JP2002148661A

JP2002148661A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002148661A
Application number: JP2001173269A
Authority: JP
Inventors: Seiji Makino; 誠司牧野; Makoto Shiomi; 誠塩見; Shigemitsu Mizushima; 繁光水嶋; Bunichi Shimoshikiriyou; 文一下敷領; Masako Nakamura; 正子中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2002-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】コストへのトレードオフの発生がなく、なお
かつ広視野角で表示品位の高い液晶表示装置を提供す
る。【解決手段】偏光板１１及び１２の間に、液晶材料の
配向方向が略１８０°異なった２種類の領域２ａ及び２
ｂを有する液晶パネル２と、液晶パネル２の配向軸に略
直交する面内の遅相軸を有する水平位相差板３と、液晶
パネル２及び水平位相差板３の双方の遅相軸に略直交す
る面に直交する遅相軸を有する垂直位相差板４とを配置
し、液晶パネル２には、プレチルト角が６度以下である
液晶分子を挟持した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各絵素に対応し
て、相互に異なる配向方向になった一対の配向領域を有
し、液晶の複屈折を位相差板で補償するノーマリーブラ
ック方式の液晶パネルを有する液晶表示装置に関し、特
に、広視野液晶テレビ、ＯＡ用、ＣＡＤ用広視野液晶モ
ニター等に好適に使用される液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報インフラの発展に伴い、映像及び音
声の情報端末となるテレビ装置、ＯＡ用ＰＣモニター等
の需要が増加しており、特に、中型小型のテレビ装置、
ＯＡ用ＰＣモニター等の装置は、省スペース化、省電力
化が社会的に要請されている。したがって、このような
要請に適する液晶表示装置を中型小型のテレビ、ＯＡ用
ＰＣモニター等に適用することは、もはや時代の流れと
いえる。

【０００３】液晶表示装置を中型小型のテレビ等に適用
するため、アクティブ方式のツイストネマチックモード
液晶やパッシブ方式のスーパーツイストネマチックモー
ド液晶が開発されており、広く利用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小型液
晶テレビや個人用モニターに多く使われている液晶パネ
ルに、ツイストネマチック配向または、スーパーツイス
トネマチック配向の液晶を適用すると、視野角が狭くな
るという問題がある。液晶パネルにおいて、視野角が狭
くなると、画面の両端での色が異なる、複数の人間が観
察すると人によって見える画像が異なる、正面に座って
いる時と楽な姿勢で見ている時で見える画像が異なる等
の問題が生じる。したがって、ツイストネマチック配向
等の液晶を中小型のテレビにそのまま適用するには問題
がある。

【０００５】また、個人で用いるＰＣモニターにおいて
も、表示画面を大きくするに伴って表示部分における色
味変化などに問題が生じる。

【０００６】このような問題を解決するために、マルチ
ドメインＴＮ（配向分割方式）（特開平５−１０７５４
４号公報）、ＡＳＭ表示方式（特開平６−３０１０１５
号公報）、ＭＶＡ表示方式（特開平８−４３８２５号公
報）、ＩＰＳ表示方式（特開平７−３６０５８号公報）
等が提案されているが、いずれも十分な表示特性が得ら
れず、また、コストが上がるという問題がある。視野角
特性を改善する改善策の一つとして、例えば、特開平１
０−６２７８７号公報において、液晶分子のプレチルト
角を４度以上にすることが記載されている。しかし、こ
の公報では、階調反転を抑制し視野角を拡大することを
目的として、基板表面に対して平行な電界をかける、い
わゆる平行電界方式（ＩＰＳ方式）に適用されるもので
ある。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、基板表面に対して垂直な電界を
かける垂直電界方式の液晶表示装置において、黒輝度が
抑えられ、かつ、安定されており、広視野角で表示品位
が高く、さらに、コストへのトレードオフの発生がな
い、優れた液晶表示装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１は、一対の偏光板と、各絵素にそ
れぞれ対応させて、液晶分子の配向方向が略１８０°異
なった一対の領域を有して両偏光板の間に配置された液
晶パネルとを具備し、該液晶パネルの遅相軸に略直交す
るように、面内に遅相軸を有する第１の位相差板と、前
記液晶パネル及び前記第１の位相差板の双方の遅相軸に
略直交する遅相軸を有する第２の位相差板とが、一方の
偏光板と前記液晶パネルとの間に設けられ、該液晶パネ
ルに挟持される液晶分子のプレチルト角が６度以下にな
っていることを特徴とするものである。

【０００９】請求項２は、請求項１に記載の液晶表示装
置において、前記液晶分子のプレチルト角が１度以上で
あるものである。

【００１０】請求項３は、請求項２に記載の液晶表示装
置において、前記液晶分子のプレチルト角が４度以下で
あるものである。

【００１１】請求項４は、請求項１〜３のいずれかに記
載の液晶表示装置において、前記第２の位相差板が、表
面に沿った遅相軸をさらに有するものである。

【００１２】請求項５は、請求項１〜４のいずれかに記
載の液晶表示装置において、前記液晶パネルと他方の偏
光板との間にも、液晶パネルの遅相軸に略直交するよう
に、面内に遅相軸を有する第３の位相差板と、前記液晶
パネル及び前記第３の位相差板の双方の遅相軸に略直交
する遅相軸を有する第４の位相差板とが、前記液晶パネ
ルをはさんで、前記一方の偏光板と液晶パネルとの間に
設けられた第１の位相差板と第２の位相差板とにそれぞ
れ対称となるように配置されているものである。

【００１３】請求項６は、請求項５に記載の液晶表示装
置において、前記液晶パネルをはさんで対称に配置され
た第１及び第３の位相差板同士、及び第２及び第４の位
相差板同士が、それぞれほぼ同一の複屈折を有するもの
である。

【００１４】請求項７は、請求項１〜６のいずれかに記
載の液晶表示装置において、前記液晶パネルの遅相軸
は、電界無印加時の前記偏光板の偏光軸と略４５°ずれ
ているものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の液晶表示装置につ
いて図面を用いて詳しく説明する。

【００１６】図１は、本発明の液晶表示装置を説明する
模式的な構造図である。

【００１７】本発明の液晶表示装置は、直交ニコルに配
置された一組の偏光板１１及び１２の間に、液晶パネル
２と、水平位相差板３と、垂直位相差板４と、水平位相
差板５とが、順番に積層状態で配置されている。なお、
図中の矢印方向は、各位相差板３〜５では、それぞれの
遅相軸を示しており、また、各偏光板１１及び１２で
は、それぞれの吸収軸を示している。

【００１８】液晶パネル２は、透明な一対の基板内にネ
マチック液晶材料が充填された透過型液晶パネルであ
る。液晶材料は、水平方向に配向されており、液晶パネ
ル２は、電界が印加されない状態では、黒表示されるノ
ーマリーブラック型である。一方の基板には、それぞれ
が長方形状の透明な絵素電極がマトリクス状に配置され
ており、他方の基板には、透明な対向電極がほぼ全面に
わたって設けられている。

【００１９】液晶パネル２の各表示絵素には、それぞれ
の配向方向が相互に異なる一対の配向領域２ａ及び２ｂ
がそれぞれ設けられている。各配向領域２ａ及び２ｂで
は、液晶分子の配向方向は、概略１８０度異なってお
り、それぞれの配向領域２ａ及び２ｂにおいて各液晶分
子は、ほぼ一軸上に並ぶように配向されている。各配向
領域２ａ及び２ｂにおいて、各液晶分子の配向方向は、
各液晶分子がほぼ一軸上に並んでいればよい。

【００２０】各配向領域２ａ及び２ｂにおける液晶分子
の配向方向が、直線である１８０°から１０°以上ずれ
ると、液晶の複屈折を各位相差板３〜５によって補償す
ることが難しくなり、液晶パネル２にて表示される画像
のコントラストが低下するおそれがある。このため、そ
れぞれの配向領域２ａ及び２ｂにおける液晶分子の配向
方向は、直線からのずれが１０°以内になるように、相
互に１７０°〜１９０°程度異なっていればよい。特
に、それぞれの配向領域２ａ及び２ｂにおいて液晶分子
が一軸上に並ぶように、配向方向を相互に１８０°異な
らせることが最も好ましい。

【００２１】液晶パネル２に配向方向が異なる一対の配
向領域２ａ及び２ｂを形成するためには、ラビングと光
チルト制御の組み合わせ、マスクラビング、光配向膜な
ど公知の液晶配向技術を利用すればよい。

【００２２】液晶パネル２の各表示絵素毎にそれぞれ設
けられた一対の配向領域２ａ及び２ｂは、その形状につ
いては、特に限定されず、各表示絵素を、１：１の面積
比によって分割されていれば、対称な視野角特性を得る
ことができるために好ましい。各配向領域２ａ及び２ｂ
の形状は、単純なマスクによって容易に分割できるため
に、例えば、各表示絵素を２等分あるいは４等分した長
方形状が好ましい。さらに、液晶パネル２のサイズによ
っては、各絵素毎に一対の配向領域２ａ及び２ｂを設け
る構成に替えて、隣接する一対の各絵素に対応させて、
配向領域２ａ及び２ｂをそれぞれ設けるようにしてもよ
い。この場合は、単純な表示パターンのマスクによって
各配向領域２ａ及び２ｂに容易に分割することができ
る。

【００２３】また、各配向領域２ａ及び２ｂが、液晶パ
ネル２の全体にわたって、市松模様又はストライプ模様
が形成されるように配置されることが均一な階調表示を
実現する上で好ましい。

【００２４】液晶パネル２の各配向領域２ａ及び２ｂに
おける液晶分子のほぼ一軸方向となった配向方向は偏光
板１１及び１２の吸収軸と概略４５度ずれるようにされ
る。液晶パネル２の明るさは、液晶分子が電界によって
水平配向から垂直配向に変化する際の複屈折率異方性Δ
ｎによって表すことができるので、各屈折光の位相差が
半波長になっている状態が最も好ましい。液晶パネル２
における液晶分子の配向方向と偏光板１１及び１２の吸
収軸とのずれを、４５°にすると、液晶材料の複屈折率
異方性Δｎにかかわらず、液晶パネル２の厚みを薄く設
定できるため、より一層視野角を改善することができ
る。

【００２５】液晶パネル２の一対の配向領域２ａ及び２
ｂは、電界印加によって、それぞれ逆向きに立ち上がる
ために、配向方向において中間調が反転することが防止
される。

【００２６】液晶パネル２に挟持される液晶分子は、プ
レチルト角が６度以下、さらに好ましくは、１度以上４
度以下になるように設定される。液晶分子のプレチルト
角にこのような特性を持たせることによって、視野角特
性、特にラビング軸方向の視野角特性に優れた特性が得
られる。

【００２７】液晶パネル２に挟持される液晶分子のプレ
チルト角について説明する。

【００２８】電界無印加時の液晶パネル２の液晶層は、
略一軸の位相差板として機能しており、分割された一対
の配向領域２ａ及び２ｂは、正面から見た場合には、光
学的に同等の機能を有している。

【００２９】しかし、ラビング軸方向からの視角を小さ
くすると、分割された各配向領域２ａ及び２ｂの液晶分
子は、それぞれの配向領域２ａ及び２ｂの液晶分子と画
像を観察する視線との角度が、それぞれの領域の液晶分
子の平均チルト角の２倍だけ異なることとなり、配向領
域２ａ及び２ｂが、それぞれ光学的に異なる機能を有す
ることとなる。このため、液晶パネル２には、配向領域
２ａ及び２ｂの双方の画像表示が平均化されるため、配
向領域２ａ及び２ｂの液晶分子と画像を観察する視線と
の角度が大きい場合には、位相差補償による良好な黒表
示を得ることができない。

【００３０】なお、電界を印加中間調にすることによっ
て、画像に白を表示する場合においても、配向領域２ａ
及び２ｂの双方の画像表示が平均化されて表示される
が、輝度低下などの表示上の問題は生じない。

【００３１】水平位相差板３は、図１に示すように、水
平方向に遅相軸を有する位相差板であり、その遅相軸の
リタデーションは、電界無印加時にはほぼ一軸の位相差
板として機能する液晶パネル２のリタデーションとほぼ
等しく、液晶パネル２の配向軸と略直交するように配置
される。このように、液晶パネル２の配向軸に略直交す
る遅相軸を有する水平位相差板３は、液晶パネル２の正
面から見たリタデーションを補償することができる。こ
の結果、電界が印加されない状態では黒表示されるノー
マリーブラックの液晶パネル２において、高いコントラ
ストが得られる。

【００３２】なお、液晶パネル２と水平位相差板３と
は、その配置が上下に入れ替わってもよい。

【００３３】垂直位相差板４は、その表面に対して垂直
な遅相軸を有する位相差板であり、その遅相軸は、液晶
パネル２及び水平位相差板３の双方の遅相軸にそれぞれ
直交している。

【００３４】液晶パネル２を観察する視角を小さくする
と、水平位相差板３による水平方向の補償だけでは補償
できない複屈折が発生するが、垂直位相差板４は、液晶
パネル２及び水平位相差板３によって発生する各遅相軸
と常に直交した遅相軸を有するので、良好なノーマリー
ブラック表示を得ることができる。

【００３５】なお、偏光板１１及び１２などには、一般
に、垂直方向に複屈折異方性を示すＴＡＣ層などを有す
る場合が多いが、そのような場合には、垂直位相差板４
の最適リタデーションサイズは変化する。また、例え
ば、垂直位相差板４が延伸プロセスによって製造されて
いるような場合には、水平方向に若干の位相差を発生す
ることがあるが、このような位相差は、適当な水平位相
差板をさらに配置することによって補償することができ
る。また、垂直位相差板４の遅相軸を偏光軸と一致させ
ることにより、液晶パネル２の正面透過率を損なわない
ようにすることもできる。

【００３６】水平位相差板５は、偏光板１２の偏光軸と
略平行の遅相軸を有する位相差板である。

【００３７】観察視角を小さくし、観察方位角を変化さ
せると見かけ上の偏光板１２の配置角度が変化すること
による光抜けが観察されるようになるが、水平位相差板
５は、このような光抜けを防止するために配置されてい
る。

【００３８】液晶パネル２及び水平位相差板３による補
償が完全である場合、すなわち正面から観察したときの
液晶パネル２及び水平位相差板３の合計のリタデーショ
ンが０である場合、高い正面コントラストを維持するた
めには、水平位相差板５の遅相軸が、偏光板１２の偏光
軸に一致していることが好ましい。水平位相差板５の遅
相軸と偏光板１２の偏光軸とは、略平行となっている
が、具体的には、−２°〜＋２°の範囲の角度になって
いることが好ましい。

【００３９】また、垂直位相差板４と水平位相差板５と
の配置は入れ替わってもよい。

【００４０】垂直位相差板４は、ポリカーカーボネート
などの公知の材料によって作製されることが、プロセス
技術や材料コストなどの点で好ましいが、例えば、延伸
プロセスによって垂直位相差板４を作製すると、その面
内にリタデーションが発生することは避けられない。こ
の場合、このようなリタデーションを、さらに位相差板
を配置することにより補償することはできるが、そのた
めに、位相差板の数を増加させると、貼り合わせの手間
を増やし、製造コストも増加する。

【００４１】垂直位相差板４に発生する面内リタデーシ
ョンの遅相軸を偏光板１２の偏光軸と略平行に配置する
と、垂直位相差板４が、水平位相差板５の機能を併せ持
つことになる。この場合の液晶表示装置の概略構成を図
２に示す。水平位相差板３と偏光板１２との間に、水平
方向と垂直方向の２軸のリタデーションを有する２軸位
相差板２１のみが配置されている。また、２軸位相差板
２１は、観察視角を小さくしたときのリタデーションを
補償している。

【００４２】なお、２軸位相差板２１の面内リタデーシ
ョンの遅相軸は、上記水平位相差板５と同様に、偏光板
１２の吸収軸に対して、−２°〜＋２°の範囲の角度と
される。ただし、水平位相差板３が完全に液晶パネル２
の複屈折を補償している場合には、その好ましい角度は
０°である。

【００４３】水平成分及び垂直成分の双方で、液晶パネ
ル２によって発生するリタデーションが非常に大きい場
合には、１枚の位相差板にて液晶パネル２の複屈折を完
全に補償するのが困難になることがある。また、液晶パ
ネル２の複屈折を完全に補償することができたとして
も、製造することが容易でないことがある。このため
に、図３に示すように、液晶パネル２と一方の偏光板１
２との間に水平位相差板３ａと２軸位相差板２１ａとを
設け、また、液晶パネル２と他方の偏光板１１との間に
水平位相差板３ｂと２軸位相差板２１ｂとを設けるよう
にしてもよい。水平位相差板３ａ及び３ｂは、それぞれ
液晶パネル２の水平方向の位相差を補償し、２軸位相差
板２１ａ及び２１ｂは、それぞれ垂直方向の位相差を補
償している。

【００４４】水平位相差板３ａ及び３ｂは、それぞれを
均一に量産し得るように、所望の位相差のおおよそ１／
２ずつの位相差をそれぞれ有する、ほぼ均等な位相差板
を使うことが好ましい。同様に、２軸位相差板２１ａ及
び２１ｂも、それぞれを均一に量産し得るように、所望
の位相差のおおよそ１／２ずつの位相差をそれぞれ有す
る、ほぼ均等な位相差板を使うことが好ましい。また、
２軸位相差板２１ａ及び２１ｂに代えて、図１に示す液
晶表示装置のように、垂直位相差板と水平位相差板の２
枚で構成してもよい。

【００４５】このような液晶表示装置において、液晶パ
ネル２と水平位相差板３ａ及び３ｂと２軸位相差板２１
ａ及び２１ｂと偏光板１１及び１２との最適な組合せ
は、コントラスト及び視野角特性によって規定される
が、特に好ましい組合せについて、表１に示す。

【００４６】

【表１】各位相差板の遅相軸及び各偏光板の吸収軸及び液晶パネ
ル２のラビング方向は、図６（ｂ）に示すように、液晶
パネル２の正面から見たｘ軸に対する角度である方位角
θによって定義される。

【００４７】なお、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚは、図６（ａ）に
示すように、それぞれ相互に直交するｘ方向、ｙ方向、
ｚ方向における屈折率であり、各屈折率と液晶層の厚さ
ｄとによって、リタデーションｄ・（ｎｘ−ｎｙ）及び
ｄ・（ｎｘ−ｎｚ）が表される。

【００４８】各偏光板１１及び１２は、一般に利用され
ている偏光板について、ＴＡＣ層のリタデーション（垂
直方向に約−５０ｎｍ）を考慮した数値を記載してい
る。なお、この条件は、以後の記載にも含まれるものと
するが、発明の本質には影響しないものである。すなわ
ち、ＴＡＣ層のリタデーションが変化すると、垂直方向
のリタデーションが合わせて変化するものとする。

【００４９】表１の組合せにより、液晶パネル２におけ
る正面のコントラストの低下、観察視角が小さくなった
ときのコントラストの低下、中間調反転等の好ましくな
い影響等を防止することができる。

【００５０】なお、表１は、図３に示す液晶表示装置の
構成に基づいて規定しているが、図１及び図２にそれぞ
れ示す液晶表示装置の構成においても、対応するリタデ
ーションに併せることによって、同様に好ましい結果を
得ることができる。

【００５１】このように作成した液晶パネルは、広視野
角特性を示し、アクティブ素子を組み合わせた中間調表
示の際に階調反転も起こらず、反応速度も速いため、テ
レビ装置および大画面ＯＡ用途として最適である。（実施例）以下に、本発明の液晶表示装置を実施例に基
づいて説明する。

【００５２】まず、透明なガラス基板上に、公知の手段
によって、ＴＦＴ、絶縁膜、絵素電極を形成し、ポリイ
ミド系配向膜を塗布するとともに、ＣＦ基板上に電極を
形成し、ポリイミド配向膜を塗布して一対の基板を得
た。各基板のサイズは、対角１８インチである。

【００５３】それぞれの基板にｄｅｅｐＵＶを照射
し、ラビング方向が上下で同方向になるようにレーヨン
系の布でラビングして、ギャップ４．３μｍで両基板を
貼り合わせた。そして、複屈折異方性Δｎが０．０６０
（２０℃）である液晶材料を両基板の間に注入して液晶
パネルを製造した。測定した液晶層のリタデーションΔ
ｎ・ｄは、２６０ｎｍ（２０℃）であった。

【００５４】液晶パネルは、各絵素に対応して、一対の
配向領域２ａ及び２ｂが形成されるように、一方の配向
領域２ａに対して一方の基板から紫外線を照射し、他方
の配向領域２ｂに対して他方の基板から紫外線を照射す
る。

【００５５】図４は、この場合の液晶パネルの断面模式
図である。紫外線が照射される基板側の液晶分子は、プ
レチルト角がほとんど０°になるが、他方の基板側の液
晶分子のプレチルト角は、例えば、約４°となる。この
ために、各絵素毎に相互に異なる方向から紫外線を照射
することにより、各表示絵素毎に液晶分子の配向方向が
約１８０°異なった一対の配向領域が形成される。

【００５６】このような液晶パネルを用い、図３に示す
構成の液晶表示装置を製造した。それぞれの位相差板の
特性は、前記の表１に示されている。この液晶表示装置
の応答速度は、約２５ｍｓｅｃであった。２０℃での液
晶パネルの階調視野角特性を測定したところ、図５に示
す結果が得られ、視角特性に優れており、正面コントラ
ストも２５０以上と優れていた。

【００５７】液晶パネル２に挟持される液晶分子のプレ
チルト角を種々変動させた液晶表示装置について、ラビ
ング軸から６０°方向からコントラストを測定した結果
を、図７に示す。

【００５８】図７に示すように、液晶パネル２に挟持さ
れる液晶分子のプレチルト角が６度以下であれば、ラビ
ング軸方向に６０度視角を小さくした時のコントラスト
は１０以上となり、視野角を広くすることができること
が明らかとなった。

【００５９】また、上記の液晶表示装置において、液晶
パネル２に挟持される液晶分子のプレチルト角を約２度
に設定した場合の視角とコントラストとの関係を図８に
示す。この場合、図８に示すように、ラビング軸方向に
対して視角を６０度と小さくした時のコントラストは２
５以上となる事がわかった。さらに、この場合、応答速
度が速く、正面コントラストも２５０以上となることが
分かった。また、図９に示すように、全方位にわたって
ほぼ均一な視野角特性が得られた。

【００６０】比較として、上記の液晶表示装置におい
て、液晶パネル２に挟持される液晶分子のプレチルト角
が約８度になっている液晶パネルを作製し、視野角特性
を測定した。その結果を図１０に示す。この場合、ラビ
ング軸方向に６０度視角を小さくした時のコントラスト
が、１０未満となった。また、この場合、図１１に示す
ように、視野角特性が全方位にわたって均一とはなら
ず、ラビング軸方向に視野角の悪化がみられた。

【００６１】また、上記の液晶表示装置において、液晶
パネル２に挟持される液晶分子のプレチルト角が約０．
５度になっている液晶パネルを作製し、視野角特性を測
定した。その結果を図７に併記する。この場合には、ラ
ビング軸方向に６０度視角を小さくした時のコントラス
トが高くなり視野角も広いが、絵素内での配向方向の異
なる領域において分割不良が生じ、ドメインが発生して
いる部分もみられた。このドメインが発生した部分で
は、正面のコントラスト及び視野角特性の低下がみられ
た。このように、プレチルト角が１度未満である場合に
は、液晶分子の配向が不安定になるため、配向の分割不
良が生じ易くなるが、これに対して、プレチルト角が１
度以上である場合には、配向が安定し、表示ムラが発生
しない。

【００６２】図１２は、液晶パネルに挟持される液晶分
子のプレチルト角を種々変動させた液晶表示装置につい
て、ラビング方向から見た時の方位角６０度方向のコン
トラストと、ラビング方向に垂直な方向から見た時の方
位角６０度方向のコントラストと測定した結果を示すグ
ラフである。

【００６３】図１２に示すように、ラビング方向のコン
トラストとラビング方向に垂直な方向のコントラストと
は、各プレチルト角のそれぞれについて、大きく異なっ
ている。この結果は、コントラストの対称性が低いこと
を意味し、製品品質上好ましくない。さらに、ラビング
方向のコントラストは、プレチルト角が大きくなるにつ
れて大幅に低下しており、これに対して、ラビング方向
に垂直な方向のコントラストは、ラビング方向のコント
ラストの低下に比較して緩やかに低下しており、プレチ
ルト角の増加とともに両者の差が広がっている。プレチ
ルト角が４度以下である場合には、プレチルト角が４度
以上の場合に比べて、ラビング方向とラビング方向に垂
直な方向の両方向のコントラストの差の広がりが比較的
少なくなっているため、プレチルト角は、４度以下であ
ることが好ましい。

【００６４】以上の結果を含めてプレチルト角と視野角
特性、表示品位の関係を表２にまとめた。

【００６５】

【表２】このように、液晶分子のプレチルト角を６度以下とする
ことにより、ラビング方向に視角を小さくしても、高い
コントラストを得ることができる。さらに、分割不良が
発生せず表示品位を高くするために、プレチルト角は、
１度以上になっていることが好ましい。さらに、ラビン
グ方向とラビング方向に垂直な方向でのコントラストの
差を比較的小さくし、表示品位を高くするためには、プ
レチルト角は、１度以上４度以下であることが、好まし
い。

【００６６】ここで、クリスタルローテーション法と呼
ばれる手法を用いた一般的なチルト角の測定方法につい
て、図１３〜図１５を用いて説明する。一般に、チルト
角とは、２枚の平行な基板間に挟持された液晶が１軸方
向に配向している時、基板面に対する液晶の配向角度を
言う。

【００６７】まず、図１３に示すように、表面をラビン
グ処理した２枚のガラス基板１０１及び１０２を、図中
の矢印に示すように、ラビング方向がアンチパラレルと
なるように対向させ、ガラス基板１０１及び１０２の周
縁部に沿った形状を有するポリエステルフィルムからな
るスペーサ１０３を一対のガラス基板１０１及び１０２
の間に挟んて貼り合わせた。このスペーサ１０３は、中
空の内部を液晶を充填する液晶充填領域とし、一部に液
晶を注入するための液晶注入口１０３ａを形成してい
る。そして、スペーサ１０３の液晶注入口１０３ａから
所定の液晶を注入し、測定用の液晶セルとした。このよ
うに測定用に作製された液晶セルのセルギャップは、５
０μｍの液晶層の厚さを有し、配向分割されていない。

【００６８】次に、上記のように作製された測定用液晶
セルを、図１４に示す測定器（シグマ光機社製のＮＳＭ
ＡＰ−３０００ＬＣＤ）に固定し、チルト角を測定し
た。

【００６９】この測定器１２０は、図１４に示すよう
に、液晶セルを基板面を垂直に固定するセルホルダー１
２７を有している。このセルホルダー１２７の下部に
は、セルホルダー１２７に固定された液晶セルの温度を
測定する温度センサ１２６が設けられ、セルホルダー１
２７の下方には、温度センサ１２６によって測定された
温度に基づいて液晶セルを冷却するぺルチェ冷却素子１
２５が設けられている。ペルチェ冷却素子１２５の下方
には、液晶セルに照射される光学系の光照射位置におけ
るＸ方向（基板に対して垂直方向）の位置調整を行う回
転中心調整用Ｘ軸ステージ１２４が設けられ、この回転
中心調整用Ｘ軸ステージ１２４の下方には、液晶セルに
照射される光学系の光照射位置におけるＹ方向及びＺ方
向（基板に対して平行な方向）の位置調整を行う測定ポ
イント調整用Ｙステージ１２３及び測定ポイント調整用
Ｚステージ１２２が設けられている。この測定ポイント
調整用Ｙステージ１２３及び測定ポイント調整用Ｚステ
ージ１２２は、下部に設けられた自動回転ステージ１２
１によって自動によりＹ方向及びＺ方向の位置調整が行
われる。

【００７０】次に、上記の測定器１２０の光学ユニット
について、図１５に示す概略図に基づいて説明する。

【００７１】この光学系は、所定のレーザー光を発する
半導体レーザ１１０を有している。半導体レーザ１１０
が発するレーザー光の光路上には、レーザー光の照射幅
を制御するシャッタ１１１、レーザー光を所定の方向に
反射するミラー１１２、偏光子１１３を光路からこの順
で配置している。偏光子１１３を出射したレーザー光
は、セルホルダー１１４に固定された液晶セル１１５に
透過され、液晶セル１１５を透過したレーザー光は、光
路上に配置された検光子１１６、レーザー光を所定方向
に反射するミラー１１７を順に通過して、測定用の受光
器１１８にて受光される。

【００７２】セルホルダー１１４に固定された液晶セル
１１５に照射されるレーザー光は、液晶層にて２成分の
光に分離される。クリスタルローテーション法によるチ
ルト角の測定法では、液晶層で分離された２成分の光の
位相差が、入射角とチルト角との２つのパラメータによ
って表されるという原理に基づいている。ここで、２成
分の光は、それぞれ、ｎｅ、ｎｏの屈折率で液晶層を進
行する場合に位相差が最大となり、この時の入射角が液
晶のチルト角に対応する。したがって、液晶層に対する
入射角を種々変更しながら、２成分の光の位相差を測定
し、その位相差が最大となった時の入射角が、液晶のチ
ルト角となる。

【００７３】次に、視野角に応じたコントラストの測定
方法について、図１６及び１７を用いて説明する。

【００７４】図１６は、視野角特性測定装置（ミノルタ
社製）を示す斜視図である。

【００７５】この視野角特性測定装置１３０は、液晶パ
ネルを水平に載置するステージ１３１を有し、このステ
ージ１３１の上方には、ステージ１３１上に載置された
液晶パネルに光を照射する光照射部が設けられている。
また、ステージ１３１の下方には、光照射部から照射さ
れ液晶パネルを透過した光を集光する集光部が設けられ
ている。この集光部は、図１７に示すように、液晶パネ
ルから様々な角度（θ：仰角、φ：方位角）に放出され
る光を集光する対物レンズ１３２及び１３３を有し、こ
の対物レンズ１３２及び１３３を透過する光は、リレー
レンズ１３４を透過した後、カラーフィルタ１３５を透
過して、二次元のＣＣＤカメラ１３６にて受光される。
この光は、放出された光の角度に応じた位置に結像され
る。

【００７６】この装置を用いて、視野角に応じたコント
ラストを測定するには、水平に設置されたステージ１３
１上に液晶パネルを載置し、液晶パネルに対して黒電圧
（０．７Ｖ）を印加した時の黒輝度及び白電圧（６．２
Ｖ）を印加した時の白輝度をそれぞれ測定する。この測
定は、外光を遮断した暗室内にて行う。

【００７７】上述の測定方法で測定した白輝度と黒輝度
の比を算出したものが、その仰角及び方位角でのコント
ラストである。

【００７８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、液晶パネルに挟
持される液晶分子のプレチルト角を、６度以下、さらに
好ましくは、１度以上４度以下にしたので、全方位コン
トラストの向上ならびに視野角特性の均一性に優れた、
応答速度の速い液晶表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の概略構成を説明する構
成図である。

【図２】本発明の他の液晶表示装置の概略構成を説明す
る構成図である。

【図３】本発明のさらに他の液晶表示装置の概略構成を
説明する構成図である。

【図４】液晶表示装置の液晶パネルの断面模式図であ
る。

【図５】本発明の液晶表示装置の階調視野角特性を測定
した結果を示すグラフである。

【図６】本発明に記載の図表を見るための定義図であ
り、（ａ）は、屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚの定義、（ｂ）
は、方位角θの定義を表している。

【図７】液晶分子のプレチルト角とラビング軸から６０
°方向からのコントラストとの関係を測定した測定図で
ある。

【図８】液晶分子のプレチルト角を約２度に設定した場
合に、各傾斜角の位置におけるコントラストを測定した
グラフである。

【図９】液晶分子のプレチルト角を約２度に設定した場
合に、各方位におけるコントラストを測定した図であ
る。

【図１０】液晶分子のプレチルト角を約８度に設定した
場合に、各傾斜角の位置におけるコントラストを測定し
たグラフである。

【図１１】液晶分子のプレチルト角を約８度に設定した
場合に、各方位におけるコントラストを測定した図であ
る。

【図１２】ラビング方向から見た時の方位角６０度方向
のコントラストと、ラビング方向に垂直な方向から見た
時の方位角６０度方向のコントラストと測定した結果を
示すグラフである。

【図１３】チルト角測定のために作製される測定用液晶
セルを説明する説明図である。

【図１４】チルト角を測定するための測定器を示す側面
図である。

【図１５】図１４に示す測定器の光学ユニットを示す概
略図である。

【図１６】視野角特性測定装置を示す斜視図である。

【図１７】図１６に示す視野角特性測定装置の光学系を
示す概略図である。

【符号の説明】

２液晶パネル３水平位相差板４垂直位相差板５水平位相差板１１偏光板１２偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水嶋繁光大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者下敷領文一大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者中村正子大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H049 BA06 BA14 BA42 BB03 BB49 BB61 BC22 2H088 HA16 HA18 KA14 KA17 LA02 LA07 2H090 LA06 LA09 MA06 MA11 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FD06 FD09 FD10 KA05 LA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の偏光板と、各絵素にそれぞれ対応
させて、液晶分子の配向方向が略１８０°異なった一対
の領域を有して両偏光板の間に配置された液晶パネルと
を具備し、該液晶パネルの遅相軸に略直交するように、面内に遅相
軸を有する第１の位相差板と、前記液晶パネル及び前記
第１の位相差板の双方の遅相軸に略直交する遅相軸を有
する第２の位相差板とが、一方の偏光板と前記液晶パネ
ルとの間に設けられ、該液晶パネルに挟持される液晶分子のプレチルト角が６
度以下になっていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶分子のプレチルト角が１度以上
である、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記液晶分子のプレチルト角が４度以下
である、請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記第２の位相差板が、表面に沿った遅
相軸をさらに有する、請求項１〜３のいずれかに記載の
液晶表示装置。
【請求項５】前記液晶パネルと他方の偏光板との間に
も、液晶パネルの遅相軸に略直交するように、面内に遅
相軸を有する第３の位相差板と、前記液晶パネル及び前
記第３の位相差板の双方の遅相軸に略直交する遅相軸を
有する第４の位相差板とが、前記液晶パネルをはさん
で、前記一方の偏光板と液晶パネルとの間に設けられた
第１の位相差板と第２の位相差板とにそれぞれ対称とな
るように配置されている、請求項１〜４のいずれかに記
載の液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶パネルをはさんで対称に配置さ
れた第１及び第３の位相差板同士、及び第２及び第４の
位相差板同士が、それぞれほぼ同一の複屈折を有する、
請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記液晶パネルの遅相軸は、電界無印加
時の前記偏光板の偏光軸と略４５°ずれている、請求項
１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。