JPH0862568A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】視角特性が良好でかつ均一性に優れた表示のST
N−LCDを提供すること。 【構成】駆動用液晶層のΔｎｄを０.８０μｍ以上，０.
９０μｍ以下、上側偏光板の透過軸方位角を−２０°以
上，２０°以下、下側偏光板の透過軸方位角を−２０°
以上，２０°以下、上側位相板遅相軸方位角を９０°以
上，１２０°以下、下側位相板遅相軸方位角を１１０°
以上，１５０°以下、上側位相板，下側位相板のΔｎｄ
をそれぞれ４５０ｎｍ以上，５５０ｎｍ以下，３００ｎ
ｍ以上，３８０nm以下とする液晶表示装置。 【効果】視角特性が良好でかつ均一性に優れた表示のST
N−LCDが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスーパーツイステッドネ
マチック型液晶表示装置（STN−LCD）、特にカラー表示
STN−LCDに関する。

【０００２】

【従来の技術】STN−LCDは低コストな単純マトリクス駆
動法を用いて大容量表示が可能なため、ワードプロセッ
サやパーソナルコンピュータ等に広く用いられている。
また、社会の高度情報化に伴いSTN−LCDもカラー化が要
求され、カラーSTN−LCDが製品化されている。しかし、
その表示品質は低く、ユーザの要求を満足するレベルに
達していない。現在製品化されているカラー表示STN−L
CDの低表示品質は、カラーフィルタを備えた対向基板面
の凹凸に起因している。これにより配向処理が不均一に
なり、また駆動用液晶層厚も不均一になるため急峻な立
ち上り特性を有するSTN−LCDでは表示ムラとなる。この
表示ムラを目立たなくするためにはコントラスト比を低
下させなければならない。

【０００３】カラーフィルタを備えた対向基板面の凹凸
を低減するために、平坦化膜の膜厚増大，対向基板面の
研磨等が試みられているが、生産工程の増大を伴うわり
には効果が少ない。また、対向基板面の凹凸が生じない
カラーフィルタ製造方法（電着法）が開発されつつある
が、そのコスト低減は今後の課題として残されている。

【０００４】特開平5−107520 号公報では、駆動用液晶
層の層厚とツイステッドネマチック液晶の複屈折の積を
０.７５μｍ以上，１.０μｍ以下とし、駆動用液晶層の
ツイスト角を２１０°以上，２７０°以下とし、上下２
枚の偏光板と１枚の位相板を用い、位相板のリタデーシ
ョンを２００ｎｍ以上，４５０ｎｍ以下としている。こ
れにより２値以上の印加電圧のうち、高電圧側で暗表示
を行うノーマリオープン表示が実現されるものの、最適
の表示条件ではない。

【０００５】STN−LCDには単純マトリクス駆動方式が用
いられているが、フレーム応答によるコントラスト比低
下という問題がある。これを解決するためＡＡ（Active
Adressing)駆動方式がT.J.Schefferらによって提案され
ているが、駆動回路が増大しコストの増大を招く。

【０００６】以上の様に、従来のカラーSTN−LCDでは充
分な表示品質が得られなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の持つ問題に鑑み、従来のSTN−LCDで問題にな
っていた表示ムラがなく、高表示品質でかつ低コストの
STN−LCD、特にカラーSTN−LCDを供給することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、第１の手
段として、電極を備えた１対の基板と、ネマチック液晶
からなる駆動用液晶層と、基板の上下に配置された上側
偏光板，下側偏光板と、上側偏光板と基板の間に配置さ
れた上側位相板，下側偏光板と基板の間に配置された下
側位相板と、２値以上の電圧を印加する駆動手段から構
成され、駆動用液晶層は２００°以上のツイスト角を有
し、基板は駆動用液晶層を挾持してなる液晶表示装置で
あって、駆動用液晶層の層厚とネマチック液晶の複屈折
の積を０.８０μｍ以上，０.９０μｍ以下とし、基板の
水平方向から反時計周りに方位角を定義すると、上側偏
光板の透過軸の方位角を−２０°以上，２０°以下と
し、下側偏光板の透過軸の方位角を−２０°以上，２０
°以下とし、位相板の平面内の２つの電気光学的主軸の
うち、高屈折率の方を遅相軸と定義すると、上側位相板
の遅相軸の方位角は９０°以上，１２０°以下とし、下
側位相板の遅相軸の方位角を１１０°以上，１５０°以
下とし、上側位相板，下側位相板の波長550ｎｍにおけ
るリタデーションをそれぞれ４５０ｎｍ以上，５５０ｎ
ｍ以下，300ｎｍ以上，３８０ｎｍ以下とすることを特
徴とする液晶表示装置を発明した。

【０００９】また、本発明者らは、第２の手段として、
駆動用液晶層の層厚とネマチック液晶の複屈折の積は
０.８４μｍ以上，０.８８μｍ以下であり、上側偏光板
の透過軸の方位角は−１０°以上，１０°以下であり、
下側偏光板の透過軸の方位角は−１０°以上，１０°以
下であり、上側位相板の遅相軸の方位角は９５°以上，
１１５°以下であり、下側位相板の遅相軸の方位角は１
２０°以上，１４０°以下であり、上側位相板の波長５
５０ｎｍにおけるリタデーションは４７０ｎｍ以上，５
３０ｎｍ以下、下側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリ
タデーションは３２０ｎｍ以上，３６０ｎｍ以下である
ことを特徴とする第１の手段に記載の液晶表示装置を発
明した。

【００１０】また、本発明者らは、第３の手段として、
駆動用液晶層の層厚とネマチック液晶の複屈折の積は
０.８５μｍ以上，０.８７μｍ以下であり、上側偏光板
の透過軸の方位角は−５°以上，５°以下であり、下側
偏光板の透過軸の方位角は−５°以上，５°以下であ
り、上側位相板の遅相軸の方位角は１００°以上，１１
０°以下であり、下側位相板の遅相軸の方位角は１２５
°以上，１３５°以下であり、上側位相板の波長５５０
ｎｍにおけるリタデーションは４９０ｎｍ以上，５１０
ｎｍ以下、下側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデ
ーションは３３０ｎｍ以上，３５０ｎｍ以下であること
を特徴とする第１の手段に記載の液晶表示装置を発明し
た。

【００１１】また、本発明者らは、第４の手段として、
基板にブラックマトリクスを備えた第１の手段に記載の
液晶表示装置を発明した。

【００１２】また、本発明者らは、第５の手段として、
平面法線方向から見て、ブラックマトリクスがマトリク
ス電極の交差しない全ての部分に分布することを特徴と
する第４の手段に記載の液晶表示装置を発明した。

【００１３】また、本発明者らは、第６の手段として、
基板にカラーフィルタを備えた第１の手段に記載の液晶
表示装置を発明した。

【００１４】また、本発明者らは、第７の手段として、
駆動手段のフレーム周波数を１２０Ｈｚ以上とした第１
の手段に記載の液晶表示装置を発明した。

【００１５】

【作用】駆動用液晶層厚や配向処理が不均一になった場
合、液晶層の立ち上り特性にムラが生じる。その結果、
しきい値電圧のばらつきやしきい値近傍での透過率の不
均一となって表れる。２値以上の印加電圧値のうち、低
電圧側で暗表示を行うノーマリクローズ表示の場合、暗
表示の透過率が不均一となる。人間の目は暗表示の透過
率のばらつきに対して敏感なため、ノーマリクローズ表
示の場合、特に透過率の不均一が目立つ。これに対し
て、２値以上の印加電圧値のうち、高電圧側で暗表示を
行うノーマリオープン表示の場合には明表示の透過率が
不均一となる。人間の目は明表示の透過率のばらつきに
対してそれほど敏感でないため、ノーマリオープン表示
の場合透過率の不均一が目立たない。従って、カラーフ
ィルタの凹凸により液晶層の立ち上り特性にムラがある
カラー表示STN−LCDにおいて均一な表示を得るためには
ノーマリオープン表示とすればよい。

【００１６】カラー表示STN−LCDでは従来の白黒表示に
加えてカラー表示も行い、各階調表示に渡って良好な色
相のカラー表示を行うためには、明表示時の色相を無着
色化する他に各階調表示時の色相も無着色化しなければ
ならない。また、表示色の彩度を向上するためにはコン
トラスト比を増大しなければならない。

【００１７】STN−LCDの（印加電圧−透過率）特性を変
え、ノーマリオープン表示とするためには位相板，偏光
板の設定条件を最適化する必要がある。また、ノーマリ
オープン表示時の色相を無着色化し、色相の印加電圧依
存性を少なくし、コントラスト比を増大するためにも位
相板，偏光板の設定条件を最適化する必要がある。

【００１８】偏光板の設定条件には透過軸の方位角があ
る。位相板の設定条件には遅相軸の方位角，特定波長に
おけるリタデーションがある。ここで、遅相軸とは位相
板平面内の２つの光学的主軸のうち高屈折率に対応する
方のことである。また、方位角は図２に示した様に上下
基板の配向処理方向を２等分する方向を０°とし、反時
計周りに定義することにする。

【００１９】駆動用液晶層の層厚とツイステッドネマチ
ック液晶の複屈折の積を０.８０μm以上，０.９０μｍ
以下とし、上側偏光板の透過軸の方位角を−２０°以
上，２０°以下とし、下側偏光板の透過軸の方位角を−
２０°以上，２０°以下とし、上側位相板の遅相軸の方
位角は９０°以上，１２０°以下とし、下側位相板の遅
相軸の方位角を１１０°以上，１５０°以下とし、上側
位相板，下側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデー
ションをそれぞれ４５０ｎｍ以上，５５０ｎｍ以下，３
００ｎｍ以上，３８０ｎｍ以下とすることにより、ノー
マリオープン表示で、かつ明表示時及び各階調表示時の
色相が無着色で高コントラスト比の表示が得られる。

【００２０】好ましくは、駆動用液晶層の層厚とツイス
テッドネマチック液晶の複屈折の積を０.８４μｍ以
上，０.８８μｍ以下とし、上側偏光板の透過軸の方位
角を−１０°以上，１０°以下とし、下側偏光板の透過
軸の方位角を−１０°以上，１０°以下とし、上側位相
板の遅相軸の方位角は９５°以上，１１５°以下とし、
下側位相板の遅相軸の方位角を１２０°以上，１４０°
以下とし、上側位相板，下側位相板の波長５５０ｎｍに
おけるリタデーションをそれぞれ４７０ｎｍ以上，５３
０ｎｍ以下，３２０ｎｍ以上，３６０ｎｍ以下とするこ
とにより、ノーマリオープン表示で、かつ明表示時及び
各階調表示時の色相が無着色で高コントラスト比の表示
が得られる。

【００２１】さらに好ましくは、駆動用液晶層の層厚と
ツイステッドネマチック液晶の複屈折の積を０.８５μ
ｍ以上，０.８７μｍ以下とし、上側偏光板の透過軸の
方位角を−５°以上，５°以下とし、下側偏光板の透過
軸の方位角を−５°以上，５°以下とし、上側位相板の
遅相軸の方位角は１００°以上，１１０°以下とし、下
側位相板の遅相軸の方位角を１２５°以上，１３５°以
下とし、上側位相板，下側位相板の波長５５０ｎｍにお
けるリタデーションをそれぞれ４９０ｎｍ以上，５１０
ｎｍ以下，３３０ｎｍ以上，３５０ｎｍ以下とすること
により、ノーマリオープン表示で、かつ明表示時及び各
階調表示時の色相が無着色で高コントラスト比の表示が
得られる。

【００２２】ノーマリオープン表示では非電極部分が明
表示と同程度の透過率となるため、非電極部分からの光
漏れが問題となる。非電極部分を覆う様にブラックマト
リクスを備えることにより非電極部分からの光漏れが押
さえられ、複数画素を同時に観測した時にも高コントラ
スト比の表示が得られる。

【００２３】ブラックマトリクスの材料は、染料，顔料
であってもよいし、またクロム，アルミ等の金属であっ
てもよい。

【００２４】さらに望ましくは、非電極部分の全てを覆
う様にブラックマトリクスを備えることにより非電極部
分からの光漏れが完全に押さえられ、複数画素を同時に
観測した時にも高コントラスト比の表示が得られる。

【００２５】また、基板にカラーフィルタを備えること
により、カラー表示が可能になる。STN−LCDで用いられ
ている単純マトリクス駆動は低コストで大容量表示が可
能な駆動方式である。単純マトリクス駆動における１画
素のスイッチングは走査時間内に印加される信号電圧値
で決定されるが、走査時間内に印加される信号電圧値は
非走査時の１０倍以上である。液晶層の応答が充分に遅
い場合、その配向状態は印加電圧の時間変化に追従でき
ないため、印加電圧の実効値によって決定される。これ
に対して、液晶層の応答が充分に速い場合には、その配
向状態は印加電圧の時間変化に追従し（フレーム応
答）、液晶層の配向状態は印加電圧の実効値によって決
定されなくなる。実効値がしきい値電圧以上であっても
液晶が立ち上がった状態を１フレーム時間（走査パルス
間の時間）の間保持できない。そのためコントラスト比
の低下が生じる。ノーマリオープン表示では高電圧側で
暗表示を行うため、フレーム応答による暗表示の透過率
増大が大きく、コントラスト比の低下が生じ易い。

【００２６】マウス表示を行うためには３００ｍｓ程度
の応答時間が必要とされるが、ノーマリオープン表示で
は応答時間３００ｍｓでもフレーム応答によりコントラ
スト比が大幅に減少する。

【００２７】これを防ぐためには、１フレーム時間を短
くして、液晶層が立ち上り状態を保持している間に次の
信号電圧を印加する様にすれば良い。フレーム応答がカ
ラー表示に与える影響を定量化するため、以下に述べる
様な評価パラメータを導入する。

【００２８】８階調を用いて５１２色を表示するカラー
STN−LCDを仮定する。Ｒ，Ｇ，Ｂ３色の内ではＢが最も
透過率が低いため、８階調のうち、低透過率の方から数
えて２階調目で表示したＢの透過率Ｔ（blue）と、黒表
示の透過率Ｔ(black）の比Ｔ（blue）／Ｔ(black）を評
価パラメータとする。図３に実用的な範囲のバイアス比
で測定したフレーム周波数（１フレーム時間の逆数）と
Ｔ(blue）／Ｔ(black)の関係を示す。図３中の白丸，黒
丸はそれぞれバイアス比が１３：１，１０：１である。

【００２９】図３のコントラスト比はブラックマトリク
スを装着したカラーSTN−LCDの約１０画素の領域の透過
光より求めたものである。測定に用いた液晶表示素子の
走査電極数は２４０であり、これを１ｋＨｚの矩形波で
駆動した時のコントラスト比は４０：１である。Ｔ（bl
ue）／Ｔ(black）が２：１以上であれば２階調目で表示
したＢと黒表示が明瞭に区別できる。バイアス比１０の
場合１２０Ｈｚ以上，バイアス比１３の場合１３０Ｈｚ
以上で２：１以上のＴ（blue）／Ｔ(black）が得られ
た。

【００３０】したがって、応答時間が３００ｍｓ程度の
場合、フレーム周波数が１２０Ｈｚ以上であれば実用上
充分なカラー表示が得られる。

【００３１】

【実施例】本発明の具体例を以下に示す。

【００３２】（実施例１）図１に本発明の液晶表示装置
の構成を示す。上下の基板１２，２２はＸＹ電極１４，
２４と配向膜１１，２１を備え、液晶層１０を挟持して
いる。上下の基板上のＸＹ電極１４，２４は、駆動回路
１５，２５に接続されている。上下の基板の外側には上
側位相板１９，下側位相板２９，上側偏光板１３，下側
偏光板２３が置かれている。下側基板の更に下方には光
源３１，導光板３２，反射体３３がある。

【００３３】上下の基板１２，２２はガラス製であり、
ＸＹ電極１４，２４はＩＴＯから成る。配向膜１１，２
１はポリイミド系高分子からなり、ラビング法で配向処
理されている。配向処理の条件は、切り込み量０.４mm
，回転数１０００rpm ，送り速度３３ｍ／ｓとし、こ
れによりプレチルト角を４°とした。また、ツイスト角
は２４０°とした。液晶層１０はネマチック液晶とカイ
ラル剤から成り、層厚ｄは６.２μｍ 、液晶材料はロデ
ィック社製のHR2038，HR2047，メルク社製のS811の混合
物であり、それぞれの混合比は重量％にして７５.５９
％，２３.５５％，０.８６％ であり、Δｎは０.１３
８、Δｎｄは０.８５５μｍである。基板間に積水ファ
インケミカル製の真球状のポリマービーズを分散し、液
晶層厚を均一にした。偏光板は日東電工社製G1220DU で
あり、位相板も同じく日東電工社製NRF（ポリカーボネ
ート製）である。

【００３４】下側偏光板の透過軸の方位角を−５°，上
側偏光板の透過軸角度を５°，下側位相板の遅層軸角度
を１２５°，波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄを０.３２
μｍ,上側位相板の遅層軸角度を１００°，波長５５０
ｎｍにおけるΔｎｄを０.５１μｍとした。

【００３５】以上の様にして作製した液晶表示装置の液
晶表示素子部（駆動回路を除いた液晶表示装置）の表示
特性を測定した。測定領域は１画素内のビーズの存在し
ない部分とし、１ｋＨｚの矩形波を用いた。明表示，暗
表示の印加電圧はそれぞれ２.２０Ｖ，２.３５Ｖであ
り、低電圧側で明表示を行うノーマリオープン表示が得
られた。コントラスト比は９６：１であり、明表示，暗
表示の透過率はそれぞれ２５％，０.２６％ であった。

【００３６】次に、駆動回路に接続して表示状態を観察
したところ、明表示，暗表示及び各階調表示とも全面に
渡って均一であり、かつ基板平面法線方向に対して斜め
方向から観察しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ
明表示，暗表示の反転も起こらなかった。

【００３７】以上の様に、上記の位相板，偏光板条件に
よりノーマリオープン表示が得られ、均一性と視角特性
に優れた液晶表示装置が得られた。

【００３８】（実施例２）実施例１の液晶表示装置にお
いて、下側偏光板の透過軸の方位角を０°，上側偏光板
の透過軸角度を０°，下側位相板の遅層軸角度を１３０
°，波長５５０nmにおけるΔｎｄを０.３６μｍ ，上側
位相板の遅層軸角度を１０５°，波長550ｎｍにおける
Δｎｄを０.５５μｍ とした。

【００３９】以上の様にして作製した液晶表示装置の液
晶表示素子部（駆動回路を除いた液晶表示装置）の表示
特性を測定した。測定領域は１画素内のビーズの存在し
ない部分とし、１ｋＨｚの矩形波を用いた。明表示，暗
表示の印加電圧はそれぞれ２.１９Ｖ，２.３４Ｖであ
り、低電圧側で明表示を行うノーマリオープン表示が得
られた。コントラスト比は１０６：１であり、明表示，
暗表示の透過率はそれぞれ２５％，０.２４％ であっ
た。

【００４０】次に、駆動回路に接続して表示状態を観察
したところ、明表示，暗表示及び各階調表示とも全面に
渡って均一であり、かつ基板平面法線方向に対して斜め
方向から観察しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ
明表示，暗表示の反転も起こらなかった。

【００４１】以上の様に、上記の位相板，偏光板条件に
よりノーマリオープン表示が得られ、均一性と視角特性
に優れた液晶表示装置が得られた。

【００４２】（実施例３）実施例１の液晶表示装置にお
いて、下側偏光板の透過軸の方位角角度を０°，上側偏
光板の透過軸角度を０°，下側位相板の遅層軸角度を１
３０°，波長550ｎｍにおけるΔｎｄを０.３４μｍ ，
上側位相板の遅層軸角度を１０５°，波長５５０ｎｍに
おけるΔｎｄを０.５０μｍ とした。

【００４３】以上の様にして作製した液晶表示装置の液
晶表示素子部（駆動回路を除いた液晶表示装置）の表示
特性を測定した。測定領域は１画素内のビーズの存在し
ない部分とし、１ｋＨｚの矩形波を用いた。明表示，暗
表示の印加電圧はそれぞれ２.２１Ｖ，２.３６Ｖであ
り、低電圧側で明表示を行うノーマリオープン表示が得
られた。コントラスト比は１８６：１であり、明表示，
暗表示の透過率はそれぞれ２４％，０.１３％ であっ
た。

【００４４】次に、駆動回路に接続して表示状態を観察
したところ、明表示，暗表示及び各階調表示とも全面に
渡って均一であり、かつ基板平面法線方向に対して斜め
方向から観察しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ
明表示，暗表示の反転も起こらなかった。

【００４５】以上の様に、上記の位相板，偏光板条件に
よりノーマリオープン表示が得られ、均一性と視角特性
に優れた液晶表示装置が得られた。

【００４６】（実施例４）実施例１の液晶表示装置にお
いて、基板をブラックマトリクスを備えたものに換え
た。ブラックマトリクスは顔料からなり、１対のマトリ
クス電極が交差しない非電極部分を全て覆う様に分布し
ている。基板上に顔料分散法により層厚約１μｍのブラ
ックマトリクスを形成し、その上に平坦化膜を形成し、
ブラックマトリクスによる凹凸を軽減した。ＸＹ電極は
平坦化膜上に形成した。

【００４７】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を６０Ｈｚ，バイアス比を１
３：１とした。測定領域は約１０画素とした。コントラ
スト比は１０：１であり、明表示，暗表示の透過率はそ
れぞれ２４％，２.４％ であった。表示状態を観察した
ところ、明表示，暗表示及び各階調表示とも全面に渡っ
て均一であり、かつ基板平面法線方向に対して斜め方向
から観察しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ明表
示，暗表示の反転も起こらなかった。

【００４８】以上の様に、均一性と視角特性に優れたノ
ーマリオープン表示の液晶表示装置が得られた。

【００４９】（実施例５）実施例４の液晶表示装置にお
いて、ブラックマトリクスの素材をクロムとした。

【００５０】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を６０Hz，バイアス比を１
３：１とした。測定領域は約１０画素とした。コントラ
スト比は１１：１であり、明表示，暗表示の透過率はそ
れぞれ２４％，２.２％ であった。表示状態を観察した
ところ、明表示，暗表示及び各階調表示とも全面に渡っ
て均一であり、かつ基板平面法線方向に対して斜め方向
から観察しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ明表
示，暗表示の反転も起こらなかった。

【００５１】以上の様に、ブラックマトリクスをクロム
としたことによりノーマリオープン表示の液晶表示装置
のコントラスト比が向上した。

【００５２】（実施例６）実施例１の液晶表示装置にお
いて、基板にクロムから成るブラックマトリクスを備え
たものを用いた。

【００５３】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を１５０Ｈｚ，バイアス比を
１３：１とした。測定領域は約１０画素とした。コント
ラスト比は２１：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ２４％，１.１％ であった。表示状態を観察し
たところ、明表示，暗表示及び各階調表示とも全面に渡
って均一であり、かつ基板平面法線方向に対して斜め方
向から観察しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ明
表示，暗表示の反転も起こらなかった。

【００５４】以上の様に、クロムからなるブラックマト
リクスを用いたことにより非電極部分からの光漏れが遮
蔽され、かつフレーム周波数を１５０Ｈｚとしたことに
よりフレーム応答が抑えられ、コントラスト比が実用上
充分な値にまで向上した。

【００５５】（実施例７）実施例２の液晶表示装置にお
いて、基板にクロムから成るブラックマトリクスを備え
たものを用いた。

【００５６】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を１５０Ｈｚ，バイアス比を
１３：１とした。測定領域は約１０画素とした。コント
ラスト比は２４：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ２４％，１.１％ であった。表示状態を観察し
たところ、明表示，暗表示及び各階調表示とも全面に渡
って均一であり、かつ基板平面法線方向に対して斜め方
向から観察しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ明
表示，暗表示の反転も起こらなかった。

【００５７】以上の様に、クロムから成るブラックマト
リクスを用いたことにより非電極部分からの光漏れが遮
蔽され、かつフレーム周波数を１５０Ｈｚとしたことに
よりフレーム応答が抑えられ、コントラスト比が実用上
充分な値にまで向上した。

【００５８】（実施例８）実施例３の液晶表示装置にお
いて、対向基板にクロムから成るブラックマトリクスを
備えたものを用いた。

【００５９】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を１５０Ｈｚ，バイアス比を
１３：１とした。測定領域は約１０画素とした。コント
ラスト比は３０：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ２４％，０.８％ であった。表示状態を観察し
たところ、明表示，暗表示及び各階調表示とも全面に渡
って均一であり、かつ基板平面法線方向に対して斜め方
向から観察しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ明
表示，暗表示の反転も起こらなかった。

【００６０】以上の様に、クロムから成るブラックマト
リクスを用いたことにより非電極部分からの光漏れが遮
蔽され、かつフレーム周波数を１５０Ｈｚとしたことに
よりフレーム応答が抑えられ、コントラスト比が実用上
充分な値にまで向上した。

【００６１】（実施例９）実施例１の液晶表示装置にお
いて、基板にカラーフィルタとクロムから成るブラック
マトリクスを備えたものを用いた。カラーフィルタは顔
料分散法で作製されたもので、赤，青，緑の表示色に対
応し、各色の表示画素部の液晶層厚の平均は赤，青，緑
でそれぞれ６.２５μｍ，６.３０μｍ，６.２０μｍ で
ある。

【００６２】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を１５０Ｈｚ，バイアス比を
１３：１とした。測定領域は約１０画素とした。コント
ラスト比は２２：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ５.１％，０.２３％であった。表示状態を観察
したところ、明表示、及び各色とも全面に渡って均一で
あり、各色の表示画素部の液晶層厚に０.１μｍ 程度の
差があるにも関わらず暗表示も全面に渡って均一であっ
た。また、基板平面法線方向に対して斜め方向から観察
しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ明表示，暗表
示の反転も起こらなかった。

【００６３】以上の様に、クロムから成るブラックマト
リクスを用いたことにより非電極部分からの光漏れが遮
蔽され、フレーム周波数を１５０Ｈｚとしたことにより
フレーム応答が抑えられ、ノーマリオープン表示とした
ことにより各色の表示画素部の液晶層厚差があるにもか
かわらず均一な表示が得られた。

【００６４】（実施例１０）実施例２の液晶表示装置に
おいて、基板にカラーフィルタとクロムから成るブラッ
クマトリクスを備えたものを用いた。カラーフィルタは
顔料分散法で作製されたもので、赤，青，緑の表示色に
対応し、各色の表示画素部の液晶層厚の平均は赤，青，
緑でそれぞれ６.２５μｍ，６.３０μｍ，６.２０μｍ
である。

【００６５】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を１５０Ｈｚ，バイアス比を
１３：１とした。測定領域は約１０画素とした。コント
ラスト比は２６：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ５.２％，０.２０％であった。表示状態を観察
したところ、明表示、及び各色とも全面に渡って均一で
あり、各色の表示画素部の液晶層厚に０.１μｍ 程度の
差があるにも関わらず暗表示も全面に渡って均一であっ
た。また、基板平面法線方向に対して斜め方向から観察
しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ明表示，暗表
示の反転も起こらなかった。

【００６６】以上の様に、クロムから成るブラックマト
リクスを用いたことにより非電極部分からの光漏れが遮
蔽され、フレーム周波数を１５０Ｈｚとしたことにより
フレーム応答が抑えられ、ノーマリオープン表示とした
ことにより各色の表示画素部の液晶層厚差があるにもか
かわらず均一な表示が得られた。

【００６７】（実施例１１）実施例３の液晶表示装置に
おいて、基板にカラーフィルタとクロムから成るブラッ
クマトリクスを備えたものを用いた。カラーフィルタは
顔料分散法で作製されたもので、赤，青，緑の表示色に
対応し、各色の表示画素部の液晶層厚の平均は赤，青，
緑でそれぞれ６.２５μｍ，６.３０μｍ，６.２０μｍ
である。

【００６８】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を１５０Ｈｚ，バイアス比を
１３：１とした。測定領域は約１０画素とした。コント
ラスト比は３０：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ５.１％，０.１７％であった。表示状態を観察
したところ、明表示、及び各色とも全面に渡って均一で
あり、各色の表示画素部の液晶層厚に０.１μｍ 程度の
差があるにも関わらず暗表示も全面に渡って均一であっ
た。また、基板平面法線方向に対して斜め方向から観察
しても明表示の輝度の低下は少なく、かつ明表示，暗表
示の反転も起こらなかった。

【００６９】以上の様に、クロムから成るブラックマト
リクスを用いたことにより非電極部分からの光漏れが遮
蔽され、フレーム周波数を１５０Ｈｚとしたことにより
フレーム応答が抑えられ、ノーマリオープン表示とした
ことにより各色の表示画素部の液晶層厚差があるにもか
かわらず均一な表示が得られた。

【００７０】（実施例１２）実施例１１の液晶表示装置
において、基板にカラーフィルタとクロムから成るブラ
ックマトリクスを備えたものを用いた。カラーフィルタ
は顔料分散法で作製されたもので、赤，青，緑の表示色
に対応し、各色の表示画素部の液晶層厚の平均は赤，
青，緑でそれぞれ６.２５μｍ，６.３０μｍ，６.２０
μｍである。

【００７１】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を１５０Ｈｚ，バイアス比を
１０：１とした。測定領域は約１０画素とした。コント
ラスト比は３４：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ５.１％，０.１５％であった。Ｔ（blue）／Ｔ
(black）は２.５ となり、各色共明瞭に区別可能であっ
た。色度座標系上で評価した明表示，暗表示間の表示色
の印加電圧依存性を図４に示す。明表示，暗表示間の表
示色変化は小さく、かつ寒色系であり、暖色系のバック
ライトと組合せたところ、各階調に渡って無着色の白表
示が得られた。表示状態を観察したところ、明表示、及
び各色とも全面に渡って均一であり、各色の表示画素部
の液晶層厚に０.１μｍ 程度の差があるにも関わらず暗
表示も全面に渡って均一であった。また、基板平面法線
方向に対して斜め方向から観察しても明表示の輝度の低
下は少なく、かつ明表示，暗表示の反転も起こらなかっ
た。

【００７２】以上の様に、クロムから成るブラックマト
リクスを用いたことにより非電極部分からの光漏れが遮
蔽され、フレーム周波数を１５０Ｈｚ，バイアス比を１
０としたことによりフレーム応答が抑えられ、ノーマリ
オープン表示としたことにより各色の表示画素部に液晶
層厚差があるにもかかわらず均一な表示が得られた。な
お、本発明の液晶表示装置をノート型パーソナルコンピ
ュータに搭載した状態を図５に示す。５１は表示部、５
２はポインタ操作部、５３はキーボード部、５４はディ
スクドライブ部、５５は印加電圧調整部である。

【００７３】（比較例１）実施例１１の液晶表示装置に
おいて、位相板，偏光板の条件を変え、２値以上の印加
電圧のうち、低電圧側で暗表示を行うノーマリオープン
表示とした。

【００７４】位相板は対向基板の下側には置かず、上側
にのみ２枚置いた。下側偏光板の透過軸の方位角を７５
°，上側偏光板の透過軸角度を９０°，下側位相板の遅
層軸角度を３５°，波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄを
０.３８μｍ ，上側位相板の遅層軸角度を６５°，波長
５５０ｎｍにおけるΔｎｄを０.３８μｍ とした。

【００７５】以上の様にして作製した液晶表示装置の液
晶表示素子部（駆動回路を除いた液晶表示装置）の表示
特性を測定した。測定領域は１画素内のビーズの存在し
ない部分とし、１ｋＨｚの矩形波を用いた。暗表示，明
表示の印加電圧はそれぞれ２.１９Ｖ，２.３４Ｖであ
り、低電圧側で暗表示を行うノーマリクローズ表示が得
られた。コントラスト比は１１９：１であり、明表示，
暗表示の透過率はそれぞれ２５％，０.２１％ であっ
た。

【００７６】駆動回路に接続して表示特性を測定した。
駆動回路のフレーム周波数を６０Hz，バイアス比を１
３：１とした。測定領域は約１０画素とした。コントラ
スト比は３６：１であり、明表示，暗表示の透過率はそ
れぞれ５.１％，０.１４％であった。明表示、及び各色
を全面に表示し、その表示状態を観察したところ、むら
が目立った。特に暗表示を全面に表示した場合に表示む
らが目立った。また、基板平面法線方向に対して斜め方
向から観察すると明表示の輝度が急速に低下し、明表示
と暗表示の反転が生じた。

【００７７】以上の様にノーマリクローズ表示ではコン
トラスト比は得られるものの、表示の均一性が悪く、特
に暗表示の場合、カラーフィルタの凹凸による液晶層の
立ち上り特性のばらつきが顕在化するため表示の均一性
が極めて悪化した。また、視角特性も悪く、斜め方向か
ら観察すると明表示と暗表示の反転が生じた。

【００７８】（比較例２）比較例１の液晶表示装置にお
いて、駆動回路のフレーム周波数を１６０Ｈｚ，バイア
ス比を１０：１とした。測定領域を約１０画素として表
示特性を測定した。コントラスト比は４２：１であり、
明表示，暗表示の透過率はそれぞれ５.０％，０.１２％
であった。明表示、及び各色を全面に表示し、その表
示状態を観察したところ、むらが目立った。特に暗表示
を全面に表示した場合に表示むらが目立った。また、基
板平面法線方向に対して斜め方向から観察すると明表示
の輝度が急速に低下し、明表示と暗表示の反転が生じ
た。

【００７９】以上の様にノーマリクローズ表示では駆動
回路のフレーム周波数，バイアス比を変更しても、表示
の均一性と視角特性は改善されない。

【００８０】

【発明の効果】本発明により、高コントラスト比で均一
性に優れ、かつ低コストのカラー表示，白黒表示STN−L
CDが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の構成を示す斜視図。

【図２】本発明における方位角の定義。

【図３】Ｔ（blue）／Ｔ(black）のフレーム周波数依存
性。

【図４】本発明の液晶表示装置の明表示，暗表示間の白
表示の表示色の変化。

【図５】本発明の液晶表示装置をノート型パーソナルコ
ンピュータに搭載した状態。

【符号の説明】

１０…液晶層、１１…上側配向膜、１２…上側基板、１
３…上側偏光板、１４…上側ＸＹ電極、１５…上側駆動
回路、１９…上側位相板、２１…下側配向膜、２２…下
側基板、２３…下側偏光板、２４…下側ＸＹ電極、２５
…下側駆動回路、２９…下側位相板、３１…光源、３２
…導光板、３３…反射体、５１…表示部、５２…ポイン
タ操作部、５３…キーボード部、５４…ディスクドライ
ブ部、５５…印加電圧調整部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平方 純一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 内海 夕香 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 菊地 直樹 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 中村 善明 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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を備えた１対の基板と、ネマチック液
   晶からなる駆動用液晶層と、該基板の上下に配置された
   上側偏光板，下側偏光板と、該上側偏光板と該基板の間
   に配置された上側位相板，該下側偏光板と該基板の間に
   配置された下側位相板と、２値以上の電圧を印加する駆
   動手段から構成され、該駆動用液晶層は２００°以上の
   ツイスト角を有し、該基板は該駆動用液晶層を挾持して
   なる液晶表示装置であって、 該駆動用液晶層の層厚と該ネマチック液晶の複屈折の積
   は０.８０μｍ 以上，０.９０μｍ 以下であり、 該上側偏光板の透過軸の方位角は−２０°以上，２０°
   以下であり、該下側偏光板の透過軸の方位角は−２０°
   以上，２０°以下であり、 該上側位相板の遅相軸の方位角は９０°以上，１２０°
   以下であり、該下側位相板の遅相軸の方位角は１１０°
   以上，１５０°以下であり、 該上側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーション
   は４５０ｎｍ以上，５５０ｎｍ以下、 該下側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーション
   は３００ｎｍ以上，３８０ｎｍ以下であることを特徴と
   する液晶表示装置。
2. 【請求項２】駆動用液晶層の層厚とネマチック液晶の複
   屈折の積は０.８４μｍ 以上，0.88μｍ以下であり、 上側偏光板の透過軸の方位角は−１０°以上，１０°以
   下であり、下側偏光板の透過軸の方位角は−１０°以
   上，１０°以下であり、 上側位相板の遅相軸の方位角は９５°以上，１１５°以
   下であり、下側位相板の遅相軸の方位角は１２０°以
   上，１４０°以下であり、 上側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションは
   ４７０ｎｍ以上，530ｎｍ以下、 下側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションは
   ３２０ｎｍ以上，360ｎｍ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。
3. 【請求項３】駆動用液晶層の層厚とネマチック液晶の複
   屈折の積は０.８５μｍ 以上，0.87μｍ以下であり、 上側偏光板の透過軸の方位角は−５°以上，５°以下で
   あり、下側偏光板の透過軸の方位角は−５°以上，５°
   以下であり、 上側位相板の遅相軸の方位角は１００°以上，１１０°
   以下であり、下側位相板の遅相軸の方位角は１２５°以
   上，１３５°以下であり、 上側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションは
   ４９０ｎｍ以上，510ｎｍ以下、 下側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションは
   ３３０ｎｍ以上，350ｎｍ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。
4. 【請求項４】基板にブラックマトリクスを備えているこ
   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】平面法線方向から見て、ブラックマトリク
   スがマトリクス電極の交差しない全ての部分に分布する
   ことを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】基板にカラーフィルタを備えていることを
   特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】駆動手段のフレーム周波数が１２０Ｈｚ以
   上であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装
   置。