JPH03263013A - 液晶パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は位相差フィルムを用いて高コントラストの白黒
表示を行うＳＴＮ型液晶パネルに関し、リタデーション
の波長依存性が異なる２枚の位相差フィルムを組み合わ
せることにより、コントラストの良好な白黒表示の液晶
パネルを提供することを目的とし、 液晶パネルを、偏光子と、リタデーションの波長依存性
が異なる第１と第２の２枚の位相差フィルムを直交させ
て重ね合わせた補償用位相差フィルムと、ガラス基板に
挟まれた液晶層とを用いて作り、光が偏光子−第１の位
相差フィルム−第２の位相差フィルム−液晶層−第２の
位相差フィルム−第１の位相差フィルム−偏光子の順に
通過するように構成する。反射型液晶パネルでは、偏光
子と補償用位相差フィルムと液晶層とがこの順に積層さ
れ、光は液晶層の反射電極で反射するように構成される
。

〔産業上の利用分野］ 本発明は液晶パネルに関し、特に、位相差フィルムを用
いて高コントラストの白黒表示を行うことができるＳＴ
Ｎ型液晶パネルに関する。

液晶分子の分子軸をセル層に沿って９０°ねじる（ツイ
ストさせる）従来のねじれネマティック型液晶（ＴＮ型
液晶）はコントラスト比が低く、大容量表示はできなか
ったが、近年、更にねじりの角度を大幅に増やして１８
０″から２７０°の範囲内とし、印加電圧に対する液晶
セルの光学特性変化を急峻にした超ねじれネマティック
型液晶（ＳＴＮ型液晶）が実用化されている。このＳＴ
Ｎ型液晶は、その複屈折効果を用いた表示方法により、
液晶は絵素数１０４〜１０５の表示が可能になり、この
ようなＳＴＮ型液晶を用いた単純マトリクス形式で多数
ラインの表示を実現した大容量カラー液晶デイスプレィ
装置がワードプロセッサや液晶テレビ等に商品化されて
いる。

ところが、このＳＴＮ型液晶は複屈折効果を用いた干渉
現象による色変化効果を表示に用いているために、オン
またはオフの状態で必然的に表示が着色する。

ところで、表示の色調に関しては、原理的にも白／黒表
示が可視光領域の全成分の光をオン／オフ変調して得ら
れることから、コントラストも良く、そのため、従来よ
り文書も白地に黒の文字や図表が一般に用いられてきて
いる。このため、ＣＲＴやフラットデイスプレィといっ
た電子デイスプレィ全体に対しても市場から白／黒表示
の要求があり、特に、使用時間の長い業務用のＯＡ機器
の分野からの要望は強い。

更に、ＳＴＮ型液晶の白／黒表示は、多色またはフルカ
ラーの表示を行う上でも必須の要件である。つまり、こ
のＳＴＮ型液晶を用いてカラー表示を行わせる場合には
、表示色が白／黒でないとレッドＲ，グリーンＧ、ブル
ーＢの三原色の間で色むらが発生する等の問題がある。

従って、大容量で表示品質の優れたＳＴＮ型液晶を用い
た白／黒表示の液晶パネルが要望されている。

〔従来の技術〕

ＳＴＮ型液晶の白／黒表示化に対しての技術的アプロー
チとしては、現在までに次の３つの方式が開発されてき
ている。

（１）ＯＭＩ形Ｓ　ＳＴＮ型液晶層のリタデーション（
Δｎ−ｄ：ｄは液晶層厚、Δルは液晶の複屈折値）を減
らして無彩色化を図るもの、白状態に近いがパネルの透
過率が低下する問題がある。

（２）色素添加形：ＳＴＮ型液晶のブルーモードを基本
とし、オフ時の青色表示状態を２色性色素の添加で色補
正して黒色を表示する。２色性色素の液晶への溶解によ
る白色状態の透過率低下、応答速度の低下という問題が
ある。

（３）２層形：　ＳＴＮ型液晶に無電極の光学的なＳＴ
Ｎ型液晶パネルを補償パネルとして積層して表示の着色
を解消する。補償パネルとＳＴＮ型液晶はツイスト方向
が逆でかつツイスト角度が等しく、積層体は吸収軸が直
交した一対の偏光板で挟まれ、ＤＳＴＮ型液晶と呼ばれ
る。

このうち、２層形のＤＳＴＮＳＴＮ型液晶パネル好な白
／黒表示が可能で透過率の低下の問題もないので、近年
、ＯＡ機器用の大型液晶表示装置用に使用され始めてい
る。

ところが、以上のように構成されたＤＳＴＮ型液晶表示
装置ではコントラスト等の表示特性は良好であるが、２
枚のＳＴＮ型液晶パネルを必要とするので、コストが高
い、重量が大きい等の欠点がある。

そこで、補償パネルの代わりに、延伸により複屈折性を
持たせた位相差フィルムを使用したＳＴＮ型の液晶パネ
ルが提本されている（特開昭６４５１９号公報、特開平
１−１８３６２５号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

然しなから、従来の位相差フィルムを使用したＳＴＮ型
液晶パネルでは、リタデーシゴンΔｎ−ｄの波長依存性
を変化させるためには、位相差フィルムの材質を変える
必要があった。また、材質の違いによる変化の範囲も限
られていた。従って、リタデーションΔ几・ｄの波長依
存性の大きな制御が必要な、背面電極を反射板として使
用した液晶パネル等では、光の波長分散に起因するコン
トラストの低下、表示色の着色などが発生するという問
題がある。

本発明の目的は前記従来の位相差フィルムを使用した白
／黒表示可能な液晶パネルにおける課題を解消し、光の
波長分散に起因するコントラストの低下、表示色の着色
を防止することができる液晶パネルを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成する本発明の液晶パネルの原理構成が第
１図（ａ）に示される０本発明の液晶パネルは、偏光子
１と、リタデーションの波長依存性が異なる２枚の位相
差フィルムＡ、Ｂを直交させて重ね合わせた補償用位相
差フィルム２と、ガラス基板３に挟まれた液晶層４とを
備えており、光が偏光子１−位相差フィルムへ−位相差
フィルムＢ−液晶層４−位相差フィルムＢ−位相差フィ
ルムＡ−偏光子１の順に通過するように構成されること
を特徴としている。

第１図（ｂ）は反射型の液晶パネルの原理を示すもので
あり、液晶パネルは、偏光子１と、リタデーションの波
長依存性が異なる２枚の位相差フィルムＡ、Ｂを直交さ
せて重ね合わせた補償用位相差フィルム２と、ガラス基
板３に挟まれた液晶１ｉ４とがこの順に積層され、光の
入射側のガラス基板３ａに透明電極５が設けられ、他方
のガラス基板３ｂに反射板となる背面電極６が設けられ
ている。

〔作用〕

本発明によれば、異なるリタデーションΔガ・ｄの波長
依存性を持つ２枚の位相差フィルムを重ね合わせること
によって、個々の位相差フィルムのリタデーションの波
長依存性の加算、減算が行われ、重ね合わされた補償用
位相差フィルムは所要のリタデーションΔル・ｄの波長
依存性を得る。この補償用位相差フィルムが偏光子と液
晶層の間にあると、液晶の持つ光の波長分散が補償用位
相差フィルムによって打ち消され、光の波長分散が減少
する。

この結果、ＳＴＮ型液晶パネルで高コントラストで、白
／黒表示の実現ができる。

［実施例〕 以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。

第２図は本発明の液晶パネルの一実施例の構成を示す断
面図である。この実施例の液晶パネル２０は反射型白黒
液晶パネルであり、図において、２１は偏光子、２２は
延伸により複屈折特性を持たせた第１の位相差フィルム
２２１と第２の位相差フィルム２２２とが直交して積層
された補償用位相差フィルム、２３はガラス基板２３１
．２３２に挟まれたＳＴＮ型の液晶層である。そして、
液晶層２３を挟むガラス基板２３１にはＩＴＯ等の透明
電極２３１ａが設けられており、ガラス基板２３２には
反射板となる背面電極２３２ａが設けられている。なお
、第２図には配向膜は図示していない。

以上のように構成された反射型液晶パネル２０に光が入
射すると、光は、偏光子２１−第１の位相差フィルム２
２１−第２の位相差フィルム２２２−ガラス基板２３１
−液晶層２３と伝播して背面電極２３２ａで反射し、液
晶層２３−ガラス基板２３１−第２の位相差フィルム２
２２−第１の位相差フィルム２２１−偏光子２１の順に
通過して液晶パネル２０から放射される。

第１の位相差フィルム２２１　としては、例えば、リタ
デーションΔｎ−ｄの波長依存性が大きく、負の波長依
存性を持つポリカーボネイト　（ＰＣ）製フィルムを使
用し、第２の位相差フィルム２２２としては、例えば、
リタデーション品・ｄの波長依存性の殆どないポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）製フィルムを使用し、両者を直
交させて補償用位相差フィルム２２を構成する。第３図
は第１の位相差フィルム２２１．第２の位相差フィルム
２２２．および両者を直交させた補償用位相差フィルム
２２のリタデーシジンΔル・ｄの波長依存性を示すもの
である。ポリカーボネイ）（ＰＣ）製フィルムは、−点
鎖線で示すように波長が長くなるとリタデーションΔル
・ｄが減少する負の波長依存性を持っており、一方、ポ
リビニルアルコール（ＰＶＡ）製フイルムハ破線で示す
ように、全波長域においてリタデーションΔ箆・ｄがほ
ぼ一定であり、波長依存性が殆どない。

両者を直交させて重ね合わせると、波長依存性の減算が
行われ、補償用位相差フィルム（ＰＶＡＰＣ）２２の波
長依存性は、実線で示すように、波長が長くなるとリタ
デーションΔル・ｄが増大する正の波長依存性を持つよ
うになる。

ところで、液晶層を用いて良好な黒表示を行うためには
、入射光に対して出射光が光軸（偏光軸）に対して９０
＠ずれなければならない。そのような条件にするために
は、光の全波長域のリタデーションΔｎ−ｄを１８０°
　（π／２）にしなければならない。

そして、リタデーションΔル・ｄをあらゆる波長に対し
てπ／２ずらすためには、波長の長いもの程長く遅らせ
ねばならない。前述のようにして重ね合わされた補償用
位相差フィルム２２は、全仮定における光の位相差を常
にπ／２にするのに必要な、リタデーションΔル・ｄの
波長依存性が正の位相差フィルムになる。

第４図に示す破線は、液晶層２３における透過光の位相
差の変化を示すものである。この図から分かるように、
透過光の位相差は波長の増加に対して減少する関係にあ
る。これに対して、前述のように構成された補償用位相
差フィルム２２の透過光の位相差は、波長の増加に対し
て増大する関係にある。従って、液晶層２３に補償用位
相差フィルム２２を重ね合わた液晶パネルでは、第４図
に実線で示すように、その透過光の位相差を波長に対し
てほぼ一定にすることが可能である。

第５図は第２図に示した液晶パネルの構成条件を示す説
明図である。偏光子２１の透過軸角度は４５゜に設定し
、補償用位相差フィルム２２の位相差フィルムＡとして
は前述のＰＣフィルムを用い、そのリタデーションΔｎ
−ｄを３’５０　ｎ　ｍとし、光学軸は９０゜に設定し
、位相差フィルムＢとしては前述のＰＶＡフィルムを用
い、リタデーションΔｎ−ｄを３５０ｎｍとし、光学軸
は０°に設定した。液晶層２３は垂直配向パネル等のホ
モジニアスに配向した垂平配向液晶を使用し、配向時の
光学軸（電圧印加時の配向方向）を０°に設定し、電圧
印加時のリタデーションΔｎ−ｄを１５０ｎｍとした。

また、説明を簡単にするために、液晶にはリタデーシジ
ンΔル・ｄの波長依存性がないものとした（実際には、
液晶は負の波長依存性を持つ）。

次に、以上のように構成された液晶パネル２０に光が入
射した時の各部分の偏光状態について第６図か′ら第９
図を用いて説明する。第６図は第２図のように構成され
た各部位を線で示し、各部位間の光の状態に符号（１）
〜（６）を付したものである。そして、第７図の（１）
〜（６）に示す光の偏光状態の参照面跡（偏光状態を平
面上にプロットしたもの）と第６図の各部位間の符号（
１）〜（６）とを一致させである。そして、第７図には
波長４３０ｎｍの光が破線で、波長５５０ｎｍの光が実
線で、波長６７０ｎｍの光が点線で示しである。なお、
第８図は第２図において補正用位相差フィルム２３を除
いた従来の液晶パネルの同じ部分の光の参照面跡を示す
ものである。

なお、ここで説明するのは、補償が最も困難であると言
われている黒表示状態における光の参照面跡についてで
ある。黒表示が良好に行われる前提は、透過軸に対して
光が直線偏光でかつ垂直に入射し、透過軸に対して垂直
な直線偏光になることである。

第６図の（１）の部分では、偏光子２１によって光は偏
光され、偏光子２１の透過軸方向に沿った光のみが透過
する。この参照面跡は第７図（１）に示すようになる。

位相差フィルムＡ、Ｂからなる補償用位相差フィルム２
２を通過した第６図の（２）の部分の光は、短波長側（
４３０ｎｍ）では第７図（２）に示すように楕円偏光さ
れ、この結果、液晶層２３を通過した第６図の（３）の
部分の光は、第７図（３）に示すように全ての波長に渡
って円偏光になっており、この後に反射する反射板、即
ち、背面電極２３２ａまでの位相差がほぼλ／４である
ことが分かる。

背面電極２３２ａで反射した第６図（４）の部分の光は
第７図（４）に示すように円偏光であり、この円偏光の
液晶層２３を通過した後の第６図（５）に示す部分の光
は第７図（５）に示すようにどの波長においても直線偏
光に近い楕円偏光になる。そして、補償用位相差フィル
ム２２を通過して再び偏光子２１に到達する第６図（６
）の部分の光は、第７図（６）に示すようにほぼ直線偏
光になっており、全過程で位相差がほぼλ／２であるこ
とが分かる。従って、偏光子２１により、良好な黒表示
が得られる。

これに対して、補償用位相差フィルム２２がない場合の
第６図の各部分における光の参照面跡を第８図に示す。

なお、補償用位相差フィルム２２がない場合は、第６図
に（１）と（２）で示す部分、および（５）と（６）で
示す部分の第８図における参照面跡は同じである。第８
図から分かるように、補償用位相差パネル２２がない液
晶パネルにおいては、第６図（３）の部分の光が円偏光
にならずに楕円偏光になるので、入射光は短波長側では
楕円偏光のまま偏光子２１に到達している。このため、
黒表示が良好でなくなり、コントラストが低下するので
ある。

第９図は第７図と第８図で示した補償用位相差フィルム
２２による効果を、波長と透過スペクトルとの関係で示
したものであり、破線が補償用位相差フィルム２２がな
い場合の特性、実線が補償用位相差フィルム２２がある
場合の特性であり、いずれも黒表示時のものである。補
償用位相差フィルム２２がある場合は、短波長側におい
ても非電圧印加時の透過率かは透過率が小さく、良好な
黒表示が行われることが分かる。

なお、以上の実施例において、液晶Ｎ２３は、ツイスト
配向、ホモジニアス配向のいずれでも可能である。また
、本発明は、背面電極に透明電極を使用し、ガラス基板
の後ろに偏光子と反射板を配置した反射型液晶パネルの
補償にも適用することが可能である。このときも液晶パ
ネルはツイスト配向、ホモジニアス配向の何れでも可能
である。

更に、本発明は、反射型の液晶パネルばかりでなく、透
過型液晶パネルの補償にも適用することが可能である。

この場合も液晶層はツイスト配向、ホモジニアス配向の
何れでも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の液晶パネルによれば、光
の波長分散に起因するコントラストの低下、表示色の着
色を防止することができ、高コントラストで無彩色の表
示が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の詳細な説明する図、
第２図は本発明の一実施例の液晶パネルの構成を示す断
面図、 第３図は第２図の補償用位相差フィルムに使用する個々
の位相差フィルムとこれらを直交状態で組み合わせたフ
ィルムの波長依存性を示す特性図、第４図は液晶層、補
償用位相差フィルムの波長依存性と、両者を貼り合わせ
たパネルの波長依存性を示す特性図、 第５図は第２図に示した液晶パネルの構成条件を示す説
明図、 第６図は第２図のように構成された各部位を線で示し、
各部位間の光の状態に符号を付した説明図、 第７図は第６図の符号に対応する部分の光の偏光状態の
参照面跡図、 第８図は補償用位相差フィルムがない場合の第６回の符
号に対応する部分の光の偏光状態の参照面跡図、 第９図は第２図の補償用位相差フィルムの効果を示す波
長−透過スペクトル特性図である。 ２１・・・偏光子、 ２２・・・補償用位相差フィルム、 ２３・・・液晶層、 ２２１・・・位相差フィルムＡ、 ２２２・・・位相差フィルムＢ１ ２３Ｌ　２３２・・・ガラス基板、 ２３１ａ・・・透明電極、 ２３２ａ・・・背面電極。 （ａ） 本発明の原理図 液晶パネルの波長依存性 第４図 第２図のパネルの構成条件 第 回 一実施例の構成 第２回 第２図のパネルの光要素を示す図 第６回 第６図の（１）〜（６）の部分の光の参照面跡第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、偏光子（１）と、リタデーションの波長依存性が異
   なる２枚の位相差フィルム（Ａ）、（Ｂ）を直交させて
   重ね合わせた補償用位相差フィルム（２）と、ガラス基
   板（３）に挟まれた液晶層（４）とを備えた液晶パネル
   であって、 光を偏光子（１）−位相差フィルム（Ａ）−位相差フィ
   ルム（Ｂ）−液晶層（４）−位相差フィルム（Ｂ）−位
   相差フィルム（Ａ）−偏光子（１）の順に通すように構
   成された液晶パネル。 ２、偏光子（１）と、リタデーションの波長依存性が異
   なる２枚の位相差フィルム（Ａ）、（Ｂ）を直交させて
   重ね合わせた補償用位相差フィルム（２）と、ガラス基
   板（３）に挟まれた液晶層（４）とがこの順に積層され
   、光の入射側のガラス基板（３ａ）に透明電極（５）が
   設けられ、他方のガラス基板（３ｂ）に反射板となる背
   面電極（６）が設けられたことを特徴とする請求項１に
   記載の液晶パネル。 ３、前記補償用位相差フィルム（２）が、リタデーショ
   ンの波長依存性が大きいポリカーボネイト製フィルムと
   、リタデーションの波長依存性の殆どないポリビニルア
   ルコール製フィルムとを直交させて構成されることを特
   徴とする請求項１または２に記載の液晶パネル。