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JPH08194204A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Publication number
JPH08194204A
JPH08194204A JP7006935A JP693595A JPH08194204A JP H08194204 A JPH08194204 A JP H08194204A JP 7006935 A JP7006935 A JP 7006935A JP 693595 A JP693595 A JP 693595A JP H08194204 A JPH08194204 A JP H08194204A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
display
phase plate
display device
crystal display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7006935A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Ito
理 伊東
Katsumi Kondo
克己 近藤
Junichi Hirakata
純一 平方
Yuuka Uchiumi
夕香 内海
Naoki Kikuchi
直樹 菊地
Yoshiaki Nakamura
善明 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Device Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Device Engineering Co Ltd
Priority to JP7006935A priority Critical patent/JPH08194204A/ja
Priority to US08/583,658 priority patent/US5835175A/en
Priority to KR1019960000764A priority patent/KR960029843A/ko
Priority to CN96101817A priority patent/CN1152723A/zh
Publication of JPH08194204A publication Critical patent/JPH08194204A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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カ
ラーＳＴＮ−ＬＣＤを提供する。 【構成】駆動用液晶層のΔｎｄを０.８０μｍ〜０.９０
μｍ，上側偏光板透過軸方位角を３０°〜７０°，下側
偏光板透過軸方位角を６０°〜９０°，上側位相板遅相
軸方位角を１５０°〜１９０°，下側位相板遅相軸方位
角を３０°〜８０°，上側位相板，下側位相板のΔｎｄ
をそれぞれ２００ｎｍ〜３００ｎｍ，５００ｎｍ〜６２
０ｎｍとする。 【効果】視角特性が良好でかつ均一性に優れた表示のカ
ラーＳＴＮ−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。社会の高度情報化に伴いＳＴＮ−ＬＣＤにもカラ
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−ＬＣＤ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がり特性を有するＳＴＮ−Ｌ
ＣＤでは表示むらとなる。この表示むらを目立たなくす
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。
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〜
１.０μｍとし、駆動用液晶層のツイスト角を２１０°
〜２７０°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〜４５０ｎｍ
としている。これにより２値以上の印加電圧の内高電圧
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。
【０００４】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。
【０００５】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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のカラーＳＴＮ−
ＬＣＤで問題になっていた表示むらがなく、高表示品質
でかつ低コストのカラーＳＴＮ−ＬＣＤを供給すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
「手段１」液晶層のツイスト角を２００°以上とし、該
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〜０.９０μｍとし、上側偏光板の透過
軸の方位角を３０°〜７０°とし、下側偏光板の透過軸
の方位角を６０°〜９０°とし、上側位相板の遅相軸の
方位角を１５０°〜１９０°とし、下側位相板の遅相軸
の方位角を３０°〜８０°とし、上側位相板の波長５５
０ｎｍにおけるリタデーションを２００ｎｍ〜３００ｎ
ｍとし、下側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデー
ションを５００ｎｍ〜６２０ｎｍとする。
【０００８】「手段２」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 〜０.８８μ
ｍ とし、上側偏光板の透過軸の方位角を３５°〜６５
°とし、下側偏光板の透過軸の方位角を６５°〜８５°
とし、上側位相板の遅相軸の方位角を１６０°〜１８０
°とし、下側位相板の遅相軸の方位角を４０°〜７０°
とし、上側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーシ
ョンを２２０ｎｍ〜２８０ｎｍとし、下側位相板の波長
５５０ｎｍにおけるリタデーションを５４０ｎｍ〜600
ｎｍとする。
【０００９】「手段３」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０.８５μｍ 〜０.８７μ
ｍ とし、上側偏光板の透過軸の方位角を４５°〜５５
°とし、下側偏光板の透過軸の方位角を７０°〜８０°
とし、上側位相板の遅相軸の方位角を１６５°〜１８０
°とし、下側位相板の遅相軸の方位角を５０°〜６０°
とし、上側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーシ
ョンを２５０ｎｍ〜２７０ｎｍとし、下側位相板の波長
５６０ｎｍにおけるリタデーションを５４０ｎｍ〜590
ｎｍとする。
【００１０】「手段４」対向基板にブラックマトリクス
を備える。
【００１１】「手段５」平面方線方向から見た対向基板
上において一対のマトリクス電極が互いに交差しない全
ての部分にブラックマトリクスを分布する。
【００１２】「手段６」対向基板にカラーフィルタを備
える。
【００１３】「手段７」駆動手段のフレーム周波数を１
２０Ｈｚ以上とする。
【００１４】
【作用】液晶層厚や配向処理が不均一になった場合、液
晶層の立ち上がり特性にむらが生じる。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内低電圧側で
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内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がり特性にむらがあるカラー表
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。
【００１５】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。
【００１６】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。充分な
コントラスト比を得るためには位相板を２枚用いなけれ
ばならない。２枚の位相板の配置の仕方には液晶セルの
片側に２枚置く配置，液晶セルの両側に１枚ずつ置く配
置があるが、明表示の明るさが得られやすい点、前者の
方が有利である。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。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，波長５５０ｎｍ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。
【００１７】「作用１」液晶層のツイスト角を２００°
以上とし、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〜０.９０μｍとし、
上側偏光板の透過軸の方位角を３０°〜７０°とし、下
側偏光板の透過軸の方位角を６０°〜９０°とし、上側
位相板の遅相軸の方位角を１５０°〜１９０°とし、下
側位相板の遅相軸の方位角を３０°〜８０°とし、上側
位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションを２０
０ｎｍ〜３００ｎｍとし、下側位相板の波長５５０ｎｍ
におけるリタデーションを５００ｎｍ〜６２０ｎｍ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。
【００１８】「作用２」さらに好ましくは、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０.８
４μｍ〜０.８８μｍとし、上側偏光板の透過軸の方位
角を３５°〜65°とし、下側偏光板の透過軸の方位角を
６５°〜８５°とし、上側位相板の遅相軸の方位角を１
６０°〜１８０°とし、下側位相板の遅相軸の方位角を
４０°〜７０°とし、上側位相板の波長５５０ｎｍにお
けるリタデーションを２２０ｎｍ〜２８０ｎｍとし、下
側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションを54
0ｎｍ〜６００ｎｍ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。
【００１９】「作用３」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
０.８５μｍ〜０.８７μｍとし、上側偏光板の透過軸の
方位角を４５°〜５５°とし、下側偏光板の透過軸の方
位角を７０°〜８０°とし、上側位相板の遅相軸の方位
角を１６５°〜１８０°とし、下側位相板の遅相軸の方
位角を５０°〜６０°とし、上側位相板の波長５５０ｎ
ｍにおけるリタデーションを２５０ｎｍ〜２７０ｎｍと
し、下側位相板の波長５６０ｎｍにおけるリタデーショ
ンを５４０ｎｍ〜５９０ｎｍ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】「作用４」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。
【００２１】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。
【００２２】「作用５」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。
【００２３】「作用６」対向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。
【００２４】「作用７」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。
【００２５】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。
【００２６】これを防ぐためには、１フレーム時間を短
くして、液晶層が立ち上が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。８階調を用いて５１
２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
の内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(bl
ue)／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にて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１
３：１，１０：１である。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１
０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４
０：１である。Ｔ(blue)／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以上にて２：１以上のＴ(blue)／
Ｔ(black）が得られた。
【００２７】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。
【００２８】
【実施例】本発明の具体例を以下に示す。
【００２９】（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。
【００３０】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成り、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２
４０°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。
【００３１】下側偏光板の透過軸の方位角角度を６５
°，上側偏光板の透過軸角度を４５°，下側位相板の遅
相軸角度を４５°，波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄを
０.６０μｍ，上側位相板の遅相軸角度を１８０°，波
長５５０ｎｍにおけるΔｎｄを０.２７μｍ とした。
【００３２】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２.１８Ｖ，２.３３Ｖ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６２：１であり、明表示，暗
表示の透過率はそれぞれ２６％，０.４２％ であった。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】（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角度を７０°，上側
偏光板の透過軸角度を５５°，下側位相板の遅相軸角度
を５０°，波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄを０.５９μ
ｍ，上側位相板の遅相軸角度を１６５°,波長５５０ｎ
ｍにおけるΔｎｄを０.２５μｍ とした。
【００３６】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２.１８Ｖ，２.３３Ｖ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２７％，０.２８％であった。
【００３７】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。
【００３８】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。
【００３９】（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７５°，上側
偏光板の透過軸角度を０°，下側位相板の遅相軸角度を
１３０°，波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄを０.３４μ
ｍ，上側位相板の遅相軸角度を１０５°，波長５５０ｎ
ｍにおけるΔｎｄを０．５０μｍ とした。
【００４０】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２.１８Ｖ，２.３３Ｖ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１９２：１であり、明表示，
暗表示の透過率はそれぞれ２７％，０.１４％ であっ
た。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】（実施例４）実施例１の液晶表示装置にお
いて、対向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成り、一対のマト
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。対向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。
【００４４】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２５％，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。
【００４５】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。
【００４６】（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。
【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１１：１であり、明表示，暗表示の透過率はそ
れぞれ２５％，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。
【００４８】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若干向上した。
【００４９】（実施例６）実施例１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。
【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２３：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ２５％，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。
【００５１】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。
【００５２】（実施例７）実施例２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。
【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２３：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ２５％，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。
【００５５】（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。
【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３１：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ２５％，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。
【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９）実施例１の液晶表示装置にお
いて、対向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。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５.５％，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。
【００５９】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。
【００６０】（実施例１０）実施例２の液晶表示装置に
おいて、対向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。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２８：１であり、明表示，暗表示の透過
率はそれぞれ５.６％，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。
【００６１】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。
【００６２】（実施例１１）実施例３の液晶表示装置に
おいて、対向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。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３４：１であり、明表示，暗表示の透過
率はそれぞれ５.７％，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。
【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１２）実施例１１の液晶表示装置
において、対向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
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３８：１であり、明表示，暗表示の透過率は
それぞれ５.７％，０.１５％であった。Ｔ(blue)／Ｔ(b
lack)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。
【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，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。
【００６７】（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。
【００６８】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角度を
７５°，上側偏光板の透過軸角度を９０°，下側位相板
の遅相軸角度を３５°，波長５５０ｎｍにおけるΔｎｄ
を０.３８μｍ ，上側位相板の遅相軸角度を６５°，波
長５５０ｎｍにおけるΔｎｄを０.３８μｍ とした。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。
【００６９】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。
【００７０】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
立ち上が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。
【００７１】（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。
【００７２】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。
【００７３】
【発明の効果】以上により、高コントラスト比でかつ均
一性に優れ、かつ低コストのカラー表示，白黒表示ＳＴ
Ｎ−ＬＣＤ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であ
る。
【図２】本発明における方位角の定義を示す。
【図３】Ｔ(blue)／Ｔ(black）のフレーム周波数依存性
を示す。
【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を示す。
【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を示す。
【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】マトリクス電極を備えた一対の対向基板
    と，ツイステッドネマチック液晶からなる液晶層と，該
    対向基板の上下に配置された上側偏光板，下側偏光板
    と，上側偏光板と該対向基板の間に配置された２枚の位
    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２枚の位相板の内、該対向基板に近接している方
    を下側位相板とし、上側偏光板に近接している方を上側
    位相板とし、該液晶層は２００°以上のツイスト角を有
    し、該対向基板は該液晶層を挾持している液晶表示装置
    であって、 該液晶層の層厚とツイステッドネマチック液晶の複屈折
    の積は０.８０μｍ 〜０.９０μｍ であり、該対向基板
    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は３０°〜７０°であり、下側
    偏光板の透過軸の方位角は６０°〜９０°であり、該位
    相板の平面内の２つの電気光学的主軸の内高屈折率の方
    を遅相軸とすると、上側位相板の遅相軸の方位角は１５
    ０°〜１９０°であり、下側位相板の遅相軸の方位角は
    ３０°〜８０°であり、上側位相板の波長５５０ｎｍに
    おけるリタデーションは２００ｎｍ〜３００ｎｍ、下側
    位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデーションは５０
    ０ｎｍ〜６２０ｎｍであることを特徴とする液晶表示装
    置。
  2. 【請求項２】請求項１記載の液晶表示装置において、該
    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
    積は０.８４μｍ〜０.８８μｍ、上側偏光板の透過軸の
    方位角は３５°〜６５°、下側偏光板の透過軸の方位角
    は６５°〜８５°、上側位相板の遅相軸の方位角は１６
    ０°〜１８０°、下側位相板の遅相軸の方位角は40°〜
    ７０°、上側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデー
    ションは２２０ｎｍ〜２８０ｎｍ、下側位相板の波長５
    ５０ｎｍにおけるリタデーションは５４０ｎｍ〜６００
    ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項３】請求項１記載の液晶表示装置において、該
    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
    積は０.８５μｍ〜０.８７μｍ、上側偏光板の透過軸の
    方位角は４５°〜５５°、下側偏光板の透過軸の方位角
    は７０°〜８０°、上側位相板の遅相軸の方位角は１６
    ５°〜１８０°、下側位相板の遅相軸の方位角は50°〜
    ６０°、上側位相板の波長５５０ｎｍにおけるリタデー
    ションは２５０ｎｍ〜２７０ｎｍ、下側位相板の波長５
    ６０ｎｍにおけるリタデーションは５４０ｎｍ〜５９０
    ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項４】請求項１記載の液晶表示装置において、該
    対向基板はブラックマトリクスを備えていることを特徴
    とする液晶表示装置。
  5. 【請求項５】請求項４記載の液晶表示装置において、該
    ブラックマトリクスは平面方線方向から見た対向基板上
    において一対のマトリクス電極が互いに交差しない全て
    の部分に分布することを特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項６】請求項１記載の液晶表示装置において、該
    対向基板はカラーフィルタを備えていることを特徴とす
    る液晶表示装置。
  7. 【請求項７】請求項１記載の液晶表示装置において、該
    駆動手段のフレーム周波数が１２０Ｈｚ以上であること
    を特徴とする液晶表示装置。
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