JP2001194669A

JP2001194669A - 液晶表示パネル

Info

Publication number: JP2001194669A
Application number: JP2000338161A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Yoshida; 秀史吉田; Kazutaka Hanaoka; 一孝花岡; Kimiaki Nakamura; 公昭中村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2001-07-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】所定の視角で液晶表示パネルを見た時、どの
方向から見ても良好な表示特性が得られ、表示品質が向
上した液晶表示パネルを提供する。【解決手段】偏光方向が直交する２枚の偏光板２１，
２４の間に、視覚補償部材２２と、透明絶縁基板間に液
晶３２が封入された液晶パネル２３とを有する液晶表示
パネルにおいて、視覚補償部材２２は液晶層を挟むよう
それぞれ液晶層と偏光板２１，２４の間に配置し、か
つ、各視覚補償部材の光軸は互いに直交させ、透明絶縁
基板に対して液晶分子が傾く配向方向を０°とした時
に、一方の偏光板の吸収軸の角度φａが４５度となり、
この偏光板に近接する視覚補償部材の光軸が−４５度と
なるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示パネルに関
し、特に、ツイストネマチック型液晶を用いた表示パネ
ルにおいて視角補正パネルを用いて視野特性を向上させ
た液晶表示パネルに関する。液晶を用いた液晶表示装置
は薄型、軽量という特徴から近年、ポケットテレビ、ラ
ップトップコンピュータ等の表示器として使用範囲が広
がっている。また、アクティブマトリクス型液晶表示パ
ネルの進歩に伴い、アクティブマトリクス型液晶表示パ
ネルに使用されているツイストネマチック型液晶の視角
特性の向上が望まれている。

【０００２】

【従来の技術】図１(a) は従来の液晶表示装置において
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と組み合わせて使用される
ツイストネマチック（ＴＮ）型液晶表示パネル９０の構
成を示すものである。図において９１は９０°左回りに
ツイストさせたＴＮ型液晶をガラス基板で挟み込んだ液
晶パネルであり、９２，９３はこの液晶パネル９１の上
下に設けられた偏光方向が直交する偏光板である。な
お、液晶パネル９１には液晶パネル駆動用のＴＦＴに接
続する走査電極、データ電極、並びに共通電極は図示し
ていない。

【０００３】図１(b) は図１(a) の構成の液晶表示パネ
ルの透過光量−印加電圧特性 (Ｔ−Ｖ特性) を示す線図
である。この特性から分かるように、電圧が印加されて
いない時には透過光量が大きく、電圧が印加されると透
過光量が小さくなる。従って、従来はこの透過光量の状
態変化を利用して表示が行われていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１
(a) に示すような構成の液晶表示パネルの場合、液晶表
示パネルの表示面に垂直な法線Ｈに対して所定の角度を
持たせた方向Ｖから液晶表示パネルを見た時、即ち、あ
る視角をもって液晶表示パネルを見た時、視角により生
じる液晶内の光路差により、光の偏光状態が変化し、図
１(b) に破線で示すようにＴ−Ｖ特性が変化し、見る方
向によっては黒表示が白っぽくなってコントラストがと
れないという問題があった。

【０００５】本発明の目的は、前記従来の液晶表示パネ
ルの有する課題を解消し、液晶表示パネルの表示面に対
して所定の視角をもって液晶表示パネルを見た時、どの
方向から液晶表示パネルを見ても良好な表示特性が得ら
れ、表示品質が向上した液晶表示パネルを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の第１の形態の液晶表示パネルは、偏光方向が直交す
る２枚の偏光板の間に、視覚補償部材と、透明絶縁基板
間に液晶が封入された液晶パネルとが備えられた液晶表
示パネルであって、視覚補償部材は液晶層を挟むようそ
れぞれ液晶層と偏光板の間に配置されてなり、かつ、各
視覚補償部材の光軸は互いに直交しており、透明絶縁基
板に対して液晶分子が傾く配向方向を０°とした時に、
一方の偏光板の吸収軸の角度φａが４５度であり、この
偏光板に近接する視覚補償部材の光軸が−４５度である
ことを特徴としている。

【０００７】この場合、視角補償部材を一軸あるいは二
軸に延伸したフィルムから構成することができる。ま
た、視角補償部材の液晶パネル面と垂直な方向の屈折率
を液晶パネル面と平行な方向の屈折率に比べて小さいも
のとすることができる。前記目的を達成する本発明の第
２の形態の液晶表示パネルは、偏光方向が直交する２枚
の偏光板を備え、これらの偏光板の間に、少なくとも１
枚の視角補償材と、ツイスト配向する液晶が封入された
液晶パネルとを備えた液晶表示パネルであって、視角補
償部材は、２ｎ（ｎは自然数）枚の直線位相子が積層さ
れてなり、各直線位相子の光軸が１８０°／２ｎ間隔の
方位に分配されたものであり、かつ、液晶パネル面と垂
直な方向の屈折率が液晶パネル面と平行な方向の屈折率
に比べて小さいものであり、液晶パネルの透明絶縁基板
に固有のラビング方向に、前記直線位相子のいずれかの
光軸を設置したことを特徴としている。

【０００８】本発明の液晶表示パネルによれば、偏光板
と液晶パネルとの間に挿入した少なくとも１枚の視角特
性補償板により、斜め方向に入射する光の複屈折が視角
特性補償板により打ち消されるので、液晶パネルに斜め
に入射した光は直交する偏光板によって遮光される。こ
の結果、視角特性補償板を挿入した本発明の液晶表示パ
ネルでは、液晶表示パネルの法線に対してどの斜めの方
向から見ても表示色が黒色に保持され、視角特性が向上
する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。図
２は本発明の液晶表示パネル２０の一実施例の構成を示
す組立斜視図である。図において２１, ２４は偏光板、
２２は屈折率の異方性を有する視角補償板、２３はＴＮ
型液晶パネルである。ここで、ａ，ｄは偏光板２１と偏
光板２４の偏光方向、ｂ，ｃは液晶パネル２３の上側の
ガラス基板の配向膜のラビング方向、下側のガラス基板
の配向膜のラビング方向である。

【００１０】この実施例では視角補償板２２として、ポ
リエチレンテレフタレート、あるいはポリカーボネイト
のフィルムを二軸延伸あるいは多軸延伸したものを用い
ている。また、このような多軸延伸のものは、均一性の
実現が困難なことが多いため、後述する実施例に示すよ
うに、一軸延伸フィルムを多数枚その延伸方向を異なら
せて重ねることにより多軸延伸を実現することができ
る。また、液晶および視角補償板２２の屈折率の異方性
Δｎと厚みｄの積Δｎ・ｄは、０．５５μｍあるいは
１．１μｍ程度に設定した。

【００１１】以上のように構成された視角補償板２２
は、視角の変化によるコントラストの変化を抑える働き
をする。その原理を以下に図３および図４を用いて説明
する。なお、この実施例ではノーマリホワイトモードの
黒の視角特性、つまり、液晶分子が立っている状態での
視角特性の改善について説明する。図３に示すように、
液晶パネル２３中の液晶分子３２が立っている状態で
は、液晶パネル２３の複屈折の状態は図示のようになっ
ており、液晶パネル面と平行方向の屈折率ｎ₂’と
ｎ₃’は同一で、液晶パネル面に垂直方向のｎ₁' が大
きくなっている。これを斜めから見ると、この屈折率の
値が変化してしまい、光に対して複屈折効果が働いてし
まう。これに対して、前述のように構成した視角補償板
２２を液晶分子３２が立った状態の液晶パネル２３の上
側に重ねる。この時、視角補償板２２のフィルム分子３
１は、液晶パネル面と平行方向の屈折率ｎ₂とｎ₃が同
一で大きく、液晶パネル面に垂直方向のｎ₁が小さくな
っている。

【００１２】ここで、視角補償板２２と液晶分子３２が
立った状態の液晶パネル２３に対して光３３が斜めに入
射する場合を考える。このとき、視角補償板２２と液晶
分子３２の屈折率は図４(a) に示すような形の楕円３
４，３５として表せる。これを平面に描くと図４(b) の
ようになり、この図から屈折率ｎ_Aと屈折率ｎ_B' 、お
よび屈折率ｎ_Bと屈折率ｎ_A' がそれぞれ同一になって
いることが分かる。そして、このような状態では、本来
屈折率ｎ_A' と屈折率ｎ_B' の値の差で生じるはずの複
屈折が打ち消される。このため、図２の液晶表示パネル
に入射した光３３は、直交する偏光板２１, ２４により
遮断され、全視角方向から見て表示は黒色に保持され
る。

【００１３】図５はツイストネマチック型液晶パネル２
３の片側に挿入する視角補償板２２を、４枚の直線位相
子２２１〜２２４で構成した実施例の液晶表示パネル
２０Ａの構成を示す組立斜視図である。この実施例で
は、４枚の直線位相子２２１〜２２４はそれぞれ位相差
フィルムで構成し、そのΔｎ・ｄを０．３μｍとし、
ｘ，ｚ方向の屈折率ｎ_x,ｎ_zの比ｎ_z／ｎ_xは１とし
た。また、液晶パネル（駆動パネル）２３のΔｎ・ｄは
０．５２μｍとした。

【００１４】更に、この実施例では液晶のツイスト角を
０°以上とし、駆動パネル２３の透明絶縁基板に固有の
ラビング方向を２分割する方向を０°とし、視角補償板
２２の積層側から反対側への液晶のツイスト方向を正方
向としたときに、視角補償板積層側の偏光板２１の吸収
軸の角度φａを４５°とし、反対側の偏光板２４の吸収
軸をこれと直交させる（吸収軸の角度φp は１３５°)
。そして、位相差フィルム２２２の光軸を−４５°と
し、位相差フィルム２２１，２２２の光軸を直交させ、
位相差フィルム２２４の光軸を９０°とし、位相差フ
ィルム２２３，２２４の光軸も直交させる。即ち、４枚
の位相差フィルム２２１〜２２４はその光軸が４５°間
隔になるように積層する。

【００１５】図５の構成の液晶表示パネル２０Ａでは、
電圧印加時、ツイストネマチック液晶は垂直に配向して
(ｎ_x＝ｎ_y) ＜ｎ_zに近い屈折率をもつようになる。
この状態では、 (ｎ_x＝ｎ_y) ＞ｎ_zの屈折率を持つ補
償板で視角による偏光状態の変化を打ち消すことが可能
になる。 (ｎ_x＝ｎ_y) ＞ｎ_zの屈折率を持つ補償板
は、４枚の位相差フィルム２２１〜２２４を図５に示
すように、その光軸が４５°間隔になるように積層する
ことによって実現することができる。

【００１６】図６および図７は、図５のように構成され
た液晶表示パネル２０Ａの視角特性と、図１(a) に示し
た従来の液晶表示パネル９０の視角特性とを比較して示
すものである。この場合、液晶表示パネルを眺める方向
は、法線Ｈ方向に対する角度φ＝４０°の方向であり、
液晶表示パネルに対して前述の駆動パネルの透明絶縁基
板に固有のラビング方向を２分割する方向を０°とした
時に、０°、９０°、１８０°、２７０°の角度 (上下
左右方向) から見た視角特性を図６に示し、４５°、１
３５°、２２５°、３１５°の角度 (斜め方向) から見
た視角特性を図７に示す。

【００１７】図６から分かるように、液晶表示パネルの
上下左右方向からの視角特性は、視角補償板２２を備え
た図５の液晶表示パネル２０Ａの方が、視角補償板２２
の無い従来の液晶表示パネル９０に比べて、そのＴ−Ｖ
特性において印加電圧が高い時の透過率が低く、コント
ラストが良い。一方、図７における液晶表示パネルの斜
め方向からの視角特性は、視角補償板２２を備えた図５
の液晶表示パネル２０Ａの方は、そのＴ−Ｖ特性におい
て印加電圧が高い時の透過率が上下左右方向からの値と
変わらないのに対し、視角補償板２２の無い従来の液晶
表示パネル９０では、そのＴ−Ｖ特性において印加電圧
が高い時の透過率が視角補償板２２が有るものより低く
なっている。

【００１８】このように、図５の液晶表示パネル２０Ａ
のコントラストは、液晶表示パネルのどの方向から見て
も変化しないのに対し、視角補償板２２の無い従来の液
晶表示パネルでは、見る方向によってコントラストが良
くなったり悪くなったりして視角特性が悪いことが分か
る。図８(a) は図５の液晶表示パネル２０Ａにおける前
述の角度φ (透明絶縁基板に固有のラビング方向を２分
割する方向を０°) を変化させて液晶パネルを見た時
の、コントラストＣ．Ｒ．（印加電圧Ｖoff ＝０Ｖでの
透過率をＶonでの透過率で割った値) の変化を示すもの
である。図８(b) は従来の液晶表示パネル９０における
同特性を比較のために示すものである。両図の比較か
ら、Ｖonの値を大きくしても、従来の液晶表示パネルで
は所定の方向から見たコントラストが悪いのに対し、図
５の実施例の液晶表示パネルではＶonの値を大きくする
と、どの方向から見ても良好なコントラストが得られる
ことが分かる。

【００１９】なお、図５の実施例では、直線位相子積層
側の偏光板２１の吸収軸の角度を４５°とし、反対側の
偏光板２４の吸収軸をこれと直交させているが、偏光板
２１と２４の位置を入れ換え、直線位相子積層側の偏光
板２１の吸収軸の角度を１３５°とし、反対側の偏光板
２４の吸収軸をこれと直交させるようにしても良い。図
９は偏光板２１と２４の位置を入れ換え、直線位相子積
層側の偏光板２１の吸収軸の角度を１３５°とし、反対
側の偏光板２４の吸収軸をこれと直交させ、かつ位相差
フィルム２２１と２２２の位置を入れ換えた液晶表示
パネルにおける前述の角度φを変化させて液晶パネルを
見た時のコントラストＣ．Ｒ．の変化を示すものであ
る。この場合もＶonの値を大きくすると、どの方向から
見ても良好なコントラストが得られることが分かる。

【００２０】また、以上の実施例において、視角補償板
２２１，２２２と視角補償板２２３，２２４とを角度を
一定にして交換しても良く、さらに、視角補償板２２
１，２２２、あるいは視角補償板２２３，２２４の何れ
かを駆動パネル２３の反対側に位置させても良い。図１
０は図５に示す液晶表示パネル２０Ａにおいて、位相差
フィルム２２３，２２４を駆動パネル２３と偏光板２４
の間に移動した時のφ−コントラスト特性を示すもので
ある。この場合はＶonの値を大きくすると、視角補償板
２２が視角補償板２２の片側に位置する場合に比べれば
φ−コントラスト特性は劣るが、従来に比べれば良好な
コントラストが得られることが分かる。

【００２１】図１１は図１２に示す液晶表示パネル２０
Ｂにおいて、前述の角度φを変化させて液晶パネルを見
た時のコントラストＣ．Ｒ．の変化を示すものである。
図１１の実施例は、図５の実施例において、位相差フィ
ルム２２１，２２２を無くして視角補償板２２を、位置
を入れ換えた位相差フィルム２２３，２２４で構成する
と共に、偏光板２１と偏光板２４の位置を交換したもの
である。この場合もＶonの値を大きくすると、視角補償
板２２が４枚の位相差フィルムで構成されている場合に
比べれば劣るが、どの方向から見ても良好なコントラス
トが得られることが分かる。

【００２２】なお、直線位相子積層側の偏光板２１の吸
収軸の角度を４５°とし、反対側の偏光板２４の吸収軸
をこれと直交させても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示パ
ネルによれば、視角の違いにより生じる液晶パネル内部
の偏光状態の変化をなくすことができ、視角特性の向上
に寄与するところが大きい。また、本発明の液晶表示パ
ネルによれば、液晶分子の配向方向、偏光板の吸収軸と
フィルムの光軸との関係を互いに対称の関係としている
ため、フィルムの位置合わせを厳密に行わなくても良く
なり、製造性が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は従来の液晶表示パネルの構成を示す組立
斜視図、(b) は(a) の印加電圧−透過光量特性を示す特
性図である。

【図２】図２は本発明の液晶表示パネルの一実施例の構
成を示す組立斜視図である。

【図３】図３は図２のフィルム分子と液晶分子の屈折率
の状態を示す説明図である。

【図４】図４(a) ，(b) は図３の状態のフィルム分子と
液晶分子に光が入射した時の屈折率の状態を示す説明図
である。

【図５】図５は本発明の液晶表示パネルの具体的な実施
例の構成を示す組立斜視図である。

【図６】図６(a) ，(b) は図５の液晶表示パネルの上下
左右方向の視角特性と従来の液晶表示パネルの上下左右
方向の視角特性を示す特性図である。

【図７】図７(a) ，(b) は図５の液晶表示パネルの斜め
方向の視角特性と従来の液晶表示パネルの斜め方向の視
角特性を示す特性図である。

【図８】図８(a) ，(b) は図５の液晶表示パネルと従来
の液晶表示パネルのφ−コントラスト特性を示す特性図
である。

【図９】図９は図５の液晶表示パネルにおいて偏光板お
よび位相差フィルムの位置を入れ換えた時のφ−コント
ラスト特性を示す特性図である。

【図１０】図１０は図５に示す液晶表示パネルにおい
て、４枚の位相差フィルムのうちの２枚の位相差フィル
ムを駆動パネル23の反対側に移動した時のφ−コントラ
スト特性を示す特性図である。

【図１１】図１１は図５の液晶表示パネルにおいて偏光
板および位相差フィルムの位置を入れ換えると共に、視
角補償板の数を２枚にした時のφ−コントラスト特性を
示す特性図である。

【図１２】図１２は図５の液晶表示パネルにおいて偏光
板の位置を入れ換えたると共に、視角補償板の数を２枚
にした液晶表示パネルの構成を示す組立斜視図である。

【符号の説明】

２０，２０Ａ，２０Ｂ…本発明の液晶表示パネル２１…偏光板２２…視角補償板２３…液晶パネル (駆動パネル) ２４…偏光板３２…液晶分子２２１〜２２４…位相差フィルム (直線位相子)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村公昭神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏光方向が直交する２枚の偏光板の間
に、視覚補償部材と、透明絶縁基板間に液晶が封入され
た液晶パネルとが備えられた液晶表示パネルであって、前記視覚補償部材は液晶層を挟むようそれぞれ液晶層と
偏光板の間に配置されてなり、かつ、各視覚補償部材の
光軸は互いに直交しており、前記透明絶縁基板に対して液晶分子が傾く配向方向を０
°とした時に、一方の偏光板の吸収軸の角度φａが４５
度であり、この偏光板に近接する視覚補償部材の光軸が
−４５度であることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】前記視角補償部材が一軸あるいは二軸に
延伸したフィルムから構成されることを特徴とする請求
項１に記載の液晶表示パネル。
【請求項３】前記視角補償部材の前記液晶パネル面と
垂直な方向の屈折率が液晶パネル面と平行な方向の屈折
率に比べて小さいものであることを特徴とする請求項１
に記載の液晶表示パネル。
【請求項４】偏光方向が直交する２枚の偏光板を備
え、これらの偏光板の間に、少なくとも１枚の視角補償
材と、ツイスト配向する液晶が封入された液晶パネルと
を備えた液晶表示パネルであって、前記視角補償部材は、２ｎ（ｎは自然数）枚の直線位相
子が積層されてなり、各直線位相子の光軸が１８０°／
２ｎ間隔の方位に分配されたものであり、かつ、液晶パネル面と垂直な方向の屈折率が液晶パネル
面と平行な方向の屈折率に比べて小さいものであり、前記液晶パネルの透明絶縁基板に固有のラビング方向
に、前記直線位相子のいずれかの光軸を設置したことを
特徴とする液晶表示パネル。