(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行な２枚の透明基板の間に、所定のツイスト角を有する液晶分子からなる液晶層を形成した液晶表示パネルを設け、この液晶表示パネルの外側に、所定の吸収軸を有する偏光板を設けた液晶表示装置において、
前記液晶分子のツイスト角が１１５°乃至１２５°とされ、前記液晶分子と前記透明基板の表面とのなす角度であるプレチルト角が０．５°乃至１．５°とされ、前記液晶層の厚さｄと前記液晶分子の自発的なねじれのピッチｐとの比ｄ／ｐが０．１２乃至０．２４とされ、かつ、液晶の屈折率異方性Δｎと前記液晶層の厚さｄとの積Δｎｄが０．４５μｍ乃至０．６５μｍとされていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記偏光板は、その吸収軸が初期配向した前記液晶分子の長軸に対して１５°乃至２０°ずれるように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に、互いに平行な２枚の透明基板の間に所定のツイスト角を有する液晶分子を封入した液晶表示パネルを有し、マルチプレクシング駆動を行うのに好適な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、信頼性を重視される車載用等の液晶表示装置においては、ＴＮ（ツイステッドネマチック）タイプのものが多用されていた。
【０００３】
図６は、このような従来から使用されているＴＮタイプの液晶表示装置１を示したものであり、この液晶表示装置１には、液晶表示のための主要な機能を有する液晶表示パネル２が配設されている。
【０００４】
この液晶表示パネル２は、ガラス板等からなる互いに平行な２枚の透明基板３，４を有しており、両透明基板３，４は、枠状のシール材６によって互いに貼り合わされている。
【０００５】
前記両透明基板３，４および前記シール材６によって囲繞された空間内には、所定のツイスト角を有する液晶分子からなる液晶層７が形成されている。
【０００６】
また、両透明基板３，４の互いに対向する内側表面には、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等からなる一対の透明導電膜８，９が形成されており、これら透明導電膜８，９を介して前記液晶層７に液晶駆動電圧を印加するようになっている。
【０００７】
また、前記両透明導電膜８，９の内側には、所定の方向にラビング処理が施された一対の配向膜１０，１１が形成されており、これら一対の配向膜１０，１１によって、液晶分子のツイスト角が規制されるようになっている。
【０００８】
前記液晶表示パネル２の外側には、一対の偏光板１３，１４が配設されており、これら偏光板１３，１４によって透過光の振動方向を制御するようになっている。
【０００９】
近年、このような液晶表示装置１においては、表示の多様化、複雑化のために、多数のセグメント電極を共通に結線することで回路部や結線を簡素化できるマルチプレクシング駆動が採用されている。
【００１０】
このようなマルチプレクシング駆動を用いた液晶表示装置１においては、表示情報量の多量化にともなってデューティ比が高くなり、また、電圧マージンが小さくなる傾向があった。このため、いわゆるクロストークの発生を防止するために十分な飽和電圧を印加することができないといった欠点を有していた。
【００１１】
このような欠点を解消するためには、液晶のスレッショルド特性（立ち上がり特性）を急峻にすることが有効であるため、近年においては、液晶分子のツイスト角を１８０°以上と大きくしたり、また、液晶分子と液晶表示パネル２の透明基板３，４の表面との角度であるプレチルト角を１°前後にする等の提案がなされていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したＴＮタイプの液晶表示装置１においては、１／４デューティや、あるいは、これよりもデューティ比が高い１／８デューティ等による駆動を行うのが一般的である。
【００１３】
ここで、高デューティによる駆動を行う場合、即ち、例えば、１／４デューティによる駆動を行う場合よりも１／８デューティによる駆動を行う場合の方が、視角側から反視角側にかけての視野角が狭くなってしまう。特に、１／４デューティと１／８デューティの液晶表示装置を並べて使用すると、１／８デューティの視角特性の狭さが助長されてしまう。
【００１４】
このような問題を解決すべく、例えば、前記液晶分子のツイスト角を大きくすることが考えられるが、単に、ツイスト角を大きくするだけであると、リバースツイストドメイン（以下、「ドメイン」と略称する）の発生といった新たな問題が生じてしまう。
【００１５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、ドメインの発生を抑制しつつ、高デューティ駆動にともなう視角特性の狭小化といった弊害を是正することができ、高デューティによる駆動を行う場合においても低デューティによる駆動の場合と同等の品位の液晶表示を行うことができる液晶表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため本発明の請求項１に液晶表示装置の特徴は、前記液晶分子のツイスト角が１１５°乃至１２５°とされ、前記液晶分子と前記透明基板の表面とのなす角度であるプレチルト角が０．５°乃至１．５°とされ、前記液晶層の厚さｄと液晶分子の自発的なねじれのピッチｐとの比ｄ／ｐが０．１２乃至０．２４とされ、かつ、液晶の屈折率異方性Δｎと前記液晶層の厚さｄとの積Δｎｄが０．４５μｍ乃至０．６５μｍとされている点にある。
【００１７】
そして、このような構成を採用したことにより、液晶分子のツイスト角を、コントラストの低下を押さえつつ立ち上がり特性を向上させるのに有効な値にすることができ、また、ｄ／ｐの値を、ドメインマージンを向上し、液晶のツイスト角が大きいことに起因するドメインの発生を抑制するのに好適な範囲の値にすることができる。
【００１８】
請求項２に係る液晶表示装置の特徴は、請求項１において、前記偏光板は、その吸収軸が初期配向した液晶分子の長軸に対して１５°乃至２０°ずれるように配設されている点にある。
【００１９】
そして、このような構成を採用したことにより、点灯の際の光漏れを防止し、コントラストを適正に維持することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る液晶表示装置の実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００２１】
なお、従来と基本的構成の同一もしくはこれに類する箇所については、同一の符号を用いて説明する。
【００２２】
本実施形態における液晶表示装置１６は、従来と同様に２枚の偏光板１３，１４の間に、液晶表示パネル２を有している。この液晶表示パネル２は、基本的構成については従来とほぼ同様である。
【００２３】
ただ、本実施形態においては、前記液晶表示パネル２の一対の配向膜１０，１１が、これら両配向膜１０，１１の間に封入された液晶分子のツイスト角が１１５°乃至１２５°になるようにラビング処理されている。
【００２４】
すなわち、図１に示すように、互いに対向する一対の配向膜１０，１１に最も近接する液晶分子をそれぞれＤ1 、Ｄ2 とした場合、Ｄ1 の長手方向とＤ2 の長手方向との間には、前記ツイスト角（１１５°乃至１２５°）に相当する角度θが形成されるようになっている。
【００２５】
一般に、液晶のツイスト角が小さすぎる場合は、液晶の立ち上がり特性が悪くなり、一方、ツイスト角が大きすぎる場合は、表示セグメントの背景黒化度が薄くなり、コントラストが低下してしまう。従って、本実施形態においては、液晶分子のツイスト角をコントラストの低下を抑制しつつ立ち上がり特性を向上するのに好適な範囲の値に設定することができるようになっている。
【００２６】
また、本実施形態においては、液晶のプレチルト角が０．５°乃至１．５°とされている。このため、クロストークを低減し、斜め方向からの液晶の見栄えを向上することができるようになっている。
【００２７】
さらに、本実施形態においては、液晶層７の厚さｄと液晶の自発的なねじれのピッチｐとの比ｄ／ｐが０．１２乃至０．２４とされている。従って、ツイスト角を大きくしつつ、ドメインマージンを向上することができるため、ツイスト角が大きいことに伴うドメインの発生を有効に防止することができるようになっている。
【００２８】
さらにまた、本実施形態においては、液晶層７のリタデーションすなわち液晶の屈折率異方性Δｎと前記液晶層７の厚さｄとの積Δｎｄが０．４５μｍ乃至０．６５μｍとされている。このため、液晶の立ち上がり特性を向上させることができるとともに、視野角を広くすることができるようになっている。
【００２９】
また、本実施形態における偏光板１３，１４は、その吸収軸が初期配向した液晶分子の長軸に対して１５°乃至２０°ずれるように配設されている。
【００３０】
すなわち、図１に示すように、一対の偏光板１３，１４の吸収軸をそれぞれＰ1 、Ｐ2 とし、これらの偏光板１３，１４にそれぞれ最も近傍する液晶分子を前述したＤ1 、Ｄ2 とした場合、Ｐ1 と、Ｄ1 の長手方向とは、図１における時計方向および反時計方向に１５°乃至２０°に相当する角度φ1 だけズレを有するようになっている。また、同様に、Ｐ2 と、Ｄ2 の長手方向も、図１における時計方向および反時計方向に１５°乃至２０°に相当する角度φ2 だけズレを有するようになっている。
【００３１】
従って、点灯の際の光漏れを防止し、コントラストをさらに向上することができるようになっている。
【００３２】
つぎに、本実施形態における液晶表示装置１６（以下、「本実施例」と称する）の作用について、従来の液晶表示装置１（以下、「本比較例」と称する）と比較しつつ具体的数値を用いて説明する。
【００３３】
【実施例】
本実施例においては、配向膜１０，１１として日立化成製ＬＱ−５９００を用い、この配向膜１０，１１に対して、液晶分子のツイスト角が１２０°となるように所定のラビング処理を施した。また、液晶として、屈折率異方性Δｎが０．１０６、誘電率異方性が正のネマチック液晶を使用し、液晶層７の厚みｄを５．７μｍ、Δｎｄを０．６０μｍとした。さらに、液晶のピッチｐは４０μｍとし、プレチルト角は１°とした。
【００３４】
また、透明基板３，４の外側に、吸収軸が液晶分子の長軸に対して２０°ずれるようにしてポラテクノ製偏光板ＳＨＣ−１２５Ｕを配置した。
【００３５】
なお、本実施例における液晶表示パネル２は、ポジ仕様の液晶表示パネルである。
【００３６】
このように形成された本実施例における液晶表示装置１６に対して１／８デューティ、１／４バイアスのマルチプレックス駆動による点灯を行った。
【００３７】
その結果を図２および図３に示す。
【００３８】
なお、図２は、透明導電膜８，９を介して液晶層７に付与するバイアス電圧（横軸）と、このバイアス電圧に対する輝度（縦軸）の特性曲線を示したものである。また、図２における輝度は、液晶画面に下ろした垂線に対して傾き約１０°の視角位置にて評価した輝度を意味するものである。
【００３９】
また、図２において実線で示す曲線は、表示のオンを制御する際の特性曲線を示したものであり、破線で示す曲線は、表示のオフを制御する際の特性曲線を示したものである。さらに、図２において、一点鎖線が引かれたバイアス電圧の位置においては、オンとオフの輝度の差が最大となり、この位置においてコントラストが最大値をとるようになっている。一般に、液晶表示装置１６の駆動の際には、前記コントラストが最大になるバイアス電圧（以下、最適電圧と称する）をねらってバイアス電圧を印加するようになっている。
【００４０】
ここで、クロストークの程度は、前記最適電圧における輝度の差に依存し、この差が大きいほどクロストークが小さいことを意味する。
【００４１】
また、図３は、非表示領域等の液晶表示を行わない背景の輝度と、オフ時における表示領域の輝度との輝度比（％）を、視角との関係において表したものである。
【００４２】
図３において、数値１００（％）を示す線は、背景と、オフ時における表示領域との輝度比が１：１であり、クロストークが生じない状態を意味している。また、この輝度比が小さくなるほど、クロストークが大きくなることを意味している。
【００４３】
図２に示すように、本実施例における液晶表示装置１６を用いた場合、最適電圧の位置において、オンの曲線が輝度の最小値を示し、また、オフの曲線が輝度の最大値を示すため、両者の差は最大値をとることが分かる。
【００４４】
また、図３に示すように、本実施例における液晶表示装置１６を用いた場合、図３の点Ｐに紙面手前側から下ろした垂線に対して斜めに視角を傾けていくと、視角範囲が前記垂線からほぼ４５°の範囲内においては、前述した輝度比の変化が１００（％）から８０（％）に至る程度におさまる。
【００４５】
従って、図２および図３に示したように、本実施形態における液晶表示装置１６を用いる場合、クロストークを実用上問題がない程度に低減することができ、視角特性を向上できることが分かる。
【００４６】
より具体的には、前述した１／８デューティによるマルチプレックス駆動を行う場合においても、１／４デューティによる駆動を行った場合と同等の品位の液晶表示を実現することができる。
【００４７】
【比較例】
一方、本比較例においては、配向膜１０，１１として日立化成製ＬＱ−５９００を用い、この配向膜１０，１１に対して、液晶分子のツイスト角が１００°となるように所定のラビング処理を施した。また、液晶として、屈折率異方性Δｎが０．０９４、誘電率異方性が正のネマチック液晶を使用し、液晶層７の厚みｄを６．０μｍ、Δｎｄを０．５６とした。さらに、液晶のピッチｐは７９μｍとし、プレチルト角は１°とした  。
【００４８】
また、透明基板３，４の外側に、吸収軸が液晶分子の長軸に対して１０°ずれるようにしてポラテクノ製偏光板ＳＨＣ−１２５Ｕを配置した。
【００４９】
なお、本比較例における液晶表示パネル２も、前記実施例と同様にポジ仕様の液晶表示パネル２である。
【００５０】
このように形成された本比較例における液晶表示装置１に対して１／８デューティ、１／４バイアスのマルチプレックス駆動による点灯を行った。
【００５１】
その結果を図４および図５に示す。
【００５２】
なお、図４は、前述した図２と同様に、液晶に付与するバイアス電圧と、このバイアス電圧に対する輝度との関係を示した特性曲線である。また、図５は、前述した図３と同様に、背景とオフ時の表示領域との輝度比（％）を、視角との関係において示したものである。
【００５３】
図４に示すように、本比較例における液晶表示装置１を用いた場合、最適電圧の位置において、オフの曲線が輝度の最大値よりも小さい値を示しており、オンとオフとの輝度の差が、図２の場合よりも小さくなっている。
【００５４】
また、図５に示すように、本比較例における液晶表示装置１を用いた場合、図３と同様の視角範囲において、輝度比が、１００（％）から３０（％）に至るまで著しい変化を示す。
【００５５】
従って、図４および図５に示したように、従来の液晶表示装置１においては、クロストークを防止することができず、良好な視角特性を得ることができないことが分かる。
【００５６】
以上示したように、本実施形態によれば、液晶分子のツイスト角を、コントラストの低下が生じない程度に立ち上がり特性を向上させるのに好適な値に設定することができ、また、ｄ／ｐの値を、ドメインマージンを向上するのに好適な範囲の値にすることができるため、高デューティによる駆動においても視角特性を向上することができ、併せてドメインの発生を抑制することが可能になる。
【００５７】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に係る液晶表示装置によれば、ドメインの発生を適正に防止しつつ視角特性の向上を図ることができ、高品位な液晶表示を実現することができる。
【００５９】
請求項２に係る液晶表示装置によれば、請求項１に係る液晶表示装置の効果に加えて、コントラストを適正に維持し、より高品位の液晶表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る液晶表示装置の実施形態において、液晶分子のツイスト角および液晶分子と偏光板の吸収軸との角度の関係を示した平面図
【図２】  本発明に係る液晶表示装置の実施形態において、液晶駆動電圧と輝度との特性を示した図
【図３】  本発明に係る液晶表示装置の実施形態において、背景とオフ時の表示領域との輝度比を視角との関係において示した図
【図４】  従来の液晶表示装置における液晶駆動電圧と輝度との特性を示した図
【図５】  従来の液晶表示装置における背景とオフ時の表示領域との輝度比を視角との関係において示した図
【図６】  従来から使用されている液晶表示装置の構成を示した断面図
【符号の説明】
１，１６  液晶表示装置
２  液晶表示パネル
３，４  透明基板
７  液晶層
１３，１４  偏光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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