６７】第３の偏光子１Ｃの吸収軸１２と第１の位
相子６Ａの遅相軸１３および下側偏光子（第２の偏光
子）の吸収軸１４は一致し、第２偏光子の吸収軸１４と
下配向膜の配向軸１５は２５°をなし、上配向膜の配向
軸１６と第２の位相子６Ｂの遅相軸１９とは４５°をな
し、下側偏光子（第２の偏光子）の吸収軸１４と上側偏
光子（第１の偏光子）の吸収軸１７は８５°をなしてい
る。

【００６８】また、電極配線１８の形成方向と下側偏光
子（第２の偏光子）の吸収軸１４は反時計回りに１５°
をなしている。

【００６９】この実施例の液晶表示装置はノーマリオー
プン表示であり、駆動電源１１から印加される電圧がＯ
Ｎで暗状態となる。

【００７０】第２の位相子６Ｂを設けない場合のＯＮ電
圧は実効電圧で７Ｖであるが、この実施例では５Ｖ印加
時の液晶層５の実質的な位相差と第２の位相子６Ｂの位
相差を合わせ、かつ液晶層５の位相差を補償する配置に
設定して液晶表示装置の低駆動電圧化を可能とした。

【００７１】図５は本発明による液晶表示装置の第２実
施例における輝度−電圧特性を第２の位相子６Ｂを設け
ない液晶表示装置の輝度−電圧特性と比較して示すグラ
フ図であって、横軸に印加電圧（Ｖｒｍｓ）を、縦軸に
輝度（ｃｄ／ｍ²）を取って示す。

【００７２】なお、比較例は、前記図３に示した実施例
２の構造において第２の位相子６Ｂを設けず、かつ図４
における第３の偏光子１Ｃの吸収軸１２と第１の位相子
６Ａの遅相軸１３および下側偏光子（第２の偏光子）の
吸収軸１４と下配向膜の配向軸１５は一致し、下側偏光
子（第２の偏光子）の吸収軸１４と上側偏光子（第１の
偏光子）の吸収軸１７が９０°をなす時の液晶表示装置
の輝度−電圧特性である。

【００７３】すなわち、図５に示したように、実施例２
は同図に曲線２１で示した特性を有し、これに対して比
較例は同図曲線２２で示した特性となる。

【００７４】両特性を比較して明らかなように、本発明
では大幅な低電圧駆動が可能であることが分かる。

【００７５】このＩＰＳ方式の液晶表示装置は、色相や
コントラスト比の視角依存性が少ないが、視角によって
黄色方向に色相が変化する。前記図４に示した軸構成で
上下と左右を定義すると、上下方向の色相変化が左右方
向に比べて大きい。

【００７６】光源の発行スペクトルの各波長における発
光比は視角に依存せずに一定であるため、斜め方向の色
相改善ができない。

【００７７】一方、第３の偏光子１Ｃと第１の位相子６
Ａにおいては、正面方向と斜め方向で異なる着色を作る
ことができるので、視野角においても色相の改善が可能
である。

【００７８】前記第３の偏光子１Ｃと第１の位相子６Ａ
においては、左右方向の色相変化が上下方向に比べて大
きい。実施例２の液晶パネルと第３の偏光子１Ｃと第１
の位相子６Ａの配置関係は互いの色相変化を打ち消す配
置となっており、ＩＰＳ方式液晶表示装置の視野角特性
が改善されている。

【００７９】ただし、実施例２のＩＰＳ方式液晶パネル
と第３の偏光子１Ｃと第１の位相子６Ａの配置関係は第
１の位相子６Ａの厚み方向の屈折率（ｎｚ）に依存す
る。

【００８０】第１の位相子６Ａの平面２方向の屈折率を
ｎｘ，ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙ）とし、実施例２の第１の位相
子６Ａを用いる場合においても視野角による色相の改善
が可能であり、前記第３の偏光子１Ｃと第１の位相子６
Ａから発生する視角依存性と液晶パネルの視角依存性が
相殺するように配置することが重要である。

【００８１】そして、第１の位相子６Ａの位相差を次に
決定することによって色相改善が可能となる。例えば、
実施例２の第１の位相子６Ａと平面方向の位相差が同じ
で屈折率が異なる位相子を（λ／２）＋１００ｎｍに設
定すればよい。そうすると、実施例２の配置から９０°
回転させて第１の位相子６Ａを配置でき、色相の視角依
存性の改善が可能となる。また、第１の偏光子１Ａと第
２の偏光子１Ｂの色相は、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表示系で色相を
表したときにａ^*が−１．２で、青色が強いので色相が
黄色方向にシフトする量を低減する効果がある。

【００８２】〔実施例３〕図６は本発明の第３実施例の
構成を説明する模式断面図であって、２Ｃは第３の基
板、２Ｄは第４の基板、３Ａと３Ｂは液晶パネルの電
極、３Ｃと３Ｄは補償素子の電極、４Ｃと４Ｄは第３の
配向膜と第４の配向膜で補償素子の配向膜、５Ａは液晶
パネルの液晶層、５Ｂは補償素子の液晶層、１１Ａは液
晶パネルの駆動電源、１１Ｂは補償素子の駆動電源、前
記実施例と同一符号は同一機能部分に相当する。

【００８３】この実施例では、実施例２に示した液晶パ
ネルに第３の基板２Ｃと第４の基板２Ｄ、第４の基板２
Ｄ上に形成した電極３Ｃと３Ｄ、配向膜４Ｃと４Ｄ、液
晶層５Ｂからなる補償素子を積層したものである。

【００８４】同図において、駆動電源１１Ｂから５Ｖの
電圧を印加しておき、第１の基板２Ａ上の配向膜４Ａの
配向方向と第４の基板２Ｄ上の配向膜４Ｄの配向方向は
９０°をなし、電極３Ｂと電極３Ｃの配線方向は一致さ
せ、電極３Ｂの配線方向と第１の基板２Ａ上の液晶配向
方向は反時計回りに１５°をなし、電極３Ｃの配線方向
と第４の基板２Ｄ上の液晶配向方向は時計回りに１５°
をなしている。

【００８５】この実施例の液晶表示装置はノーマリオー
プンであり、第１の基板２Ａと第２の基板２Ｂ、電極３
Ｂ、配向膜４Ａと４Ｂ、液晶層５Ａとからなる液晶パネ
ルに対して駆動電源１１Ａから駆動電圧が印加され液晶
層５Ａがスイッチングすることによって輝度が低下し、
駆動電源１１Ａから駆動電圧が５Ｖに達したときの液晶
層５Ａと５Ｂの位相差と第３の基板２Ｃと第４の基板２
Ｄ、電極３Ｃ、配向膜４Ｃと４Ｄ、液晶層５Ｂおよび駆
動電源１１Ｂからなる補償素子の位相差は一致し、かつ
ねじれ方向が逆となることで補償可能となる。

【００８６】この実施例の構成により、２軸性位相子を
設けた場合よりも暗表示の透過率が低くなり、コントラ
スト比１５０：１が得られた。また、補償素子の構成材
を有機高分子フィルムと代替すれば消費電力を低下さ
せ、軽量化できる。

【００８７】なお、上記各実施例では多色カラー表示の
ための構成については特に説明していないが、多色のカ
ラー表示を行う所謂カラー液晶表示装置では、上記一対
の基板の透明な基板に複数（一般には３種類：３原色）
のカラーフィルタを所定の相互配置関係で形成し上記カ
ラーフィルタの透過光または反射光を制御してカラー表
示を得るようにすればよい。

【００８８】図７は本発明による液晶表示装置の全体構
造の一例を説明するための展開斜視図である。

【００８９】同図において、符号６０は液晶表示装置全
体を示し、表示窓６２を有するフレーム６１、絶縁シー
ト６３、プリント基板６４、スペーサ６５、液晶パネル
６６、クッション材６７、線光源８、導光体９、および
モールドフレーム６８をこの順で積層してフレーム６１
とモールドフレーム６８で鋏込んで一体に固定される。
なお、６９は線光源８を駆動するインバータに給電する
ための電源ソケットである。

【００９０】この形式では、液晶パネル６６とプリント
基板６４とはテープキャリアパッケージで接続される
が、これに代えて液晶パネルを構成する透明基板の周辺
部に直接駆動ＩＣ等を含む周辺回路を実装してもよい。

【００９１】図８は本発明によ液晶表示装置を組み込ん
だ電子機器の一例としてのラップトップパソコンの斜視
図である。

【００９２】このラップトップパソコンは本体部７０と
モニター部７１とからなり、モニター部には本発明によ
る液晶パネルを組み込んだ液晶表示装置６０を実装して
いる。なお、７２は明るさボリウム、７３はコトラスト
ボリウム、７４は表示背景と画像の反転スイッチであ
る。

【００９３】図９は図８に示したラップトップパソコン
における液晶表示装置のコントロール回路例の概略ブロ
ック図であって、本体部のマイクロプロセッサ７５で処
理した結果をコントロール用ＬＳＩ７６を介して駆動用
ＩＣ７８で液晶パネル６６を駆動する。なお、ＲＯＭ，
ＲＡＭ等のメモリ７７は表示の手順や表示データの格納
を行うものである。

【００９４】このラップトップパソコンによれば、駆動
電圧が低く、明状態の色相が良好で、かつ色相の視角依
存性の少ない表示を得ることができる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＴＮ方式やＩＰＳ方式の液晶パネルにおける色相の視角
依存性を解消し、駆動電圧が低く、明状態の色相が良好
で、かつ色相の視角依存性の少ない表示を得ることがで
きる液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を説明する模式断面
図である。

【図２】本発明の第１実施例の液晶表示装置における軸
構成の説明図である。

【図３】本発明の第２実施例の構成を説明する模式断面
図である。

【図４】本発明の第２実施例の液晶表示装置における軸
構成と電極配線の説明図である。

【図５】本発明による液晶表示装置の第２実施例におけ
る輝度−電圧特性を第２の位相子を設けない液晶表示装
置の輝度−電圧特性と比較して示すグラフ図である。

【図６】本発明の第３実施例の構成を説明する模式断面
図である。

【図７】本発明による液晶表示装置の全体構造の一例を
説明するための展開斜視図である。

【図８】本発明による液晶表示装置を組み込んだ電子機
器の一例としてのラップトップパソコンの斜視図であ
る。

【図９】図８に示したラップトップパソコンにおける液
晶表示装置のコントロール回路例の概略ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ第１，第２，第３の偏光子２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ第１，第２，第３，第４の基
板３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ配向膜５，５Ａ，５Ｂ液晶層６，６Ａ，６Ｂ位相子７拡散層８線光源９導光体１０Ａ光源の反射板１０Ｂパネルの反射板１１，１１Ａ，１１Ｂ駆動電源１２入射光側偏光子の吸収軸１３位相子の遅相軸１４下側偏光子の吸収軸１５下配向膜の配向軸１６上配向膜の配向軸１７上側偏光子の吸収軸１８電極配線１９第２の位相子の遅相軸。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面に第１の電極と第２の電極をそれぞれ
有する第１基板と第２基板の間に液晶層を挟持した液晶
パネルと、前記液晶パネルの前記第２基板側に光源を配
置した透過型の液晶表示装置において、前記液晶パネルの第１基板側に配置した第１の偏光子と
前記第２基板側に配置した第２の偏光子と、前記１の偏
光子と第２の偏光子の何れか一方の前記液晶パネルとは
反対側に配置した第３の偏光子と、前記第１の偏光子、
第２の偏光子および第３の偏光子の間の少なくとも一箇
所に配置した少なくとも一枚の位相子とを具備し、前記
第１の偏光子と第２の偏光子の偏光分離率が９９．９％
以上であり、前記第３の偏光子の偏光分離率が９８％以
下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】第１の基板と、内面に第１電極と第２電極
を隣接配置した第２の基板との間に液晶層を挟持した液
晶パネルと、前記液晶パネルの前記第２基板側に光源を
配置した透過型の液晶表示装置において、前記液晶パネルの第１基板側に配置した第１の偏光子と
前記第２基板側に配置した第２の偏光子と、前記１の偏
光子と第２の偏光子の何れか一方の前記液晶パネルとは
反対側に配置した第３の偏光子と、前記第１の偏光子、
第２の偏光子および第３の偏光子の間の少なくとも一箇
所に配置した少なくとも一枚の位相子とを具備し、前記
第３の偏光子の偏光分離率が９８％以下であることを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項３】前記位相子を前記第２の偏光子と第３の偏
光子の間に設置したことを特徴とする請求項１または２
に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記位相子の遅相軸が厚さ方向にねじれて
いることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表
示装置。
【請求項５】前記位相子の遅相軸が厚さ方向、かつ前記
液晶パネルの電圧印加時のスイッチング方向とは逆方向
にねじれていると共に前記液晶層と同等の位相差を有す
ることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶表示
装置。
【請求項６】前記液晶パネルの入射光側の偏光子の光透
過軸と、当該液晶パネルの電圧無印加時の前記液晶層の
液晶分子の平均的配向方向を示す単位ベクトルとのなす
角が０°〜３０°であることを特徴とする請求項２また
は３に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記液晶パネルの電圧印加時の前記液晶層
の液晶分子の平均的方向を示す単位ベクトルが前記印加
電圧による電界方向に向き、当該単位ベクトルの平均的
な方向と前記位相子の光学軸とのなす角が７０〜９０°
であることを特徴とする請求項２または３に記載の液晶
表示装置。
【請求項８】前記第１の偏光子、第２の偏光子および第
３の偏光子の少なくとも一枚の分光透過特性が、短波長
側で高く、Ｌ^*ａ^*ｂ^*表示系の色相表示におけるａ^*
が０以下であることを特徴とする請求項２または３に記
載の液晶表示装置。