JP4675767B2 - Liquid crystal display device - Google Patents
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Description
本発明は、偏光素子および4分の1波長層を有する液晶表示装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device having a polarizing element and a quarter-wave layer.
例えば、ノートパソコンやワードプロセッサなどの表示画面として用いられている液晶表示装置では、液晶の光学異方性のため、CRTなどの表示装置に比べて、視野角が狭く、斜めから見た場合の表示品位が低下しがちである。したがって、例えば、後述する特許文献1に記載の液晶表示装置501には、図42に示すように、視野角を拡大するために、液晶セル511と、液晶セル511に隣接して配され、液晶セル511を光学補償する液晶補償板514と、液晶セル511および液晶補償板514を挟むように配されたλ/4板513c・513dと、両λ/4板513c・513dを挟むように配された直線偏光フィルム512a・512bが設けられている。上記両λ/4板513c・513dは、それぞれ、面内方向のリターデーションが透過光の4分の1に設定されており、λ/4板513cが負の光学活性を有する一軸性材料から、λ/4板513dが正の光学活性を有する一軸性材料から形成されている。
For example, a liquid crystal display device used as a display screen of a notebook computer or a word processor has a narrower viewing angle than a display device such as a CRT because of the optical anisotropy of the liquid crystal. The quality tends to decline. Therefore, for example, in a liquid
上記構成では、直線偏光フィルム512aを透過した光は、λ/4板513cで円偏光に変換された後、液晶補償板514を介して液晶セル511に入射される。ここで、電荷を印加しない状態では、液晶セル511のネマティック液晶は、基板に略垂直に配列しているので、液晶セル511の出射光は、入射光と略同じく円偏光状態であり、λ/4板513dで直線偏光に変換される。ここで、上記両直線偏光フィルム512a・512bは、それぞれの吸収軸が互いに直交するように配されているので、上記直線偏光は、直線偏光フィルム512bで吸収され、黒表示となる。また、液晶補償板514が液晶セル511とは逆の光学活性を持っているので、黒表示の際、基板法線方向から傾斜した透過光に液晶セル511が位相差を与えても、液晶補償板514が位相差を打ち消すことができ、視野角を拡大できる。 In the above configuration, the light transmitted through the linearly polarizing film 512a is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plate 513c and then incident on the liquid crystal cell 511 through the liquid crystal compensator 514. Here, in a state where no electric charge is applied, the nematic liquid crystal of the liquid crystal cell 511 is arranged substantially perpendicular to the substrate, so that the emitted light of the liquid crystal cell 511 is in a circularly polarized state substantially the same as the incident light, and λ / It is converted into linearly polarized light by the four plates 513d. Here, since the both linearly polarizing films 512a and 512b are arranged so that the absorption axes thereof are orthogonal to each other, the linearly polarized light is absorbed by the linearly polarizing film 512b and becomes black display. Further, since the liquid crystal compensator 514 has optical activity opposite to that of the liquid crystal cell 511, even when the liquid crystal cell 511 gives a phase difference to transmitted light inclined from the substrate normal direction during black display, the liquid crystal compensation is performed. The plate 514 can cancel the phase difference, and the viewing angle can be enlarged.
一方、電荷を印加すると、液晶分子が基板に対して水平方向に傾き、液晶セル511の出射光は、楕円偏光となる。したがって、λ/4板513dの出射光は、直線偏光フィルム512bで完全には吸収されず、白表示となる。
しかしながら、上記構成では、両λ/4板513c・513dは、光学活性がの正負が互いに異なるため、それぞれ別個の製造工程で製造する必要があり、両者の面内リターデーションを一致させることが難しいという問題を生じる。 However, in the above configuration, both the λ / 4 plates 513c and 513d have different optical activities, and therefore need to be manufactured in separate manufacturing processes, and it is difficult to match the in-plane retardation of both. This causes a problem.
ここで、それぞれの製造工程における互いに独立した製造バラツキなどによって、両者の面内リターデーションが相違すると、黒表示の際、正面方向で光漏れが発生し、正面方向のコントラスト比が低下してしまう。 Here, if the in-plane retardation is different due to manufacturing variations that are independent of each other in each manufacturing process, light leakage occurs in the front direction during black display, and the contrast ratio in the front direction decreases. .
また、上記構成では、法線方向から所定の角度のコントラスト比を面内方位全てに渡って測定すると、コントラスト比のピーク値にバラツキが生じやすく、上下左右の視角特性のバランスを取りにくい。 In the above configuration, when the contrast ratio at a predetermined angle from the normal direction is measured over all in-plane directions, the peak value of the contrast ratio is likely to vary, and it is difficult to balance the viewing angle characteristics of the upper, lower, left, and right.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to maintain a wide viewing angle without impairing the balance of the viewing angle characteristics of the top, bottom, left and right, and to reduce the contrast ratio in the front direction. The object is to realize a liquid crystal display device that can be prevented.
本発明に係る液晶表示装置は、垂直配向モードの液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する液晶表示装置であって、上記課題を解決するために、上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、主屈折率nz1が最も小さい位相差層と、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えていることを特徴としている。 The liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device having a vertical alignment mode liquid crystal cell and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell. And a quarter-wave layer in which the retardation in the in-plane direction is set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light, and at least the quarter-wave layer One of the phase difference layers disposed between the liquid crystal cell and the liquid crystal cell, where the main refractive index in the in-plane direction is nx1, ny1, and the main refractive index in the normal direction is nz1, and at least the above-mentioned retardation layer When the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2, and the main refractive index in the normal direction is nz2, provided between the quarter wavelength layer on which the phase difference layer is provided and the polarizing element. With a compensation layer having the largest rate nz2 It is characterized by a door.
さらに、本発明に係る液晶表示装置は、正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する水平配向モードの液晶表示装置であって、上記課題を解決するために、上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された正の一軸性の位相差層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された負の一軸性の位相差層と、少なくとも上記位相差層のいずれかが設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えていることを特徴としている。なお、上記正および負の一軸性の位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層を設けてもよい。 Furthermore, a liquid crystal display device according to the present invention is a liquid crystal display device in a horizontal alignment mode having a liquid crystal cell containing a liquid crystal with positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell, In order to solve the above-mentioned problems, a quarter wavelength is arranged between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, and the retardation in the in-plane direction is set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of the transmitted light. A positive uniaxial retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, and at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell. A negative uniaxial retardation layer, and at least one of the above-mentioned retardation layers is provided between the quarter wavelength layer and the polarizing element, and the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2, when the main refractive index in the normal direction is nz2, It is characterized in that the rate nz2 is a largest compensation layer. Instead of the positive and negative uniaxial retardation layers, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, An inclined retardation layer may be provided in which the na axis coincides with the in-plane rubbing orthogonal direction and the nc axis is inclined at a predetermined angle from the normal direction.
また、本発明に係る液晶表示装置は、正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する光学的補償ベンドモードの液晶表示装置であって、上記課題を解決するために、上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、nx1>ny1>nz1の位相差層と、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えていることを特徴としている。なお、上記位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層を設けてもよい。 The liquid crystal display device according to the present invention is an optically compensated bend mode liquid crystal display device including a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell. In order to solve the above-described problem, the quarter is arranged between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, and the retardation in the in-plane direction is set to approximately one-fourth of the wavelength of the transmitted light. Nx1 when the main refractive index in the in-plane direction is nx1, ny1 and the main refractive index in the normal direction is nz1, which is arranged between the one wavelength layer and at least one of the quarter wavelength layers and the liquid crystal cell. > Ny1> nz1 is provided between the retardation layer and at least the quarter wavelength layer on which the retardation layer is provided and the polarizing element, and the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2, normal When the main refractive index in the direction is nz2, the main refractive index z2 is characterized in that has a largest compensation layer. Instead of the retardation layer, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc and the na axis is in-plane rubbing between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell. An inclined retardation layer may be provided that is aligned with the orthogonal direction and inclined so that the nc axis forms a predetermined angle from the normal direction.
これらの構成によれば、偏光素子および4分の1波長層を通過した光が液晶セルに入射するので、液晶セルには、略円偏光が入射され、液晶セルから出射した光は、4分の1波長層によって、略4分の1波長の位相差が与えられた後、偏光素子を介して出射される。 According to these configurations, since light that has passed through the polarizing element and the quarter-wave layer is incident on the liquid crystal cell, substantially circular polarized light is incident on the liquid crystal cell, and light emitted from the liquid crystal cell is divided into four minutes. After a phase difference of approximately a quarter wavelength is given by the one wavelength layer, the light is emitted through the polarizing element.
ここで、電圧印加時、あるいは、電圧無印加時の初期配向状態など、画素電極と対向電極との間の電圧が所定の電圧の場合には、液晶セルは、液晶分子の配向状態に応じた位相差を透過光に与えるので、円偏光は、楕円偏光に変換される。したがって、4分の1波長層を透過しても直線偏光には戻らず、4分の1波長層の出射光の一部が偏光素子から出射される。この結果、印加電圧に応じて偏光素子からの出射光量を制御でき、階調表示が可能となる。 Here, when the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is a predetermined voltage, such as an initial alignment state when a voltage is applied or no voltage is applied, the liquid crystal cell corresponds to the alignment state of the liquid crystal molecules. Since the phase difference is given to the transmitted light, the circularly polarized light is converted into elliptically polarized light. Therefore, even if it passes through the quarter wavelength layer, it does not return to linearly polarized light, and a part of the emitted light of the quarter wavelength layer is emitted from the polarizing element. As a result, the amount of light emitted from the polarizing element can be controlled according to the applied voltage, and gradation display is possible.
さらに、略円偏光が入射されているので、液晶分子に配向乱れが発生しても、液晶分子の配向方向と透過光とが、面内成分と基板法線方向との双方で一致していない限り、液晶分子は、透過光に位相差を与えることができ、高い光利用効率を確保できる。 Furthermore, since substantially circularly polarized light is incident, even if alignment disorder occurs in the liquid crystal molecules, the alignment direction of the liquid crystal molecules and the transmitted light do not match in both the in-plane component and the substrate normal direction. As long as the liquid crystal molecules can give a phase difference to the transmitted light, high light utilization efficiency can be secured.
一方、上記液晶セルの液晶分子が基板法線方向(垂直)に配向していると、液晶セルは、透過光に位相差を与えることができない。この結果、透過光は、略円偏光を維持したまま、出射される。当該出射光は、4分の1波長層で直線偏光に変換された後、偏光素子へ入力され、透過が制限される。したがって、液晶表示装置は、黒表示できる。 On the other hand, when the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell are aligned in the substrate normal direction (vertical), the liquid crystal cell cannot give a phase difference to the transmitted light. As a result, the transmitted light is emitted while maintaining substantially circularly polarized light. The emitted light is converted into linearly polarized light in the quarter wavelength layer, and then input to the polarizing element to limit transmission. Therefore, the liquid crystal display device can display black.
ただし、液晶分子が垂直に配向していても、基板法線方向から極角だけ傾いた斜め方向から見た場合、液晶分子の配向方向と透過光の方向とが一致せず、液晶セルは、極角に応じた位相差を透過光に与えてしまう。ところが、上記各構成では、厚み方向のリターデーションを有する位相差層が設けられており、液晶セルを光学補償できる。したがって、広い視野角を保つことができる。 However, even if the liquid crystal molecules are aligned vertically, when viewed from an oblique direction inclined by a polar angle from the substrate normal direction, the alignment direction of the liquid crystal molecules and the direction of transmitted light do not match, and the liquid crystal cell is A phase difference corresponding to the polar angle is given to the transmitted light. However, in each of the above configurations, a retardation layer having retardation in the thickness direction is provided, and the liquid crystal cell can be optically compensated. Therefore, a wide viewing angle can be maintained.
さらに、上記構成では、厚み方向のリターデーションの正負が、上記4分の1波長層や位相差層とは逆の補償層が、偏光素子と4分の1波長層との間に配されている。したがって、例えば、偏光素子の支持体など、位相差層と同傾向の光学活性に機能する部材が、偏光素子と4分の1波長層との間に介在したり、4分の1波長層が厚み方向のリターデーションを持っていたとしても、これらの部材のリターデーションを、上記補償層で打ち消すことができる。 Further, in the above configuration, a compensation layer having a retardation in the thickness direction opposite to that of the quarter wavelength layer or the retardation layer is disposed between the polarizing element and the quarter wavelength layer. Yes. Therefore, for example, a member that functions in the same optical activity as the retardation layer, such as a support for the polarizing element, is interposed between the polarizing element and the quarter-wave layer, or a quarter-wave layer is provided. Even if it has retardation in the thickness direction, the retardation of these members can be canceled by the compensation layer.
この結果、偏光素子から液晶セルまで、および、液晶セルから偏光素子までにおける、厚み方向のリターデーションの合計が同じであったとしても、上記4分の1波長層を含み、上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲の厚み方向のリターデーションの絶対値を小さくできるので、補償層を持たない場合に比べて、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。したがって、黒表示時の光漏れを防止でき、良好な黒表示が可能になる。加えて、正負の光学活性を有する4分の1波長層を用いる場合と異なり、同じ種類の4分の1波長層を用いることができるので、両者の面内方向のリターデーションを容易に揃えることができ、正面方向のコントラスト比を向上できる。 As a result, even if the total retardation in the thickness direction from the polarizing element to the liquid crystal cell and from the liquid crystal cell to the polarizing element is the same, Since the absolute value of the retardation in the thickness direction in the range up to 1 / wavelength layer can be reduced, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell is made closer to the liquid crystal cell than in the case without the compensation layer. be able to. Therefore, light leakage during black display can be prevented and good black display can be achieved. In addition, unlike the case of using a quarter-wave layer having positive and negative optical activities, the same type of quarter-wave layer can be used, so that both in-plane retardation can be easily aligned. The contrast ratio in the front direction can be improved.
また、上記範囲の厚み方向のリターデーション(絶対値)を削減できるので、法線方向から所定の角度のコントラスト比を面内方位全てに渡って測定した際、コントラスト比のピーク値を同様の値に維持でき、上下左右の視角特性のバランスを取りやすい。 In addition, since the retardation (absolute value) in the thickness direction within the above range can be reduced, when the contrast ratio at a predetermined angle from the normal direction is measured over all in-plane directions, the peak value of the contrast ratio is the same value. It is easy to balance the viewing angle characteristics of the top, bottom, left and right.
なお、これらの構成の場合、4分の1波長層を2軸性屈折率楕円体で表される位相差フィルムにより作成し、上記負フィルムの特性を4分の1波長層に付加することで、4分の1波長層を負フィルムとして兼用できる。この場合であっても、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を液晶セルに近づけることができるので、良好な黒表示が可能となる。 In addition, in the case of these configurations, a quarter-wave layer is created with a retardation film represented by a biaxial refractive index ellipsoid, and the characteristics of the negative film are added to the quarter-wave layer. The quarter wavelength layer can also be used as a negative film. Even in this case, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell can be brought close to that of the liquid crystal cell, so that a good black display can be achieved.
さらに、主屈折率nz2が最も大きな補償層が設けられている構成の場合は、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間には、面内方向の主屈折率をnx3、ny3、法線方向の主屈折率をnz3としたとき、nx3>ny3であり、上記液晶セルを基準に同じ側にある偏光素子の吸収軸とny3軸とが平行となるように設定された偏光素子補償層が設けられている方が望ましい。 Furthermore, in the case of the configuration in which the compensation layer having the largest main refractive index nz2 is provided, there is at least an in-plane direction between the quarter-wave layer and the polarizing element on which the retardation layer is provided. When the main refractive index is nx3, ny3, and the main refractive index in the normal direction is nz3, nx3> ny3, and the polarizing axis on the same side with respect to the liquid crystal cell is parallel to the ny3 axis. It is desirable to provide a polarizing element compensation layer set as described above.
当該構成によれば、偏光素子補償層によって、偏光素子を光学補償できる。例えば、偏光素子の吸収軸と偏光素子補償層のy軸とを平行に配した場合、吸収軸が互いに直交する偏光素子を有する液晶表示装置を、上記吸収軸の45度の面内方位から斜めにみたときの光漏れを抑制できる。さらに、上記補償層にて、偏光素子補償層の厚み方向のリターデーションを打ち消すことができるので、偏光素子補償層が設けられているにも拘らず、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。この結果、全ての面内方位において、黒表示時の光漏れを防止でき、良好に黒表示可能な液晶表示装置を実現できる。 According to this configuration, the polarizing element can be optically compensated by the polarizing element compensation layer. For example, when the absorption axis of the polarizing element and the y axis of the polarizing element compensation layer are arranged in parallel, the liquid crystal display device having the polarizing elements whose absorption axes are orthogonal to each other is inclined from the in-plane orientation of 45 degrees of the absorption axis. Light leakage when seen can be suppressed. Furthermore, since the retardation in the thickness direction of the polarizing element compensation layer can be canceled by the compensation layer, the retardation for compensation of the liquid crystal cell (thickness direction) is provided despite the provision of the polarizing element compensation layer. ) Can be brought closer to the liquid crystal cell. As a result, in all in-plane directions, light leakage during black display can be prevented, and a liquid crystal display device capable of displaying black well can be realized.
また、主屈折率nz2が最も大きな補償層が設けられている構成の場合、上記補償層の各主屈折率は、nx2=ny2<nz2に設定されている方が望ましい。当該構成によれば、補償層の面内方向のリターデーションが0nmなので、面内方向のリターデーションが存在する場合に発生する色付き現象を防止でき、コントラスト比を高い値に維持できる。 In the case of a configuration in which a compensation layer having the largest main refractive index nz2 is provided, it is desirable that each main refractive index of the compensation layer is set to nx2 = ny2 <nz2. According to this configuration, since the retardation in the in-plane direction of the compensation layer is 0 nm, the coloring phenomenon that occurs when the in-plane retardation exists can be prevented and the contrast ratio can be maintained at a high value.
さらに、上記各構成の補償層を設ける代わりに、上記4分の1波長層として、面内方向の主屈折率をnx4、ny4、法線方向の主屈折率をnz4としたとき、(nx4+ny4)/2が概ねnz4の4分の1波長層を用いてもよい。 Further, when the main refractive index in the in-plane direction is set to nx4, ny4 and the main refractive index in the normal direction is set to nz4 as the quarter wavelength layer instead of providing the compensation layer having the above-described configuration, (nx4 + ny4) A quarter wavelength layer with / 2 being approximately nz4 may be used.
当該構成では、4分の1波長層の厚み方向のリターデーションが略0に抑制される。したがって、上述の各液晶表示装置と同様に、偏光素子から液晶セルまで、および、液晶セルから偏光素子までにおける、厚み方向のリターデーションの合計が同じであったとしても、上記4分の1波長層を含み、上記偏光素子から4分の1波長層までの厚み方向のリターデーションを削減できる。これにより、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。この結果、補償層を設けた場合と略同様に、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できる。 In this configuration, retardation in the thickness direction of the quarter wavelength layer is suppressed to substantially zero. Therefore, similarly to each liquid crystal display device described above, even if the total retardation in the thickness direction from the polarizing element to the liquid crystal cell and from the liquid crystal cell to the polarizing element is the same, The retardation of the thickness direction from the said polarizing element to a quarter wavelength layer can be reduced including a layer. Thereby, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell can be brought close to the liquid crystal cell. As a result, a liquid crystal display device capable of maintaining a wide viewing angle without impairing the balance of the viewing angle characteristics of the top, bottom, left, and right, and preventing a decrease in the contrast ratio in the front direction, as in the case where the compensation layer is provided. realizable.
また、4分の1波長層の(nx4+ny4)/2が概ねnz4に設定されているか否かや、補償層の有無に拘らず、上記4分の1波長層を含み上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも上記透過光の波長の8分の1未満に設定されていてもよい。 Further, regardless of whether (nx4 + ny4) / 2 of the quarter-wave layer is set to nz4 or not and whether or not the compensation layer is present, the quarter-wave layer including the quarter-wave layer is four minutes from the polarizing element. The absolute value of the retardation in the thickness direction in the range up to one wavelength layer may be set to less than 1/8 of the wavelength of the transmitted light.
当該構成でも、上述の各液晶表示装置と同様に、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。したがって、上記各液晶表示装置と同様に、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できる。 Even in this configuration, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell can be brought close to the liquid crystal cell as in the above-described liquid crystal display devices. Therefore, similarly to the liquid crystal display devices described above, it is possible to realize a liquid crystal display device that can maintain a wide viewing angle without impairing the balance of the viewing angle characteristics of the top, bottom, left, and right, and can prevent a decrease in the contrast ratio in the front direction.
さらに、上記範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも略0に設定されている方が望ましい。当該構成によれば、液晶セルを光学補償するために有効な厚み方向のリターデーションを最も液晶セルに近づけることができ、さらに液晶表示装置の表示品位を向上できる。 Furthermore, it is desirable that the absolute value of the retardation in the thickness direction in the above range is set to substantially zero. According to this configuration, the retardation in the thickness direction effective for optically compensating the liquid crystal cell can be brought closest to the liquid crystal cell, and the display quality of the liquid crystal display device can be improved.
また、上記各構成に加えて、上記液晶セルは、画素に対応する画素電極が設けられた第1基板と、対向電極が設けられた第2基板と、当該両基板間に設けられた液晶層とを有し、当該液晶層は、上記画素電極と対向電極との間の電圧が、少なくとも予め定められる値の場合に、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御される方が望ましい。 In addition to the above-described configurations, the liquid crystal cell includes a first substrate provided with a pixel electrode corresponding to a pixel, a second substrate provided with a counter electrode, and a liquid crystal layer provided between the two substrates. And the liquid crystal layer is controlled so that the alignment directions of the liquid crystal molecules are different from each other in the pixel when the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is at least a predetermined value. desirable.
上記構成では、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なっているので、配向方向の互いに異なる液晶分子が存在する領域同士が、互いに光学的に補償し合うことができる。この結果、斜めから見た場合の表示品位を改善し、視野角を拡大できる。 In the above configuration, since the alignment directions of the liquid crystal molecules are different from each other in the pixel, regions where liquid crystal molecules having different alignment directions are present can optically compensate for each other. As a result, the display quality when viewed from an oblique direction can be improved and the viewing angle can be expanded.
ここで、上記液晶層では、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすい。したがって、液晶層に直線偏光が入射され、液晶層の出射光が検光子に入射される従来の液晶表示装置の場合は、液晶分子の配向に乱れが発生して、配向方向の面内成分が、偏光素子の吸収軸と一致すると、基板法線方向成分に拘らず、当該液晶分子は、透過光に位相差を与えることができなくなってしまう。したがって、当該液晶分子が存在する領域は、明るさ向上に寄与できず、ザラツキなどが発生してしまう。また、配向方向の面内成分が検光子の吸収軸と一致した液晶分子が明るさ向上に寄与できないので、光利用効率(実効開口率)が低下する。これらの結果、コントラスト比の確保が難しくなり、階調数の増加も困難になってしまう。 Here, in the liquid crystal layer, as a result of controlling the alignment directions of the liquid crystal molecules to be different from each other in the pixel in order to ensure a wide viewing angle, disorder of the alignment state is likely to occur. Therefore, in the case of a conventional liquid crystal display device in which linearly polarized light is incident on the liquid crystal layer and light emitted from the liquid crystal layer is incident on the analyzer, the alignment of the liquid crystal molecules is disturbed, and the in-plane component in the alignment direction is reduced. If it coincides with the absorption axis of the polarizing element, the liquid crystal molecules cannot give a phase difference to the transmitted light regardless of the component in the normal direction of the substrate. Therefore, the region where the liquid crystal molecules are present cannot contribute to the improvement of brightness, and roughness or the like occurs. In addition, since the liquid crystal molecules whose in-plane components in the alignment direction coincide with the absorption axis of the analyzer cannot contribute to the improvement in brightness, the light utilization efficiency (effective aperture ratio) decreases. As a result, it is difficult to ensure the contrast ratio and increase the number of gradations.
これに対して、上記構成の液晶表示装置では、略円偏光が液晶層に入射されるので、液晶層の配向方向についての異方性がなくなり、液晶分子の配向方向と透過光とが、面内成分と基板法線方向との双方で一致していない限り、液晶分子は、透過光に位相差を与えることができる。 On the other hand, in the liquid crystal display device configured as described above, since substantially circularly polarized light is incident on the liquid crystal layer, there is no anisotropy in the alignment direction of the liquid crystal layer, and the alignment direction of the liquid crystal molecules and the transmitted light are As long as both the inner component and the substrate normal direction do not match, the liquid crystal molecules can give a phase difference to the transmitted light.
したがって、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすいにも拘らず、配向が乱れた液晶分子の配向方向が視角と一致していない限り、明るさ向上に寄与できる。この結果、広い視野角を保ちながら、高い光利用効率を確保できる。 Therefore, as a result of controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules to be different from each other in the pixel in order to ensure a wide viewing angle, the alignment direction of the liquid crystal molecules whose alignment is disturbed despite the fact that the alignment state is likely to be disturbed. As long as it does not match, it can contribute to the improvement of brightness. As a result, high light utilization efficiency can be secured while maintaining a wide viewing angle.
また、上記各構成に加えて、上記位相差層の各主屈折率nx1、ny1は、nx1=ny1に設定されている方が好ましい。当該構成によれば、位相差層の面内方向のリターデーションが0nmなので、面内方向のリターデーションが存在する場合に発生する色付き現象を防止でき、コントラスト比を高い値に維持できる。 In addition to the above-described configurations, the main refractive indexes nx1 and ny1 of the retardation layer are preferably set to nx1 = ny1. According to this configuration, since the retardation in the in-plane direction of the retardation layer is 0 nm, the coloring phenomenon that occurs when the in-plane retardation exists can be prevented, and the contrast ratio can be maintained at a high value.
一方、nx1=ny1に設定する代わりに、上記位相差層は、上記4分の1波長層および液晶セルの間の双方に配され、それぞれの主屈折率nx1、ny1は、互いに異なっており、上記両位相差層のnx1軸は、互いに直交していると共に、両位相差層のny1軸は、互いに直交していてもよい。 On the other hand, instead of setting nx1 = ny1, the retardation layer is arranged between the quarter-wave layer and the liquid crystal cell, and the respective main refractive indexes nx1, ny1 are different from each other. The nx1 axes of the two retardation layers may be orthogonal to each other, and the ny1 axes of the two retardation layers may be orthogonal to each other.
当該構成では、液晶セルの両側に配された位相差層は、互いのnx1軸およびny1軸がそれぞれ直交している。したがって、一方の位相差層で発生した面内方向のリターデーションは、他方の位相差層で打ち消される。この結果、上記色付き現象を防止でき、コントラスト比を高い値に維持できる。 In this configuration, the nx1 axis and the ny1 axis of the retardation layers arranged on both sides of the liquid crystal cell are orthogonal to each other. Therefore, the retardation in the in-plane direction generated in one retardation layer is canceled out by the other retardation layer. As a result, the coloring phenomenon can be prevented, and the contrast ratio can be maintained at a high value.
また、上記各構成にくわえて、上記両4分の1波長層は、厚み方向のリターデーションの正負が互いに同一である方が望ましい。当該構成によれば、両4分の1波長層を同一の工程で製造できるので、生産バラツキが発生しても、双方の特性を容易に揃えることができる。この結果、厚み方向のリターデーションの正負が異なる4分の1波長層を用いる場合に比べて、液晶表示装置の生産性を向上できる。 In addition to the above-described configurations, it is desirable that both the quarter-wave layers have the same retardation in the thickness direction. According to this configuration, both quarter-wave layers can be manufactured in the same process, so that both characteristics can be easily aligned even if production variations occur. As a result, the productivity of the liquid crystal display device can be improved as compared with the case where a quarter-wave layer having different retardation in the thickness direction is used.
本発明に係る液晶表示装置は、以上のように、各偏光素子および垂直配向モードの液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、主屈折率nz1が最も小さい位相差層と、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えている構成である。 As described above, the liquid crystal display device according to the present invention is disposed between each polarizing element and the liquid crystal cell in the vertical alignment mode, and the retardation in the in-plane direction is approximately one-fourth of the wavelength of transmitted light. It is arranged between the set quarter-wave layer, at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, and the main refractive index in the in-plane direction is nx1, ny1, and the main refractive index in the normal direction Is set between the retardation layer having the smallest main refractive index nz1 and the quarter wavelength layer and the polarizing element on which at least the retardation layer is provided, and the main refraction in the in-plane direction. In this configuration, the refractive index is nx2, ny2, and the main refractive index in the normal direction is nz2, and the compensation layer has the largest main refractive index nz2.
本発明に係る液晶表示装置は、以上のように、各偏光素子および正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された正の一軸性の位相差層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された負の一軸性の位相差層と、少なくとも上記位相差層のいずれかが設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えている構成である。また、上記正および負の一軸性の位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層を設ける構成である。 As described above, the liquid crystal display device according to the present invention is disposed between each polarizing element and a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy, and the in-plane retardation is approximately the wavelength of transmitted light. A quarter-wave layer set to a quarter-wave, a positive uniaxial retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, and the four-minute A negative uniaxial retardation layer disposed between at least one of the one wavelength layer and the liquid crystal cell, and a quarter wavelength layer and a polarizing element provided with at least one of the retardation layers And a compensation layer having the largest main refractive index nz2 when the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2 and the main refractive index in the normal direction is nz2. Further, instead of the positive and negative uniaxial retardation layers, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, In this configuration, an inclined retardation layer is provided in which the na axis coincides with the in-plane rubbing orthogonal direction and the nc axis is inclined at a predetermined angle from the normal direction.
本発明に係る光学的補償ベンドモードの液晶表示装置は、以上のように、各偏光素子および正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、nx1>ny1>nz1の位相差層と、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えている構成である。また、上記位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層を設ける構成である。 As described above, the optically compensated bend mode liquid crystal display device according to the present invention is disposed between each polarizing element and a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy, and has an in-plane retardation. The main refractive index in the in-plane direction is arranged between the quarter wavelength layer set to approximately one quarter of the wavelength of the transmitted light, at least one of the quarter wavelength layer and the liquid crystal cell. Are nx1, ny1, and the main refractive index in the normal direction is nz1, a retardation layer of nx1> ny1> nz1, and a quarter wavelength layer and a polarizing element on which at least the retardation layer is provided And a compensation layer having the largest main refractive index nz2 when the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2 and the main refractive index in the normal direction is nz2. Further, instead of the retardation layer, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc and the na axis is in-plane rubbing between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell. In this configuration, an inclined retardation layer is provided that is aligned with the orthogonal direction and inclined so that the nc axis forms a predetermined angle from the normal direction.
これらの構成によれば、厚み方向のリターデーションの正負が、上記4分の1波長層や位相差層とは逆の補償層が、偏光素子と4分の1波長層との間に配されている。したがって、偏光素子から液晶セルまで、および、液晶セルから偏光素子までにおける、厚み方向のリターデーションの合計が同じであったとしても、補償層を持たない場合に比べて、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。この結果、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。 According to these configurations, a compensation layer whose retardation in the thickness direction is opposite to the quarter-wave layer or the retardation layer is disposed between the polarizing element and the quarter-wave layer. ing. Therefore, even if the total retardation in the thickness direction from the polarizing element to the liquid crystal cell and from the liquid crystal cell to the polarizing element is the same, the compensation for the liquid crystal cell is less than that without the compensation layer. The retardation (thickness direction) can be brought close to the liquid crystal cell. As a result, it is possible to realize a liquid crystal display device that can maintain a wide viewing angle without impairing the balance of the viewing angle characteristics of the upper, lower, left, and right sides, and that can prevent a decrease in contrast ratio in the front direction.
本発明に係る液晶表示装置は、主屈折率nz2が最も大きな補償層が設けられている構成に加えて、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間には、面内方向の主屈折率をnx3、ny3、法線方向の主屈折率をnz3としたとき、nx3>ny3であり、上記液晶セルを基準に同じ側にある偏光素子の吸収軸とny3軸とが平行となるように設定された偏光素子補償層が設けられている構成である。 The liquid crystal display device according to the present invention includes, in addition to the configuration in which the compensation layer having the largest main refractive index nz2 is provided, at least between the quarter wavelength layer and the polarizing element on which the retardation layer is provided. Nx3> ny3 where the main refractive index in the in-plane direction is nx3, ny3, and the main refractive index in the normal direction is nz3, and the absorption axis of the polarizing element on the same side with respect to the liquid crystal cell is In this configuration, a polarizing element compensation layer set so as to be parallel to the ny3 axis is provided.
これらの構成によれば、上記補償層にて、偏光素子補償層の厚み方向のリターデーションを打ち消すことができるので、偏光素子補償層で偏光素子を光学補償できるにも拘らず、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。この結果、全ての面内方位において、黒表示時の光漏れを防止でき、良好に黒表示可能な液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。 According to these configurations, since the retardation in the thickness direction of the polarizing element compensation layer can be canceled by the compensation layer, the compensation of the liquid crystal cell can be performed even though the polarizing element can be optically compensated by the polarizing element compensation layer. Retardation (thickness direction) can be brought close to the liquid crystal cell. As a result, in all in-plane orientations, light leakage at the time of black display can be prevented, and a liquid crystal display device capable of displaying black well can be realized.
本発明に係る液晶表示装置は、主屈折率nz2が最も大きな補償層が設けられている構成に加えて、上記補償層の各主屈折率は、nx2=ny2<nz2に設定されている構成である。当該構成によれば、補償層の面内方向のリターデーションが0なので、面内方向のリターデーションが存在する場合に発生する色付き現象を防止でき、コントラスト比を高い値に維持できるという効果を奏する。 In the liquid crystal display device according to the present invention, in addition to the configuration in which the compensation layer having the largest main refractive index nz2 is provided, each main refractive index of the compensation layer is configured to satisfy nx2 = ny2 <nz2. is there. According to this configuration, since the retardation in the in-plane direction of the compensation layer is 0, it is possible to prevent the coloring phenomenon that occurs when the in-plane retardation exists, and to maintain the contrast ratio at a high value. .
本発明の参考に係る液晶表示装置は、上記各構成の補償層を設ける代わりに、上記4分の1波長層として、面内方向の主屈折率をnx4、ny4、法線方向の主屈折率をnz4としたとき、(nx4+ny4)/2が概ねnz4の4分の1波長層を用いる構成である。 In the liquid crystal display device according to the present invention , the main refractive index in the in-plane direction is set to nx4, ny4, and the main refractive index in the normal direction as the quarter-wave layer instead of providing the compensation layer having the above-described configurations. Is nz4, (nx4 + ny4) / 2 is a configuration using a quarter wavelength layer of nz4.
当該構成では、4分の1波長層の厚み方向のリターデーションが略0に抑制される。したがって、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができ、補償層を設けた場合と略同様に、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。 In this configuration, retardation in the thickness direction of the quarter wavelength layer is suppressed to substantially zero. Accordingly, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell can be brought close to the liquid crystal cell, and a wide viewing angle can be obtained without impairing the balance of the viewing angle characteristics of the top, bottom, left, and right, as in the case where the compensation layer is provided. In addition, there is an effect that it is possible to realize a liquid crystal display device that can maintain the contrast and prevent a reduction in contrast ratio in the front direction.
本発明の参考に係る液晶表示装置は、4分の1波長層の(nx4+ny4)/2が概ねnz4に設定されているか否かや、補償層の有無に拘らず、上記4分の1波長層を含み上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値が、いずれも上記透過光の波長の8分の1未満に設定されている構成である。 The liquid crystal display device according to the reference of the present invention has the above-mentioned quarter-wave layer regardless of whether (nx4 + ny4) / 2 of the quarter-wave layer is set to nz4 or not and whether or not a compensation layer is present. And the absolute value of the retardation in the thickness direction in the range from the polarizing element to the quarter-wave layer is set to be less than one-eighth of the wavelength of the transmitted light.
当該構成でも、上述の各液晶表示装置と同様に、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができるので、上記各液晶表示装置と同様に、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できるという効果を奏する。 Even in this configuration, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell can be brought close to the liquid crystal cell in the same manner as the above-described liquid crystal display devices. There is an effect that it is possible to realize a liquid crystal display device capable of maintaining a wide viewing angle without impairing the balance of characteristics and preventing a reduction in the contrast ratio in the front direction.
本発明の参考に係る液晶表示装置は、上記構成に加えて、上記範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも略0に設定されている構成である。当該構成によれば、液晶セルを光学補償するために有効な厚み方向のリターデーションを最も液晶セルに近づけることができ、さらに液晶表示装置の表示品位を向上できるという効果を奏する。 In addition to the above configuration, the liquid crystal display device according to the reference of the present invention has a configuration in which the absolute value of retardation in the thickness direction in the above range is set to substantially zero. According to this configuration, the retardation in the thickness direction effective for optically compensating the liquid crystal cell can be brought closest to the liquid crystal cell, and the display quality of the liquid crystal display device can be improved.
本発明に係る液晶表示装置は、上記各構成に加えて、上記液晶セルは、画素に対応する画素電極が設けられた第1基板と、対向電極が設けられた第2基板と、当該両基板間に設けられた液晶層とを有し、当該液晶層は、上記画素電極と対向電極との間の電圧が、少なくとも予め定められる値の場合に、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御される構成である。 In the liquid crystal display device according to the present invention, in addition to the above components, the liquid crystal cell includes a first substrate provided with a pixel electrode corresponding to a pixel, a second substrate provided with a counter electrode, and both the substrates. A liquid crystal layer provided between them, and the liquid crystal layer has different alignment directions of liquid crystal molecules in the pixel when the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is at least a predetermined value. The configuration is controlled as described above.
上記構成では、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすいにも拘らず、配向が乱れた液晶分子の配向方向が視角と一致していない限り、明るさ向上に寄与できる。この結果、広い視野角を保ちながら、高い光利用効率を確保できるという効果を奏する。 In the above configuration, the orientation direction of the liquid crystal molecules is controlled to be different from each other in the pixel in order to ensure a wide viewing angle. As long as is not coincident with the viewing angle, it can contribute to improving the brightness. As a result, there is an effect that high light utilization efficiency can be secured while maintaining a wide viewing angle.
本発明に係る液晶表示装置は、上記各構成に加えて、上記位相差層の各主屈折率nx1、ny1は、nx1=ny1に設定されている構成である。当該構成によれば、位相差層の面内方向のリターデーションが0nmなので、面内方向のリターデーションが存在する場合に発生する色付き現象を防止でき、コントラスト比を高い値に維持できるという効果を奏する。 In the liquid crystal display device according to the present invention, in addition to the above-described configurations, the main refractive indexes nx1 and ny1 of the retardation layer are set to nx1 = ny1. According to this configuration, since the retardation in the in-plane direction of the retardation layer is 0 nm, it is possible to prevent the coloring phenomenon that occurs when the in-plane retardation exists, and to maintain the contrast ratio at a high value. Play.
本発明に係る液晶表示装置は、上記のようにnx1=ny1に設定する代わりに、上記位相差層は、上記4分の1波長層および液晶セルの間の双方に配され、それぞれの主屈折率nx1、ny1は、互いに異なっており、上記両位相差層のnx1軸は、互いに直交していると共に、両位相差層のny1軸は、互いに直交している構成である。当該構成では、液晶セルの両側に配された位相差層は、互いのnx1軸およびny1軸がそれぞれ直交している。したがって、一方の位相差層で発生した面内方向のリターデーションは、他方の位相差層で打ち消される。この結果、上記色付き現象を防止でき、コントラスト比を高い値に維持できるという効果を奏する。 In the liquid crystal display device according to the present invention, instead of setting nx1 = ny1 as described above, the retardation layer is disposed both between the quarter-wave layer and the liquid crystal cell, and the respective main refractions thereof. The rates nx1 and ny1 are different from each other, and the nx1 axes of the two retardation layers are orthogonal to each other, and the ny1 axes of the two retardation layers are orthogonal to each other. In this configuration, the nx1 axis and the ny1 axis of the retardation layers arranged on both sides of the liquid crystal cell are orthogonal to each other. Therefore, the retardation in the in-plane direction generated in one retardation layer is canceled out by the other retardation layer. As a result, the coloring phenomenon can be prevented, and the contrast ratio can be maintained at a high value.
本発明に係る液晶表示装置は、上記各構成にくわえて、上記両4分の1波長層は、厚み方向のリターデーションの正負が互いに同一である構成である。当該構成によれば、両4分の1波長層を同一の工程で製造できるので、生産バラツキが発生しても、双方の特性を容易に揃えることができる。この結果、厚み方向のリターデーションの正負が異なる4分の1波長層を用いる場合に比べて、液晶表示装置の生産性を向上できるという効果を奏する。 In the liquid crystal display device according to the present invention, in addition to the above-described configurations, the quarter-wave layers have a configuration in which the positive and negative retardations in the thickness direction are the same. According to this configuration, both quarter-wave layers can be manufactured in the same process, so that both characteristics can be easily aligned even if production variations occur. As a result, there is an effect that the productivity of the liquid crystal display device can be improved as compared with the case where a quarter-wave layer having different positive and negative retardations in the thickness direction is used.
〔第1の実施形態〕
本発明の一実施形態について図1ないし図16に基づいて説明すると以下の通りである。なお、詳細は後述するように、本発明は、他の液晶セルにも適用できるが、以下では、好適な一例として、例えば、放射状傾斜配向やマルチドメイン配向など、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御される液晶セルについて説明する。
[First Embodiment]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. As will be described in detail later, the present invention can be applied to other liquid crystal cells, but in the following, as a suitable example, the alignment direction of liquid crystal molecules such as radial tilt alignment and multi-domain alignment is in the pixel. The liquid crystal cells controlled to be different from each other will be described.
本実施形態に係る液晶表示装置1は、図1に示すように、液晶セル11と、当該液晶セル11の両側に配された直線偏光フィルム(偏光素子)12a・12bとを有する液晶表示装置1であって、以下の手段を講じたことを特徴としている。すなわち、上記液晶セル11は、画素に対応する画素電極21a(図2参照)が設けられたTFT基板11a(第1基板)と、対向電極21b(図2参照)が設けられた対向基板11b(第2基板)と、当該両基板11a・11b間に設けられた液晶層11cとを備えている。さらに、上記液晶層11cは、上記画素電極21aと対向電極21bとの間の電圧が、少なくとも予め定められる値の場合に、例えば、図2中の矢印で示すように、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御される。
As shown in FIG. 1, the liquid
加えて、図1に示すように、上記液晶表示装置1は、上記各直線偏光フィルム12a・12bおよび液晶セル11の間にそれぞれ配されたλ/4板13a・13b(4分の1波長層)と、上記λ/4板13a・13bの少なくとも一方(この場合は、両方)および液晶セル11の間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、主屈折率nz1が最も小さい液晶補償板(位相差層;負フィルム)14a・14bと、上記直線偏光フィルム12a(12b)とλ/4板13a(13b)との間の少なくとも一方(この場合は、両方)に配され、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きなRth補償フィルム(補償層)16a・16bとを備えている。
In addition, as shown in FIG. 1, the liquid
ここで、上記λ/4板13a(13b)は、面内方向のリターデーションが透過光の波長の4分の1波長に設定されていると共に、互いの遅相軸SLa(SLb)が直交し、かつ、隣接する上記直線偏光フィルム12a(12b)の吸収軸AAa(AAb)と遅相軸SLa(SLb)とが45度の角度をなすように設定されている。
Here, in the λ / 4
上記構成の液晶表示装置1では、直線偏光フィルム12aから光が入射する場合を例にすると、直線偏光フィルム12aおよびλ/4板13aを通過した光が、液晶セル11に入射するので、液晶セル11には、円偏光が入射され、液晶セル11から出射した光は、λ/4板13bによって、4分の1波長の位相差が与えられた後、直線偏光フィルム12bを介して出射される。
In the liquid
ここで、電圧印加時、あるいは、電圧無印加時の初期配向状態など、画素電極21aと対向電極21bとの間の電圧が所定の電圧の場合には、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御される。この状態では、液晶セル11は、配向状態に応じた位相差を透過光に与えるので、円偏光は、楕円偏光に変換される。したがって、液晶セル11を透過した光は、λ/4板13bを透過しても直線偏光には戻らず、λ/4板13bの出射光の一部が直線偏光フィルム12bから出射される。これらの結果、印加電圧に応じて直線偏光フィルム12bからの出射光量を制御でき、階調表示が可能となる。
Here, when the voltage between the
また、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なっているので、配向方向の互いに異なる液晶分子が存在する領域同士が、互いに光学的に補償し合うことができる。この結果、斜めから見た場合の表示品位を改善し、視野角を拡大できる。 In addition, since the alignment directions of the liquid crystal molecules are different from each other in the pixel, the regions where the liquid crystal molecules having different alignment directions are present can optically compensate for each other. As a result, the display quality when viewed from an oblique direction can be improved and the viewing angle can be expanded.
ここで、上記液晶セル11では、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすい。したがって、液晶セルに直線偏光が入射され、液晶セルの出射光が検光子に入射される従来の液晶表示装置の場合は、液晶分子の配向に乱れが発生して、配向方向の面内成分が、偏光素子の吸収軸と一致すると、基板法線方向成分に拘らず、当該液晶分子は、透過光に位相差を与えることができなくなってしまう。したがって、当該液晶分子が存在する領域は、明るさ向上に寄与できず、ザラツキなどが発生してしまう。また、配向方向の面内成分が検光子の吸収軸と一致した液晶分子が明るさ向上に寄与できないので、光利用効率(実効開口率)が低下する。これらの結果、コントラスト比の確保が難しくなり、階調数の増加も困難になってしまう。
Here, in the
これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置1では、略円偏光が液晶セル11に入射されるので、液晶セル11の配向方向についての異方性がなくなり、液晶分子の配向方向と透過光とが、面内成分と基板法線方向との双方で一致していない限り、液晶分子は、透過光に位相差を与えることができる。したがって、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすいにも拘らず、配向が乱れた液晶分子の配向方向が視角と一致していない限り、明るさ向上に寄与できる。この結果、広い視野角を保ちながら、高い光利用効率を確保できる。
On the other hand, in the liquid
一方、上記液晶セル11の液晶分子が基板法線方向(垂直)に配向していると、液晶セル11は、透過光に位相差を与えることができない。この結果、透過光は、略円偏光を維持したまま、出射される。当該出射光は、λ/4板13bで直線偏光に変換された後、直線偏光フィルム12bへ入力され、透過が制限される。したがって、液晶表示装置1は、黒表示できる。
On the other hand, when the liquid crystal molecules of the
ただし、液晶分子が垂直に配向していても、基板法線方向から極角だけ傾いた斜め方向から見た場合、液晶分子の配向方向と透過光の方向とが一致せず、液晶セル11は、極角に応じた位相差を透過光に与えてしまう。ところが、上記液晶補償板14a・14bは、主屈折率nz1が最も小さいので、液晶セル11が与える位相差とは逆の位相差を与えることができる。
However, even if the liquid crystal molecules are aligned vertically, the alignment direction of the liquid crystal molecules and the direction of transmitted light do not match when viewed from an oblique direction inclined by a polar angle from the normal direction of the substrate. A phase difference corresponding to the polar angle is given to the transmitted light. However, since the liquid crystal compensators 14a and 14b have the smallest main refractive index nz1, they can give a phase difference opposite to the phase difference given by the
さらに、上記構成では、厚み方向のリターデーションの正負が、上記液晶補償板14a・14bとは逆のRth補償フィルム16a・16bが、直線偏光フィルム12a・12bとλ/4板13a・13bとの間に配されている。したがって、例えば、直線偏光フィルム12a・12bの支持体など、負フィルムとして機能する部材が、偏光素子と4分の1波長層との間に介在したり、4分の1波長層が厚み方向のリターデーションを持っていたとしても、これらの部材のリターデーションを、上記補償層で打ち消すことができる。なお、負フィルムは、面内方向の主屈折率をnxおよびny、法線方向の主屈折率をnz、厚みをdとし、厚み方向のリターデーションRth={nz−(nx+ny)/2}・dと定義するとき、Rthが負の値を持つ位相差層である。
Further, in the above configuration, the Rth compensation films 16a and 16b, which are opposite to the liquid crystal compensation plates 14a and 14b in terms of the thickness direction retardation, are linearly polarized films 12a and 12b and λ / 4
この結果、直線偏光フィルム12aから液晶セル11まで、および、液晶セル11から直線偏光フィルム12bまでにおける、厚み方向のリターデーションの合計が同じであったとしても、上記λ/4板13a(13b)を含み、上記直線偏光フィルム12a(12b)からλ/4板13a(13b)までの厚み方向のリターデーションを削減できる。これにより、Rth補償フィルム16a(16b)を持たない場合に比べて、液晶セル11の補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セル11に近づけることができる。したがって、黒表示時の光漏れを防止でき、良好な黒表示が可能になる。
As a result, even if the total retardation in the thickness direction from the linearly polarizing film 12a to the
これらの結果、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすいにも拘らず、広い視野角で高いコントラスト比を維持可能な液晶表示装置を実現できる。 As a result, in order to secure a wide viewing angle, the alignment direction of the liquid crystal molecules is controlled to be different from each other in the pixel, so that a high contrast ratio is maintained over a wide viewing angle even though the alignment state is likely to be disturbed. A possible liquid crystal display device can be realized.
以下では、上記各部材の具体的な構成例および効果について、比較例と比較しながら詳細に説明する。すなわち、上記液晶セル11は、電圧無印加時には、液晶分子が基板に垂直に配向し、電圧印加時には、配向方向が連続的に変化する放射状傾斜配向を呈する垂直配向(VA)方式の液晶セルであって、薄膜トランジスタ素子(図示せず)と画素電極21aとをマトリクス状に配列したTFT基板11a、および、対向電極21bを有する対向基板11bの双方に、図示しない垂直配向膜を塗布した後、両基板を貼り合わせ、さらに、両基板の間隙に負の誘電率異方性を有するネマティック液晶を封入するなどして作成される。これにより、電圧無印加時には、液晶層11cの液晶分子が略垂直に配向すると共に、電圧印加時には、液晶分子が傾斜して水平に配向できる。
Below, the concrete structural example and effect of each said member are demonstrated in detail, comparing with a comparative example. That is, the
本実施形態では、一例として、液晶の屈折率異方性Δnは、0.1であり、セル厚は、3μmに設定している。この場合、厚み方向のリターデーションは、300nmとなる。なお、本実施形態では、上記屈折率異方性Δnは、例えば、常光屈折率no=1.5、異常光屈折率ne=1.6の素材を用いて実現されている。 In this embodiment, as an example, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal is 0.1, and the cell thickness is set to 3 μm. In this case, the retardation in the thickness direction is 300 nm. In the present embodiment, the refractive index anisotropy Δn is realized using a material having an ordinary light refractive index no = 1.5 and an extraordinary light refractive index ne = 1.6, for example.
さらに、本実施形態に係る液晶セル11では、図2に示すように、上記TFT基板11aに設けられた各画素電極21aに、円形のスリット22が形成されている。これにより、電圧を印加した際、画素電極21aの表面のうち、スリット22の直上の領域では、液晶分子を傾斜させる程の電界がかからない。したがって、この領域では、電圧印加時でも液晶分子は垂直に配向する。一方、画素電極21aの表面のうち、スリット22近傍の領域では、電界は、スリット22へ厚み方向で近づくに従って、スリット22を避けるように傾斜して広がる。ここで、液晶分子は、長軸が垂直な方向に傾き、液晶の連続性によって、スリット22から離れた液晶分子も同様の方向に配向する。したがって、画素電極21aに電圧を印加した場合、各液晶分子は、配向方向の面内成分が、図中、矢印で示すように、スリット22を中心に放射状に広がるように配向、すなわち、スリット22の中心を軸として軸対称に配向できる。ここで、上記電界の傾斜は、印加電圧によって変化するため、液晶分子の配向方向の基板法線方向成分(傾斜角度)は、印加電圧によって制御できる。なお、印加電圧が増加すると、基板法線方向に対する傾斜角が大きくなり、各液晶分子は、表示画面に略平行で、しかも、面内では放射状に配向する。
Furthermore, in the
なお、例えば、40インチのような大型の液晶テレビを形成する場合、各画素のサイズは、1mm四方程度と大きくなり、画素電極21aに1つずつスリット22を設けただけでは、配向規制力が弱まり、配向が不安定になる虞れがある。したがって、配向規制力が不足する場合には、各画素電極21a上に複数のスリット22を設ける方が望ましい。
For example, when forming a large-sized liquid crystal television such as 40 inches, the size of each pixel is as large as about 1 mm square, and the alignment regulating force can be obtained only by providing one
一方、図1に示す上記λ/4板13a(13b)は、例えば、一軸延伸した高分子フィルムで構成するなどして、正の一軸光学異方性を有している。当該フィルムは、複屈折異方性を有しているので、常光線と異常光線との光路差が入射光の4分の1波長になるように、厚み(基板法線方向の長さ)を設定することで、遅相軸SLaに対して45度の偏光方向を有する直線偏光を円偏光に変換できる。また、円偏光が入射された場合、λ/4板13bの遅相軸SLbに対して、45度の偏光方向を有する直線偏光に変換できる。本実施形態では、波長550nmにて、各λ/4板13a・13bの面内のリターデーションが、137.5nmになるように設定している。一例として、本実施形態では、面内方向の主屈折率を、それぞれ、nx、ny、法線方向の主屈折率をnzとしたとき、nx=1.501375、かつ、ny=nz=1.5で、厚みdが100μmの一軸延伸フィルムを使用している。この場合、面内方向のリターデーションは、波長550nmの光に対して、137.5nmとなり、厚み方向のリターデーションは、一軸延伸フィルムなので、−68.75nmとなる。
On the other hand, the λ / 4
なお、液晶層11cを形成する際、特開2000−47217号公報(2000年2月18日公開)記載の液晶表示装置と同様に、ツイスト角が90度となるように、カイラル剤を添付して、TNモードの液晶表示装置と同様に、光の利用効率および白表示時の色バランスを最適化している場合は、液晶セル11でのツイスト角に応じて、λ/4板13a(13b)の光路差を、4分の1波長からズラす方が望ましい。
In addition, when forming the
また、本実施形態に係る液晶表示装置1では、図1に示すように、直線偏光フィルム12aの吸収軸AAaと、直線偏光フィルム12bの吸収軸AAbとが互いに直交するように配されている。また、両λ/4板13a・13bの遅相軸SLa・SLbは、互いに直交するように配されている。さらに、隣接するλ/4板13a(13b)と直線偏光フィルム12a(12b)とは、遅相軸SLa(SLb)と吸収軸AAa(AAb)とが、それぞれ45度の角度をなすように配置される。
Further, in the liquid
さらに、上記液晶補償板14a・14bは、面内方向の主屈屈折率をnx、ny、法線方向の主屈折率をnzとしたとき、nx=ny>nzのフィルムから形成されている。当該フィルムの厚み方向のリターデーションRthは、厚みをdとすると、Rth=d・{nz−(nx+ny)/2}と定義できるので、液晶補償板14a・14bの厚み方向のリターデーションRthが、それぞれ、−100nmになるように、フィルム材料や厚みを選択している。一例として、本実施形態では、nx=ny=1.502、nz=1.5のフィルムを、厚さd=50μmに設定することで、上記リターデーションRthを達成している。 Further, the liquid crystal compensators 14a and 14b are formed of a film of nx = ny> nz, where nx and ny are the main refractive indices in the in-plane direction and nz is the main refractive index in the normal direction. The retardation Rth in the thickness direction of the film can be defined as Rth = d · {nz− (nx + ny) / 2} where d is the thickness. Therefore, the retardation Rth in the thickness direction of the liquid crystal compensators 14a and 14b is The film material and the thickness are selected so that each becomes -100 nm. As an example, in the present embodiment, the retardation Rth is achieved by setting a film of nx = ny = 1.502 and nz = 1.5 to a thickness d = 50 μm.
一方、Rth補償フィルム16a・16bは、上記λ/4板13a・13bの厚み方向のリターデーションを打ち消すように、厚み方向のリターデーションRthを、それぞれ68.75nmに設定している。本実施形態では、一例として、各Rth補償フィルム16a・16bは、それぞれ、面内方向の主屈折をnx、ny、厚み方向の主屈折率をnzとしたとき、nx=ny<nzなる1軸性屈折率楕円体で特性が表されるフィルムで構成され、それぞれ、厚みd=100μm、面内方向の主屈折率nx=ny=1.5、法線方向の主屈折率nz=1.5006875に設定されている。なお、nx=nyなので、面内のリターデーションReは、0nmである。
On the other hand, in the Rth compensation films 16a and 16b, the retardation Rth in the thickness direction is set to 68.75 nm, respectively, so as to cancel the retardation in the thickness direction of the λ / 4
上記構成では、画素電極21aと対向電極21bとの間に電圧を印加していない間、液晶セル11の液晶分子は、垂直配向状態にある。この状態(電圧無印加時)において、液晶表示装置1へ入射した光は、直線偏光フィルム12aを通り、偏光方向がλ/4板13aの遅相軸SLaに対して45度の直線偏光となる。さらに、当該直線偏光は、λ/4板13aを通過することで、円偏光に変換される。
In the above configuration, the liquid crystal molecules of the
ここで、液晶分子は、配向方向に平行な方向に入射する光に位相差を与えない。したがって、液晶セル11は、垂直に入射した光へ位相差を与えることができず、殆ど複屈折性を持たない。この結果、λ/4板13aを出射した円偏光は、偏光状態を維持したままで液晶セル11を通過し、λ/4板13bへ入射される。円偏光がλ/4板13bを通過すると、当該円偏光は、偏光方向がλ/4板13bの遅相軸SLbに対して45度の方向、すなわち、直線偏光フィルム12bの吸収軸AAbに沿った方向の直線偏光に変換される。したがって、当該直線偏光は、直線偏光フィルム12bで吸収され、液晶表示装置1は、電圧無印加状態で黒表示できる。
Here, the liquid crystal molecules do not give a phase difference to light incident in a direction parallel to the alignment direction. Therefore, the
これに対して、上記画素電極21aと対向電極21bとの間に電圧を印加すると、液晶セル11の液晶分子は、スリット22を中心軸とした放射状に傾斜配向する。この状態であっても、液晶セル11までは、電圧無印加時と同様に偏光状態が変換され、液晶セル11へ円偏光が入射される。
On the other hand, when a voltage is applied between the
ただし、電圧印加時には、液晶分子の配向方向が変化して、放射状に傾斜配向している。ここで、液晶分子は、配向方向に平行な方向に入射する光には位相差を与えないが、配向方向と入射方向とが異なっている場合には、両者の角度に応じた位相差を透過光へ与えることができる。 However, when a voltage is applied, the alignment direction of the liquid crystal molecules changes and the alignment is radially inclined. Here, the liquid crystal molecules do not give a phase difference to light incident in a direction parallel to the alignment direction, but when the alignment direction and the incident direction are different, the phase difference according to the angle between the two is transmitted. Can be given to light.
この結果、液晶セル11へ垂直に入射する光の場合、例えば、スリット22の真上の領域など、電圧印加時にも液晶分子が基板法線方向に配向している僅かな領域を除いて、液晶セル11は、透過光に位相差を与えることができ、透過光の偏光状態を変更できる。したがって、液晶セル11からの出射光は、一般には、楕円偏光に変化する。この楕円偏光は、λ/4板13bを通過しても、電圧無印加時とは異なり、直線偏光にならない。したがって、液晶セル11からλ/4板13bを介して直線偏光フィルム12bへ与えられる光のうち、一部は、直線偏光フィルム12bを透過できる。ここで、直線偏光フィルム12bを透過する偏光の量は、液晶セル11が与える位相差の大きさに依存する。したがって、画素電極21aへ印加する電圧を制御して、液晶分子の配向方向を調整することで、液晶表示装置1の各画素の出射光量を変更でき、階調表示が可能となる。
As a result, in the case of light perpendicularly incident on the
上記構成では、液晶セル11の液晶分子が放射状に傾斜配向するので、各液晶分子同士が光学的に補償し合う。したがって、ある面内方位から液晶表示装置1を見た場合、他の面内方位から見た場合と比較して、ある液晶分子を透過した光の出射光量が減少したとしても、当該液晶分子とは配向方向が異なる他の液晶分子の中には、出射光量を増加させるものも存在する。この結果、ある画素の表示に関連する液晶分子全体では、透過光に与える位相差が略同じになる。このように、各画素において、画素配向方向が互いに異なる液晶分子が存在する領域同士が、互いに光学的に補償し合うので、ある画素の表示に関連する全液晶分子が単一の特定方向に傾斜配向する場合に比べて、斜めから見た場合の表示品位を改善し、視野角を拡大できる。
In the above configuration, since the liquid crystal molecules of the
ここで、比較例として図3に示す液晶表示装置101のように、広い視野角を確保するために、液晶セル111の液晶分子が放射状に傾斜配向する構成であっても、液晶セル111に直線偏光が入射される構成の場合には、配向方向の面内成分が、直線偏光の向きと一致する方向に傾斜配向する液晶分子群が存在する。ここで、これらの液晶分子群は、配向方向の法線方向成分に拘らず、透過光に位相差を与えることができないので、当該液晶分子群を透過した光は、垂直配向時と同様に出射側の直線偏光フィルム112bで吸収されてしまう。
Here, as in the liquid
この結果、スリットの位置を中心に、直線偏光の方向に沿った領域、および、それに垂直な方向に沿った領域の透過率が低下してしまう。したがって、透過率の低下が大きい場合には、例えば、図4に示すように、白表示の際、直線偏光フィルム112a・112bの吸収軸の方向(クロスニコル)に沿った黒い影が視認される虞れがある。
As a result, the transmittance of the region along the direction of the linearly polarized light and the region along the direction perpendicular to the direction of the linearly polarized light with the slit position as the center decreases. Therefore, when the decrease in transmittance is large, for example, as shown in FIG. 4, black shadows along the absorption axis direction (crossed Nicols) of the linearly polarizing
特に、上記液晶表示装置101のように、画素内の配向方向を別個に制御しようとすると、配向乱れが発生しやすいので、例えば、ソース信号線やゲート信号線などからの外部電界など、単一の配向方向の場合には問題にならなかったような僅かな要因によっても配向乱れが発生する。当該配向乱れは、箇所毎や画素毎に異なっているため、上記黒い影は、表示中のザラツキとして観測され、表示品位を低下させる虞れがある。
In particular, as in the liquid
また、配向乱れが発生した箇所が暗くなると、全ての箇所で予定した透過率を維持する場合に比べて、画素全体の輝度も低下してしまう。この結果、液晶表示装置の光利用効率(実効開口率)も低下してしまう。 Moreover, when the location where the alignment disorder occurs becomes dark, the luminance of the entire pixel also decreases as compared with the case where the planned transmittance is maintained at all locations. As a result, the light utilization efficiency (effective aperture ratio) of the liquid crystal display device also decreases.
ここで、液晶表示装置の解像度や階調数は、年々、向上しており、1画素の面積が小さくなっても、より多くの階調を表示可能な液晶表示装置が求められている。ところが、上記配向乱れによって実効開口率が低下すると、白表示時の輝度が低下して階調数の向上が困難になってしまう。なお、画素面積を拡大すると輝度を向上できるが、解像度の向上が難しくなる。 Here, the resolution and the number of gradations of a liquid crystal display device are improving year by year, and there is a demand for a liquid crystal display device that can display more gradations even when the area of one pixel is reduced. However, if the effective aperture ratio is reduced due to the above-mentioned disorder of orientation, the luminance at the time of white display is lowered and it is difficult to improve the number of gradations. Note that when the pixel area is enlarged, the luminance can be improved, but it is difficult to improve the resolution.
これに対して、本実施形態の構成では、液晶セル11に円偏光が入射されているので、放射状に傾斜配向によって広い視野角を確保しているにも拘らず、透過光に位相差を与えることのできない液晶分子は、面内成分および法線方向成分の双方で視角と同一の方向に配向している液晶分子のみである。したがって、寄与できない液晶分子数が少なくなり、影を視認しにくくなる。さらに、影が視認される程度に透過率が低下するとしても、面内成分および法線方向成分の双方で視角と同一でなければ、位相差を与えることができる。したがって、影が表示される領域は、図5に示すように、スリット22の位置のみとなり、影が表示される領域を大幅に縮小できる。さらに、影が視認されるか否かに拘らず、透過光に位相差を与えることのできる液晶分子の数が多くなる。これらの結果、λ/4板13a・13bの無い従来の液晶表示装置101に比べて、透過率を約2倍に向上でき、光利用効率(実効開口率)および輝度を向上できる。
On the other hand, in the configuration of the present embodiment, since the circularly polarized light is incident on the
また、上記液晶表示装置1では、λ/4板13aの遅相軸SLaとλ/4板13bの遅相軸SLbとが互いに直交しているので、λ/4板13aおよび13bのそれぞれが有する屈折率異方性の波長分散が、互いに相殺し合う。この結果、黒表示状態において、より広い波長範囲の透過光を直線偏光フィルム12bが吸収でき、色付きのない良好な黒表示を実現できる。
In the liquid
ここで、黒表示の際には、液晶分子が垂直に配向しており、液晶セル11は、基板法線方向に入射した光に位相差を与えない。ところが、特に、透過型の液晶表示装置では、反射型の液晶表示装置に比べて、液晶セル11に対して斜め方向(基板法線方向から傾斜した方向)に入射する光の光量が多い。したがって、基板法線方向から見る場合であっても、基板法線方向の入射光だけではなく、斜め方向からの入射光も表示に関係する。
Here, at the time of black display, the liquid crystal molecules are aligned vertically, and the
ここで、斜めの入射光は、垂直配向状態の液晶層11cによっても位相差が与えられる。したがって、比較例として、図6に示すように、図1に示す液晶表示装置1から液晶補償板14a・14bおよびRth補償フィルム16a・16bを省略した液晶表示装置51の場合は、位相差が与えられた光(楕円偏光)がλ/4板13bを通過しても直線偏光に戻らず、一部が直線偏光フィルム12bを通過してしまう。この結果、本来黒表示であるべき、垂直配向状態であるにも拘らず、光漏れが発生し、表示のコントラスト比が低下する虞れがある。
Here, the oblique incident light is also given a phase difference by the vertically aligned
また、図7に示すように、液晶表示装置の表示面を斜め方向から見る場合は、基板に対して斜め方向からの入射光が、さらに大きく表示に寄与するので、より大きな光漏れが発生し、コントラスト比がさらに低下してしまう。この結果、例えば、基板法線方向に対する角度(極度)が60度の方向におけるコントラスト比は、図8に示すように、最大でも、10程度であり、4を下回っている方位も多い。なお、図8は、極度が60度の全ての方向におけるコントラスト比について、面内成分(方位)を変えながら描いている。 In addition, as shown in FIG. 7, when the display surface of the liquid crystal display device is viewed from an oblique direction, incident light from the oblique direction with respect to the substrate further contributes to the display, so that a larger light leakage occurs. The contrast ratio is further reduced. As a result, for example, the contrast ratio in the direction where the angle (extreme) with respect to the substrate normal direction is 60 degrees is about 10 at the maximum as shown in FIG. In FIG. 8, the contrast ratios in all directions where the extreme is 60 degrees are drawn while changing the in-plane component (orientation).
これに対して、本実施形態に係る液晶表示装置1では、液晶補償板14a・14bが設けられおり、垂直配向状態の液晶セル11が極度に応じて付加した位相差を、液晶補償板14a・14bで打ち消すことができる。
On the other hand, in the liquid
加えて、本実施形態に係る液晶表示装置1では、Rth補償フィルム16a・16bが設けられているので、λ/4板13a(13b)を含み、直線偏光フィルム12a(12b)からλ/4板13a(13b)までの範囲の厚み方向のリターデーションのうち、例えば、λ/4板13a・13b自体の厚み方向のリターデーションを相殺できる。これにより、厚み方向のリターデーションを有し、液晶セル11を光学補償するための液晶補償板14a・14bを、液晶セル11に近づけることができる。
In addition, since the Rth compensation films 16a and 16b are provided in the liquid
特に、上記構成では、製造上の理由などによって、上記範囲に負フィルムが設けられている場合であっても、上記範囲のリターデーションRth1が略0になっているので、液晶セル11の補償に有効な厚み方向のリターデーションが、液晶セル11と接する負フィルム(14a・14b)のみに存在している場合と等価にできる。
In particular, in the above configuration, even if a negative film is provided in the above range due to manufacturing reasons, etc., the retardation Rth1 in the above range is substantially 0. It can be equivalent to the case where an effective retardation in the thickness direction exists only in the negative films (14a and 14b) in contact with the
これらの結果、図9に示すように、極度60度の全方位におけるコントラスト比は、50を超えた値となり、図6に示す液晶表示装置51よりも、視野角の広い液晶表示装置1を実現できる。
As a result, as shown in FIG. 9, the contrast ratio in all directions of 60 degrees is a value exceeding 50, and the liquid
さらに、図9に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置1では、90度おきの4方向に、特にコントラスト比の高い領域が現れており、それぞれのピーク値は、略同じ値になっている。したがって、4方向の視角特性のバランスのよい液晶表示装置1が実現されている。
Furthermore, as shown in FIG. 9, in the liquid
ここで、直線偏光フィルム12aから液晶セル11までの厚み方向のリターデーションと、液晶セル11から直線偏光フィルム12bまでの厚み方向のリターデーションとの合計Sは、視角に応じて液晶セル11が不所望に与える位相差を打ち消すように設定する必要があり、変更できない。
Here, the total S of the retardation in the thickness direction from the linearly polarizing film 12a to the
したがって、液晶層の補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セル11に近づけることの効果を確認するために、λ/4板13a(13b)を含み、直線偏光フィルム12a(12b)からλ/4板13a(13b)までの範囲における厚み方向のリターデーションRth1と、λ/4板13a(13b)を含まず、λ/4板13a(13b)から液晶セル11までの範囲における厚み方向のリターデーションRth2との比率Kを変化させながら、シミュレーションによってコントラスト比を求めた。
Therefore, in order to confirm the effect of bringing the retardation for compensation (thickness direction) of the liquid crystal layer closer to the
なお、上記リターデーションRth2は、厳密には、液晶層11cまでのリターデーションであって、液晶層11c自体のリターデーションを含まない。ただし、液晶セル11内であっても、各基板11a・11bや薄膜など、液晶層11cに至るまでの層で位相差が発生していれば、これらの層での位相差は、上記リターデーションRth2に含まれる。
Strictly speaking, the retardation Rth2 is a retardation up to the
このシミュレーション結果や各比較例との比較などによって、上記厚み方向のリターデーションとの合計Sが同じであっても、液晶補償板14a(14b)を液晶セル11に近づけた方がコントラスト比が向上することが判明した。
The contrast ratio is improved by bringing the liquid crystal compensator 14a (14b) closer to the
より詳細には、以下の式(1)に示すように、
K=Rth2/(Rth1+Rth2) ≧ 0.1 …(1)
を満たしていれば、コントラスト比の向上が認められた。さらに、比率Kは、1.0に近い程良く、1.0の場合、すなわち、Rth1=0の場合が、最も表示品位が高いことが判明した。
More specifically, as shown in Equation (1) below,
K = Rth2 / (Rth1 + Rth2) ≧ 0.1 (1)
As long as the above is satisfied, an improvement in contrast ratio was observed. Further, it was found that the ratio K is closer to 1.0, and when 1.0, that is, when Rth1 = 0, the display quality is the highest.
例えば、図10に示すように、本実施形態の変形例としての液晶表示装置1aでは、図1に示す構成からRth補償フィルム16a・16bが削除されており、液晶補償板14a・14bの厚み方向のリターデーションRthが、フィルム材料や厚みによって、それぞれ、−60nmに設定されている。この例でも、上記比率Kは、0.1以上であり、図11に示すように、極度60度の全方位におけるコントラスト比は、10を超えた値となる。したがって、図6に示す液晶表示装置51よりも、視野角の広い液晶表示装置が実現されている。
For example, as shown in FIG. 10, in the liquid crystal display device 1a as a modification of the present embodiment, the Rth compensation films 16a and 16b are deleted from the configuration shown in FIG. 1, and the thickness direction of the liquid crystal compensation plates 14a and 14b is reduced. The retardation Rth is set to −60 nm depending on the film material and thickness. Also in this example, the ratio K is 0.1 or more, and the contrast ratio in all directions of 60 degrees is a value exceeding 10 as shown in FIG. Therefore, a liquid crystal display device having a wider viewing angle than the liquid
なお、上記では、液晶セル11の両側に液晶補償板14a・14bを配した場合を説明したが、厚み方向のリターデーションの合計Sが同じであれば、例えば、図12に示す液晶表示装置1bのように、厚み方向のリターデーションが2倍の液晶補償板14(例えば、Rth=200nm)を、液晶セル11の一方のみに配しても、本実施形態と略同様の効果が得られる。さらに、この場合であっても、負フィルム(液晶補償板)の挿入位置は、λ/4板13a(13b)と液晶セル11との間のように、液晶セル11に近づけた方がよく、上記比率Kを0.1以上に設定する方が好ましく、1.0の場合、すなわち、Rth1=0の場合が、最も表示品位が高いことが確認できた。
In the above description, the liquid crystal compensation plates 14a and 14b are arranged on both sides of the
例えば、比較例として、図13に示す液晶表示装置52は、図6に示す液晶表示装置51の構成に加えて、液晶補償板14a(14b)が設けられている。ただし、液晶補償板14a(14b)は、図1のように、λ/4板13a(13b)と液晶セル11との間ではなく、λ/4板13a(13b)と直線偏光フィルム12a(12b)との間に配されている。加えて、Rth補償フィルム16a・16bが設けられていないので、液晶補償板14a(14b)の厚み方向のリターデーションは、λ/4板13a(13b)の分だけ、図1の構成よりも絶対値が小さく設定され、それぞれ−60nmに設定されている。
For example, as a comparative example, the liquid
当該構成において、極度60度の全方位におけるコントラスト比を測定すると、図14に示すように、液晶補償板14a・14bを持たない液晶表示装置51に比べると、コントラスト比が向上しているが、図1に示す液晶表示装置1よりは、コントラスト比が低下しており、コントラスト比が5を下回っている方位も存在する。このように、液晶補償板14a(14b)の挿入位置は、λ/4板13a(13b)と直線偏光フィルム12a(12b)との間よりも、図1に示す液晶表示装置1のように、λ/4板13a(13b)と液晶セル11との方が、より広い視野角を確保できる。
In this configuration, when the contrast ratio in all directions of 60 degrees is measured, as shown in FIG. 14, the contrast ratio is improved as compared with the liquid
また、別の比較例として、図1に示す液晶表示装置1のRth補償フィルム16a・16bをλ/4板13a・13bの内側に配した場合と比較すると、図1に示すように、Rth補償フィルム16a・16bを外側に配する方が極度60度の全方位におけるコントラスト比を向上できることも確認できた。
As another comparative example, as compared with the case where the Rth compensation films 16a and 16b of the liquid
さらに、液晶層の補償用のリターデーション(厚み方向)を液晶セル11に近づける際の程度を、上述の式(1)で定義される比率Kではなく、Rth1の値自体に着目してシミュレーションによって確認すると、Rth1の絶対値がλ/8未満であれば、効果があり、比率Kで確認した場合と同様に、Rth1=0の場合が最も表示品位が高くなることが確認できた。また、λ/8未満の範囲の中でも、液晶層11cの両側におけるRth1の絶対値は、それぞれ、透過光の波長が550nmの場合で11nm未満の範囲、すなわち、それぞれ、波長の50分の1未満の範囲であれば、特に好ましいことが確認できた。
Further, the degree of approaching the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal layer to the
例えば、さらに他の比較例として、図15に示す液晶表示装置53では、図1と同様の直線偏光フィルム12a・12bの間に、負および正の光学活性を有する上記λ/4板13c・13dが配され、両λ/4板13c・13dの間に、図1と同様の液晶セル11が配されている。さらに、液晶セル11と、負の光学活性を有するλ/4板13cとの間には、図1と同様の液晶補償板14が配されている。ここで、上記両λ/4板13c・13dは、それぞれ、一軸光学異方性を有しており、厚み方向のリターデーションは、それぞれ、68.75nm、−68.75nmである。
For example, as another comparative example, in the liquid
当該構成では、両λ/4板13c・13dの厚み方向のリターデーションの正負が逆なので、互いに打ち消し合い、厚み方向のリターデーションとの合計Sは、図1の構成と同じである。ただし、上記比率Kは、λ/4板13d側で0に、λ/4板13c側で1を超えた値になっており、いずれも、0.1〜1.0の範囲から外れている。さらに、λ/4板13c・13dの厚み方向のリターデーションは、面内方向のリターデーションの半分、すなわち、λ/8であり、例えば、Rth補償フィルム16a・16bなど、リターデーションRth1をλ/8未満(最適値0)にするための手段が特に講じられていない。 In this configuration, the retardation in the thickness direction of both λ / 4 plates 13c and 13d is opposite, so that they cancel each other out, and the total S with the retardation in the thickness direction is the same as the configuration in FIG. However, the ratio K is a value exceeding 0 on the λ / 4 plate 13d side and exceeding 1 on the λ / 4 plate 13c side, both of which are out of the range of 0.1 to 1.0. . Further, the retardation in the thickness direction of the λ / 4 plates 13c and 13d is half of the retardation in the in-plane direction, that is, λ / 8. For example, the retardation Rth1 is changed to λ /, such as the Rth compensation films 16a and 16b. No particular measures are taken to make it less than 8 (optimum value 0).
この場合、例えば、基板法線方向に対する角度(極度)が60度の方向におけるコントラスト比は、図16に示すようになり、いずれの方位をとっても、図1の場合(図9参照)よりも下回っている。さらに、当該構成では、図9と異なって、コントラスト比の4つのピークの値が略同一ではなく、図16の例では、方位0度近傍および180度近傍のピーク値は、90度近傍および270度近傍のピーク値よりも大きく下回っている。これは、実用条件(ピーク値が上下方向または左右方向になるように配置する条件)において、上下と左右とのコントラスト比のバランスが悪いことを意味しており、例えば、「上下方向では、特にコントラスト比が高いのに、左右方向では、上下方向に比べて、余りコントラスト比が高くない」と、観察者に判断される虞れがある。 In this case, for example, the contrast ratio in the direction where the angle (extreme) with respect to the substrate normal direction is 60 degrees is as shown in FIG. 16, which is lower than that in FIG. 1 (see FIG. 9) in any orientation. ing. Furthermore, in this configuration, unlike the case of FIG. 9, the values of the four peaks of the contrast ratio are not substantially the same. In the example of FIG. 16, the peak values near the azimuth of 0 degrees and 180 degrees are near 90 degrees and 270. It is far below the peak value near the degree. This means that the balance of the contrast ratio between the top and bottom and the left and right is poor in practical conditions (the conditions in which the peak value is arranged in the up and down direction or the left and right direction). The observer may determine that the contrast ratio is high but the contrast ratio is not so high in the left-right direction compared to the up-down direction.
これに対して、図1に示す液晶表示装置1では、Rth補償フィルム16a・16bを配することで、厚み方向のリターデーションRth1がλ/4板13a側およびλ/4板13b側の双方で、略0(少なくともλ/8未満)に設定されている。したがって、図16に示すように、コントラスト比の4つのピーク値が略同一の値となり、上下および左右のコントラスト比のバランスのよい液晶表示装置を実現できる。
On the other hand, in the liquid
また、図15の構成では、正および負のλ/4板13c・13dは、異なる種類の位相差フィルムであり、生産条件や工程も異なるので、それぞれ独立した生産バラツキが発生してしまう。この結果、両者の面内方向のリターデーションを厳密に一致させることは、極めて難しい。この結果、黒表示でも光が漏れてしまい、特に、正面方向(極度0度)のコントラスト比を大きく低下させる虞れがある。 Further, in the configuration of FIG. 15, the positive and negative λ / 4 plates 13 c and 13 d are different types of retardation films, and production conditions and processes are different, so that independent production variations occur. As a result, it is extremely difficult to make the retardation in the in-plane direction exactly match. As a result, light leaks even in black display, and there is a concern that the contrast ratio in the front direction (extremely 0 degrees) may be greatly reduced.
これに対して、図1の構成では、両λ/4板13a・13bが同じ種類の位相差フィルムであり、生産条件や工程を一致させることができる。この結果、生産バラツキが発生しても、両者の面内方向のリターデーションを厳密に一致させることができる。この結果、黒表示時の光漏れを抑制でき、正面のコントラスト比を向上できる。
On the other hand, in the configuration of FIG. 1, both λ / 4
なお、上記では、液晶補償板14a・14bを、nx=ny>nzの一軸延伸フィルムで形成した場合を例にして説明したが、液晶セル11の両側に液晶補償板14a・14bを配する場合は、面内の主屈折率nxおよびnyが等しくない負フィルムを用いてもよい。この場合は、互いのx軸およびy軸が直交するように配置することで、nxとnyとの不一致に起因する面内のリターデーションを互いに相殺できる。この結果、本実施形態と略同様の効果が得られる。
In the above description, the liquid crystal compensators 14a and 14b are formed as uniaxially stretched films of nx = ny> nz. However, the liquid crystal compensators 14a and 14b are disposed on both sides of the
また、上記では、Rth補償フィルム16a・16bの厚み方向のリターデーションを、λ/4板13a・13bの厚み方向のリターデーションを相殺するように設定することで、上記厚み方向のリターデーションRth1を略0に設定する場合を例にして説明したが、λ/4板13a(13b)自体を含み、直線偏光フィルム12a(12b)から、λ/4板13a(13b)までの範囲に、厚み方向のリターデーションを有する部材として、例えば、直線偏光フィルム12a(12b)の支持体が存在する場合、Rth補償フィルム16a(16b)は、当該支持体の分も考慮して、上記厚み方向のリターデーションRth1が略0になるように設定される。例えば、直線偏光フィルム12a(12b)の支持フィルムとして、各主屈折率nx=ny<nzのトリアセチルセルロース(TAC)からなるフィルムがそれぞれ使用されており、当該フィルムの厚み方向のリターデーションが、−30nmの場合、各Rth補償フィルム16a・16bの厚み方向のリターデーションは、それぞれ、98.75nmに設定される。この場合も、上記厚み方向のリターデーションRth1が略0となるので、図1の構成と同様の効果が得られる。
Further, in the above, the retardation in the thickness direction of the Rth compensation films 16a and 16b is set so as to offset the retardation in the thickness direction of the λ / 4
〔第2の実施形態〕
本実施形態に係る液晶表示装置1cは、図17に示すように、図1に示す構成に加え、直線偏光フィルム12a(12b)とλ/4板13a(13b)との間に、直線偏光フィルム12a(12b)の吸収軸AAa(AAb)と直交するように遅相軸が配された偏光板補償フィルム(偏光素子補償層)15a・15b(15b)が設けられている。当該偏光板補償フィルム15a(15b)は、直線偏光フィルム12a・12bの支持体やλ/4板13a・13bと同様、Rth補償フィルム16a・16bと厚み方向のリターデーションの正負が逆であり、Rth補償フィルム16a・16bの厚み方向のリターデーションは、これらの支持体、偏光板補償フィルム15a(15b)の厚み方向のリターデーションおよびλ/4板13a(13b)の厚み方向のリターデーションを相殺するように設定されている。
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 17, the liquid
具体的には、上記偏光板補償フィルム15a(15b)は、面内リターデーションが100nmである一軸延伸フィルムである。したがって、厚み方向のリターデーションは、−50nmとなる。 Specifically, the polarizing plate compensation film 15a (15b) is a uniaxially stretched film having an in-plane retardation of 100 nm. Therefore, the retardation in the thickness direction is −50 nm.
また、当該偏光板補償フィルム15a(15b)は、遅相軸Sa(Sb)が隣接する直線偏光フィルム12a(12b)の吸収軸AAa(AAb)と直交している。この結果、吸収軸AAa・AAbが互いに直交する直線偏光フィルム12a・12bを有する液晶表示装置を、吸収軸AAa(AAb)から45度方向の方位から、斜めに見た場合の光漏れを防止できる。 In the polarizing plate compensation film 15a (15b), the slow axis Sa (Sb) is orthogonal to the absorption axis AAa (AAb) of the adjacent linearly polarizing film 12a (12b). As a result, it is possible to prevent light leakage when the liquid crystal display device having linearly polarizing films 12a and 12b whose absorption axes AAa and AAb are orthogonal to each other is viewed obliquely from the direction of 45 degrees from the absorption axis AAa (AAb). .
さらに、本実施形態では、上述の例と同様に、厚み方向のリターデーションが−30nmの支持フィルムで、直線偏光フィルム12a(12b)を支持している。また、Rth補償フィルム16a・16bの厚み方向のリターデーションは、それぞれ、148.75nmに設定されている。これにより、厚み方向のリターデーションRth1は、それぞれ略0に設定される。 Furthermore, in the present embodiment, the linearly polarizing film 12a (12b) is supported by a support film having a thickness direction retardation of −30 nm, as in the above example. The retardations in the thickness direction of the Rth compensation films 16a and 16b are set to 148.75 nm, respectively. Thereby, the retardation Rth1 in the thickness direction is set to approximately 0, respectively.
この構成では、製造上の理由によって、上記λ/4板13a(13b)を含みλ/4板13a(13b)から直線偏光フィルム12a(12b)までの範囲に負フィルムが設けられているにも拘らず、厚み方向のリターデーションRth1が略0に設定されている。これにより、図18に示すように、極度60度の全方位におけるコントラスト比は、100を超えた値となり、全方位に渡って、図1の場合(図9参照)を上回っている。加えて、特に、コントラスト比が谷間(極小値)の部分で向上しており、さらに視野角の広い液晶表示装置を実現できる。
In this configuration, the negative film is provided in the range from the λ / 4
また、別の数値例として、偏光板補償フィルム15a・15bおよび両支持体の厚み方向のリターデーションを−30nm、液晶補償板14a・14bの厚み方向のリターデーションを−130nm、Rth補償フィルム16a・16bの厚み方向のリターデーションをそれぞれ90nmとした場合、極度60度におけるコントラスト比は、図19に示すようになり、図1の構成に比べて、さらに視野角の広い液晶表示装置が実現されている。 As another numerical example, the retardation in the thickness direction of the polarizing plate compensation films 15a and 15b and both supports is -30 nm, the retardation in the thickness direction of the liquid crystal compensation plates 14a and 14b is -130 nm, the Rth compensation film 16a When the retardation in the thickness direction of 16b is 90 nm, the contrast ratio at the extreme 60 degrees is as shown in FIG. 19, and a liquid crystal display device with a wider viewing angle is realized as compared with the configuration of FIG. Yes.
なお、上記では、液晶セル11の両側に液晶補償板14a・14bを挿入する場合について説明したが、液晶セル11の一方のみに、双方に挿入する場合の倍のリターデーションRthを有する液晶補償板14を挿入しても、略同様の効果が得られる。
In the above description, the liquid crystal compensators 14a and 14b are inserted on both sides of the
〔第3の実施形態〕
ところで、図1や図17の構成では、厚み方向のリターデーションRth1を略0にするために、Rth補償フィルム16a・16bを設けているが、本実施形態では、Rth補償フィルム16a・16bを設けず、厚み方向のリターデーションが小さなλ/4板13a(13b)を使用する場合について説明する。
[Third Embodiment]
1 and 17, the Rth compensation films 16a and 16b are provided in order to make the retardation Rth1 in the thickness direction substantially zero. However, in this embodiment, the Rth compensation films 16a and 16b are provided. First, the case where the λ / 4
すなわち、図20に示すように、本実施形態に係る液晶表示装置1dでは、図1に示す構成から、Rth補償フィルム16a・16bが削除されており、λ/4板13a(13b)として、(nx+ny)/2=nzなる2軸性屈折率楕円体で、特性が表されるフィルムを用いている。
That is, as shown in FIG. 20, in the liquid
ここで、厚みをdとすると、厚み方向のリターデーションRthは、Rth=d・{nz−(nx+ny)/2}より、上記フィルムの厚み方向のリターデーションは、0nmになる。一方、面内方向のリターデーションReは、d・(nx−ny)なので、当該フィルムの厚みや材質を選択することで、4分の1波長、すなわち、Re=137.5nmに設定した。また、本実施形態では、液晶補償板14a・14bとして、厚み方向のリターデーションが−100nmのフィルムをそれぞれ使用している。 Here, when the thickness is d, the retardation Rth in the thickness direction is Rth = d · {nz− (nx + ny) / 2}, so that the retardation in the thickness direction of the film is 0 nm. On the other hand, since the retardation Re in the in-plane direction is d · (nx−ny), the thickness and material of the film were selected, and the quarter wavelength, that is, Re = 137.5 nm was set. In the present embodiment, as the liquid crystal compensators 14a and 14b, films having a retardation in the thickness direction of −100 nm are used.
上記構成においても、極度60度における全方位のコントラスト比を測定すると、図9と同様の特性を示す。また、他の数値例として、液晶補償板14a・14bとして、厚み方向のリターデーションが−130nmのフィルムをそれぞれ使用した場合は、コントラスト比は、図21に示すようになる。いずれの場合であっても、全方位に渡って、10以上と、高いコントラスト比を確保できることが確認できた。加えて、いずれの場合であっても、コントラスト比の4つのピーク値が略同じ値となっており、上下方向および左右方向のコントラスト比のバランスのとれた液晶表示装置を実現できる。 Even in the above configuration, when the contrast ratio in all directions at an extreme of 60 degrees is measured, the same characteristics as in FIG. 9 are exhibited. As another numerical example, when a film having a retardation in the thickness direction of −130 nm is used as the liquid crystal compensators 14a and 14b, the contrast ratio is as shown in FIG. In any case, it was confirmed that a high contrast ratio of 10 or more could be secured in all directions. In addition, in any case, the four peak values of the contrast ratio are substantially the same value, and a liquid crystal display device in which the contrast ratio in the vertical direction and the horizontal direction is balanced can be realized.
このように、本実施形態では、λ/4板13a(13b)の厚み方向のリターデーションを抑制することで、厚み方向のリターデーションを液晶セル11に近づけ、より視野角の広い液晶表示装置を実現できる。
Thus, in the present embodiment, by suppressing retardation in the thickness direction of the λ / 4
なお、上記では、液晶セル11の両側に液晶補償板14a・14bを挿入する場合について説明したが、液晶セル11の一方のみに、双方に挿入する場合の倍のリターデーションを有する液晶補償板14を挿入しても、略同様の効果が得られる。
In the above description, the liquid crystal compensators 14a and 14b are inserted on both sides of the
ここで、上記第1ないし第3の実施形態では、スリット22によって、液晶分子を軸対称配向させる場合について説明したが、これに限るものではない。例えば、図22に示すように、スリット22に代えて、画素電極21a上に略半球状の突起23を設けてもよい。この場合、突起23の近傍では、液晶分子は、突起23の表面に垂直になるように配向する。加えて、電圧印加時において、突起23の部分の電界は、突起23の表面に平行になる方向に傾く。これらの結果、電圧印加時に液晶分子が傾斜する際、液晶分子は、面内方向で突起23を中心にした放射状に傾きやすくなり、液晶セル11の各液晶分子は、放射状に傾斜配向できる。なお、上記各突起23は、画素電極21a上に、光感応性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー工程で加工することで形成できる。
Here, in the first to third embodiments, the case where the liquid crystal molecules are axially symmetrically aligned by the
また、液晶分子の配向方向も、上述のように軸対称配向に限るものではなく、画素を複数の範囲(ドメイン)に分割し、各ドメインで液晶分子の配向方向が異なるように制御してもよい。例えば、図23の構成では、上記突起23に代えて、四角錐状の突起23aが設けられている。この構成でも、突起23aの近傍では、液晶分子が各斜面に垂直になるように配向する。加えて、電圧印加時において、突起23aの部分の電界は、突起23aの斜面に平行になる方向に傾く。これらの結果、電圧印加時において、液晶分子の配向角度の面内成分は、最も近い斜面の法線方向の面内成分(方向P1、P2、P3またはP4)と等しくなる。したがって、画素領域は、傾斜時の配向方向が互いに異なる、4つのドメインD1〜D4に分割される。この結果、あるドメイン側から液晶表示装置を見た場合、当該ドメインの透過率が低下したとしても、残余のドメインの透過率は低下せず、全体的な透過率の低下を抑制できる。これにより、液晶表示装置の明るさは、視角の面内方位に依存しにくくなる。
In addition, the orientation direction of the liquid crystal molecules is not limited to the axially symmetric orientation as described above, and the pixels may be divided into a plurality of ranges (domains) and controlled so that the orientation directions of the liquid crystal molecules are different in each domain. Good. For example, in the configuration of FIG. 23, a quadrangular pyramid-shaped
また、例えば、図24に示すように、法線方向の形状が山型で、面内の形状がジグザグと略直角に曲がるストライプ状の凸部24…を画素電極21aに設けると共に、対向基板11bの対向電極21bにも、同様形状の凸部25を設けて実現することもできる。これらの両凸部24・25の面内方向における間隔は、凸部24の斜面の法線と凸部25の斜面の法線とが一致するように配されている。また、上記各凸部24・25は、突起23などと同様に、上記画素電極21aおよび対向電極21b上に光感応性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィー工程で加工することで形成できる。
Further, for example, as shown in FIG. 24, the
上記構造では、凸部24のうち、角部C以外の線部L1(L2)では、線部近傍の領域D1・D2(D3・D4)の液晶分子が山型の両斜面に沿って配向する。なお、両線部L1・L2は、互いに直交している。この結果、各画素を、配向方向の互いに異なる複数のドメインD1・D2(D3・D4)に分割できる。
In the structure described above, in the line portion L1 (L2) other than the corner portion C among the
さらに、例えば、図25に示すように、対向基板11bの対向電極21b上にY字状のスリットを上下方向(面内で、略方形状の画素電極21aのいずれかの辺に平行な方向)に対称に連結してなる配向制御窓26を設けても、マルチドメイン配向を実現できる。
Furthermore, for example, as shown in FIG. 25, a Y-shaped slit is formed in the vertical direction on the
当該構成でも、スリット22を設けた場合と同様に、対向基板11bの表面のうち、配向制御窓26の直下の領域では、液晶分子を傾斜させる程の電界がかからず、液晶分子が垂直に配向する。一方、対向基板11bの表面のうち、配向制御窓26の周囲の領域では、対向基板11bに近づくに従って、配向制御窓26を避けて広がるような電界が発生する。この結果、液晶分子は、長軸が電界に垂直な方向に傾き、液晶分子の配向方向の面内成分は、図中、矢印で示すように、配向制御窓26の各辺に略垂直になる。
Even in this configuration, as in the case where the
いずれの場合であっても、4分割のマルチドメイン配向では、配向方向の面内成分が限定されている。したがって、上述した放射状傾斜配向の場合と異なり、直線偏光を入射する場合であっても、上記方向P1〜P4と直線偏光の方向との角度が45度になるように設定することで、透過光に位相差を与えることのできない液晶分子数を削減できる。 In any case, the in-plane component in the alignment direction is limited in the 4-domain multi-domain alignment. Therefore, unlike the case of the above-described radial tilt alignment, even when linearly polarized light is incident, the transmitted light can be transmitted by setting the angle between the directions P1 to P4 and the direction of the linearly polarized light to be 45 degrees. It is possible to reduce the number of liquid crystal molecules that cannot give a phase difference to.
ところが、このように設定したとしても、ドメイン間の境界領域(B12など)、あるいは、画素電極21aのうち、外周のエッジ領域では、液晶分子の配向状態が乱れやすいので、配向状態の乱れによって、直線偏光の方向と配向方向の面内成分とが一致し、透過光に位相差を与えることのできない液晶分子数が増大する虞れがある。
However, even if it is set in this way, the alignment state of the liquid crystal molecules tends to be disturbed in the boundary region between domains (such as B12) or the outer edge region of the
具体的には、境界領域では、液晶分子が両側のドメインに存在する液晶分子に支えられるように配向しているので、液晶分子の配向が固定されず、不安定な状態にある。この結果、ちょっとしたきっかけで、両側のドメインからの配向規制力のバランスが崩れると、境界領域の配向状態が変化(傾斜)してしまう。ここで、バランスは、製造工程における配向規制力の僅かなバラツキだけではなく、ゲート信号線やソース信号線に印加される電圧による横方向電界や経時劣化などによっても変化する。したがって、配向状態の変化は、境界領域内の各部分毎に異なるだけではなく、各絵素毎でも異なっている。この結果、直線偏光を入射すると、ザラツキとなって視認される虞れがある。例えば、図25に示す液晶セルに直線偏光を入射すると、配向制御窓26において、直線偏光フィルム12a(12b)の吸収軸の方向(クロスニコル)に沿ったディスクリネーションラインDLが発生し、場所毎および画素毎にディスクリネーションラインDLの状態が異なるため、ザラツキが視認される虞れがある。
Specifically, in the boundary region, the liquid crystal molecules are aligned so as to be supported by the liquid crystal molecules existing in the domains on both sides, so the alignment of the liquid crystal molecules is not fixed and is in an unstable state. As a result, when the balance of the alignment regulating force from the domains on both sides is broken by a slight trigger, the alignment state of the boundary region changes (inclines). Here, the balance changes not only due to a slight variation in the orientation regulating force in the manufacturing process but also due to a lateral electric field caused by a voltage applied to the gate signal line and the source signal line, deterioration with time, and the like. Therefore, the change in the orientation state is not only different for each part in the boundary region, but is also different for each picture element. As a result, when linearly polarized light is incident, there is a possibility that it will be visually recognized as rough. For example, when linearly polarized light is incident on the liquid crystal cell shown in FIG. 25, a disclination line DL is generated in the
また、エッジ領域では、配向状態が連続的に変化しており、画素電極21aの中央部に比べて、例えば、ソース信号線やゲート信号線からの電界など、外部の電界の影響を受けやすい。また、壁構造で配向を制御している場合には、立体的なひずみを受けやすい。このように、エッジ領域では、周囲の影響を受けやすいため、配向規制力が不均一になりやすく、液晶分子の配向状態が変化(傾斜)しやすい。この配向状態の変化も、境界領域内の各部分毎に異なるだけではなく、各画素毎でも異なっている。この結果、マルチドメイン構成の液晶層に直線偏光を入射すると、配向状態の乱れが、ザラツキとなって視認される虞れがある。
In the edge region, the alignment state continuously changes, and is more susceptible to an external electric field such as an electric field from a source signal line or a gate signal line than the central portion of the
これに対して、上記各実施形態では、λ/4板13aによって、マルチドメイン配向の液晶セルに円偏光が入射される。この結果、液晶分子の配向状態が乱れたとしても、放射状傾斜配向の場合と同様に、液晶分子の配向方向および視角が面内成分だけではなく基板法線成分も一致しない限り、当該液晶分子Mは、表示に寄与できる。これにより、例えば、図25の液晶セルを用いた場合であっても、配向制御窓26には、ディスクリネーションラインDLが観察されにくくなる。この結果、広視野角確保のためにマルチドメイン配向の液晶層を用いた結果、画素電極21aのエッジ領域だけではなく、ドメインの境界領域が存在しているにも拘らず、ザラツキがなく、表示品位の高い液晶表示装置を実現できる。
In contrast, in each of the above embodiments, circularly polarized light is incident on the multi-domain aligned liquid crystal cell by the λ / 4
また、上記では、液晶セルの一例として、負の誘電率異方性を有し、初期配向として、基板面に対して垂直に配向すると共に、電圧印加時に、画素内の液晶分子が複数方位に傾斜する液晶層を用いた場合を例にして説明したが、正の誘電率異方性を有するネマチック液晶やスメクチック液晶あるいはコレスティック液晶と水平配向膜とを組み合わせて、初期配向時には、基板面に対して水平かつ複数方位に配向するように液晶セル11を形成してもよい。
Further, in the above, as an example of the liquid crystal cell, it has a negative dielectric anisotropy, and as an initial alignment, the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the substrate surface, and the liquid crystal molecules in the pixel are aligned in multiple directions when a voltage is applied. The case where an inclined liquid crystal layer is used has been described as an example, but a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy, a smectic liquid crystal, or a cholestic liquid crystal and a horizontal alignment film are combined to form a substrate surface during initial alignment. On the other hand, the
いずれの場合であっても、ある電圧を印加した状態で、各液晶分子の配向方向の面内成分が1画素内で互いに異なるように、配向方向が制御された液晶層を用いた液晶表示装置であれば、配向状態が乱れやすく、直線偏光を入射するとザラツキが目視しやすいので、本実施形態と略同様の効果が得られる。 In any case, a liquid crystal display device using a liquid crystal layer in which the orientation direction is controlled so that in-plane components of the orientation direction of each liquid crystal molecule are different from each other within one pixel in a state where a certain voltage is applied. If so, the alignment state is likely to be disturbed, and when the linearly polarized light is incident, the roughness is easy to visually check, so that substantially the same effect as in the present embodiment can be obtained.
さらに、画素内の液晶分子の配向方向が単一方向となるように、液晶分子の配向方向が制御された液晶層であっても、画素のエッジ部分では、例えば、ソース信号線やゲート信号線などのバス配線からの斜め電界によって、配向方向が乱れる虞れがある。また、壁構造で配向を制御しているような場合には、画素周辺に設けられる配線などによって、立体的なひずみが発生すると、配向状態が乱れ、ザラツキが発生する虞れがある。したがって、ある電圧を印加した状態で、各液晶分子の配向方向の面内成分が1画素内で互いに異なる液晶層を用いた液晶表示装置であれば、ある程度の効果が得られる。 Furthermore, even in the liquid crystal layer in which the alignment direction of the liquid crystal molecules is controlled so that the alignment direction of the liquid crystal molecules in the pixel is a single direction, at the edge portion of the pixel, for example, a source signal line or a gate signal line The orientation direction may be disturbed by an oblique electric field from the bus wiring. In the case where the orientation is controlled by the wall structure, if a three-dimensional strain is generated by a wiring provided around the pixel, the orientation state may be disturbed and roughening may occur. Therefore, a certain degree of effect can be obtained if the liquid crystal display device uses liquid crystal layers in which in-plane components in the alignment direction of each liquid crystal molecule are different from each other in a state where a certain voltage is applied.
ただし、マルチドメイン配向や放射状傾斜配向のように、ある電圧を印加した状態で、各液晶分子の配向方向の面内成分が1画素内で互いに異なるように、配向方向が制御された液晶層であれば、単一方向となるように配向方向が制御された液晶層に比べて、配向状態が乱れやすく、表示品位が低下しやすい。したがって、当該液晶層に円偏光を入射する方が表示品位をさらに大きく向上できる。 However, in a liquid crystal layer in which the alignment direction is controlled such that the in-plane components of the alignment direction of each liquid crystal molecule are different from each other within one pixel in a state where a certain voltage is applied, such as multi-domain alignment and radial tilt alignment. If present, the alignment state is likely to be disturbed and the display quality is likely to be deteriorated as compared with a liquid crystal layer in which the alignment direction is controlled to be a single direction. Therefore, the display quality can be further improved when the circularly polarized light is incident on the liquid crystal layer.
また、垂直配向方式の液晶セルは、TN(Twisted Nematic )方式の液晶セルに比べて、表示のコントラストが高く、白黒レベル応答速度が速い。さらに、放射状傾斜配向またはマルチドメイン配向を組み合わせることによって、視角の面内方位依存性を抑制できる。したがって、垂直配向方式で、マルチドメイン配向または放射状傾斜配向の液晶セルへ円偏光を入射することで、コントラスト、応答速度、視野角、視角の面内方位依存性および表示品位の全てを満たした液晶表示装置を実現できる。特に、放射状傾斜配向は、マルチドメイン配向と比べて、直線偏光と組み合わせた場合にザラツキが視認されやすいが、面内方位依存性が少ない。したがって、本実施形態のように、略円偏光を入射して、ザラツキを抑えることによって、表示品位を低下させることなく、面内方位依存性が少ない液晶表示装置を実現できる。 In addition, a vertical alignment type liquid crystal cell has a higher display contrast and a faster monochrome level response speed than a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal cell. Furthermore, the in-plane orientation dependence of the viewing angle can be suppressed by combining radial tilt orientation or multi-domain orientation. Therefore, liquid crystal satisfying all of contrast, response speed, viewing angle, in-plane orientation dependence of viewing angle and display quality by entering circularly polarized light into a multi-domain or radially tilted liquid crystal cell in the vertical alignment method. A display device can be realized. In particular, the radial tilt alignment is easier to visually recognize when combined with linearly polarized light than the multi-domain alignment, but has less in-plane orientation dependency. Therefore, as in the present embodiment, by entering substantially circularly polarized light and suppressing roughness, a liquid crystal display device with less in-plane orientation dependency can be realized without deteriorating display quality.
他の配向状態を示す構成例として、モノドメイン配向で垂直配向モードの液晶セルの場合、図26に示すように、図2・図22〜図25と異なり、画素電極21a・対向電極22bは、スリット22などが設けられず、それぞれ平坦に形成されている。なお、図26では、TFT基板11aおよび対向基板11b上に設けられた垂直配向膜27a・27bを図示している。
As a configuration example showing another alignment state, in the case of a liquid crystal cell of a monodomain alignment and a vertical alignment mode, as shown in FIG. 26, unlike FIG. 2 and FIG. 22 to FIG. 25, the
さらに、モノドメイン配向の液晶セルの場合、マルチドメイン配向や放射状傾斜配向の液晶セルとは異なり、製造工程にラビング工程が設けられており、液晶層11cの液晶分子のラビング方向が、両基板11a・11bで反平行となるように設定される。また、上記ラビング方向と、直線偏光フィルム12a・12bの吸収軸AAa(AAb)とが45度の角度になるように、液晶セル11や直線偏光フィルム12a・12bが配される。
Further, in the case of a liquid crystal cell of monodomain alignment, unlike a liquid crystal cell of multidomain alignment or radial tilt alignment, a rubbing process is provided in the manufacturing process, and the rubbing direction of the liquid crystal molecules in the
上記構成では、電圧無印加時において、図26に示すように、基板法線方向(垂直)に配向していた液晶分子が、図27に示すように、画素電極21aおよび対向電極21b間の電圧印加に伴って傾斜する。ただし、この構成の場合は、モノドメイン配向なので、図28に示すように、画素内の各液晶分子は、基本的に一方向のみに配向する。なお、同図では、液晶分子の配向方向を、液晶分子の下がった方向が先端となる矢印で示している。
In the above configuration, when no voltage is applied, as shown in FIG. 26, the liquid crystal molecules that are aligned in the substrate normal direction (vertical) have a voltage between the
ただし、上記モノドメイン配向であっても、画素電極21aの周辺部分では、ソースバスライン28aやゲートバスライン28bからの影響によって、電界が歪み、電圧印加時の液晶分子の配向方向が乱れ、ラビング方向からズレる虞れがある。ここで、上述したように、λ/4板13a・13bを持たない構成では、上記吸収軸AAa(AAb)と液晶分子の配向方向とが、面内方向成分で一致すると、当該液晶分子の存在する領域が黒くなるので、図29に示すように、画素電極21aの周辺部分に黒い領域αが発生してしまう。
However, even in the above-described monodomain alignment, in the peripheral portion of the
これに対して、本変形例に係る液晶表示装置では、λ/4板13a・13bが設けられているので、液晶分子の配向方向と吸収軸AAa(AAb)とが一致しないと黒くならず、図30に示すように、液晶分子の配向方向が互いに異なる領域間の境界領域で、液晶分子が基板に垂直のまま残っている領域のみが黒くなる。したがって、黒くなる領域αの面積を大幅に縮小できる。
On the other hand, in the liquid crystal display device according to this modification, since the λ / 4
さらに、上述の各実施形態と同様に、λ/4板13a(13b)を含み直線偏光フィルム12a(12b)からλ/4板13a(13b)までの範囲の厚み方向のリターデーションRth1が略0(少なくともλ/8未満)に設定されているので、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できる。
Further, similarly to the above-described embodiments, the retardation Rth1 in the thickness direction in the range from the linearly polarizing film 12a (12b) to the λ / 4
また、モノドメイン配向で水平配向モードの液晶表示装置の液晶セル11では、図31に示すように、液晶層11cに代えて、正の誘電率異方性を有する液晶からなる液晶層11dが用いられている。また、TFT基板11aおよび対向基板11bには、垂直配向膜27a・27bに代えて、水平配向膜27cおよび27dが設けられている。また、図25と同様に、画素電極21aや対向電極21bは、平坦に形成されており、ラビング方向は、両基板11a・11bで反平行(平行で向きが逆)となるように設定されている。
Further, in the
さらに、本変形例に係る液晶表示装置では、図32に示すように、上述の液晶補償板14a・14bまたは14に代えて、液晶補償板14c〜14fが設けられている。液晶補償板14c・14dは、正の一軸光学異方性を持つように(nx>ny=nz)形成されており、両者で、液晶セル11を挟むように配されている。また、液晶補償板14e・14fは、負の一軸光学異方性を持つように(nx=ny>nz)形成されており、上記両液晶補償板14c・14dをさらに挟むように配されている。さらに、各液晶補償板14c〜14fのy軸は、ラビング方向と一致するように配されている。
Furthermore, in the liquid crystal display device according to this modification, as shown in FIG. 32, liquid crystal compensation plates 14c to 14f are provided instead of the liquid crystal compensation plates 14a, 14b, or 14 described above. The liquid crystal compensation plates 14c and 14d are formed so as to have positive uniaxial optical anisotropy (nx> ny = nz), and are arranged so as to sandwich the
本変形例では、一例として、液晶層11dの屈折率異方性Δnが0.09、セル厚d=3.0μm、d・Δn=270nmの液晶セル11が使用されている。また、上記液晶補償板14c(14d)の面内方向のリターデーションは、黒表示を行う際(5Vを印加する際)に、液晶層11dの残留リターデーション値(15nm)を打ち消すことができるように、上記両部材14c・14dの合計で、d・(nx−ny)=15nmに設定されている。さらに、液晶補償板14e(14f)の厚み方向のリターデーションは、液晶セル11のd・Δn(270nm)の約70%程度のリターデーションを補償することで、良好な視野角が得られるため、両部材14e・14fの合計で、d(nx−nz)=100nmに設定されている。なお、この数値は、例えば、第3の実施形態のように、直線偏光フィルム12a・12bの支持体のリターデーション(例えば、それぞれ40nm)が補償されない場合であり、270×0.7−40×2が約100nmになることから決定した。
In this modification, as an example, the
上記構成では、液晶層11dの液晶分子は、両電極21a・21b間に電圧が印加されていない場合、図31に示すように、ラビング方向に沿うように、基板11a・11bの面に沿った方向に配向している。ただし、図28と同様、図33に示すように、画素電極21aの周辺部分では、ソースバスライン28aやゲートバスライン28bからの影響によって、電界が歪み、配向方向がラビング方向からズレている。なお、垂直配向の場合と異なり、ラビング方向に沿っているため、ゲートバスライン28b近傍であっても、ラビング方向と逆に配向することはない。一方、両電極21a・21b間に電圧が印加されると、図34に示すように、液晶層11dの液晶分子が基板法線方向に傾斜する。このように、電圧に応じて液晶分子の傾斜方向が変化するので、垂直配向の場合と同様に、画素の明るさを制御できる。
In the above configuration, when no voltage is applied between the
この場合も、図29と同様、λ/4板13a・13bがないと、図35に示すように、画素電極21aの周辺部分など、液晶分子の配向が乱れる領域において、液晶分子の配向方向と直線偏光フィルム12a(12b)の吸収軸AAa(AAb)とが面内方向で一致すると、その液晶分子が存在する領域が黒くなってしまう。一方、λ/4板13a・13bを設けると、水平配向モードでは、電圧無印加時に垂直に配向している液晶分子が存在しないため、図36に示すように、黒くなる領域が存在しないが、厚み方向のリターデーションRth1によって、液晶補償用のリターデーション(厚み方向)を液晶セル11に十分に近づけることができず、視野角が制限される虞れがある。
Also in this case, as in FIG. 29, without the λ / 4
これに対して、本変形例の液晶表示装置では、上記各実施形態と同様に、上記リターデーションRth1が略0(少なくともλ/8未満)に設定されているので、λ/4板13a・13bが設けられているにも拘らず、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できる。
On the other hand, in the liquid crystal display device according to the present modification, the retardation Rth1 is set to substantially 0 (at least less than λ / 8) as in the above embodiments, so that the λ / 4
なお、上記では、液晶補償板14c〜14fによって、水平配向モードの液晶セル11を光学補償する場合について説明したが、光学補償できれば、他の位相差層を用いてもよい。例えば、図37に示す構成では、上記液晶補償板14c〜14fに代えて、傾斜型の位相差フィルムからなる液晶補償板14g・14hが液晶セル11の両側に設けられている。
In the above description, the case where the
上記液晶補償板14g・14hは、元の屈折率楕円体を、na=nb>ncとし、ラビング直交方向(基板面内)をx軸、ラビング方向(基板面内)をy軸、基板方向をz軸とするとき、a軸がx軸と平行、b軸がy軸と所定の角度θをなすように形成されている。この場合、c軸とz軸との間の角度もθになる。この例では、例えば、na=nb=1.5、nc=1.497、θ=35度およびフィルム厚d=50μmの傾斜型位相差フィルムで、液晶補償板14g・14hのそれぞれを形成している。この場合でも、液晶補償板14g・14hによって液晶セル11が光学補償されるので、図32の構成と同様の効果が得られる。
The liquid crystal compensators 14g and 14h have an original refractive index ellipsoid of na = nb> nc, the rubbing orthogonal direction (in the substrate plane) is the x axis, the rubbing direction (in the substrate surface) is the y axis, and the substrate direction is When the z axis is defined, the a axis is parallel to the x axis, and the b axis is formed at a predetermined angle θ with the y axis. In this case, the angle between the c-axis and the z-axis is also θ. In this example, for example, each of the liquid crystal compensators 14g and 14h is formed of an inclined retardation film having na = nb = 1.5, nc = 1.497, θ = 35 degrees, and a film thickness d = 50 μm. Yes. Even in this case, since the
また、さらに他の変形例として、OCB(Optically Compensated Bend:光学的補償ベンド)モードでモノドメイン配向の液晶セルを用いた場合を説明すると、図38に示すように、本変形例に係る液晶セル11は、図31と同様に、正の誘電率異方性を有する液晶層11dと、水平配向膜27c・27dとを備えている。ただし、図31とは異なり、液晶セル11は、ラビング方向が両基板11a・11bで平行になるように形成されている。
As another modification, a case where a liquid crystal cell of monodomain alignment is used in an OCB (Optically Compensated Bend) mode will be described. As shown in FIG. 38, the liquid crystal cell according to this modification is used. 11 includes a
さらに、当該液晶セル11を用いる液晶表示装置では、図39に示すように、液晶補償板14c〜14fに代えて、液晶補償板14i・14jが液晶セル11の両側に配されている。上記両液晶補償板14i・14jは、いずれも2軸光学異方性を有する位相差層から構成されており、各主屈折率がnx>ny>nzに設定されている。この例では、液晶セル11の厚み方向のリターデーションを補償するために、d・((nx+ny)/2−nz)=230nmに設定されており、黒表示時の残留リターデーションを打ち消すために、d・(nx−ny)=40nmに設定されている。なお、これらの数値は、光学シミュレーションにより、液晶セル11の光学補償に最適となる値として導出した。また、液晶セル11および液晶補償板14i・14jは、液晶補償板14i・14jのy軸とラビング方向とが一致するように配される。
Further, in the liquid crystal display device using the
上記構成では、電圧無印加時において、液晶層11dの液晶分子は、厚み方向の中心位置からTFT基板11a側と、対向電極21b側とで、透過光に与えるリターデーションが相殺されるように配向し、水平配向モードの場合と同様に、白表示となる。なお、この場合も、水平配向モードの場合と同様に、画素電極21aの周辺部で液晶分子の配向乱れが発生する。一方、この液晶セル11へ電圧を印加すると、液晶層11dの液晶分子は、図40に示すように、両基板11a・11b近傍を除いて、垂直に配向し、水平配向モードの場合と同様に黒表示となる。
In the above configuration, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules of the
この場合でも、水平配向モードの場合と同様に、λ/4板13a・13bにより配向乱れにより黒くなる領域が発生せず、しかも、上記各実施形態と同様に、上記リターデーションRth1が略0(少なくともλ/8未満)に設定されている。したがって、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できる。
Even in this case, as in the case of the horizontal alignment mode, the λ / 4
また、OCBモードの場合も水平配向モードの場合と同様に、図41に示すように、液晶補償板14i・14jに代えて、傾斜型の位相差フィルムからなる液晶補償板14k・14mで、液晶セル11を光学補償できる。この例では、光学シミュレーションによって、例えば、na=nb=1.5、nc=1.497、θ=35度およびフィルム厚d=110μmの傾斜型位相差フィルムで、液晶補償板14k・14mのそれぞれを形成している。この場合でも、液晶補償板14k・14mによって液晶セル11が光学補償されるので、図39の構成と同様の効果が得られる。
In the OCB mode, as in the horizontal alignment mode, as shown in FIG. 41, instead of the liquid crystal compensators 14i and 14j, liquid crystal compensators 14k and 14m made of tilted retardation films are used. The
なお、上記では、入射光が円偏光となるように、λ/4板13a・13bのリターデーションを、透過光の波長の4分の1に設定しているが、これに限るものではない。完全に円偏光でなくても、明るさが余り低下せず、ザラツキが発生しない程度のズレであれば、面内方向のリターデーションを透過光の波長の略4分の1に設定し、略円偏光の楕円偏光を入射してもよい。一例として、最も視感度の高い波長(550nm)における明るさの変化率が10%以内であれば、すなわち、透過率が0.9以上であれば、明るさの低下が観察者に認識されにくく、ザラツキも視認されにくい。この条件を満たすリターデーションの範囲を、透過率の測定(シミュレーション)で導出すると、λ/4板13a・13bのリターデーションは、550nm付近の光に対して、135nmであれば、最適であり、95nm以上かつ175nm以内の範囲であれば、完全に円偏光でなくても、同様の効果が得られる。
In the above description, the retardation of the λ / 4
以上のように、上記各実施形態のいずれかに記載の液晶表示装置は、液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する液晶表示装置であって、上記課題を解決するために、上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、厚み方向のリターデーションを有し、上記液晶セルを光学補償する位相差層と、少なくとも上記液晶補償層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられた補償層とを備え、上記補償層の厚み方向のリターデーションの値は、上記4分の1波長層を含み上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲における厚み方向のリターデーションのうち、上記補償層を除いた合計値と正負が逆に設定されていることを特徴としている。 As described above, the liquid crystal display device according to any one of the above embodiments is a liquid crystal display device including a liquid crystal cell and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell, and solves the above problems. Therefore, a quarter-wave layer that is arranged between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell and in which the retardation in the in-plane direction is set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light, 4 which is disposed between at least one of the half-wavelength layers and the liquid crystal cell, has retardation in the thickness direction, optically compensates for the liquid crystal cell, and at least the liquid crystal compensation layer. A compensation layer provided between the quarter wavelength layer and the polarizing element, and the retardation value in the thickness direction of the compensation layer includes the quarter wavelength layer and is a quarter of that from the polarizing element. Thickness in the range up to the wavelength layer Out of retardation, it is characterized in that the sum excluding the compensation layer and the negative is set in reverse.
また、上記各実施形態のいずれかに記載の液晶表示装置は、垂直配向モードの液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する液晶表示装置であって、上記課題を解決するために、上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、主屈折率nz1が最も小さい位相差層と、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えていることを特徴としている。 In addition, the liquid crystal display device according to any of the above embodiments is a liquid crystal display device including a liquid crystal cell in a vertical alignment mode and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell. In order to do so, a quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of the transmitted light, The main refractive index nz1 is the smallest when the main refractive index in the in-plane direction is nx1, ny1, and the main refractive index in the normal direction is nz1, which is arranged between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell. Provided between the retardation layer and at least the quarter wavelength layer on which the retardation layer is provided and the polarizing element, the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2, the main refractive index in the normal direction Where nz2 is the main refractive index nz2 It is characterized by and a deal of compensation layer.
さらに、上記各実施形態のいずれかに記載の液晶表示装置は、正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する水平配向モードの液晶表示装置であって、上記課題を解決するために、上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された正の一軸性の位相差層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された負の一軸性の位相差層と、少なくとも上記位相差層のいずれかが設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えていることを特徴としている。なお、上記正および負の一軸性の位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層を設けてもよい。 Furthermore, the liquid crystal display device according to any of the above embodiments is a liquid crystal in a horizontal alignment mode having a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell. In order to solve the above-described problem, the display device is disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, and the retardation in the in-plane direction is set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light. A quarter-wave layer, at least one of the quarter-wave layer and a positive uniaxial retardation layer disposed between the liquid crystal cells, at least one of the quarter-wave layer and liquid crystal Provided between the negative uniaxial retardation layer disposed between the cells and the quarter wavelength layer and the polarizing element on which at least one of the retardation layers is provided, and in the in-plane direction. The main refractive index is nx2, ny2, and the main refractive index in the normal direction is n When 2, is characterized in that the main refractive index nz2 is a largest compensation layer. Instead of the positive and negative uniaxial retardation layers, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, An inclined retardation layer may be provided in which the na axis coincides with the in-plane rubbing orthogonal direction and the nc axis is inclined at a predetermined angle from the normal direction.
また、上記各実施形態のいずれかに記載の液晶表示装置は、正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する光学的補償ベンドモードの液晶表示装置であって、上記課題を解決するために、上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、nx1>ny1>nz1の位相差層と、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えていることを特徴としている。なお、上記位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層を設けてもよい。 The liquid crystal display device according to any of the above embodiments includes an optically compensated bend mode including a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell. In order to solve the above problems, the liquid crystal display device is arranged between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, and the retardation in the in-plane direction is set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of the transmitted light. The quarter wavelength layer is arranged between at least one of the quarter wavelength layer and the liquid crystal cell, and the main refractive index in the in-plane direction is nx1, ny1, and the main refractive index in the normal direction is When nz1, it is provided between the retardation layer of nx1> ny1> nz1 and at least the quarter wavelength layer on which the retardation layer is provided and the polarizing element, and the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2, the main refractive index in the normal direction is nz2. When, is characterized in that the main refractive index nz2 is a largest compensation layer. Instead of the retardation layer, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc and the na axis is in-plane rubbing between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell. An inclined retardation layer may be provided that is aligned with the orthogonal direction and inclined so that the nc axis forms a predetermined angle from the normal direction.
これらの構成によれば、偏光素子および4分の1波長層を通過した光が液晶セルに入射するので、液晶セルには、略円偏光が入射され、液晶セルから出射した光は、4分の1波長層によって、略4分の1波長の位相差が与えられた後、偏光素子を介して出射される。 According to these configurations, since light that has passed through the polarizing element and the quarter-wave layer is incident on the liquid crystal cell, substantially circular polarized light is incident on the liquid crystal cell, and light emitted from the liquid crystal cell is divided into four minutes. After a phase difference of approximately a quarter wavelength is given by the one wavelength layer, the light is emitted through the polarizing element.
ここで、電圧印加時、あるいは、電圧無印加時の初期配向状態など、画素電極と対向電極との間の電圧が所定の電圧の場合には、液晶セルは、液晶分子の配向状態に応じた位相差を透過光に与えるので、円偏光は、楕円偏光に変換される。したがって、4分の1波長層を透過しても直線偏光には戻らず、4分の1波長層の出射光の一部が偏光素子から出射される。この結果、印加電圧に応じて偏光素子からの出射光量を制御でき、階調表示が可能となる。 Here, when the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is a predetermined voltage, such as an initial alignment state when a voltage is applied or no voltage is applied, the liquid crystal cell corresponds to the alignment state of the liquid crystal molecules. Since the phase difference is given to the transmitted light, the circularly polarized light is converted into elliptically polarized light. Therefore, even if it passes through the quarter wavelength layer, it does not return to linearly polarized light, and a part of the emitted light of the quarter wavelength layer is emitted from the polarizing element. As a result, the amount of light emitted from the polarizing element can be controlled according to the applied voltage, and gradation display is possible.
さらに、略円偏光が入射されているので、液晶分子に配向乱れが発生しても、液晶分子の配向方向と透過光とが、面内成分と基板法線方向との双方で一致していない限り、液晶分子は、透過光に位相差を与えることができ、高い光利用効率を確保できる。 Furthermore, since substantially circularly polarized light is incident, even if alignment disorder occurs in the liquid crystal molecules, the alignment direction of the liquid crystal molecules and the transmitted light do not match in both the in-plane component and the substrate normal direction. As long as the liquid crystal molecules can give a phase difference to the transmitted light, high light utilization efficiency can be secured.
一方、上記液晶セルの液晶分子が基板法線方向(垂直)に配向していると、液晶セルは、透過光に位相差を与えることができない。この結果、透過光は、略円偏光を維持したまま、出射される。当該出射光は、4分の1波長層で直線偏光に変換された後、偏光素子へ入力され、透過が制限される。したがって、液晶表示装置は、黒表示できる。 On the other hand, when the liquid crystal molecules of the liquid crystal cell are aligned in the substrate normal direction (vertical), the liquid crystal cell cannot give a phase difference to the transmitted light. As a result, the transmitted light is emitted while maintaining substantially circularly polarized light. The emitted light is converted into linearly polarized light in the quarter wavelength layer, and then input to the polarizing element to limit transmission. Therefore, the liquid crystal display device can display black.
ただし、液晶分子が垂直に配向していても、基板法線方向から極角だけ傾いた斜め方向から見た場合、液晶分子の配向方向と透過光の方向とが一致せず、液晶セルは、極角に応じた位相差を透過光に与えてしまう。ところが、上記各構成では、厚み方向のリターデーションを有する位相差層が設けられており、液晶セルを光学補償できる。したがって、広い視野角を保つことができる。 However, even if the liquid crystal molecules are aligned vertically, when viewed from an oblique direction inclined by a polar angle from the substrate normal direction, the alignment direction of the liquid crystal molecules and the direction of transmitted light do not match, and the liquid crystal cell is A phase difference corresponding to the polar angle is given to the transmitted light. However, in each of the above configurations, a retardation layer having retardation in the thickness direction is provided, and the liquid crystal cell can be optically compensated. Therefore, a wide viewing angle can be maintained.
さらに、上記構成では、厚み方向のリターデーションの正負が、上記4分の1波長層や位相差層とは逆の補償層が、偏光素子と4分の1波長層との間に配されている。したがって、例えば、偏光素子の支持体など、位相差層と同傾向の光学活性に機能する部材が、偏光素子と4分の1波長層との間に介在したり、4分の1波長層が厚み方向のリターデーションを持っていたとしても、これらの部材のリターデーションを、上記補償層で打ち消すことができる。 Further, in the above configuration, a compensation layer having a retardation in the thickness direction opposite to that of the quarter wavelength layer or the retardation layer is disposed between the polarizing element and the quarter wavelength layer. Yes. Therefore, for example, a member that functions in the same optical activity as the retardation layer, such as a support for the polarizing element, is interposed between the polarizing element and the quarter-wave layer, or a quarter-wave layer is provided. Even if it has retardation in the thickness direction, the retardation of these members can be canceled by the compensation layer.
この結果、偏光素子から液晶セルまで、および、液晶セルから偏光素子までにおける、厚み方向のリターデーションの合計が同じであったとしても、上記4分の1波長層を含み、上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲の厚み方向のリターデーションの絶対値を小さくできるので、補償層を持たない場合に比べて、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。したがって、黒表示時の光漏れを防止でき、良好な黒表示が可能になる。加えて、正負の光学活性を有する4分の1波長層を用いる場合と異なり、同じ種類の4分の1波長層を用いることができるので、両者の面内方向のリターデーションを容易に揃えることができ、正面方向のコントラスト比を向上できる。 As a result, even if the total retardation in the thickness direction from the polarizing element to the liquid crystal cell and from the liquid crystal cell to the polarizing element is the same, Since the absolute value of the retardation in the thickness direction in the range up to 1 / wavelength layer can be reduced, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell is made closer to the liquid crystal cell than in the case without the compensation layer. be able to. Therefore, light leakage during black display can be prevented and good black display can be achieved. In addition, unlike the case of using a quarter-wave layer having positive and negative optical activities, the same type of quarter-wave layer can be used, so that both in-plane retardation can be easily aligned. The contrast ratio in the front direction can be improved.
また、上記範囲の厚み方向のリターデーション(絶対値)を削減できるので、法線方向から所定の角度のコントラスト比を面内方位全てに渡って測定した際、コントラスト比のピーク値を同様の値に維持でき、上下左右の視角特性のバランスを取りやすい。 In addition, since the retardation (absolute value) in the thickness direction within the above range can be reduced, when the contrast ratio at a predetermined angle from the normal direction is measured over all in-plane directions, the peak value of the contrast ratio is the same value. It is easy to balance the viewing angle characteristics of the top, bottom, left and right.
なお、これらの構成の場合、4分の1波長層を2軸性屈折率楕円体で表される位相差フィルムにより作成し、上記負フィルムの特性を4分の1波長層に付加することで、4分の1波長層を負フィルムとして兼用できる。この場合であっても、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を液晶セルに近づけることができるので、良好な黒表示が可能となる。 In addition, in the case of these configurations, a quarter-wave layer is created with a retardation film represented by a biaxial refractive index ellipsoid, and the characteristics of the negative film are added to the quarter-wave layer. The quarter wavelength layer can also be used as a negative film. Even in this case, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell can be brought close to that of the liquid crystal cell, so that a good black display can be achieved.
さらに、上記液晶セルの光学補償用の位相差層が設けられている構成に加えて、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間には、厚み方向および面内方向のリターデーションを有し、面内方向のリターデーションで上記偏光素子を光学補償する偏光素子補償層が設けられている方が好ましい。また、主屈折率nz2が最も大きな補償層が設けられている構成の場合は、少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間には、面内方向の主屈折率をnx3、ny3、法線方向の主屈折率をnz3としたとき、nx3>ny3であり、上記液晶セルを基準に同じ側にある偏光素子の吸収軸とny3軸とが平行となるように設定された偏光素子補償層が設けられている方が望ましい。 Further, in addition to the configuration in which the retardation layer for optical compensation of the liquid crystal cell is provided, the thickness direction is at least between the quarter wavelength layer and the polarizing element on which the retardation layer is provided. It is preferable that a polarizing element compensation layer is provided that has retardation in the in-plane direction and optically compensates the polarizing element with retardation in the in-plane direction. In the case of the configuration in which the compensation layer having the largest main refractive index nz2 is provided, there is at least an in-plane direction between the quarter-wave layer and the polarizing element on which the retardation layer is provided. When the main refractive index is nx3, ny3, and the main refractive index in the normal direction is nz3, nx3> ny3, and the polarizing axis on the same side with respect to the liquid crystal cell is parallel to the ny3 axis. It is desirable to provide a polarizing element compensation layer set as described above.
これらの構成によれば、偏光素子補償層によって、偏光素子を光学補償できる。例えば、偏光素子の吸収軸と偏光素子補償層のy軸とを平行に配した場合、吸収軸が互いに直交する偏光素子を有する液晶表示装置を、上記吸収軸の45度の面内方位から斜めにみたときの光漏れを抑制できる。さらに、上記補償層にて、偏光素子補償層の厚み方向のリターデーションを打ち消すことができるので、偏光素子補償層が設けられているにも拘らず、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。この結果、全ての面内方位において、黒表示時の光漏れを防止でき、良好に黒表示可能な液晶表示装置を実現できる。 According to these configurations, the polarizing element can be optically compensated by the polarizing element compensation layer. For example, when the absorption axis of the polarizing element and the y axis of the polarizing element compensation layer are arranged in parallel, the liquid crystal display device having the polarizing elements whose absorption axes are orthogonal to each other is inclined from the in-plane orientation of 45 degrees of the absorption axis. Light leakage when seen can be suppressed. Furthermore, since the retardation in the thickness direction of the polarizing element compensation layer can be canceled by the compensation layer, the retardation for compensation of the liquid crystal cell (thickness direction) is provided despite the provision of the polarizing element compensation layer. ) Can be brought closer to the liquid crystal cell. As a result, in all in-plane directions, light leakage during black display can be prevented, and a liquid crystal display device capable of displaying black well can be realized.
また、主屈折率nz2が最も大きな補償層が設けられている構成の場合、上記補償層の各主屈折率は、nx2=ny2<nz2に設定されている方が望ましい。当該構成によれば、補償層の面内方向のリターデーションが0nmなので、面内方向のリターデーションが存在する場合に発生する色付き現象を防止でき、コントラスト比を高い値に維持できる。 In the case of a configuration in which a compensation layer having the largest main refractive index nz2 is provided, it is desirable that each main refractive index of the compensation layer is set to nx2 = ny2 <nz2. According to this configuration, since the retardation in the in-plane direction of the compensation layer is 0 nm, the coloring phenomenon that occurs when the in-plane retardation exists can be prevented and the contrast ratio can be maintained at a high value.
さらに、上記各構成の補償層を設ける代わりに、上記4分の1波長層として、面内方向の主屈折率をnx4、ny4、法線方向の主屈折率をnz4としたとき、(nx4+ny4)/2が概ねnz4の4分の1波長層を用いてもよい。 Further, when the main refractive index in the in-plane direction is set to nx4, ny4 and the main refractive index in the normal direction is set to nz4 as the quarter wavelength layer instead of providing the compensation layer having the above-described configuration, (nx4 + ny4) A quarter wavelength layer with / 2 being approximately nz4 may be used.
当該構成では、4分の1波長層の厚み方向のリターデーションが略0に抑制される。したがって、上述の各液晶表示装置と同様に、偏光素子から液晶セルまで、および、液晶セルから偏光素子までにおける、厚み方向のリターデーションの合計が同じであったとしても、上記4分の1波長層を含み、上記偏光素子から4分の1波長層までの厚み方向のリターデーションを削減できる。これにより、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。この結果、補償層を設けた場合と略同様に、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できる。 In this configuration, retardation in the thickness direction of the quarter wavelength layer is suppressed to substantially zero. Therefore, similarly to each liquid crystal display device described above, even if the total retardation in the thickness direction from the polarizing element to the liquid crystal cell and from the liquid crystal cell to the polarizing element is the same, The retardation of the thickness direction from the said polarizing element to a quarter wavelength layer can be reduced including a layer. Thereby, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell can be brought close to the liquid crystal cell. As a result, a liquid crystal display device capable of maintaining a wide viewing angle without impairing the balance of the viewing angle characteristics of the top, bottom, left, and right, and preventing a decrease in the contrast ratio in the front direction, as in the case where the compensation layer is provided. realizable.
また、4分の1波長層の(nx4+ny4)/2が概ねnz4に設定されているか否かや、補償層の有無に拘らず、上記4分の1波長層を含み上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも上記透過光の波長の8分の1未満に設定されていてもよい。 Further, regardless of whether (nx4 + ny4) / 2 of the quarter-wave layer is set to nz4 or not and whether or not the compensation layer is present, the quarter-wave layer including the quarter-wave layer is four minutes from the polarizing element. The absolute value of the retardation in the thickness direction in the range up to one wavelength layer may be set to less than 1/8 of the wavelength of the transmitted light.
当該構成でも、上述の各液晶表示装置と同様に、液晶セルの補償用のリターデーション(厚み方向)を、液晶セルに近づけることができる。したがって、上記各液晶表示装置と同様に、上下左右の視角特性のバランスを損なうことなく、広い視野角を維持し、しかも、正面方向のコントラスト比の低下を防止可能な液晶表示装置を実現できる。 Even in this configuration, the compensation retardation (thickness direction) of the liquid crystal cell can be brought close to the liquid crystal cell as in the above-described liquid crystal display devices. Therefore, similarly to the liquid crystal display devices described above, it is possible to realize a liquid crystal display device that can maintain a wide viewing angle without impairing the balance of the viewing angle characteristics of the top, bottom, left, and right, and can prevent a decrease in the contrast ratio in the front direction.
さらに、上記範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも略0に設定されている方が望ましい。当該構成によれば、液晶セルを光学補償するために有効な厚み方向のリターデーションを最も液晶セルに近づけることができ、さらに液晶表示装置の表示品位を向上できる。 Furthermore, it is desirable that the absolute value of the retardation in the thickness direction in the above range is set to substantially zero. According to this configuration, the retardation in the thickness direction effective for optically compensating the liquid crystal cell can be brought closest to the liquid crystal cell, and the display quality of the liquid crystal display device can be improved.
また、上記各構成に加えて、上記液晶セルは、画素に対応する画素電極が設けられた第1基板と、対向電極が設けられた第2基板と、当該両基板間に設けられた液晶層とを有し、当該液晶層は、上記画素電極と対向電極との間の電圧が、少なくとも予め定められる値の場合に、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御される方が望ましい。 In addition to the above-described configurations, the liquid crystal cell includes a first substrate provided with a pixel electrode corresponding to a pixel, a second substrate provided with a counter electrode, and a liquid crystal layer provided between the two substrates. And the liquid crystal layer is controlled so that the alignment directions of the liquid crystal molecules are different from each other in the pixel when the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is at least a predetermined value. desirable.
上記構成では、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なっているので、配向方向の互いに異なる液晶分子が存在する領域同士が、互いに光学的に補償し合うことができる。この結果、斜めから見た場合の表示品位を改善し、視野角を拡大できる。 In the above configuration, since the alignment directions of the liquid crystal molecules are different from each other in the pixel, regions where liquid crystal molecules having different alignment directions are present can optically compensate for each other. As a result, the display quality when viewed from an oblique direction can be improved and the viewing angle can be expanded.
ここで、上記液晶層では、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすい。したがって、液晶層に直線偏光が入射され、液晶層の出射光が検光子に入射される従来の液晶表示装置の場合は、液晶分子の配向に乱れが発生して、配向方向の面内成分が、偏光素子の吸収軸と一致すると、基板法線方向成分に拘らず、当該液晶分子は、透過光に位相差を与えることができなくなってしまう。したがって、当該液晶分子が存在する領域は、明るさ向上に寄与できず、ザラツキなどが発生してしまう。また、配向方向の面内成分が検光子の吸収軸と一致した液晶分子が明るさ向上に寄与できないので、光利用効率(実効開口率)が低下する。これらの結果、コントラスト比の確保が難しくなり、階調数の増加も困難になってしまう。 Here, in the liquid crystal layer, as a result of controlling the alignment directions of the liquid crystal molecules to be different from each other in the pixel in order to ensure a wide viewing angle, disorder of the alignment state is likely to occur. Therefore, in the case of a conventional liquid crystal display device in which linearly polarized light is incident on the liquid crystal layer and light emitted from the liquid crystal layer is incident on the analyzer, the alignment of the liquid crystal molecules is disturbed, and the in-plane component in the alignment direction is reduced. If it coincides with the absorption axis of the polarizing element, the liquid crystal molecules cannot give a phase difference to the transmitted light regardless of the component in the normal direction of the substrate. Therefore, the region where the liquid crystal molecules are present cannot contribute to the improvement of brightness, and roughness or the like occurs. In addition, since the liquid crystal molecules whose in-plane components in the alignment direction coincide with the absorption axis of the analyzer cannot contribute to the improvement in brightness, the light utilization efficiency (effective aperture ratio) decreases. As a result, it is difficult to ensure the contrast ratio and increase the number of gradations.
これに対して、上記構成の液晶表示装置では、略円偏光が液晶層に入射されるので、液晶層の配向方向についての異方性がなくなり、液晶分子の配向方向と透過光とが、面内成分と基板法線方向との双方で一致していない限り、液晶分子は、透過光に位相差を与えることができる。 On the other hand, in the liquid crystal display device configured as described above, since substantially circularly polarized light is incident on the liquid crystal layer, there is no anisotropy in the alignment direction of the liquid crystal layer, and the alignment direction of the liquid crystal molecules and the transmitted light are As long as both the inner component and the substrate normal direction do not match, the liquid crystal molecules can give a phase difference to the transmitted light.
したがって、広視野角確保のために液晶分子の配向方向を画素中で互いに異なるように制御した結果、配向状態の乱れが発生しやすいにも拘らず、配向が乱れた液晶分子の配向方向が視角と一致していない限り、明るさ向上に寄与できる。この結果、広い視野角を保ちながら、高い光利用効率を確保できる。 Therefore, as a result of controlling the alignment direction of the liquid crystal molecules to be different from each other in the pixel in order to ensure a wide viewing angle, the alignment direction of the liquid crystal molecules whose alignment is disturbed despite the fact that the alignment state is likely to be disturbed. As long as it does not match, it can contribute to the improvement of brightness. As a result, high light utilization efficiency can be secured while maintaining a wide viewing angle.
また、上記各構成に加えて、上記位相差層の各主屈折率nx1、ny1は、nx1=ny1に設定されている方が好ましい。当該構成によれば、位相差層の面内方向のリターデーションが0nmなので、面内方向のリターデーションが存在する場合に発生する色付き現象を防止でき、コントラスト比を高い値に維持できる。 In addition to the above-described configurations, the main refractive indexes nx1 and ny1 of the retardation layer are preferably set to nx1 = ny1. According to this configuration, since the retardation in the in-plane direction of the retardation layer is 0 nm, the coloring phenomenon that occurs when the in-plane retardation exists can be prevented, and the contrast ratio can be maintained at a high value.
一方、nx1=ny1に設定する代わりに、上記位相差層は、上記4分の1波長層および液晶セルの間の双方に配され、それぞれの主屈折率nx1、ny1は、互いに異なっており、上記両位相差層のnx1軸は、互いに直交していると共に、両位相差層のny1軸は、互いに直交していてもよい。 On the other hand, instead of setting nx1 = ny1, the retardation layer is arranged between the quarter-wave layer and the liquid crystal cell, and the respective main refractive indexes nx1, ny1 are different from each other. The nx1 axes of the two retardation layers may be orthogonal to each other, and the ny1 axes of the two retardation layers may be orthogonal to each other.
当該構成では、液晶セルの両側に配された位相差層は、互いのnx1軸およびny1軸がそれぞれ直交している。したがって、一方の位相差層で発生した面内方向のリターデーションは、他方の位相差層で打ち消される。この結果、上記色付き現象を防止でき、コントラスト比を高い値に維持できる。 In this configuration, the nx1 axis and the ny1 axis of the retardation layers arranged on both sides of the liquid crystal cell are orthogonal to each other. Therefore, the retardation in the in-plane direction generated in one retardation layer is canceled out by the other retardation layer. As a result, the coloring phenomenon can be prevented, and the contrast ratio can be maintained at a high value.
また、上記各構成にくわえて、上記両4分の1波長層は、厚み方向のリターデーションの正負が互いに同一である方が望ましい。当該構成によれば、両4分の1波長層を同一の工程で製造できるので、生産バラツキが発生しても、双方の特性を容易に揃えることができる。この結果、厚み方向のリターデーションの正負が異なる4分の1波長層を用いる場合に比べて、液晶表示装置の生産性を向上できる。
(構成8)
液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する液晶表示装置であって、
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、厚み方向のリターデーションを有し、上記液晶セルを光学補償する位相差層とを備え、
上記4分の1波長層は、面内方向の主屈折率をnx4、ny4、法線方向の主屈折率をnz4としたとき、(nx4+ny4)/2が概ねnz4であることを特徴とする液晶表示装置。
(構成9)
垂直配向モードの液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する液晶表示装置であって、
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、主屈折率nz1が最も小さい位相差層とを備え、
上記4分の1波長層は、面内方向の主屈折率をnx4、ny4、法線方向の主屈折率をnz4としたとき、(nx4+ny4)/2が概ねnz4であることを特徴とする液晶表示装置。
(構成10)
正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する水平配向モードの液晶表示装置であって、
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された正の一軸性の位相差層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された負の一軸性の位相差層とを備え、
上記4分の1波長層は、面内方向の主屈折率をnx4、ny4、法線方向の主屈折率をnz4としたとき、(nx4+ny4)/2が概ねnz4であることを特徴とする液晶表示装置。
(構成11)
上記正および負の一軸性の位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間には、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層が設けられていることを特徴とする構成10記載の液晶表示装置。
(構成12)
正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する光学的補償ベンドモードの液晶表示装置であって、
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、nx1>ny1>nz1の位相差層とを備え、
上記4分の1波長層は、面内方向の主屈折率をnx4、ny4、法線方向の主屈折率をnz4としたとき、(nx4+ny4)/2が概ねnz4であることを特徴とする液晶表示装置。
(構成13)
上記位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間には、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層が設けられていることを特徴とする構成12記載の液晶表示装置。
(構成14)
液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する液晶表示装置であって、
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、厚み方向のリターデーションを有し、上記液晶セルを光学補償する位相差層とを備え、
上記4分の1波長層を含み上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも上記透過光の波長の8分の1未満に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
(構成15)
垂直配向モードの液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する液晶表示装置であって、
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、主屈折率nz1が最も小さい位相差層とを備え、
上記4分の1波長層を含み上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも上記透過光の波長の8分の1未満に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
(構成16)
正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する水平配向モードの液晶表示装置であって、
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された正の一軸性の位相差層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された負の一軸性の位相差層とを備え、
上記4分の1波長層を含み上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも上記透過光の波長の8分の1未満に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
(構成17)
上記正および負の一軸性の位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間には、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層が設けられていることを特徴とする構成16記載の液晶表示装置。
(構成18)
正の誘電異方性の液晶を含む液晶セルと、当該液晶セルの両側に配された偏光素子とを有する光学的補償ベンドモードの液晶表示装置であって、
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、nx1>ny1>nz1の位相差層とを備え、
上記4分の1波長層を含み上記偏光素子から4分の1波長層までの範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも上記透過光の波長の8分の1未満に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
(構成19)
上記位相差層に代えて、上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間には、元の屈折率楕円体がna=nb>ncであり、上記na軸が面内のラビング直交方向に一致し、nc軸が法線方向から予め定める角度をなすように傾斜した傾斜型の位相差層が設けられていることを特徴とする構成18記載の液晶表示装置。
(構成20)
上記範囲における厚み方向のリターデーションの絶対値は、いずれも略0に設定されていることを特徴とする構成14、15、16、17、18または19記載の液晶表示装置。
(構成21)
上記液晶セルは、画素に対応する画素電極が設けられた第1基板と、対向電極が設けられた第2基板と、当該両基板間に設けられた液晶層とを有し、
当該液晶層は、上記画素電極と対向電極との間の電圧が、少なくとも予め定められる値の場合に、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御されることを特徴とする構成8から19のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
(構成22)
上記位相差層の各主屈折率nx1、ny1は、nx1=ny1に設定されていることを特徴とする構成8から19のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
(構成23)
上記位相差層は、上記4分の1波長層および液晶セルの間の双方に配され、それぞれの主屈折率nx1、ny1は、互いに異なっており、
上記両位相差層のnx1軸は、互いに直交していると共に、両位相差層のny1軸は、互いに直交していることを特徴とする構成8から19のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
(構成24)
上記両4分の1波長層は、厚み方向のリターデーションの正負が互いに同一であることを特徴とする構成8から19のいずれか一つに記載の液晶表示装置。
In addition to the above-described configurations, it is desirable that both the quarter-wave layers have the same retardation in the thickness direction. According to this configuration, both quarter-wave layers can be manufactured in the same process, so that both characteristics can be easily aligned even if production variations occur. As a result, the productivity of the liquid crystal display device can be improved as compared with the case where a quarter-wave layer having different retardation in the thickness direction is used.
(Configuration 8)
A liquid crystal display device having a liquid crystal cell and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
A retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, having retardation in the thickness direction, and optically compensating the liquid crystal cell;
The quarter-wave layer is characterized in that (nx4 + ny4) / 2 is approximately nz4 when the main refractive index in the in-plane direction is nx4, ny4 and the main refractive index in the normal direction is nz4. Display device.
(Configuration 9)
A liquid crystal display device having a vertical alignment mode liquid crystal cell and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
When the main refractive index in the in-plane direction is nx1 and ny1 and the main refractive index in the normal direction is nz1, the main refractive index nz1 is the highest. With a small retardation layer,
The quarter-wave layer is characterized in that (nx4 + ny4) / 2 is approximately nz4 when the main refractive index in the in-plane direction is nx4, ny4 and the main refractive index in the normal direction is nz4. Display device.
(Configuration 10)
A horizontal alignment mode liquid crystal display device having a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
A positive uniaxial retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell;
A negative uniaxial retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell,
The quarter-wave layer is characterized in that (nx4 + ny4) / 2 is approximately nz4 when the main refractive index in the in-plane direction is nx4, ny4 and the main refractive index in the normal direction is nz4. Display device.
(Configuration 11)
Instead of the positive and negative uniaxial retardation layers, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, and the
(Configuration 12)
An optically compensated bend mode liquid crystal display device having a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
It is arranged between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, where nx1>ny1> nz1 when the main refractive index in the in-plane direction is nx1, ny1 and the main refractive index in the normal direction is nz1. A retardation layer,
The quarter-wave layer is characterized in that (nx4 + ny4) / 2 is approximately nz4 when the main refractive index in the in-plane direction is nx4, ny4 and the main refractive index in the normal direction is nz4. Display device.
(Configuration 13)
Instead of the retardation layer, between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc, and the na axis is in-plane rubbing orthogonal 13. A liquid crystal display device according to constitution 12, wherein an inclined retardation layer is provided which is aligned with the direction and inclined so that the nc axis forms a predetermined angle from the normal direction.
(Configuration 14)
A liquid crystal display device having a liquid crystal cell and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
A retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, having retardation in the thickness direction, and optically compensating the liquid crystal cell;
The absolute value of the retardation in the thickness direction in the range from the polarizing element to the quarter wavelength layer including the quarter wavelength layer is set to less than one eighth of the wavelength of the transmitted light. A liquid crystal display device.
(Configuration 15)
A liquid crystal display device having a vertical alignment mode liquid crystal cell and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
When the main refractive index in the in-plane direction is nx1 and ny1 and the main refractive index in the normal direction is nz1, the main refractive index nz1 is the highest. With a small retardation layer,
The absolute value of the retardation in the thickness direction in the range from the polarizing element to the quarter wavelength layer including the quarter wavelength layer is set to less than one eighth of the wavelength of the transmitted light. A liquid crystal display device.
(Configuration 16)
A horizontal alignment mode liquid crystal display device having a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
A positive uniaxial retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell;
A negative uniaxial retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell,
The absolute value of the retardation in the thickness direction in the range from the polarizing element to the quarter wavelength layer including the quarter wavelength layer is set to less than one eighth of the wavelength of the transmitted light. A liquid crystal display device.
(Configuration 17)
Instead of the positive and negative uniaxial retardation layers, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, and the na 17. A liquid crystal display according to the structure 16, wherein an inclined retardation layer is provided, the axis of which coincides with the in-plane rubbing orthogonal direction and the nc axis is inclined so as to form a predetermined angle from the normal direction. apparatus.
(Configuration 18)
An optically compensated bend mode liquid crystal display device having a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
It is arranged between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, and when nx1 and ny1 are the main refractive indices in the in-plane direction and nz1 is the main refractive index in the normal direction, nx1>ny1> nz1 A retardation layer,
The absolute value of the retardation in the thickness direction in the range from the polarizing element to the quarter wavelength layer including the quarter wavelength layer is set to less than one eighth of the wavelength of the transmitted light. A liquid crystal display device.
(Configuration 19)
Instead of the retardation layer, between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, the original refractive index ellipsoid is na = nb> nc, and the na axis is in-plane rubbing orthogonal 19. A liquid crystal display device according to configuration 18, further comprising an inclined retardation layer which is aligned with the direction and inclined so that the nc axis forms a predetermined angle from the normal direction.
(Configuration 20)
20. The liquid crystal display device according to the structure 14, 15, 16, 17, 18, or 19, wherein the absolute value of the retardation in the thickness direction in the above range is set to substantially zero.
(Configuration 21)
The liquid crystal cell includes a first substrate provided with a pixel electrode corresponding to a pixel, a second substrate provided with a counter electrode, and a liquid crystal layer provided between the two substrates.
The liquid crystal layer is controlled such that the orientation directions of the liquid crystal molecules are different in the pixel when the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is at least a predetermined value. 20. The liquid crystal display device according to any one of
(Configuration 22)
20. The liquid crystal display device according to any one of Structures 8 to 19, wherein the main refractive indexes nx1 and ny1 of the retardation layer are set to nx1 = ny1.
(Configuration 23)
The retardation layer is disposed between the quarter-wave layer and the liquid crystal cell, and the main refractive indexes nx1 and ny1 are different from each other.
20. The liquid crystal display according to claim 8, wherein the nx1 axes of the two retardation layers are orthogonal to each other, and the ny1 axes of the two retardation layers are orthogonal to each other. apparatus.
(Configuration 24)
The liquid crystal display device according to any one of Structures 8 to 19, wherein both the quarter-wave layers have the same retardation in the thickness direction.
1・1a〜1d 液晶表示装置
11 液晶セル
11a TFT基板(第1基板)
11b 対抗基板(第2基板)
11c・11d 液晶層
12a・12b 直線偏光フィルム(偏光素子)
13a・13b λ/4板(4分の1波長層)
14・14a〜14m 液晶補償板(液晶補償層)
15a・15b 偏光板補償フィルム(偏光素子補償層)
16a・16b Rth補償フィルム(補償層)
21a 画素電極
21b 対向電極
1. 1a to 1d Liquid
11b Counter board (second board)
11c / 11d Liquid crystal layer 12a / 12b Linearly polarizing film (polarizing element)
13a / 13b λ / 4 plate (quarter wavelength layer)
14.14a-14m Liquid crystal compensation plate (Liquid crystal compensation layer)
15a / 15b Polarizing plate compensation film (polarizing element compensation layer)
16a, 16b Rth compensation film (compensation layer)
Claims (11)
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、主屈折率nz1が最も小さい位相差層と、
少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal display device having a vertical alignment mode liquid crystal cell and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
When the main refractive index in the in-plane direction is nx1 and ny1 and the main refractive index in the normal direction is nz1, the main refractive index nz1 is the highest. A small retardation layer,
When the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2 and the main refractive index in the normal direction is nz2, provided at least between the quarter wavelength layer on which the retardation layer is provided and the polarizing element. And a compensation layer having the largest main refractive index nz2.
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された正の一軸性の位相差層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配された負の一軸性の位相差層と、
少なくとも上記位相差層のいずれかが設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。 A horizontal alignment mode liquid crystal display device having a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
A positive uniaxial retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell;
A negative uniaxial retardation layer disposed between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell;
At least one of the above-mentioned retardation layers is provided between the quarter wavelength layer and the polarizing element, the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2, and the main refractive index in the normal direction is nz2. A liquid crystal display device, comprising: a compensation layer having the largest main refractive index nz2.
上記各偏光素子および液晶セルの間にそれぞれ配され、面内方向のリターデーションが透過光の波長の略4分の1波長に設定されている4分の1波長層と、
上記4分の1波長層の少なくとも一方および液晶セルの間に配され、面内方向の主屈折率をnx1、ny1、法線方向の主屈折率をnz1としたとき、nx1>ny1>nz1の位相差層と、
少なくとも上記位相差層が設けられた方の4分の1波長層および偏光素子の間に設けられ、面内方向の主屈折率をnx2、ny2、法線方向の主屈折率をnz2としたとき、主屈折率nz2が最も大きな補償層とを備えていることを特徴とする液晶表示装置。 An optically compensated bend mode liquid crystal display device having a liquid crystal cell including a liquid crystal having positive dielectric anisotropy and polarizing elements disposed on both sides of the liquid crystal cell,
A quarter-wave layer disposed between each of the polarizing elements and the liquid crystal cell, the retardation in the in-plane direction being set to approximately a quarter wavelength of the wavelength of transmitted light;
It is arranged between at least one of the quarter-wave layers and the liquid crystal cell, where nx1>ny1> nz1 when the main refractive index in the in-plane direction is nx1, ny1 and the main refractive index in the normal direction is nz1. A retardation layer;
When the main refractive index in the in-plane direction is nx2, ny2 and the main refractive index in the normal direction is nz2, provided at least between the quarter wavelength layer on which the retardation layer is provided and the polarizing element. And a compensation layer having the largest main refractive index nz2.
当該液晶層は、上記画素電極と対向電極との間の電圧が、少なくとも予め定められる値の場合に、液晶分子の配向方向が画素中で互いに異なるように制御されることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の液晶表示装置。 2. The liquid crystal layer according to claim 1, wherein when the voltage between the pixel electrode and the counter electrode is at least a predetermined value, the alignment directions of the liquid crystal molecules are different from each other in the pixel. The liquid crystal display device according to 1, 2, 3, 4 or 5.
上記両位相差層のnx1軸は、互いに直交していると共に、両位相差層のny1軸は、互いに直交していることを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の液晶表示装置。 6. The liquid crystal according to claim 1, wherein the nx1 axes of the two retardation layers are orthogonal to each other, and the ny1 axes of the two retardation layers are orthogonal to each other. Display device.
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