KR100241816B1 - Liquid crystal display device and optical isotropic device - Google Patents

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KR100241816B1
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마사히토 이시카와
야스하루 다나카
히토시 하토
마스미 오카모토
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니시무로 타이죠
가부시키가이샤 도시바
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Abstract

본 발명은 시각의존성 특히 콘트라스트비, 표시색의 시각의존성을 개선한, 광학적으로 보상된 액정표시소자 및 광학적 보상용 광학이방소자에 관한 것으로, 적어도 1장의 편광판(1), (4)과 2장의 기판(3a), (3b)사이에 액정(3e)을 끼운 구동용액정셀을 구비한 액정표시소자에 있어서, 두께 방향으로 광학이방성 단위를 늘어놓아 이루어진 광학이방소자(2)를 가지고 각각의 광학이방성 단위의 광축의 각도가 두께에 방향에 대해서 일정하지 않은 두께 방향으로 선광성이 최소가 되도록 배열하고, 또한 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 두께 방향에 대해서 부호이며,The present invention relates to an optically compensated liquid crystal display device and an optically compensated optically anisotropic element, which improves visual dependence, in particular contrast ratio and visual dependence of display color, comprising at least one polarizing plate (1), (4) and two A liquid crystal display device having a driving liquid crystal cell in which a liquid crystal 3e is sandwiched between the substrates 3a and 3b, each having an optically anisotropic element 2 formed by arranging optically anisotropic units in a thickness direction. The optical anisotropy of the optically anisotropic unit is a sign with respect to the thickness direction.

또한 광학이방소자(2)의 광축과 구동용액정셀의 기판표면이 이루는 각도는 광학이방소자의 층 두께 방향으로 연속적 또는 단계적으로 변화되어 있고 광학이방소자에 광학이방성이 정호인 광학이방소자를 조합할 수 있는 것을 특징으로 한다.The angle between the optical axis of the optically anisotropic element 2 and the substrate surface of the driving liquid crystal cell is continuously or stepwise changed in the direction of the layer thickness of the optically anisotropic element, and the optically anisotropic element having optical anisotropy is combined with the optically anisotropic element. It can be characterized by.

Description

액정표시소자 및 광학이방소자Liquid Crystal Display and Optical Anisotropy

제1도는 본 발명의 실시형태 1의 구성을 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a configuration of Embodiment 1 of the present invention.

제2(a)도는 본 발명의 실시형태 1을 설명한 것으로, 구성을 나타낸 분해사시도.2 (a) is an exploded perspective view showing the configuration of the first embodiment of the present invention.

제2(b)도는 본 발명의 실시형태 1을 설명한 것으로, 전기광학특성을 측정하는 좌표계를 설명하는 도면.2 (b) is a diagram for explaining Embodiment 1 of the present invention, illustrating a coordinate system for measuring electro-optical characteristics.

제3도는 TN형 액정표시소자의 동작원리를 설명하는 도면.3 is a view for explaining the principle of operation of the TN type liquid crystal display device.

제4도는 TN형 액정표시소자의 시각특성의 발생원리를 설명하는 도면.4 is a view for explaining the principle of generation of visual characteristics of a TN type liquid crystal display device.

제5도는 TN형 액정표시소자의 시각특성의 발생원리를 설명하는 도면.5 is a view for explaining the principle of generation of visual characteristics of a TN type liquid crystal display device.

제6도는 본 발명의 광학이방소자의 배열상태를 나타낸 도면.6 is a view showing the arrangement of the optically anisotropic element of the present invention.

제7도는 본 발명의 광학이방소자를 사용한 경우의 광학보상원리를 설명하는 도면.7 is a view for explaining the principle of optical compensation when the optical anisotropic element of the present invention is used.

제8도는 전압인가시의 구동셀의 굴절율 타원체를 나타낸 도면.8 shows an ellipsoid of refractive index of a driving cell when voltage is applied.

제9도는 두께방향으로 굴절율 이방성이 부호인 광학이방소자의 굴절율 타원체를 나타낸 도면.9 is a diagram showing refractive index ellipsoids of an optically anisotropic element having refractive index anisotropy in the thickness direction.

제10도는 실시형태 1의 액정표시소자의 전기광학특성.10 is an electro-optical characteristic of the liquid crystal display device of Embodiment 1. FIG.

제11도는 종래예의 액정표시소자의 전기광학특성.11 is an electro-optical characteristic of the liquid crystal display device of the prior art.

제12도는 실시형태 2의 구성을 설명하는 도면.12 is a diagram illustrating a configuration of Embodiment 2. FIG.

제13도는 실시형태 2의 효과를 설명하는 도면.FIG. 13 is a diagram illustrating an effect of Embodiment 2. FIG.

제14도는 실시형태 3의 효과를 설명하는 도면.14 is a diagram for explaining the effect of the third embodiment.

제15도는 실시형태 4의 구성을 설명하는 도면.FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of Embodiment 4. FIG.

제16도는 실시형태 4의 효과를 설명하는 도면.FIG. 16 is a diagram explaining an effect of Embodiment 4. FIG.

제17도는 실시형태 5의 구성을 설명하는 도면.FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of Embodiment 5. FIG.

제18도는 실시형태 5의 구성을 설명하는 도면.FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of Embodiment 5. FIG.

제19도는 실시형태 6의 구성을 설명하는 도면.19 is a diagram illustrating a configuration of a sixth embodiment.

제20도는 실시형태 6의 작용을 설명하는 도면.20 is a view for explaining the operation of the sixth embodiment.

제21도는 실시형태 7의 구성을 설명하는 도면.21 is a diagram illustrating a configuration of a seventh embodiment.

제22도는 실시형태 9의 구성을 설명하는 도면.FIG. 22 is a diagram illustrating a configuration of Embodiment 9. FIG.

제23도는 실시형태 9의 효과를 설명하는 도면.FIG. 23 is a diagram illustrating an effect of Embodiment 9. FIG.

제24도는 본 발명에 따른 정의 광학이방소자의 배열상태를 나타낸 도면.24 is a view showing the arrangement of the positive optically anisotropic element according to the present invention.

제25도는 본 발명에 따른 정의 광학이방소자를 사용한 경우의 광학보상 원리를 설명하는 도면.25 is a view for explaining the principle of optical compensation in the case of using a positive optical anisotropic element according to the present invention.

제26도는 실시형태 9의 액정표시소자의 구성도.26 is a configuration diagram of a liquid crystal display device of Embodiment 9;

제27도는 실시형태 9의 액정표시소자의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.27 is a curve diagram showing the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device of Embodiment 9. FIG.

제28도는 종래예의 액정표시소자의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.Fig. 28 is a curve diagram showing the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device of the prior art.

제29도는 비교예 2의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.29 is a curve diagram showing the electro-optical characteristics of Comparative Example 2.

제30도는 비교예 3의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.30 is a curve diagram showing the electro-optical characteristics of Comparative Example 3.

제31도는 실시형태 11의 액정표시소자의 단면도.FIG. 31 is a sectional view of a liquid crystal display element of Embodiment 11. FIG.

제32도는 실시형태 11의 액정표시소자의 구성도.32 is a configuration diagram of a liquid crystal display device of Embodiment 11;

제33도는 실시형태 11의 액정표시소자의 모식도.33 is a schematic diagram of the liquid crystal display element of Embodiment 11. FIG.

제34도는 실시형태 11의 액정표시소자의 전기광학특성을 나타낸 곡선도.34 is a curve diagram showing the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device of Embodiment 11. FIG.

제35도는 종래의 TN형 액정표시소자의 휘도의 시각의존성을 나타낸 곡선도이다.35 is a curve diagram showing visual dependence of luminance of a conventional TN type liquid crystal display device.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1, 4 : 편광판 2 : 광학이방소자1, 4: polarizing plate 2: optically anisotropic element

2c : 광학이방성물질층 3 : 구동용 액정셀2c: optically anisotropic material layer 3: driving liquid crystal cell

본 발명은 광학적 보상이 된 액정표시소자 및 광학적보상용의 광학이방소자에 관한 것이다.The present invention relates to an optically compensated liquid crystal display device and an optical anisotropy device for optical compensation.

액정표시소자는 박형경량·저소비전력이라는 큰 이점을 가지기 때문에 손목시계나 전자계산기, 일본어워드프로세서, 개인용 컴퓨터 등의 디스플레이뿐만 아니라 액정표시소자의 이점을 적극적으로 활용한 신규로 구상한 제품에도 활용되고 있다. 그 중에서도 개인용 컴퓨터 등에 사용되는 액정표시소자는 대면적·대용량 표시화하고 있고 표시면의 크기가 대각 10인치, 640×480 화소라는 것이 주류로 되어 왔다. 이 클래스의 액정표시소자에 사용되고 있는 표시방식으로서는 크게 2가지로 분류할 수 있다. 하나는 단순매트릭스방식, 또 다른 하나는 액티브매트릭스방식이다.The liquid crystal display device has a great advantage of thin, light weight and low power consumption, so it is used not only for displays such as wristwatches, electronic calculators, Japanese word processors, personal computers, but also for newly conceived products that actively utilize the advantages of liquid crystal display devices. have. Among them, liquid crystal display devices used in personal computers and the like have large-area display and large-capacity display, and the size of the display surface has been 10-inch diagonal and 640 × 480 pixels. Two types of display methods are used for liquid crystal display devices of this class. One is the simple matrix method, and the other is the active matrix method.

단순매트릭스방식은 액정을 빗살형의 투명전극이 부착된 2장의 유리기판으로 끼운 단순한 구조를 하고 있다. 따라서 단순매트릭스방식에 있어서는 액정에 높은 성능이 요구된다. 이 액정에 요구되는 성능을 설명하기 전에 액정표시소자의 표시원리에 대해 설명한다. 액정표시소자의 표시는 액정에 관련된 전압을 변화시켜도 액정분자의 방향을 변화시켜 표시를 실시하고 있다. 일반적으로 큰 콘트라스트비를 얻기 위해서는 큰 전압차가 필요하다. 그러나 640×840화소의 표시를 표현하려면 암과 명의 전압차는 약 1V로 작고, 1V차만으로 액정분자의 큰 상태변화가 요구된다. 이것을 실현하기 위해서 장시간 많은 연구자들에 의해 검토되고 1985년 세퍼 등의 연구그룹에 의해 이루어졌다. 그들의 연구에 의하면 액정분자의 배열의 비틀림각(트위스트각)을 크게 함으로써 배열의 변화가 전압에 대해 민감하게 변화하고 또한 큰 비틀림각으로 안정된 배열을 얻기 위해서는 액정분자는 어느 정도의 기울기를 가지고 있는 것이 필요하다는 것을 발견했다. 이 연구보고이래, 이것을 실현하기 위한 배향기술이 활발히 실시되고 실용화에 성공했다.The simple matrix method has a simple structure in which a liquid crystal is sandwiched by two glass substrates having a comb-shaped transparent electrode. Therefore, in the simple matrix system, high performance is required for the liquid crystal. Before explaining the performance required for this liquid crystal, the display principle of the liquid crystal display element will be described. In the display of the liquid crystal display element, the display is performed by changing the direction of the liquid crystal molecules even when the voltage related to the liquid crystal is changed. In general, a large voltage difference is required to obtain a large contrast ratio. However, in order to express the display of 640 x 840 pixels, the voltage difference between dark and dark is small as about 1V, and a large state change of liquid crystal molecules is required only by the 1V difference. To realize this, it has been reviewed by many researchers for a long time and by a research group by Sefer et al. In 1985. Their research shows that by increasing the torsion angle (twist angle) of the array of liquid crystal molecules, the liquid crystal molecules have a certain degree of inclination in order to change the arrangement sensitively to voltage and to obtain a stable arrangement with a large torsion angle. I found it necessary. Since this research report, an orientation technique for realizing this has been actively carried out and has been successfully commercialized.

배열 640×480화소 표시를 표현하려면 일반적으로 트위스트각은 180°이상 필요하고, 이와 같이 트위스트각이 크기 때문에 이 액정을 슈퍼트위스트네마틱(STN)이라 부른다. 그러나 초기의 STN디스플레이는 배경이 황색으로 녹색의 문자표시등 표시에 색번짐이 있고 흑색의 표시가 아니였다. 이것은 트위스트각이 크기 때문에 이와 같은 표시의 착색을 해소하는 수단으로서 액정층의 배열이 역방향으로 비틀린 제 2 액정셀을 편광판과 액정셀사이에 배치함으로써 백색표시를 실현할 수 있는 것이 일본특허공고 89-53528호 공보에 보고되어 있다.In order to express an array of 640x480 pixel displays, the twist angle is generally required to be 180 degrees or more, and the liquid crystal is called a super twisted nematic (STN) because of the large twist angle. Early STN displays, however, had a yellow background with a green smear on the display and no black display. This is because the twist angle is large, and as a means of eliminating the coloring of such a display, white display can be realized by disposing the second liquid crystal cell in which the arrangement of the liquid crystal layers is twisted in the reverse direction between the polarizing plate and the liquid crystal cell. Reported in the publication.

이 흑백화의 원리는 액정분자가 비틀림배열되는 제 1 액정셀을 투과하고 선광분산이 발생된 광을 제 1 액정셀과 대상구조의 제 2 액정셀에 투과시킴으로써 선광분산을 해소했다. 그 결과 광의 선광분산에 기인하는 착색이 해소되고 백흑표시를 실현할 수 있다. 이와 같은 변환을 정확하게 실시하기 위해서는 광학보상판인 제 2 액정셀은 제 1 액정셀과 리터데이션값이 거의 동일하고 또한 비틀림방향이 상호간에 반대이고 이들 배치는 상호 최근접하는 액정분자의 배향방위가 직교하도록 구성하는 것이 필요하다.The principle of this black and whiteization eliminated the linear light dispersion by transmitting the liquid crystal molecules through the first liquid crystal cell in which the liquid crystal molecules were torsionally arranged, and transmitting the light having the linear light dispersion to the first liquid crystal cell and the second liquid crystal cell of the target structure. As a result, the coloring resulting from the linear light dispersion of the light can be eliminated and the black and white display can be realized. In order to accurately perform such a conversion, the second liquid crystal cell, which is an optical compensation plate, has substantially the same retardation value as the first liquid crystal cell, and the torsion directions are opposite to each other, and the arrangement directions of liquid crystal molecules adjacent to each other are orthogonal to each other. It is necessary to configure it.

다른 수단으로서는 상기한 제 2 액정셀 대신에 광학이방성필름을 사용하는 수법도 여러 가지 제안되고 있다. 이것은 광학이방성 필름을 액정셀상에 여러장 적층함으로써 제 2 액정셀과 대략 동일한 기능을 갖도록 하는 수법이다.As another means, various methods of using an optically anisotropic film instead of the above-mentioned second liquid crystal cell have also been proposed. This is a method in which the optically anisotropic film is laminated on the liquid crystal cell several times to have substantially the same function as the second liquid crystal cell.

이상 설명한 광학보상에 의해 STN 디스플레이에서도 백흑표시가 가능하게 되고 또한 칼라필터와의 조합에 의해 보다 부가가치가 높은 칼라표시도 실현할 수 있다. 그러나 단순 멀티플렉스방식은 전압평균화법에 의거했을 때 시분할구동을 원리로 하고 있기 때문에 표시용량을 증대하기 위해서 주사선수를 증가하면 광을 차단할 때의 전압치와 광을 투과시킬 때의 전압차가 현저하게 감소하고, 그 결과 콘트라스트비가 작게 되거나 액정의 응답속도가 늦게 되는 본질적인 문제가 있다. 또한 이러한 종래기술은 액정표시소자를 볼 때의 방위나 각도에 의해 표시화면이 반전되어 보이거나 표시화면이 전혀 보이지 않게 되거나 또는 표시가 색번짐되는 현상이 관측되고 보다 표시품위가 높은 액정표시소자를 실현할 때 크게 문제가 된다.The optical compensation described above enables black and white display in STN displays, and color display with higher added value can be realized by combining with a color filter. However, since the simple multiplex method is based on the time-averaging method based on the voltage averaging method, when the number of scanning players is increased to increase the display capacity, the voltage difference when blocking light and the voltage difference when transmitting light are remarkable. There is an inherent problem of decreasing, and as a result, the contrast ratio becomes small or the response speed of the liquid crystal becomes slow. In addition, such a prior art can realize a liquid crystal display device having a higher display quality because a phenomenon in which the display screen is inverted, the display screen is not visible at all, or the display is colored bleeding is observed due to the orientation or angle when the liquid crystal display device is viewed. This is a big problem.

한편, 액티브매트릭스방식은 각 표시화소마다 박막트랜지스터나 다이오드로 이루어지는 스위칭소자를 구비하고 있기 때문에 주사선수에 관계없이 각 화소액정층에 임의의 전압비를 설정할 수 있다. 따라서 단순매트릭스방식의 경우와 같은 특별한 성능은 액정에 요구되지 않는다. 트위스트각을 STN과 같이 크게 할 필요는 없고 90°로 되어 있다.On the other hand, since the active matrix system includes switching elements made of thin film transistors and diodes for each display pixel, an arbitrary voltage ratio can be set for each pixel liquid crystal layer regardless of the scanning source. Therefore, no special performance is required for the liquid crystal, such as in the case of the simple matrix method. The twist angle does not need to be as large as STN, but is 90 °.

트위스트각이 90°인 액정셀(TN)은 비틀림각이 작기 때문에 선광분산이 없고 무채색으로 고트랜지스트 표시를 얻을 수 있다. 또한 전압에 대한 응답도 STN보다 빠르다. 액티브매트릭스방식과 TN을 조합함으로써 대표시용량으로 콘트라스트비가 높고 응답속도가 빠른 액정표시소자를 실현할 수 있다. 또한 각 화소마다 스위칭소자가 있기 때문에 중간적전압을 인가할 수 있고 이것에 중간색조표시도 가능하다. 또한 칼라필터와 조합함으로써 풀칼라표시도 실현이 용이하다.Since the liquid crystal cell TN having a twist angle of 90 ° has a small torsion angle, there is no beneficiation dispersion and achromatic color high transistor display can be obtained. The response to voltage is also faster than that of STN. By combining the active matrix method and TN, a liquid crystal display device having a high contrast ratio and a fast response time can be realized as a representative capacity. In addition, since there is a switching element for each pixel, an intermediate voltage can be applied, and an intermediate tone display is also possible. In addition, in combination with a color filter, full color display can be easily realized.

그러나, 액티브매트릭스방식의 경우라도 2개의 값을 표시한 경우에는 괜찮지만 중간색조를 표시했을 때에 보는 방향에 따라 표시화면이 반전해 보이거나 표시화면이 전혀 보이지 않게 되고 또는 표시가 색번짐이라는 현상으로 관측되어 보다 표시품위가 높은 액정표시소자를 실현할 때 크게 문제가 된다.However, even in the case of the active matrix method, it is fine when two values are displayed, but when the halftone is displayed, the display screen is inverted depending on the viewing direction, the display screen is not visible at all, or the display is color bleeding. This becomes a problem when realizing a liquid crystal display device having a higher display quality.

이와 같은 표시의 시각의존성을 감소시키는 수단으로서 일본특허공개 87-21423호 공보에 2장의 편광판 사이에 액정셀과 광학이방성이 두께방향으로 부(負)의 폴리머필름인 복굴절층을 배치하는 것이 개시되어 있다. 한편, 일본특허공개 91-67219호 공보에 나선피치길이와 굴절율의 곱이 400nm이하의 코레스테릭 액정상(液晶相)을 나타낸 액정화합물(또는 고분자액정)으로 이루어지는 복굴절층을 액정셀상에 배치하는 것이 개시되어 있다. 이들 2개의 제안은 수직배열(배향기판에 대해 액정분자가 수직으로 배열한 것)한 액정셀의 경우만 고려하고 있고 TN 방식이나 STN방식과 같은 비틀린 배열을 한 액정셀의 경우에는 고려되어 있지 않다. 또한 일본특허출원 91-121578호 공보(일본특개평 4-349429호)에 트위스트각 360°이상의 배열로 틸트각을 가지는 광학보상소자로 액정표시소자의 시야각을 제어하는 제안도 있지만 계조(階調) 표시를 하는 경우에는 시야각 확대의 효과가 아직 충분하다고는 할 수 없다. 그리고 부의 광학이방성 물질의 광축을 비스듬히 배열시키고 TN-LCD의 시야각 특성을 개선하는 기술보고도 되어 있으나(제21회 액정토론회 강연예고집 p.298~301) 모든 방위에 관해서는 보상되어 있지 않다.As a means of reducing the visual dependence of such a display, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 87-21423 discloses disposing a birefringent layer, which is a negative polymer film in the thickness direction, between a liquid crystal cell and optical anisotropy between two polarizing plates. have. On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 91-67219, a birefringent layer composed of a liquid crystal compound (or a polymer liquid crystal) exhibiting a cholesteric liquid crystal phase having a product of spiral pitch length and refractive index of 400 nm or less is disposed on a liquid crystal cell. Is disclosed. These two proposals only consider liquid crystal cells that are vertically aligned (with liquid crystal molecules aligned vertically on the alignment substrate), but not in the case of liquid crystal cells that are twisted, such as TN or STN. . In addition, Japanese Patent Application No. 91-121578 (Japanese Patent Laid-Open No. 4-349429) proposes an optical compensation device having a tilt angle in an array of twist angles of 360 ° or more, but controls the viewing angle of the liquid crystal display device. In the case of displaying, the effect of enlarging the viewing angle is not yet sufficient. In addition, there have been technical reports for arranging the optical axis of negative optically anisotropic materials at an angle and improving the viewing angle characteristics of the TN-LCD (p. 298 to 301, p. 298 to 301).

이상 서술한 액정표시소자의 기본적인 표시원리는 액정에 인가하는 전압에 의해 액정분자의 방향을 변화시키고 액정셀에 광학적인 변화를 발생시키는 데에 있다.The basic display principle of the above-mentioned liquid crystal display element is to change the direction of liquid crystal molecules by the voltage applied to liquid crystal, and to generate an optical change in a liquid crystal cell.

따라서 액정표시소자를 비스듬히 보면 액정분자의 방향이 변화해 보이는데 특히 미소한 중간색조를 표시할 경우 액정분자의 기울기상태를 세밀하게 변화시키기 때문에 보다 현저하다.Therefore, when the liquid crystal display device is viewed obliquely, the direction of the liquid crystal molecules appears to be changed. In particular, when a small halftone is displayed, the inclination state of the liquid crystal molecules is changed more precisely.

이와 같은 액정분자배열의 보는 방법의 시각의존성에 의해 표시화면이 반전해보이거나 전혀 식별할 수 없는 현상으로서 관측되고, 특히 칼라필터와 조합해서 풀칼라표시를 실시할 때에는 표시화면의 재현성이 현저하게 저하해 크게 문제가 된다.The visual dependence of the viewing method of the liquid crystal molecule array is observed as a phenomenon in which the display screen is inverted or indistinguishable at all. Especially, when full color display is performed in combination with a color filter, the reproducibility of the display screen is remarkably decreased. It is a big problem.

본 발명은 상기 불합리를 해결하는 것으로 콘트라스트비 및 표시색의 시각의존성을 개선한 액정표시소자 및 이것에 사용하는 광학이방소자를 얻는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above unreasonability and obtains a liquid crystal display device having improved contrast ratio and visual dependence of display color, and an optically anisotropic element used therein.

본 발명은 이하에 나타낸 특징을 가진 액정표시소자에 있다.The present invention resides in a liquid crystal display device having the features shown below.

본 발명은 적어도 1장의 편광판과 2장의 기판사이에 액정을 끼운 구동용 액정셀과 복수의 광학이방성 단위가 두께방향으로 연결되는 적어도 한 개의 광학이방소자로 구성되고, 상기 광학이방소자는 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 상기 두께방향에 대해 부호(負號)이며, 각각의 광축의 각도가 상기 두께방향으로 일정하지 않고 또한 상기 두께방향으로 최소의 선광성을 갖도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자이다.The present invention comprises a driving liquid crystal cell sandwiching a liquid crystal between at least one polarizing plate and two substrates and at least one optically anisotropic element in which a plurality of optically anisotropic units are connected in a thickness direction, and the optically anisotropic element is the optically anisotropic element. The optical anisotropy of the unit is a sign with respect to the thickness direction, and the angle of each optical axis is arranged so that the angle of each optical axis is not constant in the thickness direction and has minimum opticality in the thickness direction. to be.

상기 광학이방소자의 광축과 구동용 액정셀의 기판표면과의 이루는 각도가 상기 광학이방소자의 층두께방향에 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the angle formed between the optical axis of the optically anisotropic element and the substrate surface of the driving liquid crystal cell is continuously or stepwise changed in the layer thickness direction of the optically anisotropic element.

광학이방소자의 광축의 각도가 구동용 액정셀에 가까운 측에서는 기판표면에 거의 평행하고 상기 기판으로부터 떨어진 측에서는 상기 기판의 법선에 거의 따르도록 상기 광학이방소자의 층내에 변화하고 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the angle of the optical axis of the optically anisotropic element is changed in the layer of the optically anisotropic element so as to be substantially parallel to the substrate surface on the side close to the driving liquid crystal cell and almost on the side of the substrate on the side away from the substrate.

광학이방소자의 광축의 각도가 구동용 액정셀에 가까운 측에서는 거의 기판의 법선을 따르고 상기 기판으로부터 떨어진 측에서는 상기 기판표면에 거의 평행하게 되도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 것이 바람직하다.The angle of the optical axis of the optically anisotropic element is preferably changed in the layer of the optically anisotropic element such that the angle near the driving liquid crystal cell almost follows the normal of the substrate and is substantially parallel to the surface of the substrate on the side away from the substrate.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 층방향으로 기울어져 단일한 축상에 있는 것이 바람직하다.As viewed from the normal direction of the substrate of the driving liquid crystal cell, it is preferable that the direction of the optical axis of the optically anisotropic element is inclined in the layer direction and on a single axis.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 비틀어져 있는 경우도 효과가 있으나 다만 선광성이 적은 것이 바람직하다.When the direction of the optical axis of the optically anisotropic element is distorted when viewed from the normal direction of the substrate of the driving liquid crystal cell, it is effective, but it is preferable that the opticality is low.

또한 광학이방소자의 광축의 각도가 구동용 액정셀에 가까운 측에서는 기판표면에 거의 평행하고 상기 기판으로부터 떨어진 측에서는 상기 기판의 법선에 거의 따르도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 광학이방소자와, 광학이방소자의 광축의 각도가 구동용 액정셀에 가까운 측에서는 거의 기판의 법선을 따르고 있고 상기 기판에서 떨어진 측에서는 상기 기판표면에 거의 평행하게 되도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 제 2 광학이방소자가, 각각 적어도 1개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자를 얻을 수 있다.An optically anisotropic element in which the angle of the optical axis of the optically anisotropic element is substantially parallel to the substrate surface on the side close to the driving liquid crystal cell and on the side away from the substrate almost in accordance with the normal line of the substrate; The second optically anisotropic element is varied in the layer of the optically anisotropic element such that the angle of the optical axis of the optically anisotropic element is almost parallel to the substrate surface on the side near the driving liquid crystal cell and on the side away from the substrate. At least one liquid crystal display device can be obtained.

상기 광학이방소자의 광축이 이 광학이방소자의 한쪽의 면측에서는 이러한 면의 법선방향에 거의 평행하고 상기 면에서 떨어진 측에서는 10°~80°가 되도록 상기 광학이방소자의 층내에서 두께방향으로 변화하고 있는 것이 바람직하다. 광학이방소자의 광축이 이러한 광학이방소자의 한쪽의 면과 이루는 각도가 한쪽 면측에서는 10°~90°가 되도록 선택된 제 1 각도이고, 상기 면에서 떨어진 다른 면측에서는 상기 제 1 각도 보다도 작고 0°~80°의 범위의 제 2 각도를 이루도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 것이 바람직하다.The optical axis of the optically anisotropic element is changed in the thickness direction in the layer of the optically anisotropic element such that on one surface side of the optically anisotropic element is substantially parallel to the normal direction of such surface and 10 ° to 80 ° on the side away from the surface. It is preferable. The optical axis of the optically anisotropic element is a first angle selected such that the angle formed with one surface of the optically anisotropic element is 10 ° to 90 ° on one surface side, and is smaller than the first angle and 0 ° to on the other surface side away from the surface. It is preferable to change in the layer of the optically anisotropic element to achieve the second angle in the range of 80 °.

또한, 광학이방소자의 구동용 액정셀의 기판표면에 거의 평행한 측의 광축이 상기 기판의 법선방향에서 보았을 때에 편광판의 흡수축에 대해 평행 및 그것에 가까운 각도, 또는 직교 및 그것에 가까운 각도로 배치되어 있는 것이 바람직하다.Further, the optical axis on the side substantially parallel to the substrate surface of the driving liquid crystal cell of the optically anisotropic element is arranged at parallel and close angles or perpendicular to the absorption axis of the polarizing plate when viewed in the normal direction of the substrate. It is desirable to have.

또한, 적어도 1장의 편광판과, 2장의 기판간에 액정을 끼운 구동용 액정셀과, 1층이상의 광학이방성 단위로 이루어지는 적어도 1개의 광학이방소자로 구성된 상기 광학이방소자의 광축과 구동용 액정셀의 기판표면과의 이루는 각도가 상기 구동용 액정셀에 가까운 측과 먼 측에서는 거의 동일하지만 중간부에 있어서는 변화하고 있고, 또한 상기 광학이방소자의 광학이방성이 두께방향에 대해 부호인 것을 특징으로 하는 액정표시소자를 얻을 수 있다.A substrate of the optical axis of the optically anisotropic element comprising at least one polarizing plate, a liquid crystal cell for driving a liquid crystal between two substrates, and at least one optically anisotropic element comprising at least one optically anisotropic unit The angle formed with the surface is substantially the same on the side close to the driving liquid crystal cell, but is changed in the middle portion, and the optical anisotropy of the optically anisotropic element is a sign with respect to the thickness direction. Can be obtained.

광학이방소자의 광축과 구동용 액정셀의 기판표면과 이루는 각도가 상기 구동용 액정셀에 가까운 측과 먼 측에서는 거의 동일하지만 중간부에서는 상기 광학이방소자의 층두께방향에 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다.The angle between the optical axis of the optically anisotropic element and the substrate surface of the driving liquid crystal cell is substantially the same on the side near and far from the driving liquid crystal cell, but is continuously or stepwise changed in the layer thickness direction of the optically anisotropic element at the middle portion. It is preferable.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 단일축상에 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the direction of the optical axis of the optically anisotropic element is on a single axis when viewed from the normal direction of the substrate of the driving liquid crystal cell.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 2방향 이상인 것이 바람직하다.It is preferable that the direction of the optical axis of an optically anisotropic element is two or more directions when it sees from the normal line direction of the board | substrate of a drive liquid crystal cell.

구동용 액정셀의 기판의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축이 연속적 또는 단계적으로 비틀어져 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the optical axis of the optically anisotropic element is twisted continuously or stepwise when viewed from the normal direction of the substrate of the driving liquid crystal cell.

편광판과 광학이방소자와의 사이에 2축성의 리터데이션필름을 배치하여 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable to arrange | position a biaxial retardation film between a polarizing plate and an optically anisotropic element.

광학이방소자의 광학이방성단위가 유기 또는 무기재료 또는 고분자 액정으로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the optically anisotropic unit of the optically anisotropic element is made of an organic or inorganic material or a polymer liquid crystal.

또한 본 발명은 이하에 나타낸 특성을 가지는 광학이방소자에 있다.Moreover, this invention exists in the optically anisotropic element which has the characteristic shown below.

복수의 광학이방성 단위가 두께방향으로 연결되는 광학이방소자에 있어서 상기 광학이방소자의 광축과 표면이 이루는 각도가 상기 광학이방소자중의 상하의 표면 근방에서 다르고, 상기 광학이방소자의 광학이방성이 두께방향에 대해 부호인 것을 특징으로 하는 광학이방소자.In an optically anisotropic element in which a plurality of optically anisotropic units are connected in the thickness direction, the angle formed between the optical axis and the surface of the optically anisotropic element is different in the vicinity of the upper and lower surfaces of the optically anisotropic element, and the optical anisotropy of the optically anisotropic element is in the thickness direction. Optical anisotropic element, characterized in that for the sign.

광학이방소자의 광축의 각도가 광학이방소자표면에 대해 상기 광학이방소자의 층두께방향으로 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the angle of the optical axis of the optically anisotropic element is continuously or stepwise changed in the layer thickness direction of the optically anisotropic element with respect to the surface of the optically anisotropic element.

광학이방소자의 광축의 각도가 광학이방소자표면에 거의 평행하고, 상기 광학이방소자의 다른 측의 표면의 법선에 거의 따르도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 것이 바람직하다.The angle of the optical axis of the optically anisotropic element is preferably changed in the layer of the optically anisotropic element such that the angle of the optical axis is substantially parallel to the surface of the optically anisotropic element and almost conforms to the normal of the surface on the other side of the optically anisotropic element.

광학이방소자의 광축의 각도가 광학이방소자표면의 법선에 거의 따르며 상기 광학이방소자의 다른 측의 표면에 거의 평행하게 되도록 상기 광학이방소자의 층내에서 변화하고 있는 것이 바람직하다.The angle of the optical axis of the optically anisotropic element is preferably changed in the layer of the optically anisotropic element such that the angle of the optical axis almost conforms to the normal of the surface of the optically anisotropic element and is substantially parallel to the surface of the other side of the optically anisotropic element.

광학이방소자표면의 법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자의 광축의 방향이 단일축상에 있는 것이 바람직하다.When viewed from the normal direction of the surface of the optically anisotropic element, it is preferable that the direction of the optical axis of the optically anisotropic element is on a single axis.

광학이방소자표면의 법선방향에서 보았을 때 광학이방소자의 광축의 방향이 비틀려 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the direction of the optical axis of the optically anisotropic element is distorted when seen from the normal direction of the surface of the optically anisotropic element.

광학이방소자의 광축과 표면이 이루는 각도가 한쪽측과 다른측에서 거의 동일하지만 중간부에서는 변화하고 있고 또한 상기 광학이방소자의 광학이방성이 두께방향에 대해 부호인 것을 특징으로 하는 광학이방소자.An optically anisotropic element, wherein the angle between the optical axis and the surface of the optically anisotropic element is substantially the same on one side and the other side, but is changed in the middle portion, and the optical anisotropy of the optically anisotropic element is a sign with respect to the thickness direction.

광학이방소자의 광축과 표면이 이루는 각도가 한쪽측과 다른측에서 거의 동일하지만 중간부에서는 상기 광학이방소자의 층두께방향에 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the angle between the optical axis of the optically anisotropic element and the surface is substantially the same on one side and the other side, but is continuously or stepwise changed in the layer thickness direction of the optically anisotropic element at the middle portion.

광학이방소자표면의 법선방향에서 보았을 때에 상기 광학이방소자의 광축의 방향이 단일축상에 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.When viewed from the normal direction of the surface of the optically anisotropic element, it is preferable that the direction of the optical axis of the optically anisotropic element is on a single axis.

광학이방소자표면의 법선방향에 보았을 때에 상기 광학이방소자의 광축의 방향이 2방향이상인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.The optical axis of the optically anisotropic element is preferably two or more directions when viewed in the normal direction of the surface of the optically anisotropic element.

광학이방소자표면의 법선방향에서 보았을 때 상기 광학이방소자의 광축이 연속적 또는 단계적으로 비틀려 있는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the optical axis of the optically anisotropic element is twisted continuously or stepwise when viewed from the normal direction of the surface of the optically anisotropic element.

광학이방소자의 광학이방성 물질층이 유기 또는 무기재료 또는 고분자 액정으로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable that the optically anisotropic material layer of the optically anisotropic element is made of an organic or inorganic material or a polymer liquid crystal.

또한 본 발명은 적어도 2장의 편광판 사이에 2장의 기판간에 액정을 끼운 구동용 액정셀과, 광학이방성 단위의 광학이방성의 부호(符號)가 서로 다른 광학이방성층이 적어도 각각 1층이상 조합되어 배치되고 상기 조합된 광학이방성층의 법선 방향보다 기울어진 방향에서의 선광성이 법선방향에서의 선광성보다 큰 것을 특징으로 하는 광학이방성층을 가지는 액정표시소자를 얻는 것이다.The present invention also provides a driving liquid crystal cell in which a liquid crystal is sandwiched between two substrates between at least two polarizing plates and at least one optically anisotropic layer having different optical anisotropy symbols in an optically anisotropic unit. The liquid crystal display device having the optically anisotropic layer is characterized in that the opticality in the direction inclined from the normal direction of the combined optically anisotropic layer is greater than the linearity in the normal direction.

상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 광학이방성 단위의 광축이 광학이방성 층두께 방향에 대해 균일하게 기울어져 있거나, 또는 광학이방성 층두께 방향으로 연속적으로 변화되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic layer whose optical anisotropy of the said optically anisotropic unit is positively inclined uniformly with respect to the optically anisotropic layer thickness direction, or it changes continuously in the optically anisotropic layer thickness direction.

상기 광학이방성층의 광학이방성단위의 광축이 광학이방성 층두께 방향에 대해 균일하게 기울어져 있거나 또는 광학이방성 층두께 방향으로 연속적으로 변화되어 있고 상기 광축의 방위가 동일한 방향으로 배열되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic layer is uniformly inclined with respect to the optically anisotropic layer thickness direction or continuously changed in the optically anisotropic layer thickness direction and the orientations of the optical axes are arranged in the same direction.

상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호인 광학이방성층과 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 조합체를 구동용 액정셀의 양면측에 배치하여 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable to arrange | position the combination of the optically anisotropic layer whose optical anisotropy of the said optically anisotropic unit is a code | symbol, and the optically anisotropic layer whose optical anisotropy of an optically anisotropic unit is positive number on both surfaces of a drive liquid crystal cell.

상기 부의 광학이방성인 광학이방성 단위로 이루어지는 광학이방성층을 구동용 액정셀에 인접시켜 배치하는 것이 바람직하다.It is preferable to arrange | position the optically anisotropic layer which consists of the said optically anisotropic unit of negative optical anisotropy adjacent to the drive liquid crystal cell.

상기 광학이방성층의 광학이방성 단위의 광축이 광학이방성 층두께 방향에 대해 연속적으로 변화하고 있는 광학이방성층의 광축의 기울기각이 작은 쪽의 면을 상기 구동용 액정셀에 인접시켜 배치하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.Characterized in that the inclination angle of the optical axis of the optically anisotropic layer in which the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic layer is continuously changed with respect to the optically anisotropic layer thickness direction is disposed adjacent to the driving liquid crystal cell. It is desirable to.

상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 광축방위와 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호인 광학이방성층의 광축방위가 서로 직교해서 배치되는 것이 바람직하다.It is preferable that the optical axis orientation of the optically anisotropic layer whose optical anisotropy of the said optically anisotropic unit is positive and the optical axis orientation of the optically anisotropic layer whose optical anisotropy of the optically anisotropic unit is a sign are orthogonal to each other.

또한 상기 액정표시소자에 있어서, 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 광학이방성 단위의 광축이 광학이방성 층두께 방향에 대해 균일하게 기울어지거나 또는 광학이방성층 두께방향으로 연속적으로 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 광학이방소자를 배치한다.Further, in the liquid crystal display device, the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic layer whose optical anisotropy of the optically anisotropic unit is positively inclined uniformly with respect to the optically anisotropic layer thickness direction or continuously changed in the optically anisotropic layer thickness direction The optically anisotropic element is disposed.

광학이방소자는 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호이고, 광축이 두께축과 층단면(層端面)의 일정방향의 축으로 이루어지는 면내에서 층두께 방향으로 연속적으로 변화시킨 배열이고, 층단면에서 상기 광축이 층단면에 대해 거의 수직이며 다른쪽의 층단면에서 상기 광축이 층단면에 대해 10°~60°기울어져 있는 것이 바람직하다.An optically anisotropic element is an optical anisotropy of an optically anisotropic unit, the optical axis is an array in which the optical axis is continuously changed in the layer thickness direction in a plane consisting of an axis of a constant direction of the thickness axis and the layer cross section, and the optical axis at the layer cross section. It is preferable that the optical axis is inclined at 10 degrees to 60 degrees with respect to the layer cross section at a substantially vertical direction with respect to this cross section.

상기 광학이방소자는 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방성층의 광축방위와, 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호인 광학이방성층의 광학방위가 서로 직교하여 배치되는 것이 바람직하다.In the optically anisotropic element, it is preferable that the optical axis orientation of the optically anisotropic layer having the optical anisotropy of the optically anisotropic unit and the optical orientation of the optically anisotropic layer having the optical anisotropy of the optically anisotropic unit are orthogonal to each other.

또한 구동용 액정셀의 배열은 두께방향으로 연속적으로 변화한 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the arrangement of the driving liquid crystal cells is continuously changed in the thickness direction.

본 발명은 상기에 의해 과제를 해결하는 것으로 액정표시소자의 콘트라스트비와 계조 표시시의 밝기, 표시색의 시각의존성을 동시에 감소하거나 또는 액정표시소자가 어느 특정한 콘트라스트비가 얻어지는 영역을 어느 특정한 방위, 시각으로 제어하고자 하는 것이다. 그 작용에 대해 이하에 설명한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems by simultaneously reducing the contrast dependence of the liquid crystal display device, the brightness at the time of gray scale display, the visual dependence of the display color, or the specific orientation and time of view in which the liquid crystal display device obtains a certain contrast ratio. To control. The effect is demonstrated below.

TN이나 STN 등의 액정표시소자에 있어서 광이 액정표시소자의 표시면에 수직으로 입사할 경우와 비스듬히 입사하는 경우에서는 액정표시소자중을 전파하는 광의 편광상태는 다르고, 이 편광상태의 차이가 표시면의 반전현상이나 착색현상에 직접반영된다. 이와 같은 현상은 액정표시소자의 표시면을 보는 각도를 표시면법선으로부터 크게 기울어져 가면 관측되고 특히 액정층에 전압을 인가하는 수단을 가지는 액정셀(이하 구동셀이라 한다)의 액정층에 전압이 인가되어 있는 화소에서 현저하게 나타난다.In liquid crystal display devices such as TN and STN, when the light is incident perpendicularly to the display surface of the liquid crystal display device and when it is inclined at an angle, the polarization state of the light propagating in the liquid crystal display device is different, and the difference in the polarization state is indicated. It is directly reflected on the reversal or coloring of cotton. This phenomenon is observed when the angle of view of the display surface of the liquid crystal display device is inclined greatly from the display surface normal, and voltage is particularly applied to the liquid crystal layer of a liquid crystal cell (hereinafter referred to as a driving cell) having a means for applying a voltage to the liquid crystal layer. Appears remarkably in the applied pixel.

제35도는 종래의 TN 액정표시소자의 표시면 법선에서 좌우의 방향으로 0°에서 60°까지 기울어졌을 때의 표시휘도의 각도의존성을 나타낸 도면이다. 1단계에서 8단계로 표시되어 있는 것은 계조표시의 각 계조번호로, 액정셀에 인가되는 전압이 차례로 달라진다. 단계 1은 0V, 단계 8은 5V가 액정셀에 인가되어 있다. 예를 들면 상방위의 경우 디스플레이의 표시면의 법선으로부터 기울어진 각도(시각)을 0°(정면)에서 60°로 크게 됨에 따라 휘도는 서서히 크게 되어 있다. 실제의 표시에서는 표시색이 새하얗게 되는(백색원)것이 관측된다. 한편 하방위에 대해 보면 시각을 정면(0°)에서 60°로 기울여 가면 상방위와는 역으로 휘도는 저하해간다. 이 현상은 실제의 표시화면에 있어서는 표시색이 어둡게 되는(흑색원) 것으로 관측된다. 또한 정면에 있어서 가장 밝은 표시단계 1과 그것보다 낮은 계조 레벨 2는 상방위의 시각 35°에서 대소관계가 역전되고 실제의 표시화면에 있어서는 사진필름의 네가(negative)와 같은 반전한 표시(반전)로 관측된다. 어느 계조 단계에 관해서도 시각이 변화해도 투과율이 변화하지 않는 것이 이상적이다. 그러나 실제의 TN의 시각특성은 제35도에 나타낸 바와 같이 좌우방위의 특성은 비교적 좋지만 상하방위의 특성은 나쁘다.FIG. 35 is a view showing the angle dependency of display luminance when tilted from 0 ° to 60 ° in the left and right directions in the display surface normal line of the conventional TN liquid crystal display device. The steps displayed in steps 1 through 8 are the respective gradation numbers of the gradation display, and the voltages applied to the liquid crystal cells are sequentially changed. In step 1, 0V and step 8, 5V are applied to the liquid crystal cell. For example, in the upward direction, the luminance is gradually increased as the angle (time) inclined from the normal of the display surface of the display is increased from 0 ° (front face) to 60 °. In actual display, it is observed that the display color becomes white (white circle). On the other hand, when viewing the downward direction, when the time is tilted from the front (0 °) to 60 °, the brightness decreases inversely to the upper direction. This phenomenon is observed to be dark (black circle) in the display color on the actual display screen. In addition, the brightest display stage 1 on the front side and the gradation level 2 lower than that are reversed in magnitude at 35 ° in the upper direction and inverted display (negative) such as the negative of the photographic film on the actual display screen. Is observed. It is ideal that the transmittance does not change even when the time is changed in any of the gradation steps. However, as shown in FIG. 35, the visual characteristics of the actual TN are relatively good in the left and right azimuth, but bad in the up and down azimuth.

이와 같은 현상이 일어나는 것은 상기한 바와 같이 액정표시소자의 시각특성은 액정표시소자에 입사하는 광의 입사각도에 따라 편광상태가 다른 것에 기인하기 때문이지만, 이것에 대해서 TN을 예로 상세하게 설명한다.This phenomenon occurs because, as described above, the visual characteristic of the liquid crystal display device is due to the different polarization state depending on the incident angle of light incident on the liquid crystal display device, but this will be described in detail with reference to TN.

제3도에 TN형 액정표시소자의 동작원리를 나타낸다. 제3(a)도는 전극(3c, 3d)에 전압무인가시의 TN셀 중의 액정분자(LM)의 배열상태를 나타내고 있다. 전압(V)이 인가되고 있지 않을 때에는 액정분자는 기판에 대해서 거의 평행하게 액정층의 두께방향(도면에서는 Z축의 방향)으로 액정분자끼리 평행하게 되어 연속적 으로 비틀린 배열을 하고 있다. 이 배열에 편광자(Pi)에 의해 편광된 광(Li)이 입사하면, 편광면은 액정분자(LM)의 비틀림 배열에 따라 회전하고, 액정층을 나온 곳에서는 편광면은 액정층에 들어가기 전의 편광면에 대해서 액정층의 트위스트각만큼 회전한다. 이 회전한 방향에 검광자(Po)의 투과축(Pot)을 맞추면 투과광(Lo)이 얻어진다.3 shows the operation principle of the TN type liquid crystal display device. FIG. 3 (a) shows the arrangement state of the liquid crystal molecules LM in the TN cell when no voltage is applied to the electrodes 3c and 3d. When no voltage V is applied, the liquid crystal molecules are parallel to the substrate in the thickness direction of the liquid crystal layer (in the direction of the Z axis in the drawing), and the liquid crystal molecules are continuously twisted. When the light Li polarized by the polarizer Pi enters into this arrangement, the polarization plane rotates according to the torsional arrangement of the liquid crystal molecules LM, and where the polarization plane exits the liquid crystal layer, the polarization plane is polarized before entering the liquid crystal layer. It rotates by the twist angle of a liquid crystal layer with respect to a surface. When the transmission axis Pot of the analyzer Po is matched with this rotation direction, the transmitted light Lo is obtained.

제3(b)도는 전압인가시의 TN셀 중의 액정분자의 배열상태를 나타내고 있다. 전압(V)의 인가에 의해 액정분자(LM)는 상승하고, 셀의 중앙부근의 액정분자(LMc)는 전극근방의 액정분자(LMs) 보다도 기울어진다. 전극(3c, 3d)근방의 액정분자(LMs)의 기울기가 작은 것은 전극-액정층 계면의 배향규제력(액정을 배향시키기 위해서 필요)이 있기 때문이다. 전압(V)의 크기에 따라서 액정분자의 기울기가 커지며, 이것과 동시에 비틀림 배열도 변형되고, 전압이 더 커지면 마침내는 비틀림이 풀린다. 이와 같은 상태로 편광(Li)이 입사하면 비틀림 배열이 아니기 때문에 편광면(Lp)은 회전하지 않고 액정층을 진행하고, 액정층을 나온 곳에서는 편광면은 액정층에 입사하기 전과 변화하지 않는다. 따라서, 검광자(Po)의 투과축(Pot)은 편광면(Lp)과 직교하기 때문에 편광은 투과할 수 없다. 또한, 중간색조를 표시하려면 액정층에 인가하는 전압의 크기를 이것보다 작게 설정하며, 배향의 비틀림 배열을 약간 남기고, 액정층을 출사하는 편광면을 약간 회전시켜 중간의 투과광을 얻는다.FIG. 3 (b) shows the arrangement state of the liquid crystal molecules in the TN cell at the time of voltage application. By the application of the voltage V, the liquid crystal molecules LM rise, and the liquid crystal molecules LMc near the center of the cell are inclined more than the liquid crystal molecules LMs near the electrodes. The inclination of the liquid crystal molecules LMs near the electrodes 3c and 3d is small because there is an orientation control force (necessary for orienting the liquid crystal) of the electrode-liquid crystal layer interface. According to the magnitude of the voltage V, the inclination of the liquid crystal molecules increases, and at the same time, the torsional arrangement is deformed, and when the voltage becomes larger, the torsion is finally released. When the polarization Li is incident in such a state, the polarization plane Lp does not rotate, and thus the polarization plane Lp does not rotate, and where the polarization plane exits the liquid crystal layer, the polarization plane does not change as before incident on the liquid crystal layer. Therefore, since the transmission axis Pot of the analyzer Po is orthogonal to the polarization plane Lp, polarization cannot transmit. In addition, in order to display the halftone, the magnitude of the voltage applied to the liquid crystal layer is set smaller than this, leaving a slight twisting arrangement of the alignment, and slightly rotating the polarization plane exiting the liquid crystal layer to obtain intermediate transmitted light.

이상의 원리에 의해 투과광을 비틀림 배열의 왜곡을 이용하여 제어하고 있다. 다음에 비스듬한 방향의 광에 대한 현상을 설명한다.By the above principle, transmitted light is controlled using the distortion of a torsional arrangement. Next, the phenomenon with respect to the light of an oblique direction is demonstrated.

제4도는 중간색조를 표시할 때의 분자배열상태에 비스듬한 부분에서 광이 입사하는 상태를 설명하는 도면이다. 제4(a)도는 중간색조 표시시의 분자배열상태(LMint)와 2개의 입사광의 방향(L, U)의 관계를 도시한 사시도이고, 이것을 보다 알기 쉽게 하기 위해 Y축 방향에서 본 도면을 제4(b)도, 제4(c)도에 나타낸다. 여기서 구동용 액정셀의 기판의 법선방향을 Z축, 기판면을 XY축으로 나타내고 있다. 상하의 기판의 전극(3c, 3d) 부근의 액정분자(LMs)는 약간 비스듬하게 배열되어 있다. 이 기울기는 프레틸트각이라고 불리고, 일반적으로 프레틸트란기판-액정계면에 있어서의 액정분자의 기울기를 나타내고, 그 기울기의 각도를 프레틸트각(α0)이라고 말한다. 전압무인가시에는 상하의 기판(3a, 3b)간에 걸쳐 동일 각도로 기울고 있다. 전압(V)이 인가되는 영역에 걸쳐 소정의 기울기(프레틸트)가 있으면, 전압이 인가되었을 때의 경사방향이 프레틸트의 방향으로 맞춰지기 때문에 그 결과 균일한 표시를 할 수 있다. 만일 프레틸트가 없는 경우에는 전압이 인가되었을 때에 액정분자의 기우는 방향이 제각각이 되어, 경사방향이 다른 영역의 경계에 결함선이 발생하여 표시품위를 현저하게 저하시키는 원인이 된다. 따라서 균일한 표시를 얻기 위해서는 프레틸트는 불가결하고, 그 각도는 TN 모드에 있어서는 1°에서 6°가 일반적이다.4 is a diagram for explaining a state in which light is incident on oblique portions in a molecular arrangement state when displaying halftones. FIG. 4 (a) is a perspective view showing the relationship between the molecular arrangement state LMint and the directions L and U of two incident light beams when displaying halftones. FIG. 4 (b) is also shown in FIG. 4 (c). Here, Z-axis is shown by the normal line direction of the board | substrate of a drive liquid crystal cell, and the board | substrate surface is shown by the XY axis. The liquid crystal molecules LMs near the electrodes 3c and 3d of the upper and lower substrates are arranged slightly obliquely. This inclination is called a pretilt angle, and generally shows the inclination of the liquid crystal molecule in a pretiltlan substrate-liquid crystal interface, and the inclination angle is called the pretilt angle (alpha) 0. When no voltage is applied, the substrate is inclined at the same angle between the upper and lower substrates 3a and 3b. If there is a predetermined slope (pretilt) over the region where the voltage V is applied, the inclination direction when the voltage is applied is aligned in the direction of the pretilt, and as a result, a uniform display can be performed. If there is no pretilt, the tilting direction of the liquid crystal molecules becomes different when voltage is applied, and defect lines are generated at boundaries between regions having different inclination directions, which causes a reduction in display quality. Therefore, in order to obtain a uniform display, pretilt is indispensable, and the angle is generally 1 ° to 6 ° in the TN mode.

따라서 제4(b)도, 제4(c)도에 나타내는 바와 같이 특히 중간색조를 표시했을 때에는 액정분자의 배열상태는 Y축에 대해서 비대칭하게 된다. 제4(b) 도의 +X축에서 +Z축의 방향으로 경사로 입사하는 L의 편광에 관해서는 제5도의 LM-L에 나타낸 바와 같이 배열은 액정분자(LM)에 기울기가 없는 상태(마치 전압무인가시의 배열상태)가 되어 편광면은 크게 회전할 수 있다. 그 결과 투과광은 정면에서부터 입사광(Z축에 평행한 광)에 대한 출사광의 강도보다도 커진다. 한편, 제4(c)도의 이것과 반대의 방위에서(-X축에서 +Z축의 방향으로 비스듬하게)입사하는 편광(U)에 대해서는 제5도의 LM-U에 나타낸 바와 같이 배열은 액정분자(LM)가 크게 기운 상태(마치 더 큰 전압이 인가된 배열상태)가 되어 편광면은 회전할 수 없게 된다. 그 결과, 투과광은 정면으로부터의 입사광(Z축에 평행한 광)에 대한 출사광의 강도보다도 작아진다. 제35도와의 대칭관계는 제4도의 L의 방위는 제35도의 상방위에 제4도의 U방위는 제35도의 하방위에 상당한다.Therefore, as shown in Fig. 4 (b) and Fig. 4 (c), when the intermediate tones are displayed, the arrangement state of the liquid crystal molecules becomes asymmetric with respect to the Y axis. As shown in LM-L of FIG. 5 with respect to the polarized light of L that enters the inclination in the direction of + Z axis from + X axis of FIG. 4 (b), the arrangement is in a state where there is no inclination in liquid crystal molecules LM (just like voltage unmanned) Visible state), the polarization plane can be greatly rotated. As a result, the transmitted light becomes larger than the intensity of the emitted light with respect to the incident light (light parallel to the Z axis) from the front side. On the other hand, with respect to the polarized light U incident in the opposite direction to this in Fig. 4 (c) (obliquely in the direction of the -Z axis to the + Z axis), as shown in LM-U of Fig. 5, the arrangement is a liquid crystal molecule ( LM) becomes largely inclined (as in a state in which a larger voltage is applied) and the polarization plane cannot be rotated. As a result, the transmitted light becomes smaller than the intensity of the emitted light with respect to the incident light (light parallel to the Z axis) from the front surface. The symmetrical relationship with FIG. 35 corresponds to the orientation of L in FIG. 4 in the upward direction of FIG. 35 and the U direction in FIG. 4 corresponds to the downward direction of FIG.

이상 설명한 바와 같이 중간색조에서의 투과광의 방위의존성은 액정분자의 배열의 비대칭성에 기인한다. 이 배열의 비대칭성은 광이 입사하는 방위에 의해 편광면의 회전(선광성)각도가 다르고, 그 결과 투과율에 변화가 생긴다. TN형 액정표시소자에서는 상방위에서는 선광성이 발생하고, 하방위에서는 선광성이 감소하는 경향이 있다고 말할 수 있다. 따라서 이것을 개선하려면 상방위에서 선광성이 감소하고, 하방위에서 선광성이 발생하는 광학이방소자를 부가함으로써 액정표시소자의 시각의존성을 개선할 수 있다.As described above, the orientation dependence of transmitted light in the halftones is due to the asymmetry of the arrangement of liquid crystal molecules. The asymmetry of this arrangement varies the rotational (optical) angle of the polarization plane depending on the direction in which light is incident, resulting in a change in transmittance. In the TN type liquid crystal display device, it can be said that the photoensitivity occurs in the upper direction, and the photoensitivity tends to decrease in the lower direction. Therefore, in order to improve this, the optical dependence of the liquid crystal display device can be improved by adding an optical anisotropy device in which optical lightness is decreased in the upper direction and optical lightness occurs in the lower direction.

첫 번째로 광학이방소자에 요구되는 특성을 정리하면 광학이방소자에 요구되는 특성은 상하방위의 어느 한쪽의 시각특성(視角特性)이 양호하지 않은 구동용 액정셀에 대해서 상방위와 하방위간에 선광의 외전방향이 역이 된다.Firstly, the characteristics required for the optically anisotropic element are summarized. The characteristics required for the optically anisotropic element are based on the linearity between the upper and lower directions for the liquid crystal cell for driving in which the visual characteristics of either the upper or lower direction are not good. The abduction direction is reversed.

또, 두 번째로 다른 방위에 대해서 시각특성을 개선하는 특성인 것이 요구된다.Secondly, it is required to be a characteristic that improves visual characteristics with respect to different orientations.

본 발명은 이와 같은 특성을 갖는 광학이방소자 및 이 광학이방소자를 구비한 액정표시소자를 얻는 것이다.The present invention provides an optically anisotropic element having such characteristics and a liquid crystal display device having the optically anisotropic element.

본 발명에 관한 광학이방소자의 구성에 대해서 설명한다.The structure of the optically anisotropic element which concerns on this invention is demonstrated.

본 발명에 있어서의 광학이방소자는 광학이방성을 갖는 막, 판, 시이트형상의 평면체이고, 두께를 갖는다. 광학이방성이 부(負)호의 소자에서는 제9도에 나타내는 바와 같이 평면을 구성하는 XY축 방향에 대해서 수직인 Z축, 즉 광축의 굴절율이 작다.The optically anisotropic element in this invention is a film | membrane, plate, sheet-like flat body which has optical anisotropy, and has thickness. In the element with the optical anisotropy, as shown in Fig. 9, the refractive index of the Z axis or the optical axis perpendicular to the XY axis direction constituting the plane is small.

광축이 일정의 방향을 향한 광학이방성을 갖는 얇은 층을 광학이방성 단위라고 정의하고, 상기 광학이방소자는 이 단위가 다층으로 적재된 구성이라고 한다. 각층의 경계가 구분되지 않은 것도 포함된다.A thin layer having optical anisotropy in which the optical axis faces a certain direction is defined as an optically anisotropic unit, and the optically anisotropic element is referred to as a configuration in which the unit is stacked in multiple layers. It also includes unbounded boundaries of each layer.

따라서 본 발명의 대표구성은 적어도 1장의 편광판과, 2장의 기판간에 액정을 끼운 구동용 액정셀과, 복수의 광학이방성 단위가 두께 방향으로 연속적인 적어도 1개의 광학이방소자로 구성되고, 상기 광학이방소자는 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 상기 두께방향에 대해서 부호(負號)이고, 각각의 광축의 각도가 상기 두께방향에 대해서 일정하지 않으며, 또한 상기 두께방향에서 최소의 선광성을 갖도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자에 있다.Therefore, the representative configuration of the present invention comprises at least one polarizing plate, a driving liquid crystal cell in which a liquid crystal is sandwiched between two substrates, and at least one optically anisotropic element in which a plurality of optically anisotropic units are continuous in a thickness direction. The element is arranged so that the optical anisotropy of the optically anisotropic unit is a sign with respect to the thickness direction, and the angle of each optical axis is not constant with respect to the thickness direction, and has minimum opticality in the thickness direction. The liquid crystal display device is characterized by the above-mentioned.

예를 들면 그 한 실시예로서 소자 한쪽면에서 다른쪽 면에 걸쳐 광축이 한쪽 면에서는 거의 면에 평행하고, 다른쪽 면에 걸쳐서 서서히 기울기를 변화시켜 다른 쪽 면에서 거의 수직이 되는 하이브리드 구조의 광학이방소자를 들 수 있다.For example, in one embodiment, the optical structure of a hybrid structure in which the optical axis is substantially parallel to one side on one side and almost inverted on the other side by gradually changing the inclination over the other side on one side of the device. Anisotropic elements can be mentioned.

또 시각의존성을 개선하기 위해서 본 발명은 광학이방성 단위의 광학이방성의 부호가 서로 다른 광학이방성층이 적어도 각각 1층이상 조합된 광학이방소자 조합체에 있다. 이들 이방성 소자는 조합된 광학이방성층의 법선방향보다 기운 방향에서의 선광성이 법선방향에서의 선광성보다 큰 것을 특징으로 하며, 예를 들면 정(正)과 부(負)호의 광학이방성체를 한쌍으로 하는 조합체로 사용한다. 이것을 예를 들면, 구동용 액정셀의 양면측에 배치한다.In order to improve the visual dependence, the present invention is directed to an optically anisotropic device assembly in which at least one optically anisotropic layer having different optical anisotropy codes of optically anisotropic units is combined. These anisotropic elements are characterized in that the opticality in the tilting direction is greater than that in the normal direction of the combined optically anisotropic layer, for example, a pair of positive and negative optical anisotropies. It is used as a combination. This is arrange | positioned at the both sides of the drive liquid crystal cell, for example.

우선, 광학이방소자에 요구되는 특성을 정리하면 광학이방소자에 요구되는 특성은 「상방위와 하방위간에서 선광의 회전방향이 반대」라는 것에 있다.First, when the characteristics required for the optically anisotropic element are summarized, the characteristic required for the optically anisotropic element is that the rotation direction of the beneficiation is reversed between the upper and lower directions.

제6도는 본 발명의 광학이방소자의 광축의 배열상태를 나타내는 도면이고, 제6(a)도는 본 발명의 광학이방소자의 단면도이고, 타원으로 나타나 있는 것은 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 단위(LD)를 나타내고 있으며, 타원의 단축법선이 광축(OL)에 상당한다. 단위는 1개의 분자라도 좋고, 적층 등으로 늘어서 있는 복수의 분자로 구성되어도 좋다.6 is a view showing the arrangement of the optical axis of the optically anisotropic element of the present invention, Figure 6 (a) is a cross-sectional view of the optically anisotropic element of the present invention, shown as an ellipse is an optically anisotropic unit constituting the optically anisotropic element ( LD), and the short axis normal of the ellipse corresponds to the optical axis OL. The unit may be one molecule or may be composed of a plurality of molecules arranged in a stack or the like.

하측의 기판(2d)에서의 상측의 기판(2a)에 걸쳐 장축의 기울기가 연속적으로 변화하고 있으며, 하기판(2d) 부근에서는 기판면에 대해서 거의 수직이고 상기판(2a)부근에서 거의 평행하다(하이브리드배향). 이 배열을 위에서 본 예가 제6(b)도에 나타나 있다. 도면중의 화살표는 광축의 방향을 나타내고 있다. 제6(c)도는 Z축에서 비스듬하게 관측했을 때의 배열도이다. 기울기 방향은 도면중의 XYZ축으로 나타나 있다. 이것과 역의 비스듬한 방향에서 본 도면을 제6(d)도에 나타냈다. 제6(c)도, 제6(d)도에서 알 수 있는 바와 같이 제6(a)도의 배열을 Z축보다 비스듬하게 관측하면, 제6(c)도에서는 아래에서 위로 진행함에 따라 진행 방향에서 보아 좌로 비틀리고, 제6(d)도에서는 이 역인 오른쪽으로 비틀려져 배열하고 있다. 이와 같이 비스듬하게 배열하고 있는 광학이방소자에 의해 상기한 「상방위와 하방위간에서 선광의 회전방향이 반대」이라는 특성을 실현할 수 있다.The inclination of the long axis is continuously changed from the lower substrate 2d to the upper substrate 2a, and in the vicinity of the lower substrate 2d, it is almost perpendicular to the substrate surface and almost parallel to the vicinity of the upper substrate 2a. (Hybrid orientation). An example of this arrangement from above is shown in Figure 6 (b). Arrows in the figure indicate the direction of the optical axis. 6 (c) is an arrangement diagram when observed obliquely from the Z axis. The inclination direction is shown by the XYZ axis in the figure. The figure seen from the oblique direction opposite to this is shown to FIG. 6 (d). As seen in FIG. 6 (c) and FIG. 6 (d), when the arrangement of FIG. 6 (a) is observed obliquely from the Z axis, in FIG. 6 (c), the traveling direction proceeds from the bottom to the top. It is twisted to the left as seen in Fig. 6 (d), and is arranged to be twisted to the right which is this inverse. The optical anisotropic elements arranged obliquely in this manner can realize the above-described "opposite rotation direction between the upper and lower directions".

또한, 본 발명의 광학이방소자로서의 광학이방소자는 그 두께 방향으로 광학적으로 광학이방성 물질층 단위를 다층으로 적층한 구조로 볼 수 있다. 각 층 단위가 광축을 가지고, 이것의 광축의 기울기가 연속적으로 또는 단계적으로 변화하고 있는 구성이다. 또한, 두께 방향에서 최소의 선광성을 갖는 광축배열을 취하고 있다.In addition, the optically anisotropic element as the optically anisotropic element of the present invention can be seen as a structure in which the optically anisotropic material layer unit is laminated in multiple layers in the thickness direction thereof. Each layer unit has an optical axis, and the inclination of this optical axis changes continuously or stepwise. Moreover, the optical axis arrangement which has the minimum linearity in the thickness direction is taken.

다음에 이와 같은 광학이방소자를 어떻게 하여 구동셀과 조합시키면 양호한 보상효과가 얻어지는가에 대해서 설명한다.Next, how the optical anisotropic element is combined with the driving cell will be described to obtain a good compensation effect.

제7(a)도는 제3도, 제4도, 제5도에 나타낸 구동셀을 제6도와 동일하게 화살표로 나타낸 도면으로, 부호 Lip가 입사광의 편광축, 부호 Lop가 출사광의 편광축을 나타내고 있다. 제7(a)도는 광학이방소자를, 제7(b)도는 중간색조에 상당하는 전압을 인가한 구동셀(TN)을 Z축에서 본 도면이다. 제7(c)도는 Z축상에서 +X축측에 도달해 보았을 때의 광학이방소자를 구성하는 각 광학이방성 물질층의 분자의 배열을 나타낸 도면이고, 도면중에 직선편광이 입사한 경우의 선광상태를 나타냈다. 이 방향에서는 광학이방소자는 입사광의 편광면을 좌방향으로 회전시키는 성질(좌선광능)이 있다. 제7(d)도에 제7(c)도와 동일방향에서 보았을 때의 구동셀의 배열상태를 나타냈다. 액정분자는 중간색조에 상당하는 전압(액정이 동작하는 임계전압(한계값 전압)보다 조금 큰 전압)이 인가되어 있기 때문에 서서히 기울고 있고, 이 방향에서 보면 액정분자의 장축방향의 길이와 단축방향의 길이가 거의 동일하게 되는 배향부분이 발생한다. 그 때문에 입사편광은 그다지 선광되지 않고 투과하고, 출사광의 편광축(Lop)의 방향은 입사광의 편광축(Lip)과 거의 변함이 없다. 이것이 표시가 어두워지는 「흑색원」이라고 불리는 표시이상의 원인이고, 이 경우 좌회전에 편광을 선광(선광능을 증가시킴)시키면, 이것이 개선된다. 여기에는 상기 제7(c)도의 광학이방소자가 적합하다. 제7(c)도의 광학이방소자에는 좌선광능이 있고, 구동셀로 부족한 선광을 보충한다.7 (a) is a diagram in which the driving cells shown in FIGS. 3, 4, and 5 are indicated by arrows in the same manner as in FIG. 6, with the symbol Lip representing the polarization axis of incident light and the symbol Lop indicating the polarization axis of the emitted light. FIG. 7 (a) shows the optical anisotropic element and FIG. 7 (b) shows the driving cell TN to which the voltage corresponding to the halftone is applied from the Z axis. 7 (c) is a diagram showing the arrangement of molecules of each optically anisotropic material layer constituting the optically anisotropic element when it reaches the + X axis side on the Z axis, and shows the beneficiation state when linearly polarized light is incident in the figure. Indicated. In this direction, the optically anisotropic element has the property of rotating the polarization plane of the incident light in the left direction (left ray ability). FIG. 7 (d) shows an arrangement state of the drive cells when viewed from the same direction as that of FIG. 7 (c). The liquid crystal molecules are gradually inclined because a voltage corresponding to the intermediate tone (a voltage slightly higher than the threshold voltage (limit voltage at which the liquid crystal operates)) is applied, and from this direction, the length and the short axis direction of the liquid crystal molecules are viewed. Orientation portions occur in which the lengths are almost equal. Therefore, the incident polarization is transmitted without being linearly polarized, and the direction of the polarization axis Lo of the emitted light is almost unchanged from the polarization axis Lip of the incident light. This is the cause of display abnormality called "black circle" in which the display becomes dark. In this case, if the polarized light is increased (increased the optical power) in the left turn, this is improved. The optically anisotropic element of FIG. 7 (c) is suitable for this. The optically anisotropic element of Fig. 7 (c) has left line light capability and compensates for the insufficient line light as a drive cell.

한편, 이것과 역방위에 대해서는 제7(e)도, 제7(f)도를 사용하여 설명한다. 제7(e)도, 제7(f)도는 제7(a)도의 광학이방소자를 Z축의 방향에서 -X축에서 관측했을 때의 광축의 배열을 나타낸 것으로, 도면의 입사광에 대해서 오른쪽으로 선회시키는 특성(우선광능)을 갖는다. 제7(f)도는 제7(d)도와 동일하게, 중간색조의 전압이 인가된 상태이고, 이 방향에서 실제로는 액정분자가 기울고 있는 것에도 불구하고 기울고 있지 않은 것 같이 보이고, 그 때문에 큰 선광능이 나온다. 이것이 표시가 필요이상으로 밝아지는 「백색원」이라고 불리는 표시이상의 원인이 되며, 좌회전의 선광을 억제하는 우선광을 적용하면 여분의 선광을 해소할 수 있어 「백색원」이 개선된다. 제7(e)도의 광학이방소자는 우선광능이 있고, 이것을 구동셀과 조합시키는 것으로 소자의 특성개선을 도모할 수 있다.In addition, this and reverse direction are demonstrated using FIG. 7 (e) and FIG. 7 (f). 7 (e) and 7 (f) show the arrangement of the optical axes when the optically anisotropic element of FIG. 7 (a) is observed from the -X axis in the direction of the Z axis, and turns to the right with respect to the incident light in the figure. It has the characteristic (priority optical power) to make. Fig. 7 (f) is the same as that of Fig. 7 (d), in which the voltage of the midtones is applied, and in this direction, the liquid crystal molecules are not inclined even though they are inclined. Comes out. This causes a display abnormality called a "white circle" in which the display becomes brighter than necessary, and applying a priority light that suppresses the beneficiation of the left turn can eliminate the extra beneficiation, thereby improving the "white circle". The optically anisotropic element of FIG. 7 (e) has a first optical capability, and by combining this with a driving cell, the characteristics of the element can be improved.

이상, 광학이방소자 표면의 법선에 대해서 기운 방향에서의 선광성이 법선의 방향에서의 선광성보다도 큰 하이브리드 배향의 광학이방소자를 예로 하여 시야 확대의 원리설명을 했지만, 하이브리드 배향으로 비틀림 배향한 광학이방소자나, 상하기판간에서 균일하게 틸트배향한 광학이방소자에서도 하이브리드 배향의 광학이방소자와 유사한 특성이 얻어지며, 그것은 액정표시소자의 설계사양에 따라서 선택할 수 있다. 또한 TN을 예로 설명했지만, STN에서도 동일한 원리를 적용할 수 있기 때문에 STN의 시각을 개선하는 수단으로 사용하는 것도 가능하다.The optical anisotropy in which the optical anisotropy in which the optical anisotropy in the tilting direction with respect to the normal of the optically anisotropic element surface is larger than the optical anisotropy in the direction of the normal is described as an example of the enlargement of the field of view, but is twisted in the hybrid orientation. In the optically anisotropic element evenly tilted between the upper and lower plates, similar characteristics to those of the hybrid anisotropic element are obtained, which can be selected according to the design specifications of the liquid crystal display element. In addition, although TN has been described as an example, the same principle can be applied to STN, so it can be used as a means of improving the vision of STN.

부의 광학이방성을 나타내는 광학이방체를 상기한 바와 같은 하이브리드 배열에 의해 소자의 비스듬한 방향의 선광성 쪽이 정면방향(Z축)보다도 큰 특성을 갖는 것에 의해 주로 「흑색원」이나 「백색원」의 표시이상에 관하여 큰 개선효과가 있다. 또한, 상기한 설명에서는 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호(負號)인 경우를 나타냈지만, 비스듬한 방향의 선광성 쪽이 정면 방향보다 큰 특성을 나타내는 경우는 광학이방성이 정호라도 동일한 효과를 발휘하는 것은 말할 나위도 없다.The optical anisotropy showing negative optical anisotropy is characterized by the optical arrangement in the oblique direction of the device having a characteristic larger than the front direction (Z axis) by the hybrid arrangement as described above, thereby mainly displaying abnormality of "black circle" or "white circle." There is a big improvement in terms of. In the above description, the optical anisotropy of the optically anisotropic unit constituting the optically anisotropic element is shown as a sign. However, when the optically anisotropy in the oblique direction shows a characteristic larger than the front direction, Not to mention the same effect.

또한, 상기 설명에서는 하이브리드 배열에 대해서 나타냈지만, 비스듬한 방향의 선광성 쪽이 정면방향보다 큰 특성을 나타내는 것은 이와 같은 배열만이 아니라, 소자법선방향에서 보았을 때에 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 단위의 광축이 소자면 방향으로 비틀린 배열이라도 광학이방소자의 양단면에서의 광축의 기울기가 동일하고, 내부 배열이 연속적 또는 계단적 변화한 배열이나 예를 들면, 하이브리드 배열을 2개 겹친 밴드 배열이나 스프레이 배열이라도 동일한 효과가 얻어진다.In addition, in the above description, the hybrid array is shown, but the optical axis of the optically anisotropic unit constituting the optically anisotropic element when viewed from the device normal line direction is not only such an arrangement but also exhibits a characteristic in which the beneficiation in the oblique direction is larger than the front direction. Even if the arrangement is twisted in the direction of the element surface, the arrangement of the optical axis with the same inclination of the optical axis at both ends of the optical anisotropic element, and the arrangement of the internal arrangement being continuously or stepwise changed, for example, the band arrangement or the spray arrangement of two hybrid arrays. The same effect is obtained.

또한, 광학이방소자의 리터데이션값은 구동용 액정셀의 리터데이션값보다도 작은 값인 것이 바람직하고, 중간색조를 표시하는 전압이 인가되었을 때의 구동용액정셀의 리터데이션값 부근의 값인 것이 보다 바람직하다. 그러나 이 값은 제품 사양이나 양산성 등에 의해 의존하여 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 조합되어 사용하는 광학이방소자나 그 매수 등에 의해 광학이방소자의 배열이나 배치 등은 제품사양, 양산성, 가격 등에 의해 여러 가지로 변화한다.The retardation value of the optically anisotropic element is preferably smaller than the retardation value of the liquid crystal cell for driving, and more preferably near the retardation value of the liquid crystal cell for driving when a voltage indicating an intermediate tone is applied. Do. However, this value is not necessarily limited to this, depending on product specifications or mass productivity. Further, the arrangement and arrangement of the optical anisotropic elements vary depending on the product specifications, mass productivity, price, etc., depending on the optical anisotropic elements used in combination, the number of copies thereof, and the like.

또한, 제품 사양에 시각특성을 조합시킬 때에 STN에 사용되는 바와 같은 2축성의 광축을 갖는 광학이방소자나 광학이방성 단위의 광학이방성이 정호인 광학이방체가 여러 가지 배열된 광학이방소자, 또는 광학이방성 물질의 광학이방성이 2축성인 광학이방체를 여러 가지 배열시킨 광학이방소자 등과 조합시켜 사용해도 동일한 효과가 얻어지는 것은 말한 나위도 없다.In addition, when an optical characteristic is combined with a product specification, an optical anisotropic element having a biaxial optical axis, or an optical anisotropic element having various optical anisotropies having an optical anisotropy of an optical anisotropic unit, or an optical anisotropy It goes without saying that the same effect can be obtained even when the optical anisotropy having the optical anisotropy of a material is used in combination with an optically anisotropic element having various arrangements.

부의 광학이방성을 나타내는 물질로서 트리페닐렌핵에 에스테르 결합으로 알킬 사슬이 부착된 C18H6(OCOC7H15)6나 벤젠핵을 갖는 C6(OCOCmH2m+1)6등이 있고, 이것은 디스코틱액정이라고 불린다. 이것을 액정상을 나타내는 온도영역에서 소망하는 배열을 형성시켜 배열이 변화하지 않도록 결정상으로 사용할 수도 있다. 또한, 액정상을 나타내는 온도범위를 액정모듈의 동작온도범위로 하며, 전계 등에 의해 배열을 제어할 수 있도록 광학이방소자를 만들면 시각특성을 전압제어하는 것도 가능하다.Examples of the material showing negative optical anisotropy include C 18 H 6 (OCOC 7 H 15 ) 6 having an alkyl chain attached to the triphenylene nucleus as an ester bond, C 6 (OCOC m H 2m + 1 ) 6 having a benzene nucleus, and the like. This is called a discotic liquid crystal. It can also be used as a crystal phase so that a desired arrangement can be formed in the temperature range showing the liquid crystal phase so that the arrangement does not change. In addition, the temperature range representing the liquid crystal phase is defined as the operating temperature range of the liquid crystal module, and when the optically anisotropic element is made so that the arrangement can be controlled by an electric field or the like, it is also possible to voltage control the visual characteristics.

본 발명에서는 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 물질이 광학이방성의 광축의 기울기가 다른 부호(負號)등으로 더 양호한 시각개선효과를 발휘한다. 다음에 광학이방성이 부호인 액정을 사용할 때에 시야각 특성이 개선되는 원리를 설명한다.In the present invention, the optically anisotropic material constituting the optically anisotropic element exhibits a better visual improvement effect with a sign having different inclination of the optical axis of the optical anisotropy. Next, the principle that the viewing angle characteristic is improved when using a liquid crystal having optical anisotropy is described.

구동용 액정셀에 한계값 전압이상이 인가된 상태를 3차원의 굴절율 타원체로 나타내면 제8도와 같이 된다. Z축은 액정셀의 두께 방향으로 XY면은 액정셀의 기판면에 상당한다. 복굴절현상은 이 굴절율 타원체(RA)의 중심점을 어느 방향에서 보았을 때의 관측점과, 굴절율 타원체(RA)의 중심점을 연결하는 선의 굴절율 타원체(RA)의 중심점상의 법선면이 굴절율 타원체(RA)를 절단했을 때에 형성되는 타원형상의 절단면의 형상(여기서는 2차원면 내의 굴절율체라고 부름)에 의해 나타낸다. 이 2차원면 내의 굴절율체의 장축과 단축의 길이의 차가 상광(常光)과 이상광의 위상차에 상당하고, 액정셀을 끼우는 편광판의 투과축이 서로 직교하고 있으면 그 위상차가 영(0)일 때 액정셀의 투과광은 차단되고, 위상차가 영(0)이 아닐때에는 그 위상차와 입사광의 파장에 따른 투과광이 발생한다.When the state where the threshold voltage or more is applied to the driving liquid crystal cell is represented by a three-dimensional refractive index ellipsoid, it is as shown in FIG. The Z axis corresponds to the substrate surface of the liquid crystal cell in the XY plane in the thickness direction of the liquid crystal cell. In the birefringence phenomenon, the normal point on the center point of the index ellipsoid RA connecting the observation point when the center point of the index ellipsoid RA is seen from a certain direction and the center point of the index ellipsoid RA cuts the index ellipsoid RA. It is represented by the shape of the oval-shaped cut surface formed when doing this (referred to here as a refractive index body in a two-dimensional surface). If the difference between the major axis and the minor axis of the refractive index in this two-dimensional plane corresponds to the phase difference between ordinary light and abnormal light, and the transmission axes of the polarizing plates sandwiching the liquid crystal cells are perpendicular to each other, the phase difference is zero (0). The transmitted light of the cell is blocked, and when the phase difference is not zero, the transmitted light according to the phase difference and the wavelength of the incident light is generated.

액정셀의 기판면에 수직으로 광이 입사한 경우(액정셀을 바로 정면에서 보았을 때)에는 2차원면의 굴절율체(RA4)는 원이 되며, 상광과 이상광의 위상차는 영(0)이 되지만, 액정셀의 기판면에서 기운 방향(RA1)에서 광이 입사한 경우 굴절율 타원체(RA5)는 타원이 되며, 상광과 이상광의 위상차가 발생하고, 바로 정면 방향과 비스듬한 방향에서는 액정셀을 투과하는 광의 편광상태는 다르다.When light is incident perpendicularly to the substrate surface of the liquid crystal cell (when directly viewed from the front of the liquid crystal cell), the refractive index RA4 of the two-dimensional surface becomes a circle, and the phase difference between the normal light and the ideal light becomes zero (0). When the light is incident on the liquid crystal cell substrate surface in the tilting direction RA1, the refractive index ellipsoid RA5 becomes an ellipse, and a phase difference between the normal light and the abnormal light occurs. The polarization state is different.

제8도의 굴절율 타원체(RA)를 보는 각도 즉, 시각(RA3)을 크게 해 가면 시축(RA1)의 2차원면내의 굴절율체(RA5)는 nRA1의 길이방향으로 커지고, 시축(RA1)의 방향에서 보았을 때보다 큰 투과광이 관측된다. 이상적으로는 어느 방위에서도 시각을 변화할 때, 2차원면 내의 굴절율체의 형상이 변화하지 않는 것이 바람직하다.When the angle of view of the refractive index ellipsoid RA of FIG. 8, that is, the time RA3 is increased, the refractive index RA5 in the two-dimensional plane of the time axis RA1 becomes larger in the longitudinal direction of nRA1, and in the direction of the time axis RA1. Larger transmitted light is observed than seen. Ideally, it is preferable that the shape of the refractive index in the two-dimensional plane does not change when the viewing angle is changed in any orientation.

이와 같은 광학적인 보상은 제9도에 나타내는 바와 같은 원반상의 굴절율 타원체(RB)를 제8도의 굴절율 타원체(RA)의 Z축상에 배치하므로써(즉 액정셀의 위 또는 아래에 인접하여 배치함) 실현할 수 있다. 이와 같은 구성으로 하면 시각(RA3)을 크게 했을 때, 굴절율 타원체(RA)의 2차원면내의 굴절율체(RA)가 nRA1의 길이방향으로 커지게 됨에 대해서 굴절율 타원체(RB)의 nRA2의 길이방향의 굴절율이 커지고, 그 결과 합성된 2차원면내의 굴절율체는 원이 되며, 굴절율 타원체(RA)를 광학적으로 보상할 수 있으며, 시각특성이 향상한다.Such optical compensation can be realized by arranging the disk-shaped index ellipsoid RB as shown in FIG. 9 on the Z axis of the index ellipsoid RA in FIG. 8 (that is, adjacent to the top or bottom of the liquid crystal cell). Can be. In such a configuration, when the time RA3 is increased, the refractive index RA in the two-dimensional plane of the refractive index ellipsoid RA increases in the longitudinal direction of nRA1, and the length of the nRA2 in the refractive index ellipsoid RB increases. The refractive index becomes large, and as a result, the synthesized refractive index in the two-dimensional surface becomes a circle, and the refractive index ellipsoid (RA) can be optically compensated, and the visual characteristic is improved.

실제의 액정표시소자에서는 구동용 액정셀의 굴절율 타원체는 제8도에 나타내는 바와 같이 타원의 장축은 표시면에 대해서 수직이 아니라 약간 기울고 있다. 따라서 이것을 보상하는 제9도의 광학이방소자의 굴절율 타원체(RB)는 이것에 맞추어 원반형상의 단축이 기울고 있는 것이 바람직하다.In the actual liquid crystal display device, as shown in FIG. 8, the refractive index ellipsoid of the driving liquid crystal cell is slightly inclined rather than perpendicular to the display surface. Therefore, it is preferable that the disk-shaped short axis of the refractive index ellipsoid RB of the optically anisotropic element of FIG. 9 compensates for this.

실제로는 제9도에 나타내는 바와 같은 굴절율 타원체는 광축이 연속적으로 비틀린 배열을 한 광학이방성 물질층으로 이루어지는 광학이방소자나 두께방향보다도 면내 방향의 굴절율 쪽이 작은 재료로 구성하는 것에 의해 실현할 수 있다.In fact, the refractive index ellipsoid as shown in FIG. 9 can be realized by forming an optically anisotropic element composed of an optically anisotropic material layer in which the optical axes are continuously twisted, or a material having a smaller refractive index in the in-plane direction than in the thickness direction.

이하, 광축이 연속적으로 비틀린 배열을 한 광학이방성 물질층으로 이루어지는 광학이방소자로 광학이방성이 부호인 광학이방소자를 실현하는 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method of realizing an optical anisotropic element having an optical anisotropy sign as an optical anisotropic element composed of an optically anisotropic material layer in which the optical axes are continuously twisted is described.

일반적으로 구동용 액정셀은 액정셀에 인가하는 전압에 의해 가시의 파장영역의 광(일반적으로 380nm에서 750nm까지의 영역)의 편광방향을 적극적으로 변화시켜 표시하고 있다.In general, the driving liquid crystal cell actively displays the polarization direction of light in the visible wavelength region (generally from 380 nm to 750 nm) by the voltage applied to the liquid crystal cell.

한편, 본 발명의 광학보상용 광학이방소자의 경우 광학이방성 물질층의 광축이 연속적으로 비틀려 있기 때문에 광학이방소자의 광학조건에 의해서는 선광성이 발생하는 일이 있다. 여기서 선광성이란 광이 매질중을 진행함에 따라서 그 광의 진동방향이 진행방향을 축으로 하여 좌 또는 우에 선회하는 성질을 나타낸다. 광축이 연속적으로 비틀린 광학이방소자의 리터데이션값을 일정하게 했을 때 광축의 비틀림 피치가 긴 경우 광은 그 광축의 비틀림에 따라서 그 편광면을 회전시키지만, 광축의 비틀림 피치가 짧은 경우 광은 그 광축의 비틀림에 추종할 수 없게 되어 선광형상은 일어나지 않는다. 광학이방소자의 선광성이 크면 소자를 투과하는 광의 편광면을 변화시키고, 그 결과 콘트라스트비를 감소시켜 버리거나, 경우에 따라서는 광의 파장에 의해 편광면이 여러 가지로 변화하고, 광학이방소자를 투과한 광이 착색하는 등의 문제가 발생한다.On the other hand, in the optically compensated optically anisotropic element of the present invention, the optical axis of the optically anisotropic material layer is twisted continuously, so opticality may occur under optical conditions of the optically anisotropic element. Here, opticality refers to a property in which the oscillation direction of the light rotates to the left or right along the traveling direction as the light travels in the medium. When the optical axis of the optically anisotropic element is continuously twisted when the optical axis is constant, when the torsion pitch of the optical axis is long, the light rotates the polarization plane according to the torsion of the optical axis, but when the torsion pitch of the optical axis is short, the light is the optical axis It is impossible to follow the torsion, and the beneficiation does not occur. If the optical anisotropy of the optically anisotropic element is large, the polarization plane of the light passing through the device is changed, and as a result, the contrast ratio is reduced or, in some cases, the polarization plane is changed in various ways depending on the wavelength of the light. Problems such as light coloring occur.

따라서, 적어도 광학이방소자의 가시광에 대한 선광성은 구동용 액정셀의 가시광에 대한 선광성에 비해 작아지도록 하는 것이 필요하다. 선광성은 매질을 투과하는 광의 파장과, 광이 투과하는 매질에 의해 크게 의존한다. 선광성의 대소는 광축의 변화에 대한 매질의 리터데이션값의 변화의 정도로 나타내어진다.Therefore, it is necessary to make at least the optical anisotropy of the optical anisotropic element to the visible light of the optically anisotropic element to be smaller than the optical light to the visible light of the driving liquid crystal cell. Beneficiation is highly dependent on the wavelength of the light passing through the medium and the medium through which the light passes. The magnitude of the beneficiation is represented by the degree of change in the retardation value of the medium with respect to the change in the optical axis.

따라서 구동용 액정셀의 선광성의 대소는 구동용 액정셀의 액정의 상광에 대한 굴절율(no)과 이상광에 대한 굴절율(ne)의 차를 △n1(=ne-no:굴절율 이방성), 액정층의 두께를 d1, 액정층의 비틀림 배열의 각도(트위스트각)를 T1이라 하면,Therefore, the linearity of the light of the driving liquid crystal cell is Δn1 (= ne-no: refractive anisotropy) between the refractive index of the liquid crystal of the driving liquid crystal cell and the refractive index ne of the abnormal light. If the thickness is d1 and the angle (twist angle) of the twist arrangement of the liquid crystal layer is T1,

△n1·d1/T1=R1/T1 [1.1]Δn1d1 / T1 = R1 / T1 [1.1]

단, R1=△n1·d1(리터데이션값)However, R1 = Δn1, d1 (retardation value)

으로 나타낼 수 있다.It can be represented as

마찬가지로 하여 보상용 광학이방소자의 선광성의 대소는 보상용 광학이방소자의 광학이방성 물질층의 굴절율 이방성을 △n2, 적층된 광학이방성 물질층의 두께를 d2, 광학이방성 물질층의 광축의 총 비틀림 각도를 T2라 하면,Similarly, the optical anisotropy of the compensation optical anisotropy element is represented by the refractive index anisotropy of the optically anisotropic material layer of the compensation optically anisotropic element Δn2, the thickness of the laminated optically anisotropic material layer d2, and the total twist angle of the optical axis of the optically anisotropic material layer. Is T2,

△n2·d2/T2=R2/T2 [1.2]Δn2d2 / T2 = R2 / T2 [1.2]

단, R2=△n2·d2However, R2 = Δn2, d2

로 나타낼 수 있다.It can be represented as.

따라서 보상용 광학이방소자의 선광성과 구동용 액정셀의 선광성의 대소관계는 [1.1], [1.2]식에서Therefore, the relation between the linearity of the compensating optical anisotropic element and the linearity of the driving liquid crystal cell is expressed in [1.1] and [1.2].

(R1/T1) 〉(R2/T2) [1.3](R1 / T1)〉 (R2 / T2) [1.3]

가 된다.Becomes

광학이방성 물질층의 광축이 연속적으로 비틀려 있는 광학이방소자 중의 광의 전파는 다음식에 의해 나타내어지는 파라미터로 나타낸다(C.Z. Van Physics Letters 42A, 7(1973)).The propagation of light in the optically anisotropic element in which the optical axis of the optically anisotropic material layer is continuously twisted is represented by a parameter represented by the following equation (C.Z. Van Physics Letters 42A, 7 (1973)).

f=λ/(p×△n) [1.4]f = λ / (p × Δn) [1.4]

단, λ는 진공중의 광의 파장(가시의 파장범위)Is the wavelength of visible light (visible wavelength range)

p는 광축의 비틀림 피치 길이(p=d/T)p is the torsion pitch length of the optical axis (p = d / T)

f〈〈1의 경우에는 광학이방소자중의 광은 편광면이 광축의 비틀림각에 따라 변화하고, 선광성을 가진다. 상기한 바와 같이 광학이방소자는 선광성이 작은 것이바람직하고, 광학이방소자는 f〉〉1의 조건을 만족하는 것이 필요하다. 따라서 광학이방성은 [1.4]식에서In the case of f << 1, the light in the optically anisotropic element changes in polarization plane according to the twist angle of the optical axis, and has opticality. As described above, it is preferable that the optical anisotropy element is small in opticality, and the optical anisotropic element must satisfy the condition f >> 1. Therefore, optical anisotropy in [1.4]

p×△n〈λ [1.5]p × Δn <λ [1.5]

을 만족시키는 것이 필요하다.It is necessary to satisfy.

그런데, 트위스트각이 매우 큰 즉, 나선피치의 길이가 짧은 액정을 일반적으로 코레스테릭 액정이라고 부르지만 이 액정의 나선피치의 길이(p)와 코레스테릭액정의 평균 굴절율(n)과의 곱 n×p의 값이 가시의 파장범위(조건에 따라서 다르며, 단파장단은 360nm에서 400nm, 장파장단은 760nm에서 830nm의 범위)에 있으면 선택 산란을 생기게 한다.By the way, a liquid crystal having a very large twist angle, that is, a short spiral pitch, is generally referred to as a cholesteric liquid crystal, but the product of the helical pitch of the liquid crystal (p) and the average refractive index (n) of the cholesteric liquid crystal If the value of n × p is in the visible wavelength range (depending on the conditions, the short wavelength end is in the range of 360 nm to 400 nm and the long wavelength end is in the range of 760 nm to 830 nm), it causes selective scattering.

(J.L. Fergason; Molecular Crystals.1.293(1966)). 이와 같은 현상은 코레스테릭 액정셀에만 보여지는 현상이 아니며, 광학이방체의 광축이 연속적으로 비틀어진 광학이방소자에서도 일어날 수 있다. 선택 산란이 생기면 광학이방소자의 착색현상이 생겨 표시색이 변화한다. 따라서, 광학이방소자를 형성하는 광학이방성 물질층의 평균 굴절율(n)과, 광축의 비틀어진 피치(p)와의 곱 n×p가 가시의 파장 범위에서 벗어나도록 하면 착색현상을 방지할 수 있다.(J.L. Fergason; Molecular Crystals 1.293 (1966)). Such a phenomenon is not only seen in the correster liquid crystal cell, but may also occur in an optically anisotropic element in which the optical axis of the optically anisotropic body is continuously twisted. When selective scattering occurs, coloration of the optically anisotropic element occurs and the display color changes. Therefore, coloring phenomenon can be prevented by making the product nxp of the average refractive index n of the optically anisotropic material layer which forms an optically anisotropic element and the twisted pitch p of an optical axis out of the visible wavelength range.

또한, 광학이방소자는 고분자 필름을 연신(延伸)함으로써 광학이방성을 생기게 한 위상차 필름(retardation film)을 적층한 것과 비틀어져 배열시킨 액정셀 및 고분자액정을 비틀어 배열시킨 박막에 의해서 실현할 수 있다.In addition, the optically anisotropic element can be realized by a thin film in which a liquid crystal cell and a polymer liquid crystal are arranged in a twisted manner with a laminate of a retardation film which produces optical anisotropy by stretching a polymer film.

이 경우, 예를 들면 구동용 액정셀의 기판의 적어도 어느 한쪽에 이 고분자층을 도포함으로써 얻어지기 때문에 제조상 용이하게 되며, 보다 바람직한 액정표시소자가 얻어진다. 예를 들면 폴리실록산을 주사슬로 하고, 측 사슬에 비페닐벤조에이트와 코레스테릴기를 적당한 비로 가지는 고분자 공중합체 등을 이용할 수 있다.In this case, since it is obtained by apply | coating this polymer layer to at least one of the board | substrates of a drive liquid crystal cell, it becomes easy in manufacture, for example, and a more preferable liquid crystal display element is obtained. For example, the polymer copolymer etc. which have a polysiloxane as a principal chain and have biphenyl benzoate and a cholesteryl group in a suitable ratio in a side chain can be used.

이 광학이방소자는 편광판, 기판사이 뿐만 아니라 기판의 내측의 셀내에 제작해도 같은 효과가 얻어진다. 예를 들면 고분자 액정을 기판의 내측에 도포하고, 그 위에 배향막을 제작해도 좋다.The same effect can be obtained even if the optically anisotropic element is produced not only between the polarizing plate and the substrate but also in the cell inside the substrate. For example, you may apply a polymer liquid crystal to the inside of a board | substrate, and may produce an oriented film on it.

그러나, 광학이방소자에 요구되는 특성인 「상방위와 하방위간의 선광의 회전방향이 반대」일 것을 한 장 또는 같은 종류의 것도 복수장으로 실현하려고 하면 두께가 두꺼워지고, 리터데이션값이 너무 커져 표시색이 변화해버리는 결점이 있다. 이 원인은 광학이방소자를 투과하는 빛은 선광과 함께 복굴절효과가 생기며, 직선편광이 타원편광이 되며, 그 타원율이 빛의 파장에 따라 다른 것으로 투과광에 파장 의존성이 발생하여 색번짐이 생긴다.However, if one or more of the same type is used to realize that the characteristic required for the optical anisotropic element is the opposite direction of rotation of the beneficiation between the upper and lower directions, the thickness becomes thick and the retardation value becomes too large. There is a drawback that the color changes. The reason for this is that the light passing through the optically anisotropic element has a birefringence effect with linear light, and the linearly polarized light becomes elliptical polarization, and the ellipticity is different depending on the wavelength of the light.

따라서, 원하는 선광능과 색번짐을 해소하는데에는 광학이방성이 다른 부호의 광학이방성 단위로 이루어진 광학이방소자를 이것과 같은 하이브리드 배열한 것을 정호와 부호의 소자를 조합하여 양쪽 요구성능이 얻어지는 것을 발견했다.Therefore, in order to eliminate the desired linear light performance and color blur, it was found that a hybrid arrangement of optically anisotropic elements made of optically anisotropic units of code having different optical anisotropy, such as the combination of the elements of the code and the code, obtains both required performances.

다음에, 부호의 광학이방소자에 조합시키는 정의 광학이방소자에 대해 설명한다.Next, the positive optical anisotropic element to be combined with the optical anisotropic element of the sign will be described.

부호의 광학이방소자에서 설명한 것과 마찬가지로 상방위와 하방위 사이에서 선광의 회전 방향이 반대인 특성을 얻는 경우에 대해서 설명한다.As described in the optically anisotropic element of the sign, the case where the characteristic of the opposite direction of rotation of beneficiation between the upper direction and the lower direction is obtained is demonstrated.

제24도는 본 발명의 광학이방소자의 광축의 배열상태를 나타낸 도면으로, 제24(a)도는 본 발명의 실시형태의 광학이방소자의 단면도이며, 타원으로 나타내져 있는 것은 광학이방소자를 구성하는 광학이방체(LD)를 나타내고 있으며 타원장 축이 광축(OL)에 해당한다. 하측의 기판(2b)의 전극으로부터 상측 기판(2a)의 전극에 걸쳐 장축의 경사가 연속적으로 변화되고 있으며, 하부의 기판 전극 부근에서는 기판면에 대해 거의 평행이고 위의 기판 전극 부근에서는 거의 수직이다(하이브리드배향). 이 배열을 위에서 본 예가 제24(b)도에 도시되어 있다. 도면중 타원내의 화살표는 광축의 방향을 나타내고 있다.24 is a view showing the arrangement of the optical axis of the optical anisotropic element of the present invention, Figure 24 (a) is a cross-sectional view of the optical anisotropic element of the embodiment of the present invention, shown in ellipses constitute an optical anisotropic element The optically anisotropic body (LD) is shown and the ellipsoidal axis corresponds to the optical axis (OL). The inclination of the long axis is continuously changed from the electrode of the lower substrate 2b to the electrode of the upper substrate 2a, and is substantially parallel to the substrate surface near the lower substrate electrode and almost perpendicular to the upper substrate electrode. (Hybrid orientation). An example of this arrangement from above is shown in Figure 24 (b). Arrows in the ellipse in the figure indicate the direction of the optical axis.

층내의 각각의 광축의 방향이 동일 평면상에 있으며, 즉 단일한 축위에 나란히 배열되어 있다. 제24(c)도는 Z축으로부터 비스듬히 관측했을 때의 배열도이다. 경사 방향은 도면중의 XYZ축으로 나타내져 있다. 이것과 역의 경사방향에서 본 도면을 제24(d)도에 도시했다. 제24(c)도, 제24(d)도에서 알 수 있는 바와 같이 제24(a)도의 배열을 Z축으로부터 비스듬하게 관측하면, 제24(c)도에서는 아래에서 위로 진행함에 따라 진행방향에서 보아 좌측으로 비틀어지며, 제24(d)도에서는 이것의 반대인 우측으로 비틀어져 배열되어 있다. 이와 같이 경사지게 배열되어 있는 광학이방소자에 의해 앞에서 설명한 「상바위와 하방위간 선광의 회전방향이 반대」라고 하는 성질을 실현할 수 있다.The direction of each optical axis in the layer is on the same plane, ie arranged side by side on a single axis. 24 (c) is an arrangement diagram when it observes obliquely from the Z axis. The inclination direction is shown by the XYZ axis in the figure. The figure seen from the inclination direction of this and reverse is shown in FIG. 24 (d). As seen in FIG. 24 (c) and FIG. 24 (d), when the arrangement of FIG. 24 (a) is observed obliquely from the Z axis, in FIG. 24 (c), the traveling direction proceeds from the bottom to the top. Are twisted to the left as seen in Fig. 24 (d), and are arranged twisted to the right opposite to this. The optically anisotropic elements arranged in such a manner as described above can realize the property described above that "the rotation direction of the beneficiation between the upper and lower rocks is reversed".

다음에, 이와 같은 광학이방소자를 어떻게 구동용 액정셀과 조합하면 정호한 보상효과가 얻어지는가를 다음에 설명한다.Next, how the optically anisotropic element is combined with the driving liquid crystal cell to obtain a correct compensation effect will be described next.

제25(a)도는 제3도, 제4도, 제5도에 나타낸 구동용 액정셀을 제24도와 마찬가지로 화살표로 나타낸 도면으로, 부호(符號) Lip가 입사광의 편광축, 부호 Lop가 출사광의 편광축을 나타내고 있다. 제25(a)도는 광학이방소자를, 제25(b)도는 중간색조에 해당하는 전압을 인가한 구동용 액정셀(TN)을 Z축에서 본 도면이다. 제24(c)도는 Z축위에서 +X측으로 봤을 때의 광학이방소자의 광축의 배열을 나타낸 도면이며, 도면중에 직선편광이 입사한 경우의 선광상태를 나타냈다. 이 방향에서는 광학이방소자는 입사광의 편광면을 좌측방향으로 회전시키는 성질(좌선광능)이 있다. 제25(d)도에 제25(c)도와 같은 방향으로 봤을 때의 구동용 액정셀의 배열상태를 나타냈다. 액정분자는 중간색조에 해당하는 전압(액정이 동작하는 임계전압(한계값 전압) 보다 약간 큰 전압)이 인가되어 있기 때문에 비스듬하게 경사져 있으며, 이 방향에서 보면 액정분자의 장축 방향의 길이와 단축 방향의 길이가 거의 같아지는 배향부분이 생긴다. 그 때문에 입사편광은 그다지 선광하지 않고 투과하고, 출사광의 편광축(Lop)의 방향은 입사광의 편광축(Lip)과 거의 변하지 않는다. 이것이 표시가 어두워지는 「흑색원」이라고 불리워지는 표시이상의 원인이며, 이 경우, 좌회전에 편광을 선광시키면(선광능을 증가시킨다) 이것이 개선된다. 여기에는 앞에서 나타낸 제25(c)도의 광학이방소자가 적합하다. 제25(c)도의 광학이방소자에는 좌선광능이 있으며, 구동용 액정셀로 부족한 선광을 보충한다.FIG. 25 (a) shows the driving liquid crystal cell shown in FIGS. 3, 4, and 5 as an arrow in the same manner as in FIG. 24, where the symbol Lip is the polarization axis of the incident light and the symbol Lop is the polarization axis of the emitted light. Indicates. FIG. 25A shows the optically anisotropic element and FIG. 25B shows the driving liquid crystal cell TN to which the voltage corresponding to the halftone is applied from the Z axis. FIG. 24 (c) is a diagram showing the arrangement of the optical axes of the optically anisotropic elements as seen from the + X side on the Z axis, and shows the beneficiation state when linearly polarized light is incident in the figure. In this direction, the optically anisotropic element has the property of rotating the polarization plane of the incident light to the left direction (left-hand light ability). FIG. 25 (d) shows an arrangement state of the driving liquid crystal cell when viewed in the same direction as that of FIG. 25 (c). The liquid crystal molecules are inclined obliquely because a voltage corresponding to the halftone (a voltage slightly larger than the threshold voltage (limit voltage) at which the liquid crystal operates) is inclined obliquely. An orientation portion is formed in which the lengths of are substantially the same. Therefore, incident polarization does not fluoresce so much, and the direction of the polarization axis Lo of the emitted light hardly changes with the polarization axis Lip of the incident light. This is the cause of the display abnormality called "black circle" in which the display becomes dark. In this case, if the polarized light is beneficiated (increased the optical power) in the left turn, this is improved. The optically anisotropic element shown in Fig. 25 (c) is suitable for this. The optically anisotropic element of Fig. 25 (c) has left line light capability, and compensates for the insufficient line light in the driving liquid crystal cell.

한편, 이것과 역방위에 대해서, 제25(e)도, 제25(f)도를 이용하여 설명한다. 제25(e)도, 제25(f)도는 제25(a)도의 광학이방소자를 Z축의 방향에서 -X축으로 관측했을 때의 광축의 배열을 나타낸 것으로 도면의 입사광에 대해 우측으로 선회시키는 특성을 가진다(우선광능). 제25(f)도는 제25(d)도와 같은 중간 색조의 전답이 인가된 상태이며, 이 방향으로부터는 실제로는 액정분자가 경사져 있는데도 불구하고 경사져 있지 않는 것처럼 보이고, 그 때문에 큰 선광능이 나온다. 이것이 표시가 필요이상으로 표시가 밝아지는 「백색원」이라고 불리우는 표시이상의 원인이 되며, 좌측 회전의 선광을 억제하는 우선광을 적용하면 여분인 선광을 해소할 수 있어 「백색원」이 개선된다. 제25(e)도의 광학이방소자는 우선광능이 있으며, 이것을 구동용 액정셀과 조합하여 특성개선이 얻어진다.In addition, this and reverse direction are demonstrated using FIG. 25 (e) and FIG. 25 (f). 25 (e) and 25 (f) show the arrangement of the optical axes when the optically anisotropic element of FIG. 25 (a) is observed in the -X axis in the Z-axis direction, and is rotated to the right with respect to the incident light in the figure. Has characteristics (priority photonic power). Fig. 25 (f) is a state in which the intermediate color tone is applied as in Fig. 25 (d), and it appears that the liquid crystal molecules are not inclined even though the liquid crystal molecules are inclined from this direction. This causes a display abnormality called "white circle" where the display becomes brighter than necessary, and application of priority light that suppresses the beneficiation of the left rotation can eliminate the excess beneficiation, thereby improving the "white circle". The optically anisotropic element of Fig. 25 (e) has a first optical capability, and the improvement of characteristics is obtained by combining this with the driving liquid crystal cell.

이상, 광학이방소자 표면의 법선에 대해 경사진 방향으로의 선광성이 상기 법선의 방향에서의 선광성 보다도 큰 하이브리드 배향의 광학이방소자를 예로 삼아 시야각 확대의 원리 설명을 했지만 하이브리드 배향으로 비틀어져 배향된 광학이방소자와 상하 기판사이에서 균일하게 틸트 배향된 광학이방소자라도 하이브리드 배향의 광학이방소자와 유사한 특성이 얻어지며, 그것은 액정표시소자의 설계 수단에 따라 선택할 수 있다. 또한, TN을 예로 설명했지만 STN과 하이브리드 배열의 네마틱(Hybrid Aligned Nematics)라도 같은 원리를 적용할 수 있기 때문에 STN의 시각을 개선하는 수단으로서 이용하는 것도 가능하다.The optical anisotropy in which the optical anisotropy of the hybrid orientation in which the beneficiation in the direction inclined to the normal of the optical anisotropic element surface is inclined to the normal in the direction of the normal has been described as an example, but the viewing angle is enlarged. Even if the optically anisotropic element is tilted uniformly between the element and the upper and lower substrates, similar characteristics to the optically anisotropic element of the hybrid orientation are obtained, which can be selected according to the design means of the liquid crystal display element. In addition, although TN has been described as an example, the same principle can be applied to STN and Hybrid Aligned Nematics, so that it can be used as a means of improving STN's perspective.

이상으로 부의 광학이방성을 나타내는 광학이방단위를 상기한 바와 같은 하이브리드 배열에 의해 소자의 경사방향의 선광성 쪽이 정면 방향 보다 큰 특성을 가짐으로써 주로 「흑색원」과 「백색원」의 표시이상에 관해 큰 개선효과가 있지만 경사방향의 선광성 쪽이 정면 방향 보다 큰 특성을 나타내는 것은 광학이방성 물질의 광학이방성이 정호라도 같은 효과를 발휘한다.As described above, the optical anisotropy unit showing negative optical anisotropy has a characteristic in which the linearity in the oblique direction of the device has a characteristic larger than that in the front direction by the hybrid arrangement as described above, and is mainly related to display abnormality of "black circle" and "white circle." Although there is a significant improvement effect, the optical anisotropy of the optically anisotropic material exhibits the same effect as the optically anisotropic material exhibiting greater characteristics in the oblique direction in the oblique direction.

본 발명은 이 정호와 부호의 광학이방성을 가진 광학이방성층 또는 소자를 적어도 1장씩 조합시킴으로써 전 방위에 걸쳐서 구동용 액정셀의 시각 의존 특성을 개선할 수 있는 것이다.The present invention can improve the visual dependence of the driving liquid crystal cell over the entire orientation by combining at least one of the optically anisotropic layer or the element having the optical anisotropy of the reference number and the sign.

또한, 상기한 설명에서는 각 광학이방소자를 광학이방성 단위가 하이브리드 배열이 되어 있는 경우에 대해서 나타냈지만 경사방향의 선광성 쪽이 정면 방향 보다 큰 특성을 나타내는 것은 이와같은 배열뿐만 아니라 소자 법선 방향에서 보았을 때 광학이방소자를 구성하는 광학이방성 물질층의 광축이 소자면 방향으로 비틀린 배열이라도 광학이방소자의 양 단면에서의 광축의 방향이 동일하고, 내부 배열이 연속적, 단계적으로 변화해도 동일한 효과가 얻어진다.In addition, in the above description, each optical anisotropic element is shown in a case where the optical anisotropy unit is a hybrid array, but the optically anisotropic unit in the oblique direction exhibits a characteristic larger than the front direction when viewed from the element normal direction as well as such an arrangement. Even if the optical axis of the optically anisotropic material layer constituting the optically anisotropic element is arranged in the direction of the element plane, the direction of the optical axis in both cross sections of the optically anisotropic element is the same, and the same effect can be obtained even if the internal arrangement is changed continuously and stepwise.

상기한 바와 같은 광학이방소자를 실현하는데는 예를 들면 아크릴로일옥시기 등의 중합성 관능기를 액정에 부여한 자외선 경화형의 액정을 이용하면 좋다.In order to realize the above-described optically anisotropic element, for example, an ultraviolet curable liquid crystal in which a polymerizable functional group such as acryloyloxy group is imparted to the liquid crystal may be used.

발명의 액정표시소자의 실시형태를 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment of the liquid crystal display element of this invention is described in detail.

[실시형태 1]Embodiment 1

제1도 및 제2도에 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 단면도를 나타낸다. 액정표시소자(10)는 2장의 편광판(1, 4)(LLC2-92-18:SANRITZ사제)와, 이것들 사이에 시각 보상용 광학이방소자인 액정셀(2)과 구동용 액정셀(3)을 끼운 구성을 가지고 있다. 편광판(1)은 투명기판(1b)의 내측에 편광막(1a)을 끼워 붙인 것이며, 편광판(4)도 마찬가지로 투명기판(4b)에 편광막(4a)을 붙여 형성된다.1 and 2 show cross-sectional views of the liquid crystal display element in this embodiment. The liquid crystal display device 10 includes two polarizing plates 1 and 4 (LLC2-92-18 manufactured by SANRITZ), a liquid crystal cell 2 as an optical anisotropy element for visual compensation, and a driving liquid crystal cell 3 therebetween. Has the configuration fitted. The polarizing plate 1 sandwiches the polarizing film 1a inside the transparent substrate 1b, and the polarizing plate 4 is also formed by attaching the polarizing film 4a to the transparent substrate 4b.

광학이방소자로서 시각보상용 액정셀(2)은 이 편광판(1, 4)사이에 배치되며, 투명기판(2a, 2b) 사이에 광학이방성 물질층(2c)을 개재시킨 셀구조를 가진다. 기판(2a, 2b)은 각각 다른 각도로 표면에 SiO2를 사방(斜方)증착하고, 사이에 광학이방성이 부인 디스코틱액정(트리페닐렌핵에 에스테르결합으로 알킬기 사슬이 붙은 C18H6(OCOC7H15)6이 광학이방성 물질층으로서 도입되어 있으며, 프레틸트각은 구동용 액정셀(3)에 가까운 쪽을 30°, 먼쪽을 60°로 하고 있다. 시각보상용 액정셀(2)에 이용한 광학이방성 물질층의 Δnd는 570nm이다.The optical compensation liquid crystal cell 2 as an optical anisotropic element is disposed between the polarizing plates 1 and 4 and has a cell structure in which an optically anisotropic material layer 2c is interposed between the transparent substrates 2a and 2b. The substrates 2a and 2b each deposited SiO 2 on the surface at different angles, and the optically anisotropic dendritic discotic liquid crystals (C 18 H 6 with alkyl group chains attached to the triphenylene nucleus by ester bonds) ( OCOC 7 H 15 ) 6 is introduced as an optically anisotropic material layer, and the pretilt angle is set to 30 ° near the driving liquid crystal cell 3 and 60 ° far away. Δnd of the optically anisotropic material layer used for the film was 570 nm.

구동용 액정셀(3)은 시각보상용 액정셀(2)과 편광판(4)사이에 배치된다. 2장의 상측기판(3a)과 하측 기판(3b)은 각각 투명전극(3c, 3d)을 형성하고 있으며, 구동 전원(3E)에 접속된다. 기판(3a, 3b) 사이에 정의 유전율 이방성을 가진 비틀어진 네마틱액정(ZLI-4287, E. Merck Co.Ltd사제)에 커이럴제 S811(상품명, E. Merck Co.Ltd사제)을 혼합한 것이지만 비틀어진 각이 90°로 도입되며, 구동전원(3f)으로 부터의 인가전압에 따라서 상태를 변화한다. 전압 무인가시는 비틀어진 배열을 유지한다.The driving liquid crystal cell 3 is disposed between the visual compensation liquid crystal cell 2 and the polarizing plate 4. The two upper substrates 3a and the lower substrates 3b form transparent electrodes 3c and 3d, respectively, and are connected to the driving power source 3E. A twisted nematic liquid crystal (ZLI-4287, manufactured by E. Merck Co. Ltd.) having a positive dielectric anisotropy between the substrates 3a and 3b was mixed with a chemical agent S811 (trade name, manufactured by E. Merck Co. Ltd.). The twist angle is introduced at 90 degrees, but the state changes in accordance with the applied voltage from the drive power source 3f. In the absence of voltage, the twisted arrangement is maintained.

구동용 액정셀(3)에 이용한 액정의 Δn은 0.093㎛, 액정층의 두께는 5.5㎛이다. 구동용 액정셀(3)의 액정분자는 하측기판(3b)으로부터 상측기판(3a)으로 반시계 방향으로 비틀어져 있다(좌측 비틀어짐). 본 셀(3)은 90°트위스트각의 TN 셀로서 동작하고, 선광작용에 의해 광제어한다.(DELTA) n of the liquid crystal used for the drive liquid crystal cell 3 is 0.093 micrometer, and the thickness of a liquid crystal layer is 5.5 micrometer. The liquid crystal molecules of the driving liquid crystal cell 3 are twisted counterclockwise from the lower substrate 3b to the upper substrate 3a (left twisted). The cell 3 operates as a TN cell having a 90 ° twist angle and is optically controlled by the beneficiation.

제2(a)도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다.FIG. 2 (a) is an exploded perspective view showing the configuration of the liquid crystal display element in this embodiment.

(1, 1) 및 (4, 1)은 2장의 편광판(1) 및 편광판(4)의 투과축이며, 이것들은 서로 직교하여 (1, 1)은 Y축에 대해 기판의 법선방향인 +Z 방향으로 봐서 반시계 방향으로 135°로 배치된다. (3, 1), (3, 2)은 구동용 액정셀(3)의 상측기판(3a)과 하측기판(3b)의 러빙축, 즉 배향처리 방향으로 이것들은 서로 직교하고, Y축에 대해 러빙축(3, 1)이 되는 각은 +Z 방향에서 보아 반시계 방향으로 45°로 배치된다.(1, 1) and (4, 1) are the transmission axes of the two polarizing plates 1 and the polarizing plates 4, and they are orthogonal to each other so that (1, 1) is + Z, which is the normal direction of the substrate with respect to the Y axis. It is arranged at 135 ° counterclockwise. (3, 1), (3, 2) are the rubbing axes of the upper and lower substrates 3a and 3b of the liquid crystal cell 3 for driving, that is, they are orthogonal to each other in the alignment processing direction, and with respect to the Y axis. The angles which become the rubbing shafts 3 and 1 are arranged at 45 degrees counterclockwise as seen from the + Z direction.

광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)의 (2, 1), (2, 2)은 각각 상측과 하측의 기판(2a, 2b)의 러빙축으로, 시각보상용 액정셀(2)은 러빙축(2, 2)가 구동용 액정셀(3)의 러빙축(3, 1)과 평행이 되도록 배치된다. 즉, 액정분자(LM)의 광축(OL)(제6도)은 이 러빙축을 따라서 배치되며, 액정층이 기판의 러빙처리된 면에 접하는 측에 있어서 액정층의 광축이 된다.(2, 1) and (2, 2) of the optical compensation liquid crystal cell 2, which are optically anisotropic elements, are the rubbing axes of the upper and lower substrates 2a and 2b, respectively. The rubbing shafts 2 and 2 are arranged in parallel with the rubbing shafts 3 and 1 of the driving liquid crystal cell 3. That is, the optical axis OL (FIG. 6) of the liquid crystal molecule LM is disposed along this rubbing axis, and becomes the optical axis of the liquid crystal layer on the side of the liquid crystal layer in contact with the rubbed surface of the substrate.

편광판(1)은 투과축(1, 1)이 시각보상용 액정셀(2)의 러빙축(2, 1)과 직교하도록 배치했다.The polarizing plates 1 were arranged so that the transmission axes 1, 1 were perpendicular to the rubbing axes 2, 1 of the liquid crystal cell 2 for visual compensation.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전압(3f)으로부터 구동용 액정셀(3)의 전극 3c-3d사이에 인가하는 전압)은 1V로부터 5V까지 변화시켰다. 결과를 제10도에 나타낸다. 제10도는 상하좌우의 4방위의 인가전압-투과율 특성이 각각 나타내져 있으며, 정면으로부터 60°까지 시각을 30°마다 변화시킬 때의 투과율을 나타내고 있다. 이상적인 것은 어느 각도라도 정면(시각 θ=0°)의 투과율 곡선과 동일한 것이다. 정면의 방향에서는 어느 전압을 초과하면 전압의 증가와 함께 투과율이 감소한다.The electro-optical characteristic of the liquid crystal display element of this structure was measured in the coordinate system of FIG. 2 (b). The voltage value (voltage applied between the driving voltage 3f and the electrodes 3c-3d of the driving liquid crystal cell 3) at the time of measurement was changed from 1V to 5V. The results are shown in FIG. FIG. 10 shows the applied voltage-transmittance characteristics of the four directions of up, down, left, and right, respectively, and shows the transmittance when the time is changed every 30 degrees from the front to 60 degrees. Ideally, any angle is the same as the transmittance curve of the front face (time θ = 0 °). In the frontal direction, when a certain voltage is exceeded, the transmittance decreases with increasing voltage.

제11도는 종래기술의 비교예 1의 TN-LCD이 인가전압-투과율 특성도이지만 하방위의 특성은 시각이 커짐에 따라 투과율이 감소한다. 이것은 실제로 계조 표시를 한 경우에는 「흑색원」이 생기는 것에 해당한다. 또한, 시각 60°에서의 3V 부근의 투과율의 재증가는 실제의 표시에서는 「반전」에 해당한다. 상방위에 대해서 보면 3V의 전압에서 시각이 0°에서 60°로 커짐에 따라 투과율이 증대하게 된다. 이것은 실제의 표시에서는 백색원에 해당된다. 본 실시형태의 경우, 제10도를 보면, 하방위의 특성은 거의 변화하지 않고, 우방위, 상방위는 악화되고, 좌방위에 대해서만 60°로 「반전」이 감소해 있어 개선이 보여진다.11 shows the applied voltage-transmittance characteristic diagram of the TN-LCD of Comparative Example 1 of the prior art, but the transmittance decreases with increasing time. This corresponds to the occurrence of a "black circle" when gradation display is actually performed. In addition, re-increasing the transmittance around 3V at the time 60 ° corresponds to "inversion" in the actual display. In the upward direction, as the time increases from 0 ° to 60 ° at a voltage of 3V, the transmittance increases. This corresponds to the white circle in the actual display. In the case of this embodiment, looking at FIG. 10, the characteristic of a downward direction hardly changes, a right direction and an upper direction deteriorate, and "inversion" decreases to 60 degrees only with respect to a left direction, and improvement is seen.

이와 같은 특성은 카 네비게이션 또는 개인용 정보 단말 등의 특정방향만의 시각을 개선하고 싶을 때 이용 가능하다.Such a characteristic can be used when the user wants to improve the view of only a specific direction such as a car navigation device or a personal information terminal.

[비교예 1]Comparative Example 1

실시형태 1에 있어서, 시각 보상용 액정셀(2)이 없는 경우의 전압-투과율 특성을 측정했다. 측정결과를 제11도에 나타낸다. 본 비교예에서는 각도에 따라서 상방위에 있어서는 표시가 하얗게 되며, 하방위에 있어서는 표시가 검어지거나 계조가 반전하는 현상이 보였다.In Embodiment 1, the voltage-transmittance characteristic in the case where there is no liquid crystal cell 2 for visual compensation was measured. The measurement results are shown in FIG. In this comparative example, the display became white in the upper direction depending on the angle, and in the lower direction, the display became black or the gray level was reversed.

[실시형태 2]Embodiment 2

제12도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다. 실시형태 1에서 있어서 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)은 하측기판(2b)의 액정과 접하는 면측에 폴리아미드 AL-1051(일본합성고무제)가 도포되며, 그 표면에 러빙처리가 실시되어 있다. 프레틸트각은 1°이다. 한편, 상측 기판(2a)의 액정과 접하는 측에는 수직 배향처리가 실시되어 있다. 이와 같이 제작한 시각 보상용 액정셀의 Δnd는 -570nm이다. 액정분자의 광축, 즉 광학이방소자의 광축은 구동용 액정셀 측에서 셀에 평행하고, 층두께 방향으로 연속적으로 변화하여 액정셀(3)로부터 떨어진 측에서 셀기판의 법선 방향에 거의 따르고 있다. 트위스트각은 0°이다.12 is an exploded perspective view showing the configuration of a liquid crystal display element in this embodiment. In Embodiment 1, the optical compensation liquid crystal cell 2, which is an optically anisotropic element, is coated with polyamide AL-1051 (manufactured by Japan Synthetic Rubber) on the surface of the lower substrate 2b in contact with the liquid crystal. It is carried out. The pretilt angle is 1 °. On the other hand, the vertical alignment treatment is performed on the side of the upper substrate 2a in contact with the liquid crystal. (DELTA) nd of the liquid crystal cell for visual compensation produced in this way is -570 nm. The optical axis of the liquid crystal molecules, i.e., the optical axis of the optically anisotropic element, is parallel to the cell on the driving liquid crystal cell side and continuously changes in the layer thickness direction so as to almost follow the normal direction of the cell substrate on the side away from the liquid crystal cell 3. The twist angle is 0 degrees.

(1, 1) 및 (4, 1)은 편광판(1) 및 편광판(4)의 투과축이며, 이것들은 서로 직교하고 (1, 1)은 Y축에 대해 +Z방향에서 보아 반시계 방향으로 135°로 배치된다. (3, 1)과 (3, 2)는 구동용 액정셀(3)의 상측과 하측의 기판(3a, 3b)의 러빙축으로 이것들은 서로 직교하고, Y축에 대해 러빙축(3, 1)과 이루는 각은 +Z 방향에서 보아 반시계방향으로 45°로 배치된다.(1, 1) and (4, 1) are the transmission axes of the polarizing plate 1 and the polarizing plate 4, these are orthogonal to each other, and (1, 1) are counterclockwise in the + Z direction with respect to the Y axis. Placed at 135 °. (3, 1) and (3, 2) are the rubbing axes of the upper and lower substrates 3a and 3b of the driving liquid crystal cell 3, which are orthogonal to each other, and the rubbing axes 3 and 1 with respect to the Y axis. ) And the angle of rotation is 45 ° counterclockwise.

시각보상용 액정셀(2)의 광축(2, 2)은 하측 기판(2b)의 러빙축으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 직교하고, 하측 기판의 러빙축(3, 1)과 평행하게 되도록 배치된다(하이브리드배열).The optical axes 2 and 2 of the visual compensation liquid crystal cell 2 are orthogonal to the rubbing axes 3 and 1 of the upper substrate of the liquid crystal cell 3 for driving and the rubbing axes of the lower substrate 2b. It is arrange | positioned so that it may become parallel to the rubbing axes 3 and 1 (hybrid arrangement).

편광판(1)의 투과축(1, 1)은 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)과 평행하게 되도록 배치한다.The transmission axes 1, 1 of the polarizing plate 1 are arranged to be parallel to the rubbing axes 3, 1 of the upper substrate of the driving liquid crystal cell 3.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전압(3f)으로부터 구동용 액정셀(3)의 전극(3c-3d) 사이에 인가하는 전압)은 1V에서 5V까지 변화시켰다. 결과를 제13도에 나타낸다. 종래예의 특성도인 제11도와 비교하면 알수 있는 바와 같이 상방위, 우방위의 시각은 악화하지만 하방위의 「반전」이 거의 없어지며, 좌방위의 시각 60°의 콘트라스트가 개선되어 있다.The electro-optical characteristic of the liquid crystal display element of this structure was measured in the coordinate system of FIG. 2 (b). The voltage value (voltage applied between the drive voltage 3f and the electrodes 3c-3d of the driving liquid crystal cell 3) at the time of measurement was changed from 1V to 5V. The results are shown in FIG. As can be seen from FIG. 11 which is the characteristic diagram of the conventional example, although the visual direction of an upper direction and a right direction deteriorates, the "reversal" of the lower direction disappears substantially, and the contrast of the time of 60 degrees of the left direction is improved.

[실시형태 3]Embodiment 3

실시형태 2에 있어서 시각 보상용 액정셀(2)의 액정층을 트위스트각 10°의 비틀림배열이 되도록 했다. 트위스트 방향은 하측 기판(2b)으로부터 상측 기판(2a)으로 반시계방향으로 비틀어져 있다(좌측 비틀어짐). 그 이외의 조건은 실시형태 2와 거의 동일하다. 전압-투과율 특성을 제14도에 나타낸다. 트위스트각이 10°이기 때문에 실시형태 2와 그다지 큰 차이는 보이지 않지만 시각 보상용 액정셀(2)에 비틀어짐이 더해져 좌우 방위의 반전이 커져 하방위의 콘트라스트가 개선되었다.In Embodiment 2, the liquid crystal layer of the visual compensation liquid crystal cell 2 was made to be the torsional arrangement of a twist angle of 10 degrees. The twist direction is twisted counterclockwise from the lower substrate 2b to the upper substrate 2a (left twist). The conditions other than that are substantially the same as that of Embodiment 2. The voltage-transmittance characteristic is shown in FIG. Since the twist angle is 10 DEG, there is no significant difference from the second embodiment, but the distortion is added to the liquid crystal cell 2 for visual compensation, thereby increasing the inversion of the left and right directions, thereby improving the contrast in the lower direction.

[실시형태 4]Embodiment 4

제15도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다. 제 1 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)은 실시형태 2에 있어서 시각보상용 액정셀(2)과 마찬가지이다.FIG. 15 is an exploded perspective view showing the configuration of the liquid crystal display element in this embodiment. The visual compensation liquid crystal cell 2 which is a 1st optically anisotropic element is the same as that of the visual compensation liquid crystal cell 2 in Embodiment 2. As shown in FIG.

제 2 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(5)은 상기 시각 보상용 액정셀(2)의 구조를 상하 반대로 한 것이다. 상기 시각 보상용 액정셀(2)의 하측기판(2b) 및 상기 시각 보상용 액정셀(5)의 상측기판(5a)의 액정과 접하는 면측에 폴리이미드 AL-1051(일본합성고무제)가 도포되며, 그 표면에 러빙처리가 실시되어 있다. 프레틸트각은 1°이다. 한편, 상기 시각 보상용 액정셀(2)의 상측 기판(2a) 및 상기 시각 보상용 액정셀(5)의 하측기판(5b)의 액정과 접하는 측에는 수직배향처리가 실시되어 있다. 시각 보상용 셀의 Δnd는 양 셀 모두 -570nm이다. 액정분자의 광축 즉 광학이방소자의 광축은 상기 시각보상용 액정셀(2)의 구동용 액정셀에 가까운 측에서 셀 기판 표면에 평행하며, 층두께 방향으로 연속적으로 변화하여 액정셀(4)로부터 떨어진 측에서 기판의 법선 방향을 거의 따르고 있으며, 셀(5)은 그 반대이다.The visual compensation liquid crystal cell 5, which is the second optically anisotropic element, has the structure of the visual compensation liquid crystal cell 2 reversed up and down. Polyimide AL-1051 (manufactured by Japan Synthetic Rubber) is applied to the surface of the lower substrate 2b of the liquid crystal cell 2 for visual compensation and the surface of the upper substrate 5a of the liquid crystal cell 5 for visual compensation. The surface is rubbed. The pretilt angle is 1 °. On the other hand, the vertical alignment process is performed on the side of the upper substrate 2a of the visual compensation liquid crystal cell 2 and the side of the lower substrate 5b of the visual compensation liquid crystal cell 5 in contact with the liquid crystal. Δnd of the visual compensation cell is -570 nm in both cells. The optical axis of the liquid crystal molecules, i.e., the optical axis of the optically anisotropic element, is parallel to the surface of the cell substrate on the side close to the driving liquid crystal cell of the visual compensation liquid crystal cell 2, and continuously changes in the layer thickness direction from the liquid crystal cell 4 On the distant side, it almost follows the normal direction of the substrate, and the cell 5 is the reverse.

트위스트각은 양 셀 모두 0°이다.The twist angle is 0 ° in both cells.

(1, 1) 및 (4, 1)은 편광판(1) 및 편광판(4)의 투광축이며, 이것들은 서로 직교하고 (1, 1)은 Y축에 대해 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 135°로 배치된다. (3, 1)과 (3, 2)는 구동용 액정셀(3)의 상측과 하측의 기판(3a, 3b)의 러빙축으로 이것들은 서로 직교하고, Y축에 대해 러빙축(3, 1)이 이루는 각은 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 45°로 배치된다.(1, 1) and (4, 1) are the transmissive axes of the polarizing plate 1 and the polarizing plate 4, and they are orthogonal to each other and (1, 1) are viewed in the + Z direction with respect to the Y axis in the counterclockwise direction. Placed at 135 °. (3, 1) and (3, 2) are the rubbing axes of the upper and lower substrates 3a and 3b of the driving liquid crystal cell 3, which are orthogonal to each other, and the rubbing axes 3 and 1 with respect to the Y axis. The angle formed by) is placed 45 ° counterclockwise in the + Z direction.

시각 보상용 액정셀(2)의 광축(2, 2)은 하측의 기판(2b)의 러빙축으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 직교하고, 하측 기판의 러빙축(3, 2)과 평행해지도록 배치한다.The optical axes 2, 2 of the visual compensation liquid crystal cell 2 are orthogonal to the rubbing axes 3, 1 of the upper substrate of the driving liquid crystal cell 3 by the rubbing axis of the lower substrate 2b, and the lower substrate. It is arrange | positioned so that it may become parallel with the rubbing shafts 3 and 2 of this.

시각 보상용 액정셀(5)의 광축(5, 1)은 상측 기판(5a)의 러빙축으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 평행하고, 하측 기판의 러빙축(3, 2)과 직교하도록 배치된다.The optical axes 5 and 1 of the visual compensation liquid crystal cell 5 are parallel to the rubbing axes 3 and 1 of the upper substrate of the driving liquid crystal cell 3 by the rubbing axis of the upper substrate 5a. It is arranged to be orthogonal to the rubbing shafts 3 and 2.

편광판(1)의 투과축(1, 1)은 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)과 평행해지도록 배치했다.The transmission axes 1 and 1 of the polarizing plate 1 were arranged so as to be parallel to the rubbing axes 3 and 1 of the upper substrate of the driving liquid crystal cell 3.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전원(3E)로부터 구동용 액정셀(3)이 전극(3c-3d) 사이에 인가하는 전압)는 1V에서 5V까지 변화시켰다. 결과를 제16도에 나타낸다. 종래예의 특성도인 제11도와 비교하면 좌방위 및 하방위의 특성은 나빠졌지만 우방위의 「반전」이 없어지며, 상방위의 「백색원」도 개선되었다.The electro-optical characteristic of the liquid crystal display element of this structure was measured in the coordinate system of FIG. 2 (b). The voltage value at the time of measurement (voltage applied by the driving liquid crystal cell 3 between the electrodes 3c-3d from the driving power supply 3E) was changed from 1V to 5V. The results are shown in FIG. Compared with FIG. 11, which is the characteristic diagram of the conventional example, the characteristics of the left direction and the lower direction were worse, but the "reverse" of the right direction was lost, and the "white circle" of the upper direction was also improved.

[실시형태 5]Embodiment 5

제17도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다. 제 1 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)은 실시형태 2에서의 시각보상용 액정셀(2)과 비숫한 구조이다. 단, 편측 기판은 SiO2을 사방증착하고, 하측기판의 프레틸트각은 60°이다. 상측 기판(2a)의 액정과 접하는 측에는 수직배향처리가 실시되어 있다.17 is an exploded perspective view showing the configuration of the liquid crystal display element in this embodiment. The visual compensation liquid crystal cell 2 which is the first optically anisotropic element has a structure similar to that of the visual compensation liquid crystal cell 2 in the second embodiment. However, the one-side substrate is a pre-tilt angle of the four-way deposit the SiO 2, and the lower substrate is 60 °. Vertical alignment processing is performed on the side of the upper substrate 2a in contact with the liquid crystal.

제 2 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(5)은 상기 시각보상용 액정셀(2)의 구조를 상하 반대로 한 것이다. 시각보상용 셀의 Δnd은 양 셀 모두 -180nm이다. 트위스트각은 양 셀 모두 0°이다.The visual compensation liquid crystal cell 5, which is the second optically anisotropic element, has the structure of the visual compensation liquid crystal cell 2 reversed up and down. Δnd of the visual compensation cell is -180 nm in both cells. The twist angle is 0 ° in both cells.

(1, 1) 및 (4, 1)은 편광판(1) 및 편광판(4)의 투과축이며, 이것들은 서로 직교하고, (1, 1)은 Y축에 대해 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 135°로 배치된다. (3, 1)과 (3, 2)는 구동용 액정셀(3)의 상측과 하측의 기판(3a, 3b)의 러빙축이고, 이것들은 서로 직교하고, Y축에 대해 러빙축(3, 1)이 이루는 각은 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 45°로 배치된다.(1, 1) and (4, 1) are the transmission axes of the polarizing plate 1 and the polarizing plate 4, these are orthogonal to each other, and (1, 1) is the counterclockwise direction in the + Z direction with respect to the Y axis. To 135 °. (3, 1) and (3, 2) are the rubbing axes of the upper and lower substrates 3a, 3b of the driving liquid crystal cell 3, these are orthogonal to each other, and the rubbing axes 3, 1 with respect to the Y axis. The angle formed by) is placed 45 ° counterclockwise in the + Z direction.

시각보상용 액정셀(2)의 광축(2, 2)은 하측 기판(2b)의 배향방향으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 직교하고, 하측 기판의 러빙축(3, 2)과 평행하게 되도록 배치된다.The optical axes 2, 2 of the visual compensation liquid crystal cell 2 are orthogonal to the rubbing axes 3, 1 of the upper substrate of the driving liquid crystal cell 3 in the alignment direction of the lower substrate 2b, It is arrange | positioned so that it may become parallel to the rubbing shafts 3 and 2. As shown in FIG.

시각보상용 액정셀(5)의 광축(5, 1)은 상측 기판(5a)의 배향방향으로 구동용 액정셀(3)의 상측 기판의 러빙축(3, 1)에 평행하고, 하측 기판의 러빙축(3, 2)과 직교하도록 배치된다.The optical axes 5 and 1 of the visual compensation liquid crystal cell 5 are parallel to the rubbing axes 3 and 1 of the upper substrate of the driving liquid crystal cell 3 in the alignment direction of the upper substrate 5a, and It is arranged to be orthogonal to the rubbing shafts 3 and 2.

편광판(1)의 투과축(1, 1)은 구동용 액정셀(3)의 상측기판의 러빙축(3, 1)과 평행하게 되도록 배치했다.The transmission axes 1 and 1 of the polarizing plate 1 were arranged so as to be parallel to the rubbing axes 3 and 1 of the upper substrate of the driving liquid crystal cell 3.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전원(3E)로부터 구동용 액정셀(3)의 전극(3c, 3e) 사이에 인가하는 전압)은 1V에서 5V까지 변화시켰다. 결과를 제18도에 나타낸다. 종래예(비교예 1)의 특성도인 제11도와 비교하면 하방위의 「반전」은 나빠졌지만 좌우방위의 「반전」이 없어지며, 상방위의 「백색원」도 크게 개선되었다.The electro-optical characteristic of the liquid crystal display element of this structure was measured in the coordinate system of FIG. 2 (b). The voltage value (voltage applied between the driving power supply 3E and the electrodes 3c and 3e of the driving liquid crystal cell 3) at the time of measurement was changed from 1V to 5V. The results are shown in FIG. Compared with FIG. 11, which is a characteristic diagram of the conventional example (Comparative Example 1), the "reverse" in the lower direction was worse, but the "reverse" in the left and right directions disappeared, and the "white circle" in the upper direction was also greatly improved.

[실시형태 6]Embodiment 6

제19도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해사시도이다. 본 실시형태에 있어서의 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(20)은 2층의 광학이방층으로 구성되어 있으며, 실시형태 4에 있어서 시각보상용 셀(2, 5)이 겹쳐진 구조이다. Δnd는 -380nm으로 했다.19 is an exploded perspective view showing the configuration of a liquid crystal display element in this embodiment. The visual compensation liquid crystal cell 20 which is the optically anisotropic element in this embodiment is comprised from two optically anisotropic layers, and in Embodiment 4, the visual compensation cells 2 and 5 overlapped. (DELTA) nd was -380 nm.

제20도는 시각보상용 액정셀(2)의 +X축 방향으로 본 단면도이다. 양면에 수직배향처리를 실시한 기판(2d)를 경계로 하여 +Z축 방향을 봤을 때의 광축방향이 상부 2a·2d 사이는 제19도의 셀(2)에 있어서 러빙축(2, 1)방향, 하부 2d·2b 사이는 (2, 2) 방향과 다르다. 이 러빙축(2, 1) 및 (2, 2)는 같은 방향으로 하면 광축이 단일축이 되고, 다른 방향으로 하면 본 실시형태에 나타내는 바와 같이 2축이 된다. 또한 액정층을 트위스트시킴으로써 광축이 연속적으로 변화한다.20 is a cross-sectional view of the visual compensation liquid crystal cell 2 viewed in the + X axis direction. In the direction of the rubbing axis (2, 1) in the cell (2) of FIG. 19, the optical axis direction when the + Z axis direction is viewed with the boundary of the substrate 2d subjected to the vertical alignment treatment on both surfaces is between 2a and 2d. The lower 2d · 2b is different from the (2, 2) direction. When the rubbing axes 2, 1 and (2, 2) are in the same direction, the optical axis becomes a single axis, and when it is in the other direction, the rubbing axes 2, 1 and (2, 2) become biaxial as shown in this embodiment. The optical axis is continuously changed by twisting the liquid crystal layer.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전원(3E)로부터 구동용 액정셀(3)의 전극 3c-3d 사이에 인가하는 전압)은 1V에서 5V까지 변화시켰다. 종래예의 특성을 나타내는 제11도와 비교하면 하방위의 「반전」「흑색원」이 개선되며, 다른 방위에 대해서는 그다지 변화가 없다.The electro-optical characteristic of the liquid crystal display element of this structure was measured in the coordinate system of FIG. 2 (b). The voltage value (voltage applied between the driving power supply 3E and the electrodes 3c-3d of the driving liquid crystal cell 3) at the time of the measurement was changed from 1V to 5V. Compared with FIG. 11 showing the characteristics of the conventional example, the "inversion" and "black circle" in the downward direction are improved, and there is no change in other orientations.

본 실시예에 있어서 사용한 광학이방소자는 실시예 4에 나타낸 바와 같이 여러장의 본 발명의 광학이방소자를 조합시키는 것에 의해서도 같은 특성이 얻어진다. 또한 광학이방성이 부호인 액정을 밴드배열·밴드트위스트 배열시킴으로써 1층의 광학이방층으로 이루어진 광학이방소자를 제작하는 것이 가능하다.As shown in Example 4, the optically anisotropic element used in this embodiment is obtained by combining several optically anisotropic elements of the present invention. In addition, it is possible to manufacture an optically anisotropic element composed of one optically anisotropic layer by band-aligning and band-twisting the liquid crystal having the optical anisotropy code.

[실시형태 7]Embodiment 7

본 실시형태의 구성을 제21도에 나타낸다. 실시형태 2에 있어서 제 1 광학이 방소자인 시각보상용 액정셀(2)과 구동용 액정셀(3) 사이에 불안정한 디스코틱 배열의 광학이방성을 보충하는 것을 목적으로 이축성 위상차 필름(50)을 배치했다. 특정적으로는 큰 개선은 보이지 않았었지만 배열 불량에 의한 표시얼룩을 완화할 수 있다.The structure of this embodiment is shown in FIG. Biaxial retardation film 50 for the purpose of supplementing the optical anisotropy of the unstable discotic array between the visual compensation liquid crystal cell 2 and the driving liquid crystal cell 3 in which the first optical is the discharge element in Embodiment 2 Placed. In particular, no significant improvement was seen, but the display spots due to misalignment can be alleviated.

[실시형태 8]Embodiment 8

실시형태 2에 있어서 시각보상용 액정셀(2)을 폴리실록산을 주사슬로 하고, 측사슬에 비페닐벤조에이트와 콜레스테릴기를 적당한 비로 가진 고분자공중합체로 제작한 바, 실시형태 2와 같은 특성이 얻어졌다. 또한 고분자공중합체로 광학이방소자를 제작함으로써 보다 박형(薄型) 표시소자가 실현된다.In Embodiment 2, the visual compensation liquid crystal cell 2 was made of a polymer copolymer having polysiloxane as the main chain and biphenyl benzoate and cholesteryl group in the side chain at a suitable ratio. Obtained. In addition, a thinner display device can be realized by manufacturing an optically anisotropic device with a polymer copolymer.

[실시형태 9]Embodiment 9

제22도에 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 단면도를, 제23도에 작용을 설명하는 도면을 나타낸다. 액정표시소자는 2장의 편광판(LLC2-92-18:SANRITZ사제)(1, 4)과, 이 사이에 시각보상용 광학이방소자인 액정셀(2, 5, 6, 7)과 구동용 액정셀(3)을 끼운 구성을 가지고 있다.FIG. 22 is a sectional view of the liquid crystal display element in the present embodiment, and a diagram for explaining the operation in FIG. 23. FIG. The liquid crystal display element is composed of two polarizing plates (LLC2-92-18: manufactured by SANRITZ) (1, 4), a liquid crystal cell (2, 5, 6, 7), which is an optical anisotropic element for visual compensation, and a liquid crystal cell for driving. (3) has a configuration fitted.

광학이방소자(2, 5)로서 이용하는 시각보상용 액정셀은 이 편광판(1)과 구동용 액정셀(3) 사이에 배치된다. 광학이방소자(2)는 광학이방성이 정호이다. 투명기판(2a, 2b)사이에 액정(2c)을 개재시킨 액정셀 구조를 가진다. 기판(2a, 2b)는 각각 다른 배향처리가 이루어지며, 도면부호 “2a”는 수직배향, “2b”는 수평배향이 이루어지며, “2b”의 수평배향처리로서는 배향막위를 러빙을 실시해 약 2°의 틸트배향이 얻어져 있다. 액정(2c)으로서 광학이방성이 정인 네마틱액정(ZLI-4287, E. Merck Co, Ltd사제)이 이용되며, 1.9㎛의 두께를 가지며, 리터데이션(액정의 광학이방성과 액정층 두께와의 곱)은 180nm이다. 광학이방소자(7)(기판(7a, 7b))는 광학이방성소자(2)와 동일한 광학이방성이 정호의 소자이며, 이것을 뒤집어 배치된다.The visual compensation liquid crystal cell used as the optically anisotropic elements 2 and 5 is disposed between the polarizing plate 1 and the driving liquid crystal cell 3. The optically anisotropic element 2 has an optical anisotropy. It has a liquid crystal cell structure in which a liquid crystal 2c is interposed between the transparent substrates 2a and 2b. The substrates 2a and 2b have different alignment treatments, and the reference numeral “2a” is vertically oriented and “2b” is horizontally oriented. As the horizontal alignment treatment of “2b”, rubbing is performed on the alignment film. Tilt orientation of ° is obtained. As the liquid crystal 2c, a nematic liquid crystal (ZLI-4287, manufactured by E. Merck Co., Ltd.) having optical anisotropy is used, and has a thickness of 1.9 µm and is a product of retardation (the optical anisotropy of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal layer). ) Is 180 nm. The optically anisotropic element 7 (substrate 7a, 7b) is the element of the optical anisotropy similar to the optically anisotropic element 2, and it is arrange | positioned upside down.

광학이방소자(5)는 광학이방성에 있어 부호인 시각보상용 셀로 이루어지며, 투명기판(5a, 5b)사이에 액정(5c)을 개재시킨 액정셀 구조를 가진다.The optically anisotropic element 5 is composed of a visual compensation cell which is a sign of optical anisotropy, and has a liquid crystal cell structure in which a liquid crystal 5c is interposed between the transparent substrates 5a and 5b.

투명기판(3b)에는 각도로 표면에 SiO2을 사방증착하고, 광학이방성이 부인 디스코틱 액정(트리페닐렌 핵에 에스테르 결합으로 알킬 사슬을 붙인 C18H6(OCOC7H15)6이 광학이방성 물질로서 도입되어 있으며, 프레틸트각은 구동용 액정셀(4)에 가까운 쪽을 60°, 먼쪽을 90°로 하고 있다. 리터데이션은 -220nm이다. 광학이방소자(6)(기판(6a, 6b))는 광학이방소자(5)와 동일한 광학이방성이 부호의 시각보상용 셀로 이루어지며, 이것을 뒤집어 배치된다.On the transparent substrate 3b, SiO 2 was deposited on the surface at an angle, and optically anisotropy was discotic liquid crystal (C 18 H 6 (OCOC 7 H 15 ) 6 having an alkyl bond attached to the triphenylene nucleus by an ester bond is optical. It is introduced as an anisotropic substance, and the pretilt angle is set at 60 ° to the side near the driving liquid crystal cell 4 and at 90 ° to the far side, and the retardation is -220 nm. The optically anisotropic element 6 (substrate 6a). 6b)) is made of the visual compensating cell of the same optical anisotropy as the optical anisotropic element 5, and is arranged upside down.

광학이방소자(2, 5)와 광학이방소자(6, 7)은 각각 대응을 이루고 있으며, 광학이방성이 부호인 소자가 구동용 액정셀(3)에 대면하는 배치로 되어 있다. 즉, 구동용 액정셀(3)은 광학이방성이 부호의 광학이방소자(5)와 부호의 광학이방소자(6)사이에 배치된다.The optically anisotropic elements 2 and 5 and the optically anisotropic elements 6 and 7 correspond to each other, and the element having the optical anisotropy code is arranged to face the driving liquid crystal cell 3. That is, the driving liquid crystal cell 3 is arranged between the optically anisotropic element 5 of the sign and the optically anisotropic element 6 of the sign.

구동용 액정셀(3)의 상측 기판(3a)은 칼라필터위에 투명전극(3a1)이 형성된 기판(3a)과 각 화소에 박막트랜지스터 및 화소전극(3b1)이 형성된 기판(3b)사이에 액정(3c)이 끼워져 전압 무인가시에 90°비틀어진 배향을 형성한다. 액정(3c)은 네마틱액정(ZLI-4287, E. Merck Co.Ltd사제)에 커이럴제 S811(상품명 E. Merck Co. Ltd사제)가 혼합된 것이 비틀림각이 90°로 도입되며, 전압인가수단인 구동전원(4E)로부터의 인가전압에 따라 상태를 변화한다. 전압무인가시는 비틀림배열을 유지한다.The upper substrate 3a of the driving liquid crystal cell 3 includes a liquid crystal between a substrate 3a on which a transparent electrode 3a1 is formed on a color filter and a substrate 3b on which a thin film transistor and a pixel electrode 3b1 are formed on each pixel. 3c) is inserted to form a 90 ° twisted orientation when no voltage is applied. The liquid crystal 3c is a mixture of nematic liquid crystals (ZLI-4287, manufactured by E. Merck Co. Ltd.) and S811 (trade name, manufactured by E. Merck Co. Ltd.) at a twist angle of 90 °. The state changes in accordance with the applied voltage from the drive power source 4E, which is an applying means. In the absence of voltage, the torsional arrangement is maintained.

구동용 액정셀(3)에 이용한 액정의 Δn은 0.093, 액정층의 두께는 5.0㎛이다. 구동용 액정셀(3)의 액정분자는 하측기판(3b)으로부터 상측기판(3a)으로 반시계방향으로 비틀어져 있다(좌측 비틀림). 본 셀(3)은 90°트위스트각의 TN 셀로서 동작하고 선광작용에 의해 광제어한다.(DELTA) n of the liquid crystal used for the drive liquid crystal cell 3 is 0.093, and the thickness of a liquid crystal layer is 5.0 micrometers. The liquid crystal molecules of the driving liquid crystal cell 3 are twisted counterclockwise from the lower substrate 3b to the upper substrate 3a (left twist). This cell 3 operates as a TN cell with a 90 ° twist angle and is optically controlled by beneficiation.

제26도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타낸 분해설명도이며 제26(a)도는 사시도, 제26(b)도는 윗면도, 제26(c)도는 측면도이다. (1, 1) 및 (4. 1)은 2장의 편광판(1) 및 편광판(7)의 흡수축이며, 이것들은 서로 직교하고 (1, 1)은 X축에 대해 기판의 법선방향인 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 45°로 배치된다.FIG. 26 is an exploded explanatory view showing the structure of the liquid crystal display element in this embodiment, and FIG. 26 (a) is a perspective view, FIG. 26 (b) is a top view, and FIG. 26 (c) is a side view. (1, 1) and (4.1) are absorption axes of two polarizing plates 1 and 7, which are orthogonal to each other and (1, 1) is + Z, which is the normal direction of the substrate with respect to the X axis. It is arranged at 45 ° counterclockwise.

(3, 1), (3, 2)는 구동용 액정셀의 상측기판(3a)과 하측기판(3b)의 러빙축 즉, 배향처리방향으로 이것들은 서로 직교하고, X축에 대해 러빙축(3, 1)과 이루는 각은 +Z방향으로 봐서 반시계방향으로 135°로 배치된다.(3, 1), (3, 2) are the rubbing axes of the upper and lower substrates 3a and 3b of the liquid crystal cell for driving, that is, they are orthogonal to each other in the alignment treatment direction, 3 and 1) are arranged at 135 ° counterclockwise in the + Z direction.

정의 광학이방소자(2)는 그 광학이방성 단위의 광축(20U)이 동일 방위로 나란히 배열되고, 또 제26(c)도의 측면도에 보여지는 바와 같이 하측 기판에 약 2°의 틸트배향으로, 상부기판에서 약 90°로 그 사이는 연속적으로 경사져 배열되어 있다(하이브리드 배열).Definition The optically anisotropic element 2 has the optical axis of the optically anisotropic unit 20U arranged side by side in the same orientation, and as shown in the side view of FIG. The substrate is arranged at an inclined angle of about 90 ° between them (hybrid arrangement).

이들의 광학이방성 단위의 광축의 평균, 즉 평균광축(20A)은 X축에 대해 +Z방향에서 보아 반시계 방향으로 225°에 배치한다.The average of the optical axes of these optically anisotropic units, that is, the average optical axis 20A, is disposed at 225 ° in the counterclockwise direction as seen from the + Z direction with respect to the X axis.

액정셀(3)의 다른 면측에 배치된 정의 광학이방소자(7)도 광학이방소자(2)와 같은 구성으로 그 배치는 +Z축에서 보아 광학이방소자(2)를 위아래가 반대가 되게 하고, 또한 평균광축(60A)를 +Z축에서 X축에 대해 135°로 되어 있다. 한편, 부의 광학이방소자(5)는 광학이방성 단위의 광축(50U)(굴절률이 가장 작은 방향을 광축으로 정의한다)은 제26(c)도에 나타내고 있는 대로 상기판에서 90°, 하기 판에서 60°기울어지고 그 사이는 경사 각도가 연속적으로 변화되어 있다. 따라서 평균광축(50A)은 소자면에 대해 기울어지게 되고, 그 방향은 +Z축에서 보아 X축에서 -45°에 배치된다.The positive optically anisotropic element 7 disposed on the other surface side of the liquid crystal cell 3 also has the same configuration as the optically anisotropic element 2, and its arrangement is such that the optically anisotropic element 2 is turned upside down when viewed from the + Z axis. In addition, the average optical axis 60A is set at 135 degrees with respect to the X axis on the + Z axis. On the other hand, in the negative optically anisotropic element 5, the optical axis 50U of the optically anisotropic unit (the direction in which the refractive index is the smallest is defined as the optical axis) is 90 ° in the upper plate as shown in FIG. The inclination angle is continuously changed between 60 degrees. Therefore, the average optical axis 50A is inclined with respect to the element surface, and the direction thereof is disposed at -45 ° on the X axis as seen from the + Z axis.

부의 광학이방소자(5)도 광학이방소자(3)와 같은 구성이며 +Z축에서 보아 광학이방소자(2)를 위아래가 반대가 되게 하고, 또한 평균광축(60A)은 평균광축(20A)을 +Z축에서 X축에 대해 45°가 되도록 배치된다.The negative optically anisotropic element 5 also has the same configuration as the optically anisotropic element 3, and the optical anisotropic element 2 is turned upside down when viewed from the + Z axis, and the average optical axis 60A is the average optical axis 20A. It is arranged to be 45 ° to the X axis in the + Z axis.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 관찰점의 각도, 방위각 ø, 시각 θ를 변화시켜 전기광학특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전압(3E)에서 구동용액정셀(3)의 액정층(4c)에 인가하는 전압)을 0V에서 5V까지 변화시키고, 액정패널의 투과율을 측정했다. 결과를 제27도에 나타낸다. 제27도는 상하좌우 4방위의 인가전압-투과율특성이 각각 나타나 있고(칼라필터에 의한 투과율의 감소분은 제외하고), 정면에서 60°까지 시각을 30°씩 변화시켰을 때의 투과율을 나타내고 있다. 어느 각도에서도 정면(시각 θ=0°)의 투과율곡선과 동일한 것이 이상적인 특성이다.The electro-optical characteristic was measured for the liquid crystal display element of this structure by changing the angle of a viewpoint, azimuth angle (o), and time (theta) in the coordinate system of FIG. 2 (b). The voltage value (voltage applied to the liquid crystal layer 4c of the driving liquid crystal cell 3 at the driving voltage 3E) at the time of measurement was changed from 0V to 5V, and the transmittance of the liquid crystal panel was measured. The results are shown in FIG. FIG. 27 shows the applied voltage-transmittance characteristics of the four directions of up, down, left, and right (excluding the decrease in the transmittance by the color filter), and shows the transmittance when the time is changed by 30 ° from the front to 60 °. The ideal characteristic is the same as the transmittance curve of the front face (time θ = 0 °) at any angle.

제28도는 종래 기술의 광학이방소자를 사용하지 않는 경우의 인가전압-투과율특성도이다. 하방위의 특성은 시각이 커짐에 따라서 투과율이 감소하는 것이다. 이것은 실제로 계조표시를 한 경우에는 「흑색원」이 발생하는 것에 상당한다. 또한 시각 60°에서의 3V부근의 투과율의 재증가는 실제의 표시에서는 「반전」에 해당된다. 상방위에 관해서 보면 3V의 전압에서 시각이 0°에서 60°로 커짐에 따라서 투과율이 증대되어 간다. 이것은 실제의 표시에서는 「백색원」에 해당된다.28 is an applied voltage-transmittance characteristic diagram when the optically anisotropic element of the prior art is not used. The downward direction characteristic is that the transmittance decreases as time increases. This corresponds to the occurrence of a "black circle" when the gradation display is actually performed. In addition, re-increasing the transmittance near 3V at time 60 ° corresponds to "inversion" in the actual display. As for the upward direction, the transmittance increases as the time increases from 0 ° to 60 ° at a voltage of 3V. This corresponds to "white circle" in the actual display.

본 실시형태의 경우 제27도에서는 모든 방위의 특성에 개선이 보이고 특히 0V에서의 경사 60°에서의 투과율은 상방위를 빼고 높은 값을 나타내고 있고, 비스듬한 방향에서도 밝은 표시를 실현할 수 있다.In the case of the present embodiment, in Fig. 27, the improvement in the characteristics of all the orientations is shown, and in particular, the transmittance at the inclination of 60 ° at 0 V is high except for the upward direction, and bright display can be realized even in an oblique direction.

실제의 본 액정표시소자를 64계조표시시켜 관측한 바, 각도를 크게 해도 양호한 표시가 얻어졌다.When the actual present liquid crystal display device was observed with 64 gray scales, even when the angle was increased, good display was obtained.

[비교예 2]Comparative Example 2

실시형태 9에 있어서 부의 광학이방소자(3) 및 광학이방소자(5)만으로 정의 광학이방소자(2) 및 광학이방소자(6)가 없는 경우의 전압-투과율특성을 측정했다. 측정결과를 제29도에 나타낸다. 본 비교예에서는 하방위의 특성은 다소 개선되지만, 좌우에서의 5V에서의 투과율이 높고 콘트래스트비가 낮다.In the ninth embodiment, the voltage-transmittance characteristic when the positive optically anisotropic element 3 and the optically anisotropic element 5 were not included in the positive optically anisotropic element 2 and the optically anisotropic element 6 was measured. The measurement results are shown in FIG. In the present comparative example, the downward orientation is somewhat improved, but the transmittance at 5V at the left and right is high and the contrast ratio is low.

[비교예 3]Comparative Example 3

제22도의 실시형태 9에 대해서 정의 광학이방소자(2) 및 광학이방소자(7)만으로 부의 광학이방소자(5) 및 광학이방소자(6)가 없는 경우의 전압-투과율특성을 측정했다. 측정결과를 제30도에 나타낸다. 본 비교예에서는 상방위, 좌방위, 우방위의 투과율은 5V에서도 낮게 억제되고 있지만 하방위에서의 투과율의 급격한 저하가 현저하고 반전, 흑색원이 발생한다.With respect to Embodiment 9 of FIG. 22, the voltage-transmittance characteristic of the negative optical anisotropic element 5 and the optical anisotropic element 6 was measured only with the positive optical anisotropic element 2 and the optical anisotropic element 7. The measurement results are shown in FIG. In this comparative example, the transmittances of the upper direction, the left direction, and the right direction are suppressed low even at 5 V, but the sudden decrease in the transmittance at the lower direction is remarkable, and inversion and black circles occur.

[실시형태 10]Embodiment 10

실시형태 9에 있어서 제 1 광학이방소자인 시각보상용 액정셀(2)과 구동용 액정셀(3)의 사이에 불안정한 디스코틱배열의 광학이방성을 보완하는 것을 목적으로 2축성위상차필름을 배치했다. 특성적으로는 큰 개선을 보이지 않았지만 배열불량에 의한 표시얼룩을 완화시킬 수 있었다.In Embodiment 9, the biaxial phase difference film was disposed between the visual compensation liquid crystal cell 2 and the driving liquid crystal cell 3 as the first optical anisotropic element to compensate for the optical anisotropy of the unstable discotic array. . Although there was no significant improvement in characteristics, it was possible to alleviate display stains due to misalignment.

[실시형태 11]Embodiment 11

제31도 및 제32도에 본 실시형태에 따른 액정표시소자를 나타낸다. 액정표시소자(10)는 2장의 편광판(1) 및 편광판(4)(LLC-92-18: SANRITZ사제)과 이들의 사이에 시각보상용의 광학이방소자인 액정셀(2)과 구동용액정셀(3)을 끼운 구성을 갖고 있다. 편광판(1)은 투명기판에 편광막을 끼워 부착한 것이고, 편광판(4)도 마찬가지로 투명기판에 편광막을 부착하여 형성한다.31 and 32 show a liquid crystal display device according to the present embodiment. The liquid crystal display device 10 is composed of two polarizing plates 1 and a polarizing plate 4 (LLC-92-18 manufactured by SANRITZ Co., Ltd.) and an optically anisotropic element for visual compensation between them and a driving liquid crystal. It has the structure which inserted the cell 3. The polarizing plate 1 is formed by attaching a polarizing film to a transparent substrate, and the polarizing plate 4 is similarly formed by attaching a polarizing film to a transparent substrate.

광학이방소자로서 시각보상용액정셀(2)은 이들의 편광판(1) 및 편광판(4)사이에 배치되고 투명기판(2a, 2b)는 사이에 광학이방성물질층(2c)을 개재시킨 셀 구조를 갖는다. 기판(2a) 및 기판(2b) 각각 다른 각도로 표면에 SiO2를 비스듬히 증착하고, 사이에 광학이방성이 부호인 디스코틱 액정(트리페닐렌핵에 에스테르결합으로 알킬사슬에 붙은 C18H6(OCOC7H15)6)이 광학이방성물질층으로서 도입되고 있고, 프레틸트각(기판면에 대한 광축(20U)의 경사)은 구동용액정셀(3)에 가까운 쪽을 30°, 먼 쪽을 약 90°로 하고 있다(제33도 참조). 시각보상용액정셀(2)에 사용한 광학이방성 물질층의 실효적인 Δnd는 -60nm이다.As the optical anisotropic element, the visual compensation liquid crystal cell 2 is disposed between the polarizing plate 1 and the polarizing plate 4, and the transparent substrates 2a and 2b are interposed between the optically anisotropic material layer 2c. Has Discrete SiO 2 on the surface of the substrate 2a and the substrate 2b at different angles at an angle, and discotic liquid crystals having optical anisotropy therebetween (C 18 H 6 (OCOC attached to the alkyl chain by ester bond to triphenylene nucleus) 7 H 15 ) 6 ) is introduced as an optically anisotropic material layer, and the pretilt angle (incline of the optical axis 20U with respect to the substrate surface) is about 30 ° to the side close to the driving liquid crystal cell 3 and about to the far side. 90 degrees (refer to FIG. 33). The effective Δnd of the optically anisotropic material layer used for the vision compensation liquid crystal cell 2 is -60 nm.

구동용액정셀(3)은 시각보상용액정셀(2)과 편광판(4)사이에 배치된다.The driving liquid crystal cell 3 is disposed between the visual compensation liquid crystal cell 2 and the polarizing plate 4.

2장의 상측 기판(3a)과 하측 기판(3b)은 각각 투명전극(3a1, 3b1)을 형성하고 있고, 구동전원(3E)에 접속된다. 기판(3a, 3b)사이에 정의 유전이방성을 갖는 네마틱액정(ZLI-4287, E. Merck Co. Ltd. 제)이 충전되고 구동전원(3E)으로부터의 인가전압에 따라서 상태를 변화시킨다. 전압무인가시는 하이브리드배열을 유지한다.The two upper substrates 3a and the lower substrates 3b form transparent electrodes 3a 1 and 3b 1 , respectively, and are connected to the driving power source 3E. A nematic liquid crystal (ZLI-4287, manufactured by E. Merck Co. Ltd.) having positive dielectric anisotropy is charged between the substrates 3a and 3b and changes its state in accordance with the applied voltage from the driving power source 3E. If no voltage is applied, the hybrid array is maintained.

구동용액정셀(3)의 액정분자의 Δnd는 0.093, 액정층의 두께는 5.0㎛이다. 구동용액정셀(3)의 액정분자는 하측기판(3b)에서 상측기판(3a)으로 틸트각이 거의 수직에서 수평으로 변화되어 배열된다(하이브리드배열).(DELTA) nd of the liquid crystal molecule of the driving liquid crystal cell 3 is 0.093, and the thickness of a liquid crystal layer is 5.0 micrometers. The liquid crystal molecules of the driving liquid crystal cell 3 are arranged from the lower substrate 3b to the upper substrate 3a with a tilt angle varying from almost vertical to horizontal (hybrid arrangement).

제32도는 본 실시형태에 있어서 액정표시소자의 구성을 나타내는 분해사시도이다.32 is an exploded perspective view showing the configuration of the liquid crystal display element in this embodiment.

(1, 1) 및 (4, 1)은 2장의 편광판(1) 및 편광판(4)의 투과축이고 이들은 서로 직교하고 (1, 1)은 Y축에 대하여 기판의 법선방향인 +Z방향에서 보아 반시계 방향회전으로 45°에 배치된다. (3, 1)은 구동용액정셀(3)의 상측기판(3a)의 러빙축 즉, 배향처리방향에서 Y축에 대해 러빙축(3, 1)과 이루는 각은 +Z방향에서 보아 반시계 방향회전으로 180°에 배치된다. (3, 2)는 하측기판(3b)의 배향방향에서 거의 -Z방향과 일치한다.(1, 1) and (4, 1) are the transmission axes of the two polarizing plates 1 and 4 and they are orthogonal to each other and (1, 1) is viewed in the + Z direction, which is the normal direction of the substrate with respect to the Y axis. It is placed at 45 ° counterclockwise rotation. (3, 1) is the rubbing axis of the upper substrate 3a of the driving liquid crystal cell 3, that is, the angle formed with the rubbing axes 3, 1 with respect to the Y axis in the alignment processing direction is counterclockwise in the + Z direction. It is disposed at 180 ° in the directional rotation. (3, 2) almost coincides with the -Z direction in the alignment direction of the lower substrate 3b.

광학이방소자인 시각보상용액정셀(2)의 (2, 1), (2, 2)는 각각 상측 기판(2a)과 하측기판(2b)의 배향처리방향으로, 시각보상용액정셀(2)은 그 배향처리방향(2, 2)이 구동용액정셀(3)의 러빙축(3, 1)과 평행이 되도록 배치된다.(2, 1) and (2, 2) of the optical compensation liquid crystal cell 2, which are optically anisotropic elements, are arranged in the orientation processing direction of the upper substrate 2a and the lower substrate 2b, respectively. ) Is arranged such that its alignment treatment directions 2 and 2 are parallel to the rubbing axes 3 and 1 of the driving liquid crystal cell 3.

편광판(1)은 투과축(1, 1)이 시각보상용액정셀(2)의 러빙축(2, 1)과 45°의 각도를 이루도록 배치되었다.The polarizing plate 1 was arranged such that the transmission axes 1 and 1 made an angle of 45 ° with the rubbing axes 2 and 1 of the visual compensation liquid crystal cell 2.

본 구성의 액정표시소자를 제2(b)도의 좌표계에서 전기광학 특성을 측정했다. 측정시의 전압치(구동전압(3E)에서 구동용액정셀(3)의 전극(3a1, 3b1)사이에 인가되는 전압)는 0V에서 5V까지 변화시켰다. 결과를 제34도에 나타낸다. 제34도는 상하좌우의 계조마다의 시각-휘도특성이 각각 나타나 있고, 정면에서 60°까지 시각을 10°씩 변화시킬 때의 각 계조휘도를 나타내고 있다. 이상적인 것은 어느 각도에서도 정면(시각 θ=0°)의 투과율곡선과 동일한 것이다.The electro-optical characteristic of the liquid crystal display element of this structure was measured in the coordinate system of FIG. 2 (b). The voltage value at the time of measurement (the voltage applied between the electrodes 3a1 and 3b1 of the driving liquid crystal cell 3 at the driving voltage 3E) was changed from 0V to 5V. The results are shown in FIG. FIG. 34 shows time-luminance characteristics for each of the gradations of the top, bottom, left and right, respectively, and shows the gradation luminance when changing the time by 10 degrees from the front to 60 degrees. The ideal is the same as the transmittance curve of the front face (time θ = 0 °) at any angle.

본 실시형태의 경우 제34도를 보면, TN과 비교하여 상하좌우 어떤 방위에 있어서도 「반전」이 감소되고 있고 또한 검은 색의 투과율이 증대되기 어렵기 때문에, 시각이 넓으며 정호한 콘트래스트비가 얻어진다.In the case of the present embodiment, in FIG. 34, the "inversion" is reduced in any of the up, down, left, and right directions compared to TN, and the black transmittance hardly increases, so that the contrast ratio is wide and stable. Obtained.

본 발명에 의하면 액정표시소자의 콘트래스트, 표시색의 시각특성이 개선되고, 시인성(視認性)이 뛰어난 고품위표시의 액정표시소자를 제공할 수 있다. 또한 본 발명은 특정의 조건하, 예를 들어 카네비게이션(car navigation)등의 어떤 방향만의 시각을 변화시키고 싶을 때에도 사용할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a high-definition display liquid crystal display device having excellent contrast and visual characteristics of contrast and display color of the liquid crystal display device. The present invention can also be used under certain conditions, for example, when it is desired to change the perspective of only one direction, such as car navigation.

또한 본 발명은 TFT를 사용한 TN형 액정표시소자만에 대해서 다루었지만 MIM 등을 사용한 액티브매트릭스 및 STN 등의 단순매트릭스 액정표시소자에 응용하여도 뛰어난 효과가 얻어지는 것은 말할 나위도 없다.Furthermore, although the present invention deals only with TN type liquid crystal display elements using TFTs, it goes without saying that excellent effects can be obtained even when applied to simple matrix liquid crystal display elements such as active matrices using MIM and the like.

Claims (15)

적어도 1장의 편광판, 2장의 기판사이에 액정을 끼운 구동용 액정셀, 상기 편광판과 상기 구동용 액정셀과의 사이에 배치되어, 상기 구동용 액정셀측의 제 1 주면과 상기 편광판측의 제 2 주면을 갖고, 복수의 광학이방성 단위가 상기 제 1 주면에서 상기 제 2 주면으로 연결되는 적어도 하나의 광학이방소자를 구비한 액정표시소자에 있어서, 상기 광학이방소자는 상기 광학이방성 단위의 광학이방성이 부호(負號)이고, 동시에 각각의 광축과 상기 제 1 주면과 이루는 각도가 상기 제 1 주면측에서 상기 제 2 주면측을 향하여 서서히 커지도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.A driving liquid crystal cell in which a liquid crystal is sandwiched between at least one polarizing plate and two substrates, and disposed between the polarizing plate and the driving liquid crystal cell, the first main surface of the driving liquid crystal cell side and the second main surface of the polarizing plate side. A liquid crystal display device having at least one optically anisotropic element having a plurality of optically anisotropic units connected from the first main surface to the second main surface, wherein the optically anisotropic unit has an optical anisotropy sign of the optically anisotropic unit. (Iii) and at the same time arranged so that an angle between the respective optical axis and the first main surface gradually increases from the first main surface side toward the second main surface side. 제1항에 있어서, 상기 각도는 연속적 또는 단계적으로 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the angle is changed continuously or stepwise. 제2항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 제 1 주면 근방의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면과 거의 평행하고, 상기 제 2 주면 근방의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 제 1 주면의 법선을 거의 따르는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The optical axis of the optically anisotropic unit near the first main plane of the optically anisotropic element is substantially parallel to the first main plane, and the optical axis of the optically anisotropic unit near the second main plane is a first one. A liquid crystal display device, characterized in that substantially follows the normal of the main surface. 제2항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면의 법선방향에서 보았을 때에 단일 축상에 가지런히 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic element is arranged on a single axis as viewed in the normal direction of the first main surface. 제2항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면의 법선방향에서 보았을 때에 비틀어져 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 2, wherein the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic element is twisted when viewed in the normal direction of the first main surface. 제1항에 있어서, 상기 편광판과 상기 구동용 액정셀과의 사이에 2축성의 리터데이션 필름이 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a biaxial retardation film is disposed between the polarizing plate and the driving liquid crystal cell. 제1항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위는 고분자액정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the optically anisotropic unit of the optically anisotropic element is made of a polymer liquid crystal. 제1항에 있어서, 상기 광학이방성소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면 근방에 있어서, 상기 제 1 주면과 이루는 상기 각도가 0~80°의 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display of claim 1, wherein the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic element is in a range of 0 to 80 ° in the vicinity of the first main surface, the angle formed with the first main surface. . 제8항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 1 주면 근방에 있어서, 상기 제 1 주면과 이루는 상기 각도가 0°인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.10. The liquid crystal display device according to claim 8, wherein the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic element is about 0 ° in the vicinity of the first main surface, wherein the angle formed by the first main surface is 0 degrees. 제1항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 2 주면 근방에 있어서, 상기 제 1 주면과 이루는 상기 각도가 10~90°의 범위인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display of claim 1, wherein the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic element is in a range of 10 to 90 degrees with respect to the first main surface in the vicinity of the second main surface. . 제10항에 있어서, 상기 광학이방소자의 상기 광학이방성 단위의 상기 광축은 상기 제 2 주면 근방에 있어서, 상기 제 1 주면과 이루는 상기 각도가 90°인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the optical axis of the optically anisotropic unit of the optically anisotropic element is about 90 ° in the vicinity of the second main surface, the angle being from the first main surface. 제7항에 있어서, 상기 고분자액정은 디스코틱 액정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 7, wherein the polymer liquid crystal is made of a discotic liquid crystal. 제1항에 있어서, 상기 구동용 액정셀의 상기 액정은 상기 기판사이에서 비틀어져 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal of the driving liquid crystal cell is arranged in a twisted manner between the substrates. 제13항에 있어서, 상기 구동용 액정셀의 상기 액정은 TN액정인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 13, wherein the liquid crystal of the driving liquid crystal cell is a TN liquid crystal. 제1항에 있어서, 상기 구동용 액정셀의 상기 액정은 상기 기판사이에서 하이브리드 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal of the driving liquid crystal cell is hybridly arranged between the substrates.
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