JPH04215619A - 液晶表示装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＴＮ型の液晶セルを
用いる液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、透明電極と配向膜をそ
れぞれ形成した一対の透明基板間に液晶を封入するとと
もにこの液晶の分子を両基板間においてツイスト配列さ
せた液晶セルと、この液晶セルその前後に配置された一
対の偏光板とからなっており、前記液晶セルとしては、
一般に、液晶分子をほぼ９０°のツイスト角でツイスト
配列させたＴＮ型のものが用いられている。

【０００３】ところで、最近、テレビジョン画像等を表
示する液晶表示装置は、大画面化および高解像度化のた
めに画素数を多くされており、これにともなって高デュ
ーティで時分割駆動されるようになってきている。

【０００４】しかし、前記ＴＮ型の液晶セルを用いる液
晶表示装置は、表示駆動電圧の印加に対する液晶の応答
時間（レスポンス）は約１００ｍ秒と早いが、高デュー
ティで時分割駆動すると、ＯＮ（光透過）時の光透過率
が極端に低下して表示が暗くなるという問題をもってい
るため、高デューティで時分割駆動される液晶表示装置
には、液晶分子をＴＮ型液晶セルよりも大きなツイスト
角（１８０°〜　２７０°）でツイスト配列させたＳＴ
Ｎ型の液晶セルが使用されている。

【０００５】このＳＴＮ型液晶セルを用いた液晶表示装
置は、その液晶セルの液晶層厚がＴＮ型液晶セルの液晶
層厚より大きいため、ＴＮ型液晶セルを用いる液晶表示
装置に比べると表示駆動電圧の印加に対する液晶の応答
時間は約３００ｍ秒と遅いが、液晶セルのリタデーショ
ンが大きく、また液晶分子のツイスト角が大きいために
透過光の旋光性も大きいから、高デューティで時分割駆
動しても、ＯＮ時の光透過率を高くして明るい表示を得
ることができる。

【０００６】しかし、ＳＴＮ型液晶セルを用いる液晶表
示装置は、明るい表示が得られる反面、ＯＦＦ（光遮断
）時にもある程度の光が透過してしまうため、コントラ
スト（ＯＮ部分とＯＦＦ部分との明暗比）が悪いし、ま
た液晶セルのリタデーションと旋光性が大きいため、こ
のリタデーションと旋光性による波長依存性が大きくて
、表示に着色を生ずるという問題をもっている。

【０００７】これは、ＯＦＦ部分において、入射側の偏
光板を通って直線偏光となった光が、液晶セルを透過す
る過程でこの液晶セルの波長依存性により各波長光に位
相差を生じて楕円偏光となり、この楕円偏光が液晶セル
を出射して出射側の偏光板に入射するためであり、この
ように楕円偏光が出射側偏光板に入射すると、この偏光
板の吸収軸方向の偏光成分は偏光板を透過しないが、吸
収軸方向と直交する偏光成分は偏光板を透過するから、
この漏れ光により、黒色になるべきＯＦＦ部分の暗さの
度合が低下してコントラストが低下する。また、上記従
来の液晶表示装置では、楕円偏光が出射側偏光板に入射
するため、ＯＮ時もＯＦＦ時も、特定の波長光が出射側
偏光板により吸収されるか、または出射側偏光板を透過
することになり、そのために出射側偏光板を透過した光
が色を帯びてしまう。

【０００８】このため、上記ＳＴＮ型液晶セルを用いる
液晶表示装置では、液晶セルと一方の偏光板との間に位
相板を配置して、この位相板の偏光作用により、ＯＦＦ
部分の透過光をほぼ直線偏光になるように補償している
。なお、この液晶表示装置では、１枚の位相板だけで透
過光を直線偏光に補償することは難しいため、一般には
複数枚（通常は２枚）を用いて透過光の偏光状態を段階
的に補償している。

【０００９】図１１は、上記位相板を備えた従来の液晶
表示装置の断面図である。この液晶表示装置は、ＳＴＮ
型液晶セル１０の両側に一対の偏光板２１，２２を配置
するとともに、前記液晶セル１０と一対の偏光板２１，
２２の一方との間に２枚の位相板３１，３２を配置した
もので、この液晶表示装置では、図示のように、上記位
相板３１，３２を液晶セル１０と出射側偏光板（図にお
いて右側の偏光板）２２との間に配置している。

【００１０】前記液晶セル１０は、ガラスからなる一対
の透明基板１１，１２を枠状のシール材１３を介して接
着するとともに、この両基板１１，１２間のシール材１
３で囲まれた空隙に液晶１８を封入したもので、入射側
基板（図において左側の基板）１１の液晶層対向面には
ストライプ状の透明な走査電極１４が多数本互いに平行
に配列形成され、出射側基板１２の液晶層対向面には、
前記走査電極１４と直交させて、ストライプ状の透明な
信号電極１５が多数本互いに平行に配列形成されている
。また、両基板１１，１２の電極形成面上には、表面に
ラビングによる配向処理を施した配向膜１６，１７がそ
れぞれ形成されており、両基板１１，１２間に封入され
た液晶１８の分子は、前記配向膜１６，１７の配向規制
力により両基板１１，１２間において　１８０°〜　２
７０°のツイスト角でツイスト配列されている。

【００１１】一方、液晶セル１０と出射側偏光板２２と
の間に配置された２枚の位相板３１，３２のうち、液晶
セル１０側の第１位相板３１は、液晶セル１０を出射し
た楕円偏光の各波長光の位相差を小さくする偏光作用を
もつものとされており、その出射側に配置された第２位
相板３２は、上記第１位相板３１を出射した光の各波長
光の位相差をさらに小さくする偏光作用をもつものとさ
れている。

【００１２】すなわち、この液晶表示装置は、液晶セル
１０を出射した楕円偏光を、第１位相板３１および第２
位相板３２の偏光作用により段階的に直線偏光に近づけ
てやるようにしたもので、この液晶表示装置によれば、
ＳＴＮ型の液晶セルを用いるものでありながら、液晶セ
ル１０を出射した楕円偏光をほぼ直線偏光にして出射側
偏光板に入射させることができるから、ＯＦＦ部分での
漏れ光の発生を少なくしてこのＯＦＦ部分を黒色に近づ
けるとともに、表示の着色も抑制することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示装置では、液晶セル１０と出射側偏光板２２との
間に配置する２枚の位相板３１，３２を単に重ね合わせ
て設けているため、液晶セル１０を出射し位相板３１，
３２を透過した光のうちの一部の光が出射側偏光板２２
を透過して漏れ光となり、そのために、ＯＦＦ部分の黒
色の度合が低いし、また表示にもある程度の着色を発生
するという問題をもっていた。これは、第１位相板３１
を透過した光の一部が第２位相板３２で反射されて第１
位相板３１側に戻り、さらにその一部の光が再び第１位
相板３１による余計な偏光作用を受けて第２位相板３２
に入射するためである。

【００１４】すなわち、図１２は上記液晶表示装置にお
ける透過光の経路を示しており、入射側偏光板２１を通
って液晶セル１０に入射し、この液晶セル１０を出射し
た光は、第１位相板３１を透過して第２位相板２２に入
射するが、この場合、第１位相板３１を出射した光のう
ちの一部の光が、第２位相板２２の入射面で反射される
。これは、第１位相板３１と第２位相板２２との間に僅
かではあるが空気層があり、この空気層の屈折率（約１
）と第２位相板２２との光の屈折率が異なるためである
。このため、第１位相板３１を出射した光には、図１２
に示すように、第２位相板２２で反射されずにこの第２
位相板２２を透過する光イと、第２位相板２２の入射面
で反射されて第１位相板３１側に戻る光とがあり、さら
に、第１位相板３１側に戻る光には、第１位相板３１の
出射面で反射される光ロと、第１位相板３１に入射した
後その入射面で反射される光ハとがある。

【００１５】そして、これら光イ，ロ，ハのうち、イと
ロの光は、第１位相板３１と第２位相板２２とをそれぞ
れ１回ずつ通るだけであるため、この光イ，ロは、ほぼ
直線偏光となって出射側偏光板２２に入射するが、ハの
光は、第１位相板３１による偏光作用を繰り返し受けて
しまう。図１３は上記ハの光の経路を展開して示してお
り、この光ハは、液晶セル１０を出射した後、第１位相
板３１を通り、さらにこの第１位相板３１を２回通った
後に第２位相板２２に入射する。このため、この光ハは
、第１位相板３１による偏光作用を３回、第２位相板２
２による偏光作用を１回受けることになる。

【００１６】図１４はＯＦＦ状態における上記各光イ，
ロ，ハの偏光状態の変化を示しており、（ａ）〜（ｄ）
は、図１２および図１３に示したａ〜ｄの各位置での偏
光状態を示している。液晶セル１０を出射した位置ａで
の偏光状態は、各光イ，ロ，ハとも図１４（ａ）のよう
な楕円偏光となっており、また第１位相板３１を透過し
た位置ｂでの偏光状態も、各光イ，ロ，ハともに、図１
４（ｂ）のような楕円偏光となっている。そして、この
光イ，ロ，ハのうち、イとロの光は、第１位相板３１を
１回だけ通って第２位相板２２に入射するため、この光
イ，ロの第２位相板２２を出射した位置ｃでの偏光状態
は図１４（ｃ）に示すような直線偏光となる。なお、図
１４（ｃ）において、２２ａは出射側偏光板２２の透過
軸を示しており、上記のように直線偏光となって出射側
偏光板２２に入射する光イ，ロは、この出射側偏光板２
２で吸収される。一方、第２位相板２２で反射されたハ
の光は、図１４（ｂ）のような偏光状態のまま再び第１
位相板３１に入射し、この第１位相板３１中を往復する
過程で２度の偏光作用を受けるため、この後再び第１位
相板３１から出射した位置ｄでの偏光状態は、図１４（
ｄ）のように、図１４（ｂ）の偏光状態から楕円の軸方
向がずれた楕円偏光となる。そして、この光ハは、この
後に第２位相板２２に入射するため、この光ハの第２位
相板２２を出射した位置ｅでの偏光状態は図１４（ｅ）
に示すように、図１４（ｄ）の状態よりさらに楕円の単
軸長さが大きくなった楕円偏光となる。したがってこの
光ハは直線偏光にはならずに出射側偏光板２２に入射す
るため、この光ハのうち、出射側偏光板２２の透過軸２
２ａの方向に沿う振動成分の波長光が出射側偏光板２２
を透過して漏れ光となる。

【００１７】本発明はこのような実情にかんがみてなさ
れたものであって、その目的とするところは、ＳＴＮ型
の液晶セルと一方の偏光板との間に複数枚の位相板を配
置して透過光の偏光状態を補償するものでありながら、
ＯＦＦ状態における透過光のほとんどをほぼ直線偏光に
して出射側の偏光板に入射させ、ＯＦＦ部分での光の漏
れをほぼ完全に防ぐことができるようにした、ＯＦＦ部
分をより黒色に近くしてコントラストを高くし、しかも
表示の着色もなくして高品質の画像を表示することがで
きる液晶表示装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置は
、液晶分子を　１８０°〜　２７０°のツイスト角でツ
イスト配列させたＳＴＮ型の液晶セルと、この液晶セル
の前後に配置された一対の偏光板とを備え、かつ前記液
晶セルと一方の偏光板との間に、複数枚の位相板を配置
するとともに、これら各位相板同士を透明接着剤により
互いに接着したことを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】すなわち、本発明は、液晶セルと一方の偏光板
との間に配置する複数枚の位相同士を透明接着剤により
互いに接着することにより、各位相板の間の部分（接着
剤層）の光の屈折率を位相板の屈折率に近くしたもので
あり、このようにすれば、各位相板を順次透過する光は
、位相板面で反射されることなく各位相板をそれぞれ１
回ずつ通るだけであるため、透過光が同じ偏光板を２度
通って余計な偏光作用を受けることはないから、ＯＦＦ
部分の透過光のほとんどをほぼ直線偏光にして出射側の
偏光板に入射させることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図１０を参
照して説明する。

【００２１】図１は本実施例の液晶表示装置の断面図で
ある。この液晶表示装置は、液晶分子を　１８０°〜　
２７０°のツイスト角でツイスト配列させたＳＴＮ型の
液晶セル１０の両側に一対の偏光板２１，２２を配置す
るとともに、前記液晶セル１０と一対の偏光板２１，２
２の一方との間に２枚の位相板３１，３２を配置したも
ので、この実施例では、図示のように、上記位相板３１
，３２を液晶セル１０と出射側偏光板（図において右側
の偏光板）２２との間に配置している。なお、上記液晶
セル１０は、図１１に示したものと同じ構造のものであ
るから、その説明は図に同符号を付して省略する。ただ
し、この液晶セル１０は、白黒のモノクローム画像を表
示するものでも、両基板１１，１２のうち一方の基板面
の配向膜の下（電極の下または上）に各走査電極１４ま
たは各信号電極１５にそれぞれ対応させて赤，緑，青の
カラーフィルタ（図示せず）を交互に配列形成したカラ
ー画像表示セルでもよい。

【００２２】そして、この液晶表示装置では、上記位相
板３１，３２の対向面同士を、その光透過領域の全面に
わたって透明接着剤４１で接着している。また、この実
施例では、上記各位相板３１，３２のうち、液晶セル１
０側の第１位相板３１の入射面を、液晶セル１０の出射
側基板１２の外面に透明接着剤４２で接着し、偏光板２
２側の第２位相板３２の出射面を出射側偏光板２２の入
射面に透明接着剤４３で接着し、さらに入射側偏光板２
１の出射面を液晶セル１０の入射側基板１２の外面に透
明接着剤４４で接着している。

【００２３】また、上記液晶セル１０のリタデーション
Δｎ１０・ｄ１０（液晶の屈折率異方性Δｎ１０と液晶
層厚ｄ１０との積）の値は、　７００ｎｍ〜１０００ｎ
ｍであり、この実施例では、液晶セル１０に封入する液
晶１８として屈折率異方性Δｎ１０の値が１６０ｎｍ以
上の液晶を用い、この液晶１８の屈折率異方性Δｎ１０
に応じて液晶層の層厚（セルギャップ）ｄ１０を設定し
て、液晶セル１０のリタデーションΔｎ１０・ｄ１０を
上記の値にしている。

【００２４】一方、上記２枚の位相板３１，３２のうち
、液晶セル１０側の第１位相板３１は　１／４波長位相
板とされ、偏光板２２側の第２位相板３２は　１／１波
長位相板とされている。そして、第１位相板３１のリタ
デーションΔｎ３１・ｄ３１（位相板の屈折率異方性Δ
ｎ３１と板厚ｄ３１との積）の値は、液晶セル１０のリ
タデーションΔｎ１０・ｄ１０に応じて、液晶セル１０
を出射してこの第１位相板３１を透過した光をポアンカ
レ球上に配して見たとき、可視光帯域の波長光が、ポア
ンカレ球を平面で切ったときの切断面の周縁線に沿って
その付近に分布する値とされている。この実施例では、
第１位相板３１のリタデーションΔｎ３１・ｄ３１は　
１２５ｎｍ〜　１５０ｎｍである。

【００２５】また、第２位相板３２のリタデーションΔ
ｎ３２・ｄ３２の値は、液晶セル１０のリタデーション
Δｎ１０・ｄ１０と上記第１位相板３１のリタデーショ
ンΔｎ３１・ｄ３１とに応じて、液晶セル１０を出射し
第１位相板３１を透過した後にこの第２の位相板３２を
透過した光をポアンカレ球上に配して見たとき、可視光
帯域の波長光がポアンカレ球の赤道上の一点の付近に集
中して分布する値とされている。この実施例では、第２
位相板３２のリタデーションΔｎ３２・ｄ３２は　４０
０ｎｍ〜　７００ｎｍである。

【００２６】この第１位相板３１および第２位相板３２
と、入射側偏光板２１および出射側偏光板２２とは、そ
の光学軸を次のような方向に合わせて配置されている。 図２は、液晶セル１０の両基板１１，１２面における液
晶分子配向方向（配向膜１６，１７のラビング方向）と
、前記位相板３１，３２の進相軸の方向と、偏光板２１
，２２の偏光軸（透過軸または吸収軸）の方向とを示し
たもので、図２（ａ）に示すように、液晶セル１０の出
射側基板１２面の液晶分子配向方向１２ａは、入射側基
板１１面の液晶分子配向方向１１ａに対して右回りに液
晶分子のツイスト角θ（θ＝　１８０°〜　２７０°）
だけずれており、両基板１１，１２面の液晶分子配向方
向１１ａ，１２ａはそれぞれ、液晶表示装置の視角方向
に対する水平線Ｚに対して同じ角度で交差している。ま
た、図２（ｂ）に示すように、液晶セル１０側の第１位
相板３１の進相軸３１ａは、液晶セル１０の出射側基板
１２面の液晶分子配向方向１２ａに対して左回りに９０
°〜　１００°の角度α１　で交差する方向にあり、偏
光板２２側の第２位相板３２の進相軸３１ａは、上記液
晶分子配向方向１２ａに対して左回りに　１００°〜　
１５０°の角度α２　で交差する方向にある。さらに、
図２（ｃ），（ｄ）に示すように、入射側偏光板２１の
偏光軸２１ａは、液晶セル１０の入射側基板１１面の液
晶分子配向方向１１ａに対して左回りに　１１０°〜　
１６０°の角度βで交差する方向にあり、出射側偏光板
２２の偏光軸２２ａは、液晶セル１０の出射側基板１２
面の液晶分子配向方向１２ａに対して左回りに７０°〜
　１９０°の角度γで交差する方向にある。ここで、右
回りおよび左回りとは、いずれも光の出射側から見たと
きの向きである。

【００２７】なお、この実施例の液晶表示装置は、ＯＦ
Ｆ電圧の印加により液晶セル１０の液晶分子が初期配向
状態になったときに光が遮断され、ＯＮ電圧の印加によ
り液晶分子が立上り配向状態になったときに光が透過す
る、いわゆるネガ・モード表示タイプのもので、前記入
射側偏光板２１の偏光軸方向２１ａと出射側偏光板２２
の偏光軸方向２２ａとは、上記角度β，γの範囲内で、
液晶表示装置の表示がネガ・モードとなる角度に設定さ
れている。

【００２８】この液晶表示装置においては、ＳＴＮ型液
晶セル１０と出射側偏光板２２との間に２枚の位相板３
１，３２を配置するとともに、この２枚の位相板３１，
３２のうち、液晶セル１０側の第１位相板３１のリタデ
ーションΔｎ３１・ｄ３１の値を、液晶セル１０のリタ
デーションΔｎ１０・ｄ１０（Δｎ１０・ｄ１０＝　７
００ｎｍ〜１０００ｎｍ）に応じて、液晶セル１０を出
射してこの第１位相板３１を透過した光をポアンカレ球
上に配して見たとき、可視光帯域の波長光が、ポアンカ
レ球を平面で切ったときの切断面の周縁線に沿ってその
付近に分布する値（Δｎ３１・ｄ３１＝　１２５ｎｍ〜
　１５０ｎｍ）とし、偏光板２２側の第２位相板３２の
リタデーションΔｎ３２・ｄ３２の値を、液晶セル１０
を出射し第１位相板３１を透過した後にこの第２の位相
板３２を透過した光をポアンカレ球上に配して見たとき
、可視光帯域の波長光がポアンカレ球の赤道上の一点の
付近に集中して分布する値（Δｎ３２・ｄ３２＝　４０
０ｎｍ〜　７００ｎｍ）としているため、液晶セル１０
を出射した楕円偏光を、第１位相板３１および第２位相
板３２の偏光作用によって直線偏光にすることができる
。したがって、この液晶表示装置によれば、ＯＦＦ（光
遮断）時の光の漏れを少なくするとともに、ＯＮ（光透
過）時の光透過率も高くして、コントラストを高くし、
しかも表示の着色もなくして、高品質の画像を表示する
ことができる。

【００２９】図３は上記液晶表示装置の透過光の分光ス
ペクトルを示しており、この分光スペクトルのように、
この液晶表示装置は、ＯＮ時の透過率が高く、またＯＦ
Ｆ時の透過率はほとんど０となっており、したがって高
コントラストの表示が得られる。また、この液晶表示装
置では、ＯＦＦ時の透過率が可視光帯域のほぼ全波長に
おいてほぼ一定であり、またＯＮ時の透過率も可視光帯
域のほぼ全波長において高いレベルにあるから、表示に
液晶セル１０の波長依存性による着色を生ずることはな
い。なお、図３の分光スペクトルは、液晶セル１０の液
晶分子ツイスト角θとリタデーションΔｎ１０・ｄ１０
を、θ＝２２０°，Δｎ１０・ｄ１０＝　７５０ｎｍと
し、第１位相板３１のリタデーションΔｎ３１・ｄ３１
を　１３０ｎｍ、第２位相板３２のリタデーションΔｎ
３２・ｄ３２を５７５ｎｍとするとともに、この第１位
相板３１および第２位相板３２と偏光板２１，２２を、
図２に示した軸方向角度α１　，α２　，β，γをそれ
ぞれα１　＝７５°，α２　＝　１００°，β＝　１６
５°，γ＝　１３５°にしたときの測定値である。

【００３０】上記液晶表示装置における透過光の偏光状
態の変化をポアンカレ球を用いて説明すると、図４は偏
光状態を表現する方法として一般に用いられているポア
ンカレ球を示している。図４において、Ｃはポアンカレ
球の球軸（地球の地軸に相当する軸）、Ｅは赤道である
。このポアンカレ球の両極は円偏光Ｒを表し、赤道Ｅ上
は直線偏光Ｓを表しており、他の領域は楕円偏光を表す
。なお、赤道Ｅ上の経度０°の点は赤道Ｅに沿う方向の
直線偏光、経度９０°の点は球軸Ｃに沿う方向の直線偏
光、経度４５°の点はこの点を通る赤道Ｅと平行な接線
に対して４５°の方向の直線偏光、経度　１３５°の点
はこの点を通る赤道Ｅと平行な接線に対して　１３５°
の方向（経度４５°の点の直線偏光と直交する方向）の
直線偏光である。また、上半球は右回転の偏光を表し、
下半球は左回転の偏光を表す。このポアンカレ球上にお
ける楕円偏光の各波長光の分布点の緯度τと経度ψは、
偏光の楕円率εと、楕円の長軸方向の角度（第２図に示
した水平線Ｚに対する角度）ξに対して次式の関係にあ
る。

【００３１】 　　図５は液晶セル１０を出射した光を上記ポアンカレ
球上に配して各波長光の分布状態をポアンカレ球の上極
側から見た図であり、ここでは、液晶分子ツイスト角θ
が　２４０°、リタデーションΔｎ１０・ｄ１０が７８
０ｎｍの液晶セルを出射した光の分布を示している。こ
の第５図のように、液晶セル１０を出射した光Ａ１　は
、各波長光が、ポアンカレ球上に斜めにたすき掛けした
ように分布する楕円偏光となっている。

【００３２】一方、位相板は、上記ポアンカレ球上の各
波長光の分布状態を、球の中心と赤道Ｅ上のある一点と
を通る直線（位相板の進相軸）を中心として球上を回転
させる働きをもっており、したがって、液晶セル１０を
出射して第１位相板３１を透過した光は次のような偏光
状態になる。

【００３３】図６は、液晶セル１０を出射して第１位相
板３１を透過した光を上記ポアンカレ球上に配して各波
長光の分布状態をポアンカレ球の上極側から見た図であ
り、ここでは、第１位相板３１としてリタデーションΔ
ｎ３１・ｄ３１が　１３７ｎｍの位相板を用い、この第
１位相板３１を、その進相軸３１ａが、上記ポアンカレ
球の中心と赤道Ｅ上の経度６２．５°の点とを通る直線
（液晶セル１０の出射側基板１２面の液晶分子配向方向
１２ａに対して９２．５°の方向）に合わせて配置した
ときの各波長光の分布を示している。このように第１位
相板３１の位相板３１を配置して、液晶セル１０を出射
した光を第１位相板３１に通すと、液晶セル１０を出射
した各波長光の分布状態が、第１位相板３１によって図
５の状態から第１位相板３１の進相軸３１ａつまりポア
ンカレ球の中心と赤道Ｅ上の経度６２．５°の点とを通
る直線を中心として球上を　１３７ｎｍ／λ周回転され
、可視光帯域の各波長光が、図６に示すように、ポアン
カレ球をある平面で切ったときの切断面の周縁線Ｌに沿
ってその付近に分布する状態になる。

【００３４】また、図７は、液晶セル１０を出射し前記
第１位相板３１を透過した後に第２位相板３２を透過し
た光を上記ポアンカレ球上に配して各波長光の分布状態
をポアンカレ球の上極側から見た図であり、ここでは、
第２位相板３２としてリタデーションΔｎ３２・ｄ３２
が　６１０ｎｍの位相板を用い、この第２位相板３２を
、その進相軸３２ａが、上記ポアンカレ球の中心と赤道
Ｅ上の経度９０°の点とを通る直線（液晶セル１０の出
射側基板１２面の液晶分子配向方向１２ａに対して　１
２０°の方向）に合わせて配置したときの各波長光の分
布を示している。 このように第２位相板３２を配置して、液晶セル１０を
出射し第１位相板３１を透過した光を第２位相板３２に
通すと、液晶セル１０を出射して第１位相板３１を透過
した各波長光の分布状態が、第２位相板３２によって図
６の状態からさらに第２位相板３２の進相軸３２ａつま
りポアンカレ球の中心と赤道Ｅ上の経度９０°の点とを
通る直線を中心として球上を　６１０ｎｍ／λ周回転さ
れ、可視光帯域の各波長光が、図７に示すように、ポア
ンカレ球の赤道Ｅ上の一点の付近（経度３７．５°〜５
２．５°の領域）に集中して分布する状態になる。そし
て、ポアンカレ球の赤道Ｅ上は前述したように直線偏光
を表すから、図７のようにポアンカレ球の赤道Ｅ上の一
点の付近に集中して分布する各波長光は、ほぼ直線偏光
となる。

【００３５】図８〜図１０は、液晶セル１０にＯＦＦ電
圧を印加したときにおける、液晶セル１０を出射した光
と、第１位相板３１を透過した光と、第２位相板３２を
透過した光の、上記ポアンカレ球上での各波長光の分布
点の緯度τと経度ψを示しており、液晶セル１０を出射
した光は、その各波長光が図８に示すような緯度τおよ
び経度ψで分布する楕円偏光となっている。しかし、こ
の液晶セル１０を出射した光を第１位相板３１に通すと
、この光が第１位相板３１により偏光されて、各波長光
が図９に示すような緯度τおよび経度ψで分布する状態
になる。そして、この光をさらに第２位相板３２に通す
と、この第２位相板３２を透過した光は、図１０に示す
ように、可視光帯域（ここでは　４５０ｎｍ〜６５０ｎ
ｍ）の波長光が緯度τ＝０°の線上、つまり赤道Ｅ上に
ほぼ分布し、またこの可視光帯域の波長光がある経度ψ
（図１０ではψ＝約９０°）の上、つまり赤道Ｅ上の一
点の付近に集中して分布する状態となる。そして、図１
０に示すように、各波長光の分布点の緯度τと経度ψが
それぞれほぼ同じになるといることは、この各波長光の
位相差がほとんどなくなったことを意味しており、した
がって、上記第２位相板３２を透過した光は、ほぼ直線
偏光である。

【００３６】なお、図８〜図１０に示した偏光状態は、
液晶セル１０として液晶分子のツイスト角が　２４０°
、リタデーションΔｎ１０・ｄ１０が　７８０ｎｍの液
晶セルを用い、第１位相板３１としてリタデーションΔ
ｎ３１・ｄ３１が　１４０ｎｍの位相板、第２位相板３
２としてリタデーションΔｎ３２・ｄ３２が　６１０ｎ
ｍの位相板を用いて、液晶セル１０の電極１４，１５間
に２０．６ＶのＯＦＦ電圧を印加した場合の測定値であ
る。

【００３７】しかも、上記液晶表示装置においては、液
晶セル１０と出射側偏光板２２との間に配置する２枚の
位相板３１，３２同士を透明接着剤４１により互いに接
着しており、この透明接着剤４１の層の光の屈折率は、
空気層に比べてはるかに位相板３１，３２の屈折率に近
いから、各位相板３１，３２を順次透過する光は、いず
れの位相板面でも反射されることなく各位相板３１，３
２をそれぞれ１回ずつ通るだけである。

【００３８】すなわち、図１１に示した従来の液晶表示
装置では、第１位相板３１と第２位相板２２との間には
僅かではあるが空気層があるため、第１位相板３１を出
射した光のうち、図１２に示したロとハの光が、第２位
相板２２の入射面で反射されて第１位相板３１側に戻り
、この光ロ，ハうち、第１位相板３１に入射した後その
入射面で反射されるハの光が、第１位相板３１による余
計な偏光作用を受けるが、上記実施例の液晶表示装置で
は、位相板３１，２２間の透明接着剤４１の層の屈折率
が位相板３１，３２の屈折率に近いため、第１位相板３
１を出射した光は、第２位相板２２で反射されることな
くこの第２位相板２２に入射する。なお、光の表面反射
は、その界面での屈折率の比が１に近いほど少なくなる
から、上記透明接着剤４１として、その屈折率ｎが、位
相板３１，２２の屈折率ｎ１　，ｎ２　に対して、

【０
０３９】

【数１】

【００４０】の関係になるようなものを用いれば、第２
位相板２２の入射面での光の反射をほぼ完全になくすこ
とができる。このため、透過光は各位相板３１，３２を
それぞれ１回ずつ通るだけであり、したがって透過光が
同じ偏光板を２度通って余計な偏光作用を受けることは
ないから、ＯＦＦ部分の透過光のほとんどが、各位相板
３１，３２により直線偏光とされ、この後出射側偏光板
２２に入射する。

【００４１】このため、上記液晶表示装置によれば、Ｏ
ＦＦ状態において、液晶セル１０を透過した光のほとん
どを、直線偏光として出射側偏光板２２に入射させるこ
とができ、出射側偏光板２２に入射する光が直線偏光で
あれば、ＯＦＦ状態での光の漏れをほぼ完全に防ぐこと
ができるから、ＯＦＦ部分をより黒色に近くしてコント
ラストを高くし、しかも表示の着色もなくして高品質の
画像を表示することができる。これは、白黒のモノクロ
ーム画像を表示する液晶表示装置に限らず、フルカラー
画像を表示する液晶表示装置においてもいえることであ
り、フルカラー画像を表示する液晶表示装置においても
、白および黒の表示が他の色を帯びることはないし、ま
たカラーフィルタで着色された赤，緑．青の表示が他の
色を帯びて色ずれを生ずることもない。

【００４２】また、この実施例では、２枚の位相板３１
，３２同士を透明接着剤４１により接着するだけでなく
、第１位相板３１と液晶セル１０、第２位相板３２と出
射側偏光板２２、および入射側偏光板２１と液晶セル１
０も、それぞれ透明接着剤４２，４３，４４で接着して
いるため、これらの間での光の反射もなくすことができ
る。したがって、液晶セル１０を出射した光が第１位相
板３１で反射されて液晶セル１０に戻り、さらに液晶セ
ル１０の入射側基板１１または入射側偏光板２１で反射
されて再び液晶セル１０から出射したり、位相板３１，
３２を通った光が出射側偏光板２２で反射されて位相板
３１，３２に戻り、さらに第１位相板３１または液晶セ
ル１０で反射されて再び位相板３１，３２を通って出射
することもないから、ＯＦＦ部分をさらに黒色に近くし
、また表示の着色もさらに確実に防ぐことができる。

【００４３】なお、上記実施例では、位相板３１，３２
を配置した側を光出射側としたが、上記液晶表示装置は
、位相板３１，３２を配置しない側を光出射側として使
用することも可能であり、その場合は、偏光板２２を透
過した入射光が第２位相板３２および第１位相板３１を
透過して液晶セル１０による偏光作用を補償する状態に
偏光され、この後液晶セル１０を透過して直線偏光とな
る。

【００４４】また、上記実施例では、２枚の位相板３１
、３２を用いて偏光状態を補償しているが、この偏光状
態の補償は、３枚以上の位相板を用いて行なってもよく
、その場合も、これら各位相板同士をそれぞれ透明接着
剤により互いに接着しておけば、上記実施例と同様な効
果を得ることができる。

【００４５】さらに、上記実施例では、第１位相板３１
と液晶セル１０、第２位相板３２と出射側偏光板２２、
および入射側偏光板２１と液晶セル１０も、透明接着剤
４２，４３，４４で接着しているが、これらは必ずしも
接着しておく必要はない。

【００４６】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、液晶セルと一
方の偏光板との間に配置する複数枚の位相板同士を透明
接着剤により互いに接着することにより、各位相板の間
の部分（接着剤層）の光の屈折率を位相板の屈折率に近
くして、各位相板を順次透過する光が位相板面で反射さ
れるのを防ぐようにしたものであり、このようにすれば
、透過光は各位相板をそれぞれ１回ずつ通るだけである
ため、透過光が同じ偏光板を２度通って余計な偏光作用
を受けることはないから、この液晶表示装置によれば、
ＳＴＮ型の液晶セルと一方の偏光板との間に複数枚の位
相板を配置して透過光の偏光状態を補償するものであり
ながら、ＯＦＦ状態における透過光のほとんどをほぼ直
線偏光にして出射側の偏光板に入射させ、ＯＦＦ部分で
の光の漏れをほぼ完全に防ぐことができ、したがって、
ＯＦＦ部分をより黒色に近くしてコントラストを高くし
、しかも表示の着色もなくして高品質の画像を表示する
ことができる。

【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断面図。

【図２】液晶セルの両基板面における液晶分子配向方向
と位相板および偏光板の光学軸の方向を示す図。

【図３】液晶表示装置の透過光の分光スペクトルを示す
図。

【図４】ポアンカレ球の斜視図。

【図５】液晶セルの出射光をポアンカレ球上に配して見
た各波長光の分布状態図。

【図６】液晶セルを出射し第１の位相板を透過した光を
ポアンカレ球上に配して見た各波長光の分布状態図。

【図７】液晶セルを出射し第１と第２の位相板を透過し
た光をポアンカレ球上に配して見た各波長光の分布状態
図。

【図８】液晶セルを出射した光のポアンカレ球上での各
波長光の分布点の緯度と経度を示す図。

【図９】液晶セルを出射し第１の位相板を透過した光の
ポアンカレ球上での各波長光の分布点の緯度と経度を示
す図。

【図１０】液晶セルを出射し第１と第２の位相板を透過
した光のポアンカレ球上での各波長光の分布点の緯度と
経度を示す図。

【図１１】従来のＳＴＮ型液晶セルを使用する液晶表示
装置の透過光の分光スペクトルを示す図。

【図１２】従来の液晶表示装置における透過光の経路を
示す図。

【図１３】図１２のハの光の経路の展開図。

【図１４】従来の液晶表示装置における透過光の偏光状
態の変化を示す図。

【符号の説明】

１０…液晶セル、１１，１２…透明基板、１４…走査電
極、１５…信号電極、１６，１７…配向膜、１８…液晶
、２１，２２…偏光板、３１…第１位相板、３２…第２
位相板、１４，４２，４３，４４…透明接着剤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液晶分子を　１８０°〜　２７０°の
   ツイスト角でツイスト配列させたＳＴＮ型の液晶セルと
   、この液晶セルの前後に配置された一対の偏光板とを備
   え、かつ前記液晶セルと一方の偏光板との間に、複数枚
   の位相板を配置するとともに、これら各位相板同士を透
   明接着剤により互いに接着したことを特徴とする液晶表
   示装置。