JP2003307735A - Liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device

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JP2003307735A
JP2003307735A JP2003065675A JP2003065675A JP2003307735A JP 2003307735 A JP2003307735 A JP 2003307735A JP 2003065675 A JP2003065675 A JP 2003065675A JP 2003065675 A JP2003065675 A JP 2003065675A JP 2003307735 A JP2003307735 A JP 2003307735A
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retardation
crystal display
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Shinichi Terashita
慎一 寺下
Bunichi Shimoshikiriyou
文一 下敷領
Shuichi Kanzaki
修一 神崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a gradation inverting phenomenon without depending on observing direction in a liquid crystal display device having liquid crystal regions where liquid crystal molecules are axis-symmetrically aligned in every pixel region, excellent visual field angle characteristics and high contrast. <P>SOLUTION: A phase difference compensation element having negative double refractivity and the relation n<SB>x</SB>>n<SB>y</SB>>n<SB>z</SB>about main refractive indices n<SB>x</SB>and n<SB>y</SB>in an intra-surface direction and the main refractive index n<SB>z</SB>in the thickness direction is disposed between a liquid crystal cell wherein liquid crystal molecules are nearly vertically aligned when no voltage is applied and liquid crystal molecules are axis-symmetrically aligned in every liquid crystal region and a polarizing plate disposed in a orthogonally crossed nicols state. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
する。特に、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッ
サ、アミューズメント機器、テレビジョン装置などの平
面ディスプレイやシャッタ効果を利用した表示装置など
に好適に用いられる広視野角特性を有する液晶表示装置
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid crystal display device. In particular, the present invention relates to a liquid crystal display device having a wide viewing angle characteristic, which is suitably used for a flat display such as a personal computer, a word processor, an amusement machine, a television device, a display device utilizing a shutter effect, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述の広視角特性を有する液晶表示装置
として、本発明者らは、液晶分子を各絵素ごとに軸対称
状に配向させた表示モード(Axially Symm
etric Aligned Microcell M
ode:ASMモード)を特開平7−120728号公
報に開示している。この方式は、液晶と光硬化性樹脂の
混合物から相分離を利用して液晶分子を軸対称状に配向
させる技術であり、電圧を印加することにより軸対称状
に配向した液晶分子が基板に対して垂直に配向するNp
型液晶材料を用いた表示モードである。
2. Description of the Related Art As a liquid crystal display device having the above-mentioned wide viewing angle characteristics, the present inventors have proposed a display mode (axially symmetry) in which liquid crystal molecules are oriented in axial symmetry for each picture element.
etric Aligned Microcell M
The mode: ASM mode) is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-120728. This method is a technique for orienting liquid crystal molecules in an axially symmetric manner from a mixture of liquid crystal and a photocurable resin by using phase separation. Vertically oriented Np
It is a display mode using a liquid crystal material.

【0003】この従来のASMモードの液晶表示装置に
おいては、誘電率異方性Δεが正の液晶材料を使用して
いる。この表示モードは、液晶分子が軸対称配向してい
るので全ての方向において優れた表示特性を有するが、
偏光板の吸収軸を直交クロスニコル状態にした場合には
視野角特性が低下する傾向がある。また、電圧OFF時
の光抜けを防止するためにBM(ブラックマトリック
ス)の遮光部の面積を大きく設定しなければならないと
いう問題があった。さらに、この従来のASMモード
は、液晶分子の軸対称配向を得るために複雑な温度制御
を必要とする相分離工程を使用するので製造が難しく、
また、得られる軸対称配向が不安定であり、特に高温に
おいて信頼性に欠けるという問題があった。
In this conventional ASM mode liquid crystal display device, a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy Δε is used. This display mode has excellent display characteristics in all directions because the liquid crystal molecules are oriented in axial symmetry,
When the absorption axis of the polarizing plate is in a crossed crossed Nicol state, the viewing angle characteristics tend to deteriorate. In addition, there is a problem that the area of the light shielding portion of the BM (black matrix) must be set large in order to prevent light leakage when the voltage is turned off. Furthermore, this conventional ASM mode is difficult to manufacture because it uses a phase separation process that requires complicated temperature control to obtain an axially symmetric alignment of liquid crystal molecules.
Further, there is a problem in that the obtained axially symmetric orientation is unstable, and the reliability is low especially at high temperatures.

【0004】これらの問題を解決するための手段とし
て、本発明者らは、特願平8−341590号におい
て、絵素領域毎に液晶分子が軸対称配向した液晶領域を
有し、全方位視角特性に優れた高コントラストの液晶表
示装置およびそれを比較的簡単に製造できる製造方法を
提案している。
As a means for solving these problems, the inventors of the present invention have disclosed in Japanese Patent Application No. 8-341590 that each pixel region has a liquid crystal region in which liquid crystal molecules are axisymmetrically aligned, and an omnidirectional viewing angle is set. It proposes a high-contrast liquid crystal display device having excellent characteristics and a manufacturing method capable of manufacturing the liquid crystal display device relatively easily.

【0005】この提案の液晶表示装置においては、一対
の基板間に負の誘電率異方性(Δε<0)の液晶分子か
らなる液晶層が挟持され、両基板の液晶層に接する表面
に垂直配向層が設けられている。また、少なくとも一方
の基板には絵素領域を取り囲むように凸部が設けられて
いる。さらに、一対の基板を挟んで一対の偏光板が各々
の吸収軸を直交させて配設されている。この液晶表示装
置によれば、特に複雑な製造工程を必要とすることな
く、電圧無印加時には液晶分子が一対の基板に対して略
垂直に配向し、電圧印加時には液晶分子が絵素領域毎に
軸対称状に配向する配向状態を実現することができる。
In the proposed liquid crystal display device, a liquid crystal layer composed of liquid crystal molecules having a negative dielectric anisotropy (Δε <0) is sandwiched between a pair of substrates and is perpendicular to the surfaces of both substrates in contact with the liquid crystal layer. An alignment layer is provided. Moreover, at least one of the substrates is provided with a convex portion so as to surround the pixel region. Further, a pair of polarizing plates are arranged with a pair of substrates sandwiched therebetween so that their absorption axes are orthogonal to each other. According to this liquid crystal display device, the liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the pair of substrates when no voltage is applied, and the liquid crystal molecules are aligned in each pixel area when a voltage is applied, without requiring a particularly complicated manufacturing process. It is possible to realize an orientation state in which the orientation is axially symmetrical.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述の提案された液晶
表示装置によれば、電圧無印加時には液晶分子が一対の
基板に対してほぼ垂直な方向に配向しているので、基板
の法線方向に平行な視角方向については良好な黒状態が
得られ、高コントラストの表示が得られる。しかし、視
角を変化させて観察した場合、(i)偏光板自身の特性
により視角依存性が生じること、および(ii)垂直配
向している液晶分子のリタデーション値は方向によって
変化しているので、液晶層のリタデーション値に視角依
存性が生じること、に起因して光漏れが観察され、コン
トラスト比の低下が起こる。
According to the above proposed liquid crystal display device, the liquid crystal molecules are aligned in a direction substantially perpendicular to the pair of substrates when no voltage is applied. A good black state can be obtained in the viewing angle direction parallel to, and a high-contrast display can be obtained. However, in the case of observing while changing the viewing angle, (i) the viewing angle dependence is caused by the characteristics of the polarizing plate itself, and (ii) the retardation value of the liquid crystal molecules aligned vertically changes depending on the direction. Due to the fact that the retardation value of the liquid crystal layer depends on the viewing angle, light leakage is observed and the contrast ratio decreases.

【0007】このうち、偏光板自身の特性による視角依
存性については、以下の通りである。上記広視角モード
の液晶表示装置に対して、偏光板の偏光軸(透過軸)方
向から入射された光が液晶層の屈折率楕円体を横切ると
きには常光のみまたは異常光のみの成分しか有さない
が、偏光板の吸収軸から方位角が45゜ずれた斜め方向
から入射された光が液晶層の屈折率楕円体を横切るとき
には常光と異常光との両成分を有するために楕円偏光と
なるため、見かけ上、互いに直交した偏光板の吸収軸が
互いに開いた状態に対応して光の漏れが顕著になる。
Among these, the viewing angle dependency due to the characteristics of the polarizing plate itself is as follows. In the wide viewing angle mode liquid crystal display device, when light incident from the polarization axis (transmission axis) direction of the polarizing plate traverses the index ellipsoid of the liquid crystal layer, it has only ordinary light or extraordinary light components. However, when light incident from an oblique direction whose azimuth angle is deviated from the absorption axis of the polarizing plate by 45 ° crosses the refractive index ellipsoid of the liquid crystal layer, it has both ordinary and extraordinary light components and thus becomes elliptically polarized light. Apparently, light leakage becomes noticeable in a state where the absorption axes of the polarizing plates which are orthogonal to each other are opened.

【0008】また、液晶層のリタデーション値による視
角依存性については、以下の通りである。上記液晶表示
装置においては、電圧無印加時に液晶分子が一対の基板
に対してほぼ垂直な方向に配向しているので、斜めから
観察したときに視角によってリタデーションの値が異な
り、視角依存性が観測されるようになる。
The viewing angle dependence of the retardation value of the liquid crystal layer is as follows. In the above liquid crystal display device, since liquid crystal molecules are aligned in a direction substantially perpendicular to the pair of substrates when no voltage is applied, the retardation value varies depending on the viewing angle when observed obliquely, and the viewing angle dependence is observed. Will be done.

【0009】このような偏光板自身の視角依存性と液晶
層の視角依存性との相乗効果により、互いに直交してい
る偏光板の吸収軸から45゜ずれた方向に視角特性の特
に悪い領域が発生するのである。例えば、偏光板の吸収
軸方向に対して45゜の方向においては、一定の方向の
視角、例えば35゜〜50゜程度でコントラストが著し
く低下し、さらには階調特性が反転するという問題があ
り、特に、中間階調表示時には表示特性の悪化が大きか
った。
Due to the synergistic effect of the viewing angle dependency of the polarizing plate itself and the viewing angle dependency of the liquid crystal layer, there is a particularly bad viewing angle characteristic in a direction deviated by 45 ° from the absorption axis of the polarizing plates which are orthogonal to each other. It happens. For example, in the direction of 45 ° with respect to the absorption axis direction of the polarizing plate, there is a problem that the contrast remarkably decreases at a constant viewing angle, for example, about 35 ° to 50 °, and the gradation characteristic is reversed. In particular, the display characteristics were greatly deteriorated during the halftone display.

【0010】本発明は、上述した従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、吸収軸からのずれに伴う視
野角特性の悪化を解消し、概ね軸対称の視野角特性を有
する液晶表示装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and solves the deterioration of the viewing angle characteristics due to the deviation from the absorption axis, and has a liquid crystal display having a viewing angle characteristic of substantially axial symmetry. The purpose is to provide a device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の基板に挟持され、負の誘電異方性を有する液
晶分子からなる液晶層を有する液晶セルと、該液晶セル
を挟持し、偏光板の吸収軸が互いに直交する一対の偏光
板と、該一対の偏光板と該液晶セルとの間の少なくとも
一方に設けられた位相差補償素子と、を有し、該液晶層
は複数の液晶領域を有し、該一対の基板は該液晶層側の
表面に垂直配向層を有し、該液晶分子は電圧印加時に該
複数の液晶領域毎に軸対称状に配向する、液晶表示装置
であって、該位相差補償素子は、負の複屈折率を有し、
それぞれ互いに直交するx、y、及びz軸方向に3つの
主屈折率nx,ny,nzを有し、該液晶セルの面内方向
の主屈折率をnx,nyとし、該液晶セルの厚み方向の主
屈折率をnzとするとき、nx>ny>nzの関係を有し、
そのことによって上記目的が達成される。
A liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal cell sandwiched between a pair of substrates and having a liquid crystal layer composed of liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and the liquid crystal cell sandwiched therebetween. A pair of polarizing plates whose absorption axes are orthogonal to each other, and a phase difference compensating element provided at least at least between the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell. A liquid crystal display device in which the pair of substrates have a vertical alignment layer on the surface on the liquid crystal layer side, and the liquid crystal molecules are aligned in axial symmetry in each of the plurality of liquid crystal regions when a voltage is applied. And the phase difference compensating element has a negative birefringence,
X orthogonal to each other respectively, y, and z-axis to the three principal refractive indices n x, n y, has a n z, and the main refractive index in the plane direction of the liquid crystal cell n x, and n y, wherein the principal refractive index in the thickness direction of the liquid crystal cell when a n z, has a relation of n x> n y> n z ,
Thereby, the above object is achieved.

【0012】前記位相差補償素子は、前記一対の偏光板
と前記液晶セルとの間に1つずつ設けられていてもよ
い。
The phase difference compensating element may be provided between the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell.

【0013】前記位相差補償素子は、面内方向と厚み方
向にリタデーションを有する2軸性フィルム、又は面内
方向にリタデーションを有する1軸性フィルムと厚み方
向にリタデーションを有する1軸性フィルムとを貼り合
わせた積層フィルムからなっていてもよい。
The retardation compensating element comprises a biaxial film having retardation in the in-plane direction and a thickness direction, or a uniaxial film having retardation in the in-plane direction and a uniaxial film having retardation in the thickness direction. It may consist of laminated films laminated together.

【0014】前記位相差補償素子のx軸方向は、該位相
差補償素子に隣接する偏光板の吸収軸と互いに略直交さ
せて配置されていることが好ましい。
The x-axis direction of the phase difference compensating element is preferably arranged so as to be substantially orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate adjacent to the phase difference compensating element.

【0015】前記位相差補償素子のx軸方向と前記偏光
板の吸収軸に直交する方向とのずれが1゜以下であるこ
とが好ましい。
The shift between the x-axis direction of the phase difference compensating element and the direction orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate is preferably 1 ° or less.

【0016】前記液晶分子の複屈折率をΔn、前記液晶
層の平均厚さをdLC、および前記位相差補償素子の厚さ
をdfとするとき、該位相差補償素子の面内方向のリタ
デーション値df(nx−ny)が該液晶層のリタデーシ
ョン値dLC・Δnより小さいことが好ましい。
When the birefringence of the liquid crystal molecules is Δn, the average thickness of the liquid crystal layer is d LC , and the thickness of the retardation compensation element is d f , the in-plane direction of the retardation compensation element is it is preferable retardation value d f (n x -n y) is smaller than the retardation value d LC · [Delta] n of the liquid crystal layer.

【0017】前記位相差補償素子は、0.035≦{d
f(nx−ny)}/(dLC・Δn)≦0.15を満足す
ることが好ましい。
The phase difference compensating element is 0.035 ≦ {d
f (n x -n y)} / It is preferable to satisfy the (d LC · Δn) ≦ 0.15 .

【0018】前記液晶分子の複屈折率をΔn、前記液晶
層の平均厚さをdLC、および前記位相差補償素子の厚さ
をdfとするとき、該位相差補償素子の厚さ方向のリタ
デーション値df(nx−nz)が該液晶層のリタデーシ
ョン値dLC・Δnより小さいことが好ましい。
When the birefringence of the liquid crystal molecules is Δn, the average thickness of the liquid crystal layer is d LC , and the thickness of the phase difference compensating element is d f , the thickness direction of the phase difference compensating element is The retardation value d f (n x −n z ) is preferably smaller than the retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer.

【0019】前記位相差補償素子の厚さ方向のリタデー
ション値df(nx−nz)が0よりも大きいことが好ま
しい。更に、前記位相差補償素子の面内方向のリタデー
ション値df(nx−ny)と厚さ方向のリタデーション
値df(nx−nz)との比が2以上であることが好まし
く、前記位相差補償素子の面内方向のリタデーション値
f(nx−ny)と厚さ方向のリタデーション値df(n
x−nz)との比が3以上6以下であることがより一層好
ましい。
The retardation value d f (n x −n z ) in the thickness direction of the phase difference compensating element is preferably larger than 0. Furthermore, it is preferable that the ratio between the in-plane direction of the retardation compensation element retardation value d f (n x -n y) and thickness direction retardation values d f (n x -n z) is 2 or more the in-plane direction of the retardation compensation element retardation value d f (n x -n y) and thickness direction retardation values d f (n
It is even more preferable that the ratio of ( x- nz ) is 3 or more and 6 or less.

【0020】前記位相差補償素子の平均屈折率が1.4
以上1.7以下であることが好ましい。
The average refractive index of the phase difference compensating element is 1.4
It is preferable that it is 1.7 or less.

【0021】前記液晶層のリタデーション値dLC・Δn
が300〜550nmの範囲にあることが好ましい。
Retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer
Is preferably in the range of 300 to 550 nm.

【0022】前記一対の偏光板のうち、観察者側の偏光
板の表面に反射防止膜またはアンチグレア防眩層が設け
られていてもよい。前記アンチグレア防眩層の表面に反
射防止膜が設けられていることが好ましい。
Of the pair of polarizing plates, an antireflection film or an antiglare antiglare layer may be provided on the surface of the polarizing plate on the viewer side. An antireflection film is preferably provided on the surface of the antiglare antiglare layer.

【0023】以下に、本発明の作用を説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0024】本発明によると、電圧無印加時に液晶分子
が垂直配向し、電圧印加時には絵素領域毎に軸対称状ま
たは同心円状に配向する液晶表示装置において、直交ク
ロスニコル状態に配置された一対の偏光板のうちの少な
くとも一方の偏光板とそれに隣接する基板との間に、負
の複屈折率を有し、面内方向の主屈折率nx,ny、およ
び厚み方向の主屈折率nzについてnx>ny>nzの関係
を有する位相差補償素子(典型的には位相差フィルムま
たは位相差板)を設けることにより、偏光板自身の特性
による視角依存性および液晶層のリタデーション値の視
角依存性を補償して、観測方向によらずに等コントラス
ト・コンター曲線を円状にすることが可能である。ま
た、液晶層は垂直配向と軸対称配向との間を電圧によっ
て変化するので優れた視角特性を有する。さらに、誘電
異方性が負の液晶材料を用いて電圧無印加時に垂直配向
状態をとるノーマリーブラックモードの表示を行うの
で、高コントラストの表示が可能である。
According to the present invention, in a liquid crystal display device in which liquid crystal molecules are vertically aligned when a voltage is not applied and are axially symmetrical or concentric in each pixel region when a voltage is applied, a pair of liquid crystal display devices arranged in an orthogonal crossed Nicol state. Has a negative birefringence between at least one of the polarizing plates and the substrate adjacent thereto, and has a principal refractive index n x , n y in the in-plane direction and a principal refractive index in the thickness direction. the n x> n y> be provided (retardation film or the retardation plate typically) retardation compensation element having a relationship of n z for n z, the viewing angle dependence and the liquid crystal layer due to the characteristics of the polarizing plate itself By compensating for the viewing angle dependence of the retardation value, it is possible to make the isocontrast contour curve circular regardless of the observation direction. Further, the liquid crystal layer has an excellent viewing angle characteristic because it changes between the vertical alignment and the axisymmetric alignment depending on the voltage. Furthermore, since a normally black mode display in which a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy is used to achieve a vertical alignment state when no voltage is applied, high contrast display is possible.

【0025】この位相差補償素子は、一対の偏光板のう
ちの一方の偏光板とそれに隣接する基板との間に設けて
もよく、一対の偏光板の各々とそれに隣接する基板との
間に1枚ずつ設けてもよい。
This phase difference compensating element may be provided between one of the pair of polarizing plates and the substrate adjacent thereto, and between each of the pair of polarizing plates and the substrate adjacent thereto. You may provide one piece at a time.

【0026】この位相差補償素子は、面内方向と厚み方
向とにリタデーションを有する2軸性のフィルムであっ
ても、2枚の2軸性フィルムの積層フィルムであって
も、或いは面内方向にリタデーションを有する1軸性フ
ィルムと厚み方向にリタデーションを有する1軸性フィ
ルムとを貼り合わせた積層構造のものであっても同様に
用いることができる。
This retardation compensating element may be a biaxial film having retardations in the in-plane direction and the thickness direction, a laminated film of two biaxial films, or an in-plane direction. A laminated structure having a uniaxial film having retardation and a uniaxial film having retardation in the thickness direction can be similarly used.

【0027】この位相差補償素子は、その主屈折率のう
ちのnxの方向をその位相差補償素子に隣接する偏光板
の吸収軸と互いに略直交させて配置させることにより、
上記視角依存性の補償機能を充分発揮させることができ
る。
In this phase difference compensating element, the n x direction of the main refractive index is arranged so as to be substantially orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate adjacent to the phase difference compensating element,
The compensating function of the viewing angle dependency can be sufficiently exerted.

【0028】尚、後述する実施形態に示すように、位相
差補償素子の遅相軸と偏光板の吸収軸に直交する方向と
のずれが1゜より大きいと、偏光板クロスニコル下での
偏光度性能が低下して光抜けが生じ、充分な黒レベルや
コントラストが得られないので、位相差補償素子の遅相
軸と偏光板の吸収軸に直交する方向とは、そのずれが1
゜以下であるのが望ましい。
As described in the embodiments described later, if the deviation between the slow axis of the phase difference compensating element and the direction orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate is larger than 1 °, the polarized light under the polarizing plate crossed Nicols is polarized. Performance is degraded and light leakage occurs, and a sufficient black level and contrast cannot be obtained. Therefore, there is a deviation of 1 between the slow axis of the phase difference compensation element and the direction orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate.
It is desirable that the angle is not more than °.

【0029】液晶分子の複屈折率Δn、液晶層の平均厚
さdLC、および位相差補償素子の厚さdfに対して、位
相差補償素子の面内リタデーション値df(nx−ny
を液晶層のリタデーション値dLC・Δnより小さくする
ことにより上記視角依存性の補償効果を大きくすること
ができる。特に、位相差補償素子の面内リタデーション
値df(nx−ny)を液晶層のリタデーション値dLC
Δnの3.5%〜15%の範囲にすると、後述する図3
5に示すように高コントラストの表示を得ることが可能
である。
With respect to the birefringence Δn of the liquid crystal molecules, the average thickness d LC of the liquid crystal layer, and the thickness d f of the retardation compensation element, the in-plane retardation value d f (n x -n) of the retardation compensation element y )
Is smaller than the retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer, the effect of compensating for the viewing angle dependency can be increased. In particular, the retardation value d LC of the in-plane retardation value d f of the phase difference compensating element (n x -n y) liquid crystal layer,
By setting the range of 3.5% to 15% of Δn, as shown in FIG.
It is possible to obtain a high-contrast display as shown in FIG.

【0030】液晶分子の複屈折率Δn、液晶層の平均厚
さdLC、および位相差補償素子の厚さdfに対して、位
相差補償素子の厚さ方向のリタデーション値df(nx
z)を液晶層のリタデーション値dLC・Δnより小さ
くすることにより上記視角依存性の補償効果を大きくす
ることができる。特に、位相差補償素子の厚さ方向のリ
タデーション値df(nx−nz)を液晶層のリタデーシ
ョン値dLC・Δnの30%〜80%の範囲にすると、位
相差補償素子の効果を大きくすると共に色特性が良好な
表示を得ることが可能である。
With respect to the birefringence Δn of the liquid crystal molecules, the average thickness d LC of the liquid crystal layer, and the thickness d f of the retardation compensation element, the retardation value d f (n x in the thickness direction of the retardation compensation element −
By making nz ) smaller than the retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer, the effect of compensating for the viewing angle dependency can be increased. In particular, when the retardation value d f (n x −n z ) in the thickness direction of the phase difference compensating element is set within the range of 30% to 80% of the retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer, the effect of the phase difference compensating element is obtained. It is possible to obtain a display with good color characteristics while increasing the display size.

【0031】位相差補償素子の面内方向のリタデーショ
ン値df(nx−ny)と厚さ方向のリタデーション値df
(nx−nz)との比(又は屈折率差比)は、0よりも大
きいのが望ましい。後述する実施形態に示すように、両
リタデーション値の比が0よりも大きい場合、即ち、厚
さ方向のリタデーション値が0でない場合、視野角補償
効果が生じるからである。特に、両リタデーション値の
比を2以上にすると、コントラスト比10で視野角60
゜以上の良好な表示状態を実現することができる。さら
に、両リタデーション値の比を3以上6以下にすると、
コントラスト比20で視野角60゜以上のさらに優れた
表示状態を実現することができる。尚、上記位相差補償
素子の材料としては平均屈折率1.4以上1.7以下の
ポリカーボネイト等の高分子材料を用いることができ、
可視光領域において透明(透過率90%以上)な位相差
補償素子が得られる。
The in-plane direction of the retardation compensation element retardation value d f (n x -n y) and thickness direction retardation values d f
(N x -n z) and of the ratio (or refractive index difference ratio) is desirably greater than 0. This is because, as shown in an embodiment described later, when the ratio of both retardation values is larger than 0, that is, when the retardation value in the thickness direction is not 0, the viewing angle compensation effect occurs. In particular, when the ratio of both retardation values is 2 or more, the contrast ratio is 10 and the viewing angle is 60.
It is possible to realize a good display state of ≧ °. Further, when the ratio of both retardation values is 3 or more and 6 or less,
With a contrast ratio of 20, a more excellent display state with a viewing angle of 60 ° or more can be realized. As the material of the phase difference compensating element, a polymer material such as polycarbonate having an average refractive index of 1.4 or more and 1.7 or less can be used,
A retardation compensating element which is transparent (transmittance of 90% or more) in the visible light region can be obtained.

【0032】ここで、液晶層のリタデーション値dLC
Δnを300〜550nmの範囲にすることにより、電
圧印加時の視角特性を向上させると共に階調反転を防ぐ
ことが可能であり、後述する実施形態に示すようにコン
トラスト比10で視野角60゜以上の良好な表示状態が
得られる。
Here, the retardation value d LC ·
By setting Δn in the range of 300 to 550 nm, it is possible to improve the viewing angle characteristics at the time of applying a voltage and prevent grayscale inversion, and as shown in an embodiment described later, the contrast ratio is 10 and the viewing angle is 60 ° or more. A good display state of is obtained.

【0033】一対の偏光板のうち、前面側の偏光板の表
面に反射防止膜またはアンチグレア防眩層を設けること
により、上記視角依存性の補償効果を大きくすることが
できる。また、その上に反射防止膜を設けることによ
り、上記視角依存性の補償効果をさらに大きくすること
ができる。
By providing an antireflection film or an antiglare antiglare layer on the surface of the front polarizing plate of the pair of polarizing plates, the effect of compensating for the viewing angle dependency can be enhanced. Further, by providing an antireflection film on it, the effect of compensating the viewing angle dependency can be further enhanced.

【0034】また、位相差補償素子を設けた場合には広
視野角方向で色付きが生じることがあるが、前面側の偏
光板の表面にアンチグレア防眩層を設け、さらにその表
面に反射防止膜を設けることにより、この色付きを補償
することができる。
When a phase difference compensating element is provided, coloring may occur in the wide viewing angle direction, but an antiglare antiglare layer is provided on the surface of the polarizing plate on the front side, and an antireflection film is further provided on the surface. By providing, it is possible to compensate for this coloring.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。 (基本動作)図1を参照しながら、本発明に係る液晶表
示装置100の動作原理を説明する。図1(a)及び図
1(b)は電圧無印加時の状態を示し、図1(c)及び
図1(d)は電圧印加時の状態を示す。なお、図1
(a)及び図1(c)は断面図であり、図1(b)及び
図1(d)は上面をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観
察した結果を示す図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. (Basic Operation) The operation principle of the liquid crystal display device 100 according to the present invention will be described with reference to FIG. 1A and 1B show a state when no voltage is applied, and FIGS. 1C and 1D show a state when a voltage is applied. Note that FIG.
1A and 1C are cross-sectional views, and FIGS. 1B and 1D are views showing the results of observing the upper surface with a polarization microscope in a crossed Nicols state.

【0036】この液晶表示装置100は、一対の基板3
2と34の間に、誘電異方性(Δε)が負(Nn型)の
液晶分子42からなる液晶層40が挟持されている。一
対の基板32と34の液晶層40に接する表面には、垂
直配向層38a及び38bが形成されている。また、一
対の基板32と34の少なくとも一方の液晶層40側の
面には凸部36が形成されている。この凸部36によっ
て、液晶層40はdoutとdinの2種類の異なる厚さを
有する。その結果、後述するように、電圧印加時に軸対
称配向を呈する液晶領域が凸部36によって包囲される
領域に規定される。なお、図1において、液晶層40に
電圧を印加するために一対の基板32と34に形成され
ている電極は省略してある。
The liquid crystal display device 100 includes a pair of substrates 3
A liquid crystal layer 40 composed of liquid crystal molecules 42 having a negative (Nn-type) dielectric anisotropy (Δε) is sandwiched between 2 and 34. Vertical alignment layers 38a and 38b are formed on the surfaces of the pair of substrates 32 and 34 in contact with the liquid crystal layer 40. A convex portion 36 is formed on the surface of at least one of the pair of substrates 32 and 34 on the liquid crystal layer 40 side. Due to this convex portion 36, the liquid crystal layer 40 has two different thicknesses, dout and din. As a result, as will be described later, the liquid crystal region that exhibits an axially symmetric orientation when a voltage is applied is defined as a region surrounded by the convex portions 36. Note that, in FIG. 1, the electrodes formed on the pair of substrates 32 and 34 for applying a voltage to the liquid crystal layer 40 are omitted.

【0037】この液晶表示装置100において、電圧無
印加時には図1(a)に示すように、液晶分子42が垂
直配向層38a、38bの配向規制力によって基板に垂
直な方向に配向している。電圧無印加状態の絵素領域を
クロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察すると、図1
(b)に示すように暗視野を呈する(ノーマリーブラッ
クモード)。
In this liquid crystal display device 100, when no voltage is applied, as shown in FIG. 1A, the liquid crystal molecules 42 are aligned in the direction perpendicular to the substrate by the alignment regulating force of the vertical alignment layers 38a and 38b. When observing the pixel area without voltage applied with a crossed Nicols polarization microscope,
A dark field is exhibited as shown in (b) (normally black mode).

【0038】一方、液晶表示装置100に電圧を印加す
ると、負の誘電異方性を有する液晶分子42に、液晶分
子の長軸を電界の方向に対して垂直に配向させる力が働
くので、図1(c)に示すように基板に垂直な方向から
傾く(中間調表示状態)。なお、この図1(c)におい
て、44は中心軸を示す。この状態の絵素領域をクロス
ニコル状態の偏光顕微鏡で観察すると、図1(d)に示
すように吸収軸に沿った方向に消光模様が観察される。
On the other hand, when a voltage is applied to the liquid crystal display device 100, a force acts on the liquid crystal molecules 42 having negative dielectric anisotropy so that the long axes of the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the direction of the electric field. As shown in FIG. 1 (c), it is tilted from the direction perpendicular to the substrate (halftone display state). In addition, in this FIG.1 (c), 44 shows a central axis. When the picture element region in this state is observed with a polarization microscope in the crossed Nicols state, an extinction pattern is observed in the direction along the absorption axis as shown in FIG.

【0039】図2に、本発明に係る液晶表示装置100
の電圧透過率曲線を示す。横軸は液晶層に印加される電
圧を表し、縦軸は相対透過率を表す。
FIG. 2 shows a liquid crystal display device 100 according to the present invention.
3 shows the voltage transmittance curve of The horizontal axis represents the voltage applied to the liquid crystal layer, and the vertical axis represents the relative transmittance.

【0040】電圧無印加時のノーマリーブラック状態か
ら電圧を上昇していくと、透過率が徐々に増加する。こ
こで、相対透過率が10%となる電圧をVth(閾値電
圧)と呼ぶ。更に電圧を上昇すると、透過率はさらに上
昇して飽和に至る。この透過率が飽和する電圧をVst
と呼ぶ。液晶層40に印加する電圧が1/2VthからV
stの間にある場合には、透過率は図2に示した動作範
囲内を可逆的に変化する。1/2Vth付近の電圧を印加
した状態においては、液晶分子は基板に対してほぼ垂直
配向しているが、軸対称配向の中心軸に対する対称性を
記億しており、1/2Vthを越える電圧を印加すると可
逆的に軸対称配向状態に戻ると考えられる。しかしなが
ら、印加する電圧が1/2Vthよりも低くなると液晶分
子がほぼ垂直配向状態に戻るので、再度電圧を印加する
と液晶分子が倒れる方向が一意的に決まらないため、軸
対称配向の中心軸が複数存在することになって透過率が
安定しない。
When the voltage is increased from the normally black state when no voltage is applied, the transmittance gradually increases. Here, the voltage at which the relative transmittance becomes 10% is called Vth (threshold voltage). When the voltage is further increased, the transmittance further increases and reaches saturation. The voltage at which this transmittance is saturated is Vst
Call. The voltage applied to the liquid crystal layer 40 is from 1/2 Vth to V
When it is between st, the transmittance reversibly changes within the operation range shown in FIG. When a voltage near 1/2 Vth is applied, the liquid crystal molecules are almost vertically aligned with respect to the substrate, but the symmetry with respect to the central axis of the axisymmetric alignment is noted, and the voltage exceeding 1/2 Vth is recorded. It is considered that the reversible state reverts to the axially symmetric orientation state by applying. However, when the applied voltage becomes lower than 1/2 Vth, the liquid crystal molecules return to a substantially vertical alignment state. Therefore, when the voltage is applied again, the tilt direction of the liquid crystal molecules cannot be uniquely determined. Since it exists, the transmittance is not stable.

【0041】液晶セル中にNn型の液晶材料を注入した
段階では、印加電圧が1/2Vthよりも低い場合と同様
の挙動をする。そこで、一旦、1/2Vth以上の電圧を
印加することにより、凸部36で包囲された領域内(絵
素領域に対応)で複数の中心軸が1つになり、図2に示
した電圧透過率特性を示すようになる。
At the stage of injecting the Nn type liquid crystal material into the liquid crystal cell, the same behavior as when the applied voltage is lower than 1/2 Vth is obtained. Therefore, once a voltage of 1/2 Vth or more is applied, the plurality of central axes becomes one in the area surrounded by the convex portion 36 (corresponding to the pixel area), and the voltage transmission shown in FIG. It exhibits a rate characteristic.

【0042】なお、「絵素」は一般に表示を行う最小単
位として定義されており、本願明細書において「絵素領
域」とは、「絵素」に対応する液晶表示素子の一部の領
域を指す。縦横比が大きい絵素(長絵素)の場合、1つ
の長絵素に対して複数の絵素領域を形成してもよいが、
各絵素に対応して形成される絵素領域の数は、軸対称配
向が安定に形成され得る限り、できるだけ少ないほうが
好ましい。また、本願明細書において「軸対称配向」と
は、放射状、同心円状(タンジェンシャル状)、渦巻状
等の配向状態を言う。
The "picture element" is generally defined as the minimum unit for displaying, and in the present specification, the "picture element area" means a partial area of the liquid crystal display element corresponding to the "picture element". Point to. In the case of a picture element with a large aspect ratio (long picture element), a plurality of picture element regions may be formed for one long picture element,
The number of picture element regions formed corresponding to each picture element is preferably as small as possible as long as the axially symmetric orientation can be stably formed. Further, in the present specification, the “axially symmetric orientation” refers to an orientation state such as a radial shape, a concentric circular shape (tangential shape), and a spiral shape.

【0043】(液晶材料)本発明で用いられる液晶材料
は、負の誘電率異方性(Δε<0)を有する、いわゆる
Nn型の液晶材料である。Δεの絶対値の大きさは用途
により適宜設定でき、一般的には、駆動電圧を低下させ
るという観点から大きな絶対値を有することが好まし
い。
(Liquid Crystal Material) The liquid crystal material used in the present invention is a so-called Nn type liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy (Δε <0). The magnitude of the absolute value of Δε can be appropriately set depending on the application, and generally, it is preferable to have a large absolute value from the viewpoint of reducing the driving voltage.

【0044】電圧印加時のdLC・Δn(リタデーショ
ン)は、装置の透過率や視角特性など装置特性の重要な
特性を左右する重要な要素である。本発明の表示モード
では、液晶材料固有のΔnと液晶層厚dLCの積で決まる
液晶セル固有のリタデーションを最適値に限定する必要
は必ずしもない。
D LC · Δn (retardation) when a voltage is applied is an important factor that influences important characteristics of the apparatus such as transmittance and viewing angle characteristics of the apparatus. In the display mode of the present invention, it is not always necessary to limit the retardation peculiar to the liquid crystal cell determined by the product of Δn peculiar to the liquid crystal material and the liquid crystal layer thickness d LC to the optimum value.

【0045】図3に、リタデーションの最適値(透過率
最大になるファーストミニマム条件:dLC・Δn=55
0nm)よりも大きなリタデーション値を有する液晶表
示装置の電圧透過率曲線を示す。
FIG. 3 shows the optimum value of retardation (first minimum condition for maximum transmittance: d LC · Δn = 55).
3 shows a voltage transmittance curve of a liquid crystal display device having a retardation value larger than 0 nm).

【0046】このような液晶表示装置については、相対
透過率の最大点を越えた領域を使用する必要はなく、相
対透過率が単調に増加する領域で液晶表示装置を駆動す
ればよい。すなわち、図3において相対透過率が最大と
なる電圧を最大駆動電圧(Vmax)と設定すればよい。
In such a liquid crystal display device, it is not necessary to use a region beyond the maximum point of relative transmittance, and the liquid crystal display device may be driven in a region where the relative transmittance monotonously increases. That is, the voltage at which the relative transmittance becomes maximum in FIG. 3 may be set as the maximum drive voltage (Vmax).

【0047】本発明においては、使用する最大駆動電圧
でのリタデーション値が重要である。ここで、液晶セル
を作製したときの液晶分子の見掛け上のΔn(屈折率の
異方性:最大駆動電圧での値)と液晶層の平均厚さdLC
の積dLC・Δn(リタデーション値)が約300nm〜
550nmであることが好ましく、さらに、300nm
〜500nmであることが好ましい。この範囲では電圧
印加時の透過率や電圧無印加時の視角特性が良好であ
り、視角によって印加電圧の大きさと透過率の関係が逆
転する、いわゆる階調反転(コントラスト反転)現象が
生じない。
In the present invention, the retardation value at the maximum driving voltage used is important. Here, the apparent Δn (refractive index anisotropy: value at the maximum driving voltage) of liquid crystal molecules and the average thickness d LC of the liquid crystal layer when the liquid crystal cell was manufactured.
Product d LC · Δn (retardation value) of about 300 nm ~
550 nm is preferable, and further 300 nm
It is preferably ˜500 nm. In this range, the transmittance when voltage is applied and the viewing angle characteristic when no voltage is applied are good, and the so-called gradation inversion (contrast inversion) phenomenon in which the relationship between the magnitude of the applied voltage and the transmittance is reversed depending on the viewing angle does not occur.

【0048】一方、透過率が極大となる点としてはセカ
ンドミニマム条件(リタデーション値:1000nm〜
1400nm)も存在するが、この範囲では電圧無印加
時の視角特性が劣り、さらに、階調反転(コントラスト
反転)現象を起こすことがある。
On the other hand, the point at which the transmittance becomes maximum is the second minimum condition (retardation value: 1000 nm to
1400 nm), but in this range, the viewing angle characteristics when no voltage is applied are inferior, and a gradation inversion (contrast inversion) phenomenon may occur.

【0049】以下、dLC・Δnについて、本発明者らが
行った2つのシミュレーション結果を参照しながらさら
に詳しく説明する。
Hereinafter, d LC · Δn will be described in more detail with reference to two simulation results performed by the present inventors.

【0050】(1)まず、液晶材料のΔnを約0.08
に固定し、液晶セルのセル厚を4μmから8μmに変化
させ、各々のdLC・Δnに対して等コンター視野角特性
が最大となるように2軸性位相差補償素子を最適化する
ために、電気光学実験(シミュレーション)を行った。
そして、視野角特性、階調反転及び透過率とリタデーシ
ョンとの関係を評価した。尚、コントラスト比の算出に
おいては、透過率が飽和する印加電圧(10V)時を1
00%とし、黒レベルには透過率0.1%の電圧を、白
レベルには透過率95%の電圧を用いた。
(1) First, Δn of the liquid crystal material is about 0.08.
In order to optimize the biaxial retardation compensator so that the liquid crystal cell thickness is changed from 4 μm to 8 μm and the equal contour viewing angle characteristics are maximized for each d LC · Δn. , An electro-optical experiment (simulation) was performed.
Then, the relationship between the viewing angle characteristics, the gradation inversion, the transmittance, and the retardation was evaluated. In calculating the contrast ratio, 1 is applied when the applied voltage (10 V) at which the transmittance is saturated.
The voltage with a transmittance of 0.1% was used for the black level, and the voltage with a transmittance of 95% was used for the white level.

【0051】図4、図5はコントラスト比10及び20
の視野角θ、図6はコントラスト反転角θ、図7は10
V印加時の透過率を、各々液晶セルのリタデーションd
LC・Δnに対してプロットした図である。ここで、位相
差補償素子としては、面内屈折率差と厚さ方向(法線方
向)の屈折率差との比を4.5としたものを用いた。こ
こで、方位角Φ=0を下偏光板の吸収軸方向とする。
4 and 5 show contrast ratios 10 and 20.
Viewing angle θ, FIG. 6 shows contrast reversal angle θ, and FIG. 7 shows 10
The transmittance at the time of applying V is the retardation d of each liquid crystal cell.
It is the figure plotted with respect to LC * (DELTA) n. Here, as the phase difference compensating element, one having a ratio of the in-plane refractive index difference to the refractive index difference in the thickness direction (normal direction) of 4.5 was used. Here, the azimuth angle Φ = 0 is the absorption axis direction of the lower polarizing plate.

【0052】図4の結果から、コントラスト比が10の
場合、全方位の視野角が60゜以上の特性を有するdLC
・Δnの領域は300nm〜550nmであり、dLC
Δnがこの範囲内にあることが好ましいことがわかる。
From the results shown in FIG. 4, when the contrast ratio is 10, d LC having a characteristic that the viewing angle in all directions is 60 ° or more.
The region of Δn is 300 nm to 550 nm, and d LC
It can be seen that Δn is preferably within this range.

【0053】さらに、図5に示すようにコントラスト比
が20の場合、dLC・Δnが増加すると共に視野角が減
少することがわかる。また、図6から、反転角が全方位
で60゜以上であり、ほぼ円形の視野角特性が得られる
範囲は300nm〜400nmの領域であることがわか
る。よって、コントラスト比20が要求されるような場
合や、ほぼ円形の視野角特性が要求されるような用途に
好ましい範囲としては、dLC・Δnが300nm〜40
0nmである。
Further, as shown in FIG. 5, when the contrast ratio is 20, it can be seen that the viewing angle decreases as d LC · Δn increases. Further, it can be seen from FIG. 6 that the reversal angle is 60 ° or more in all directions and the range in which a substantially circular viewing angle characteristic is obtained is in the range of 300 nm to 400 nm. Therefore, as a preferable range for a case where a contrast ratio of 20 is required or a case where a substantially circular viewing angle characteristic is required, d LC · Δn is 300 nm to 40 nm.
It is 0 nm.

【0054】一方、液晶セルのリタデーションがファー
ストミニマム条件を超えると、表示性能(視野角、反転
角特性)が著しく低下することが一般的に知られている
が、図7に示すように、最大透過率が得られるdLC・Δ
nは550nmである。従って、この点が液晶材料のフ
ァーストミニマムであり、550nmを超える液晶セル
の条件では充分な表示性能を得ることができないことが
わかる。
On the other hand, it is generally known that when the retardation of the liquid crystal cell exceeds the first minimum condition, the display performance (viewing angle and reversal angle characteristic) is remarkably reduced, but as shown in FIG. D LC · Δ for which the transmittance is obtained
n is 550 nm. Therefore, this point is the first minimum of the liquid crystal material, and it is understood that sufficient display performance cannot be obtained under the condition of the liquid crystal cell exceeding 550 nm.

【0055】(2)次に、液晶セルのセル厚を5μmに
固定し、材料のΔnを0.07から0.1に変化させ、
各々のdLC・Δnに対して等コンター視野角特性が最大
となるように2軸性位相差補償素子を最適化するため
に、電気光学実験(シミュレーション)を行った。そし
て、視野角特性、階調反転及び透過率とリタデーション
の関係を評価した。尚、コントラスト比の算出において
は、透過率が飽和する印加電圧(10V)時を100%
とし、黒レベルには透過率0.1%の電圧を、白レベル
には透過率95%の電圧を用いた。
(2) Next, the cell thickness of the liquid crystal cell is fixed at 5 μm, and Δn of the material is changed from 0.07 to 0.1,
An electro-optical experiment (simulation) was performed in order to optimize the biaxial retardation compensation element so that the equal contour viewing angle characteristic was maximized for each d LC · Δn. Then, the relationship between the viewing angle characteristics, the gradation inversion, the transmittance and the retardation was evaluated. In the calculation of the contrast ratio, the applied voltage (10 V) at which the transmittance saturates is 100%.
A voltage with a transmittance of 0.1% was used for the black level, and a voltage with a transmittance of 95% was used for the white level.

【0056】図8、図9はコントラスト比10及び20
の視野角θ、図10はコントラスト反転角θ、図11は
10V印加時の透過率を、各々液晶セルのリタデーショ
ンd LC・Δnに対してプロットした図である。ここで、
位相差補償素子としては、面内屈折率差と厚さ方向(法
線方向)の屈折率差との比を4.5としたものを用い
た。
8 and 9 show contrast ratios 10 and 20.
Viewing angle θ, FIG. 10 shows the contrast reversal angle θ, and FIG. 11 shows
The transmittance when 10 V is applied is measured by the retardation of each liquid crystal cell.
Nd LC-It is the figure plotted with respect to (DELTA) n. here,
As the phase difference compensating element, the in-plane refractive index difference and the thickness direction (method
The ratio to the refractive index difference in the (line direction) was set to 4.5.
It was

【0057】図8の結果から、コントラスト比が10の
場合、全方位の視野角が60゜以上の特性を有するdLC
・Δnの領域は300nm〜550nmであり、dLC
Δnがこの範囲内にあることが好ましい。
From the results of FIG. 8, when the contrast ratio is 10, d LC having the characteristic that the viewing angle in all directions is 60 ° or more.
The region of Δn is 300 nm to 550 nm, and d LC
It is preferable that Δn is within this range.

【0058】さらに、図9に示すようにコントラスト比
が20の場合、dLC・Δnが増加すると共に視野角が減
少することがわかる。また、図10から、反転角が全方
位で60゜以上であり、ほぼ円形の視野角特性が得られ
る範囲は300nm〜400nmの領域であることがわ
かる。よって、コントラスト比20が要求されるような
場合や、ほぼ円形の視野角特性が要求されるような用途
に好ましい範囲としては、dLC・Δnが300nm〜4
00nmである。
Further, as shown in FIG. 9, it can be seen that when the contrast ratio is 20, the viewing angle decreases as d LC · Δn increases. Further, it can be seen from FIG. 10 that the reversal angle is 60 ° or more in all directions and the range in which a substantially circular viewing angle characteristic is obtained is in the range of 300 nm to 400 nm. Therefore, as a preferable range for a case where a contrast ratio of 20 is required or an application where a substantially circular viewing angle characteristic is required, d LC · Δn is 300 nm to 4 nm.
00 nm.

【0059】一方、図11に示すように、液晶セルのリ
タデーションが増加するに伴って10V印加時の透過率
は増加している。
On the other hand, as shown in FIG. 11, as the retardation of the liquid crystal cell increases, the transmittance when 10 V is applied increases.

【0060】以上の(1)及び(2)のシミュレーショ
ン結果から、本発明の液晶表示装置において最適なdLC
・Δnの領域は300nm〜550nm、さらに好まし
くは300nm〜400nmであると言える。
From the above simulation results of (1) and (2), the optimum d LC in the liquid crystal display device of the present invention is obtained.
It can be said that the region of Δn is 300 nm to 550 nm, and more preferably 300 nm to 400 nm.

【0061】液晶層における液晶分子のツイスト角も液
晶表示装置の透過率を決定する重要な要素のひとつであ
り、本発明においてはリタデーション値と同様に、最大
駆動電圧におけるツイスト角が重要である。
The twist angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is also one of the important factors determining the transmittance of the liquid crystal display device, and the twist angle at the maximum drive voltage is as important as the retardation value in the present invention.

【0062】最大駆動電圧印加時のツイスト角が45〜
110°であるのが好ましく、透過率の観点からは10
0゜であるのがさらに好ましい。
When the maximum drive voltage is applied, the twist angle is 45 to
It is preferably 110 °, and is 10 from the viewpoint of transmittance.
It is more preferably 0 °.

【0063】本発明はNn型の液晶分子を用いているの
で、液晶分子の見掛け上のツイスト角は電圧に依存す
る。電圧無印加時のツイスト角はほぼ0°であり、電圧
の増加に伴いツイスト角が増加し、十分な電圧を印加す
ると液晶材料固有のツイスト角に近づく。
Since the present invention uses Nn type liquid crystal molecules, the apparent twist angle of the liquid crystal molecules depends on the voltage. The twist angle when no voltage is applied is almost 0 °, and the twist angle increases as the voltage increases. When a sufficient voltage is applied, the twist angle approaches the twist angle inherent to the liquid crystal material.

【0064】最大駆動電圧におけるツイスト角とリタデ
ーション値は、両者がともに好ましい範囲内にあるのが
好ましく、この場合にはさらに効果的に透過率を最大値
に近づけることができる。
Both the twist angle and the retardation value at the maximum drive voltage are preferably within the preferable ranges, and in this case, the transmittance can be more effectively brought close to the maximum value.

【0065】(光硬化性樹脂)図2を参照しながら上述
したように、本発明の液晶表示装置には1/2Vth以上
の電圧を常に印加することが好ましい。
(Photocurable Resin) As described above with reference to FIG. 2, it is preferable to always apply a voltage of 1/2 Vth or more to the liquid crystal display device of the present invention.

【0066】基板に対して垂直に配向した液晶分子に電
圧を印加すると、液晶分子が倒れる方向が一義的に決定
されず、その結果、過渡的に複数の中心軸が形成される
現象が起こる。一方、電圧を印加し続けると凸部で規定
された領域内に唯一の中心軸が形成され、1/2Vth以
上の電圧を印加している限り、この状態が安定に存在す
る。
When a voltage is applied to the liquid crystal molecules aligned perpendicular to the substrate, the direction in which the liquid crystal molecules fall is not uniquely determined, and as a result, a phenomenon in which a plurality of central axes are transiently formed occurs. On the other hand, when the voltage is continuously applied, the only central axis is formed in the region defined by the convex portion, and this state is stable as long as the voltage of 1/2 Vth or more is applied.

【0067】そこで、軸対称配向を安定化するために1
/2Vth以上の電圧を印加した状態で、予め液晶材料中
に混合しておいた光硬化性樹脂を硬化させることによっ
て、液晶層に接する表面に軸対称配向固定層を形成する
ことができ、これにより液晶分子の軸対称配向を安定化
させることができる。光硬化性樹脂を硬化した後は、1
/2Vth以上の電圧を取り除いても複数の中心軸が形成
されることなく、再現性よく軸対称配向が形成される。
Therefore, in order to stabilize the axially symmetric orientation, 1
By applying a voltage of / 2Vth or more, by curing the photo-curable resin mixed in the liquid crystal material in advance, an axisymmetric alignment fixed layer can be formed on the surface in contact with the liquid crystal layer. This makes it possible to stabilize the axially symmetrical alignment of liquid crystal molecules. After curing the photocurable resin, 1
Even if a voltage of / 2Vth or more is removed, a plurality of central axes are not formed, and an axisymmetric orientation is formed with good reproducibility.

【0068】この光硬化性樹脂としては、アクリレート
系、メタアクリレート系、スチレン系、及びこれらの誘
導体を使用することができる。これらの樹脂に光重合開
始剤を添加することにより、より効率的に光硬化性樹脂
を硬化させることができる。また、熱硬化性樹脂を用い
ることもできる。
As the photocurable resin, acrylate type, methacrylate type, styrene type and derivatives thereof can be used. By adding a photopolymerization initiator to these resins, the photocurable resin can be cured more efficiently. A thermosetting resin can also be used.

【0069】硬化性樹脂の添加量は、材料により最適値
が異なるため、本発明では特に限定しないが、樹脂含有
量(液晶材料を含む全体の重量に対する%)が約0.1
%〜5%であることが好ましい。約0.1%より少ない
と軸対称配向状態を硬化した樹脂によって安定化するこ
とができず、約5%を越えると垂直配向層の効果が阻害
されて液晶分子が垂直配向からずれるので、透過率が上
昇(光り抜け)して電圧OFF時の黒状態が劣化する。
Since the optimum amount of the curable resin varies depending on the material, it is not particularly limited in the present invention, but the resin content (% to the total weight including the liquid crystal material) is about 0.1.
% To 5% is preferable. If it is less than about 0.1%, the axially symmetric alignment state cannot be stabilized by the cured resin, and if it exceeds about 5%, the effect of the vertical alignment layer is obstructed and the liquid crystal molecules are displaced from the vertical alignment. The rate is increased (light is emitted) and the black state is deteriorated when the voltage is OFF.

【0070】(位相差補償素子)従来技術の項で説明し
たように、2枚の直交した偏光板間に垂直配向した液晶
材料を挟んだ場合、正面方向では良好な黒状態が得ら
れ、高コントラストの表示が得られる。しかし、視角を
変化させて観察した場合、(i)偏光板自身の特性によ
る視角依存性、および(ii)液晶層のリタデーション
による視角依存性に起因して光漏れが観測され、コント
ラスト比の低下が起こる。
(Phase Difference Compensation Element) As described in the section of the prior art, when a vertically aligned liquid crystal material is sandwiched between two orthogonal polarizing plates, a good black state can be obtained in the front direction, and A display of contrast is obtained. However, when observed by changing the viewing angle, light leakage is observed due to (i) the viewing angle dependency due to the characteristics of the polarizing plate itself and (ii) the viewing angle dependency due to the retardation of the liquid crystal layer, and the contrast ratio decreases. Happens.

【0071】そこで、本発明にあっては、一対の偏光板
のうちの少なくとも一方の偏光板とそれに隣接する基板
との間に位相差補償素子を配置する。位相差補償素子
は、位相差板や複数の位相差板から構成される。また、
位相差板は位相差フィルムを含む。
Therefore, in the present invention, the phase difference compensating element is arranged between at least one of the pair of polarizing plates and the substrate adjacent thereto. The retardation compensation element is composed of a retardation plate or a plurality of retardation plates. Also,
The retardation plate includes a retardation film.

【0072】図12は本発明に用いる位相差補償素子の
主屈折率の方向を示す斜視図である。ここで、位相差補
償素子の表面に平行な面をx−y平面とする直交座標系
を定義し、位相差補償素子の屈折率楕円体の3つの主屈
折率をnx,ny,nzとする。面内方向の主屈折率は
x,nyと定義され、厚み方向の主屈折率はnzと定義
される。この位相差補償素子は負の複屈折率を有し、面
内方向の主屈折率nx,ny、および厚み方向の主屈折率
zについてnx>ny>nzの関係を有する。この関係を
満たす位相差補償素子においては、最大の主屈折率であ
るnxの方向(x軸方向)が遅相軸の方向となる。
FIG. 12 is a perspective view showing the direction of the main refractive index of the phase difference compensating element used in the present invention. Here, an orthogonal coordinate system in which a plane parallel to the surface of the phase difference compensating element is defined as an xy plane is defined, and the three main refractive indices of the index ellipsoid of the phase difference compensating element are defined as n x , n y , and n. Let z . The principal refractive index in the in-plane direction is defined as n x and n y, and the principal refractive index in the thickness direction is defined as n z . This phase difference compensating element has a negative birefringence index, and has a relationship of n x > n y > n z with respect to principal refractive indices n x and n y in the in-plane direction and principal refractive index n z in the thickness direction. . In the phase difference compensating element satisfying this relationship, the direction of the maximum principal refractive index n x (x-axis direction) is the slow axis direction.

【0073】このような位相差補償素子あるいはそれを
構成する位相差板または位相差フィルムの材料として
は、例えばポリカーボネート、ポリビニルアルコール、
ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMM
A)、液晶性高分子、三酢酸セルロース等の可視光領域
において透明(透過率90%以上)な高分子材料が挙げ
られ、これらの材料の平均屈折率は約1.4以上約1.
7以下である。
Examples of the material of such a phase difference compensating element or the phase difference plate or the phase difference film constituting the phase difference compensating element include polycarbonate, polyvinyl alcohol,
Polystyrene, polymethylmethacrylate (PMM
A), liquid crystalline polymers, cellulose triacetate, and other polymeric materials that are transparent (transmittance 90% or more) in the visible light region, and the average refractive index of these materials is about 1.4 or more and about 1.
It is 7 or less.

【0074】この位相差補償素子は、複数の位相差フィ
ルムを各々の光学軸の方位角を異ならせて積層した積層
型位相差フィルム等を用いてもよい。面内方向にリタデ
ーションを有する1軸性フィルムと厚み方向にリタデー
ションを有する1軸性フィルムとを貼り合わせた積層型
位相差フィルムを用いた場合でも、面内方向と厚み方向
とにリタデーションを有する2軸性のフィルムを用いた
場合でも同様に視野角特性改善の効果が得られる。或い
は、2枚の2軸性位相差フィルムを積層したフィルムで
あってもよい。
For this retardation compensating element, a laminated retardation film or the like in which a plurality of retardation films are laminated with different azimuth angles of the respective optical axes may be used. Even when a laminated retardation film obtained by laminating a uniaxial film having retardation in the in-plane direction and a uniaxial film having retardation in the thickness direction is used, it has retardation in the in-plane direction and the thickness direction 2 Even when an axial film is used, the effect of improving the viewing angle characteristics can be similarly obtained. Alternatively, it may be a film in which two biaxial retardation films are laminated.

【0075】図13(a)に示すように、液晶セル13
4の両側を挟んで偏光板132a、132bを配置し、
偏光板132a、132bと液晶セル134との間に2
軸性位相差フィルム133a、133bを配置し、偏光
板132aの背面側にバックライト131を配置した液
晶表示装置においては、例えば、以下の様に構成であっ
てもよい。
As shown in FIG. 13A, the liquid crystal cell 13
Polarizing plates 132a and 132b are arranged so as to sandwich both sides of 4,
2 between the polarizing plates 132a and 132b and the liquid crystal cell 134.
The liquid crystal display device in which the axial retardation films 133a and 133b are arranged and the backlight 131 is arranged on the back side of the polarizing plate 132a may have the following configuration, for example.

【0076】図13(b)および図13(c)に示すよ
うに、偏光板132a、132bの少なくとも一方は、
偏光層136a、136bがそれぞれ、一対の支持フィ
ルム135aと137a、または支持フィルム135b
と137bに挟持され、支持された構成を有し、偏光板
132a、132bが面内または面法線方向にリタデー
ションを有する、一般的に市販されている偏光板(例え
ば、日東電工社や住友化学工業社から入手可能)を用い
てもよい。この場合、本発明の液晶表示装置において視
角補償に用いられる位相差補償素子のリタデーション
は、偏光板132aおよび132bのリタデーションも
含み、このリタデーションの値を本発明に従って調整す
ることによって、視野角特性改善効果が得られる。な
お、上記の例では、支持フィルムを偏光層の両側に設け
たが、片側に設けても良い。
As shown in FIGS. 13B and 13C, at least one of the polarizing plates 132a and 132b is
The polarizing layers 136a and 136b are respectively a pair of support films 135a and 137a, or a support film 135b.
And 137b sandwiched and supported, and the polarizing plates 132a and 132b have retardation in the in-plane or in the normal direction of the plane, which are generally commercially available (for example, Nitto Denko Corporation or Sumitomo Chemical). (Available from Kogyo Co., Ltd.) may be used. In this case, the retardation of the phase difference compensating element used for the viewing angle compensation in the liquid crystal display device of the present invention includes the retardations of the polarizing plates 132a and 132b, and the viewing angle characteristic is improved by adjusting the value of the retardation according to the present invention. The effect is obtained. Although the support films are provided on both sides of the polarizing layer in the above example, they may be provided on one side.

【0077】支持フィルムとしては、例えば、TAC
(triacetic acid cellulos
e)、PET(polyethyleneteleph
thalate)、PETG(polyethylen
eglycol)、PMMA(polymethyl
methacrylate)、PC(polycarb
onate)、ARTON、ZENOXなどからなる一
軸性または2軸性のフィルムを用いることができる。特
に、TACは位相差フィルムと比較して硬いので、支持
フィルムとして好適に用いられる。TACからなる支持
フィルムは、例えば、法線方向に約50〜約60nm程
度のリタデーションを、面内方向に約5〜約10nmの
リタデーションを有する。
As the supporting film, for example, TAC
(Triacetic acid cellulos
e), PET (polyethylene teleph)
thalate), PETG (polyethylen)
Eglycol), PMMA (polymethyl)
Methacrylate), PC (polycarb)
onate), ARTON, ZENOX, etc., uniaxial or biaxial film can be used. In particular, TAC is harder than a retardation film, and thus is suitably used as a support film. The support film made of TAC has, for example, a retardation of about 50 to about 60 nm in the normal direction and a retardation of about 5 to about 10 nm in the in-plane direction.

【0078】この位相差補償素子は、一方の偏光板とそ
れに隣接する基板との間に設けてもよく、両方の偏光板
とそれに隣接する基板との間に設けてもよい。
This phase difference compensating element may be provided between one of the polarizing plates and the substrate adjacent thereto, or may be provided between both of the polarizing plates and the substrate adjacent thereto.

【0079】この位相差補償素子の主屈折率のうちのn
xの方向と位相差補償素子に隣接する偏光板の吸収軸と
は45゜〜135゜の角度で配置するのが好ましく、6
7゜〜113゜の角度で配置するのがさらに好ましい。
さらに、両者を互いに直交させると偏光板自身の特性に
よる視角依存性および液晶層のリタデーションによる視
角依存性を補償する機能を充分に発揮することができる
ので好ましい。
Of the main refractive index of this phase difference compensating element, n
The direction of x and the absorption axis of the polarizing plate adjacent to the phase difference compensating element are preferably arranged at an angle of 45 ° to 135 °.
It is more preferable to arrange at an angle of 7 ° to 113 °.
Further, it is preferable that the both are orthogonal to each other because the function of compensating for the viewing angle dependency due to the characteristics of the polarizing plate itself and the viewing angle dependency due to the retardation of the liquid crystal layer can be sufficiently exhibited.

【0080】尚、偏光板クロスニコル下で評価を行った
ところ、図14に示すように、位相差補償素子の遅相軸
と偏光板の吸収軸との直交精度が1゜より大きいと、偏
光板クロスニコル下での偏光度性能が低下して光抜けが
生じ、充分な黒レベルやコントラストが得られなかっ
た。従って、位相差補償素子の主屈折率nxの方向と偏
光板の吸収軸に直交する方向とは、そのずれが1゜以下
であるのが望ましい。
When evaluated under a crossed Nicols polarizing plate, as shown in FIG. 14, when the orthogonal accuracy of the slow axis of the phase difference compensating element and the absorption axis of the polarizing plate is larger than 1 °, the polarization The polarization degree performance under the plate crossed Nicols deteriorated to cause light leakage, and sufficient black level and contrast could not be obtained. Therefore, it is desirable that the deviation between the direction of the main refractive index n x of the phase difference compensation element and the direction orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate is 1 ° or less.

【0081】液晶分子の複屈折率Δn、液晶層の平均厚
さdLC、位相差補償素子の厚さdfとすると、位相差補
償素子の面内リタデーション値df(nx−ny)が液晶
層のリタデーション値dLC・Δnより小さいことが好ま
しい。さらに好ましくは、液晶層のリタデーション値d
LC・Δnの3.5%〜15%の範囲である。3.5%未
満では視角特性の改善効果が低くなり、15%を超える
場合には視角を倒した場合の色調の変化が大きくなるこ
とがある。
When the birefringence Δn of the liquid crystal molecules, the average thickness d LC of the liquid crystal layer, and the thickness d f of the retardation compensating element, the in-plane retardation value d f (n x −n y ) of the retardation compensating element is given. Is preferably smaller than the retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer. More preferably, the retardation value d of the liquid crystal layer
It is in the range of 3.5% to 15% of LC · Δn. If it is less than 3.5%, the effect of improving the viewing angle characteristics may be low, and if it exceeds 15%, the change in color tone may be large when the viewing angle is tilted.

【0082】また、位相差補償素子の厚さ方向のリタデ
ーション値df(nx−nz)が液晶層のリタデーション
値dLC・Δnより小さいことが好ましい。さらに好まし
くは、液晶層のリタデーション値dLC・Δnの30%〜
80%の範囲である。30%未満では位相差補償素子の
効果が小さく、80%を超える場合には広視角方向で色
付きが大きくなることがある。
Further, it is preferable that the retardation value d f (n x −n z ) of the retardation compensation element in the thickness direction is smaller than the retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer. More preferably, the retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer is 30% to
It is in the range of 80%. If it is less than 30%, the effect of the phase difference compensating element is small, and if it exceeds 80%, coloring may become large in the wide viewing angle direction.

【0083】以下に、この位相差補償素子による視野角
補償のメカニズムについて、ノーマリーブラックモード
の場合を例に挙げて説明する。
The mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element will be described below by taking the case of the normally black mode as an example.

【0084】一般に、偏光板の偏光特性と液晶分子の軸
対称配向の光学特性から、偏光板の吸収軸に対して方位
角45゜方向においては、軸方向に比べて視野角特性が
劣化することがわかっている。
Generally, from the polarization characteristics of the polarizing plate and the optical characteristics of the axisymmetric alignment of the liquid crystal molecules, the viewing angle characteristics are deteriorated in the azimuth angle of 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate as compared with the axial direction. I know.

【0085】図15に示すように、位相差補償素子を設
けずに偏光板のみが配置されている液晶セルに対して、
電圧off時に視野角を正面から斜めに倒していくと、
図16に示すように、屈折率楕円体のために見かけの屈
折率が変化する。よって、光学特性が変化して良好な視
野角特性が得られない。
As shown in FIG. 15, for a liquid crystal cell in which only a polarizing plate is arranged without providing a phase difference compensating element,
When the viewing angle is tilted diagonally from the front when the voltage is off,
As shown in FIG. 16, the apparent refractive index changes due to the index ellipsoid. Therefore, the optical characteristics change and good viewing angle characteristics cannot be obtained.

【0086】一方、図17に示すように、位相差補償素
子を設けた液晶セルに対して、電圧off時に偏光板の
吸収軸に対して45゜方向で視野角を正面から斜めに倒
しても、図18に示すように、見かけの屈折率楕円体が
ほぼ球になるので、斜めから液晶セルを見ても光学特性
が殆ど変化しない。よって、図19及び図20に示すよ
うに、電圧off時及び電圧on時において視野角を倒
した場合でも、黒表示と白表示とが正面から見た場合と
見かけ上は同じになるので、視野角特性が良好に補償さ
れる。さらに、偏光板の吸収軸方向に対しては、図21
〜図24に示すように、位相差補償素子を設けても元々
の視野角特性は劣化しない。従って、全方位で良好な視
野角特性を得ることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 17, with respect to a liquid crystal cell provided with a phase difference compensating element, even when the viewing angle is inclined obliquely from the front in the direction of 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate when the voltage is off. As shown in FIG. 18, since the apparent refractive index ellipsoid is almost spherical, the optical characteristics hardly change even when the liquid crystal cell is viewed obliquely. Therefore, as shown in FIGS. 19 and 20, even when the viewing angle is tilted when the voltage is off and the voltage is on, the black display and the white display are apparently the same as when viewed from the front. The angular characteristics are well compensated. Further, as for the absorption axis direction of the polarizing plate, FIG.
As shown in FIG. 24, the original viewing angle characteristics are not deteriorated even if the phase difference compensation element is provided. Therefore, good viewing angle characteristics can be obtained in all directions.

【0087】上述したシミュレーション(1)及び
(2)において、位相差補償素子(位相差フィルム)の
面内方向の屈折率差と厚さ方向の屈折率差との比を4.
5にした最適位相差フィルムの面内及び法線方向のリタ
デーションと液晶セルのリタデーションとの関係を評価
した結果を各々図25及び図26に示す。これらの図か
ら、dLC・Δnが増加するに従って面内方向及び厚さ方
向の最適リタデーションが増加していることがわかる。
In the above simulations (1) and (2), the ratio of the refractive index difference in the in-plane direction of the phase difference compensating element (retardation film) to the refractive index difference in the thickness direction was set to 4.
The results of evaluating the relationship between the retardation in the in-plane and normal directions of the optimal retardation film of No. 5 and the retardation of the liquid crystal cell are shown in FIGS. 25 and 26, respectively. From these figures, it can be seen that the optimal retardations in the in-plane direction and the thickness direction increase as d LC · Δn increases.

【0088】ところで、位相差補償素子の面内方向のリ
タデーション値df(nx−ny)と厚さ方向のリタデー
ション値df(nx−nz)との比(又は屈折率差比)
は、図27〜図30に示すように、0よりも大きいのが
望ましい。両リタデーション値の比が0でない場合、即
ち、厚さ方向(法線方向)のリタデーション値が0でな
い場合、視野角補償効果が生じるからである。
[0088] Incidentally, the ratio between the retardation value of the in-plane direction of the retardation compensation element d f (n x -n y) and thickness direction retardation values d f (n x -n z) ( or the refractive index difference ratio )
Is preferably larger than 0 as shown in FIGS. This is because when the ratio of the two retardation values is not 0, that is, when the retardation value in the thickness direction (normal direction) is not 0, the viewing angle compensation effect occurs.

【0089】さらに、図27及び図29に示すように、
面内方向と厚さ方向の屈折率差比(リタデーション比)
を2以上にすると、コントラスト比10で視野角60゜
以上の良好な表示状態を実現することができる。
Further, as shown in FIGS. 27 and 29,
Refractive index difference ratio between in-plane direction and thickness direction (retardation ratio)
When 2 is 2 or more, a good display state with a contrast ratio of 10 and a viewing angle of 60 ° or more can be realized.

【0090】ここで、視野角60゜以上を規定している
のは、現在、一般的に用いられているTNモードの液晶
表示装置の視野角が60゜であることからである。一
方、コントラスト比10を規定しているのは、一般的な
広視野角モードのコントラスト比が10程度であるから
である。さらに、コントラスト比10でIPSやVA等
の液晶表示モードを考慮して視野角70゜以上を実現す
るためには、屈折率差比2.5以上とするのが好まし
い。
Here, the viewing angle of 60 ° or more is defined because the viewing angle of a TN mode liquid crystal display device which is generally used at present is 60 °. On the other hand, the contrast ratio of 10 is specified because the contrast ratio of a general wide viewing angle mode is about 10. Further, in order to realize a viewing angle of 70 ° or more in consideration of a liquid crystal display mode such as IPS or VA with a contrast ratio of 10, it is preferable that the refractive index difference ratio is 2.5 or more.

【0091】特に、図28に示すように、屈折率差比3
以上6以下では、コントラスト比20で視野角60゜以
上のさらに優れた視野角補償効果が得られる。このグラ
フにおいて、屈折率差比3〜6の部分は、視野角が45
゜及び135゜の方向の特性がその他の方向の特性を超
える部分である。よって、屈折率差比3以上6以下の範
囲では、45゜及び135゜方向の視角特性が改善され
ると共に、ほぼ円状の視角特性が得られる。
In particular, as shown in FIG. 28, the refractive index difference ratio 3
When the ratio is 6 or less, a more excellent viewing angle compensation effect with a contrast ratio of 20 and a viewing angle of 60 ° or more can be obtained. In this graph, the portion with a refractive index difference ratio of 3 to 6 has a viewing angle of 45.
This is the part where the characteristics in the ° and 135 ° directions exceed the characteristics in the other directions. Therefore, in the range of the refractive index difference ratio of 3 or more and 6 or less, the viewing angle characteristics in the 45 ° and 135 ° directions are improved, and substantially circular viewing angle characteristics are obtained.

【0092】ここで、視野角60゜以上を規定している
のは、現在、一般的に用いられているTNモードの液晶
表示装置の視野角が60゜であることからである。一
方、コントラスト比20を規定しているのは、一般的な
広視野角モードよりもさらに厳しい条件で良好な表示特
性を実現することができるからである。
Here, the viewing angle of 60 ° or more is defined because the viewing angle of the TN mode liquid crystal display device which is generally used at present is 60 °. On the other hand, the reason why the contrast ratio 20 is defined is that good display characteristics can be realized under more severe conditions than in the general wide viewing angle mode.

【0093】(垂直配向層)垂直配向層は、液晶分子を
垂直に配向させる表面を有していればよく、その材料は
無機材料でも有機材料でもかまわない。例えば、ポリイ
ミドタイプ(JALS204(日本合成ゴム)や121
1(日産化学))や無機系(EXP−OA003(日産
化学工業))などが使用できる。
(Vertical Alignment Layer) The vertical alignment layer may have a surface for vertically aligning liquid crystal molecules, and the material may be an inorganic material or an organic material. For example, polyimide type (JALS204 (Japan Synthetic Rubber) or 121
1 (Nissan Chemical Co., Ltd.) and inorganic compounds (EXP-OA003 (Nissan Chemical Co., Ltd.)) can be used.

【0094】(偏光板)偏光板を直交ニコル状態に配置
することにより、垂直配向した液晶材料を挟んだ場合に
ノーマリーブラックモードの良好な黒状態が得られ、高
コントラストの表示が得られる。この偏光板としては、
例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、ポリビニル
ホルマールフィルム、ポリビニルアセタールフィルム、
ポリ(エチレン−酢酸)共重合体系ケン化フィルムのよ
うな親水性高分子フィルムにヨウ素や親水性高分子を吸
着配向せしめたヨウ素系偏光フィルムや染料系偏光フィ
ルム等、およびポリビニルアルコール系フィルムを脱水
処理したりポリ塩化ビニルフィルムを脱塩酸処理したり
してポリエンを配向せしめたポリエン系偏光フィルム等
を用いることができる。
(Polarizing Plate) By arranging the polarizing plates in the crossed Nicols state, a favorable black state in the normally black mode can be obtained when a vertically aligned liquid crystal material is sandwiched, and a high contrast display can be obtained. As this polarizing plate,
For example, polyvinyl alcohol film, polyvinyl formal film, polyvinyl acetal film,
Dehydration of iodine-based polarizing film, dye-based polarizing film, etc. in which iodine or hydrophilic polymer is adsorbed and oriented on a hydrophilic polymer film such as poly (ethylene-acetic acid) copolymer saponified film, and polyvinyl alcohol film It is possible to use a polyene-based polarizing film or the like in which polyene is oriented by treatment or dehydrochlorination of a polyvinyl chloride film.

【0095】また、偏光板の表面に反射防止膜またはア
ンチグレア防眩層を設けることにより、吸収軸方向に対
して45゜ずれた方向の視野角特性をさらに改善するこ
とができる。特に、このアンチグレア防眩層は、ハード
コート層に防眩処理がなされたものである。ハードコー
ト層に用いるバインダー樹脂としては、ハード性能を有
し、透明性のあるものであればどのような樹脂でも用い
ることができ、例えば熱硬化性樹脂、電離放射線硬化型
樹脂等が挙げられる。なお、本発明において、「ハード
性能を有する」または「ハードコート」とは、JISK
5400に示される鉛筆硬度試験によりH以上の硬度を
示すものを言う。
Further, by providing an antireflection film or an antiglare antiglare layer on the surface of the polarizing plate, the viewing angle characteristics in the direction shifted by 45 ° with respect to the absorption axis direction can be further improved. In particular, this antiglare antiglare layer is a hardcoat layer that is antiglare treated. As the binder resin used in the hard coat layer, any resin can be used as long as it has a hard property and is transparent, and examples thereof include a thermosetting resin and an ionizing radiation curable resin. In the present invention, “having hard performance” or “hard coat” means JISK.
5400 shows a hardness of H or higher by the pencil hardness test.

【0096】上記熱硬化性樹脂としては、例えばフェノ
ール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミ
ン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポ
リウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹
脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、珪素樹脂、ポリシロキ
サン樹脂等を用いることができる。
Examples of the thermosetting resin include phenol resin, urea resin, diallyl phthalate resin, melamine resin, guanamine resin, unsaturated polyester resin, polyurethane resin, epoxy resin, aminoalkyd resin, melamine-urea co-condensation resin, Silicon resin, polysiloxane resin, or the like can be used.

【0097】上記電離放射線硬化型樹脂は、電子線また
は紫外線照射により硬化させることができるものであ
る。この電離放射線硬化型樹脂はアクリレート系の官能
基を有するものが好ましく、例えば比較的低分子量のポ
リエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エ
ポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロア
セタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリ
エン樹脂や多価アルコール等の多官能化合物のアクリレ
ートまたはメタアクリレート等のオリゴマーまたはプレ
ポリマー等を用いることができる。特に好ましくはポリ
エステルアクリレートとポリウレタンアクリレートの混
合物である。
The ionizing radiation-curable resin can be cured by irradiation with an electron beam or ultraviolet rays. The ionizing radiation curable resin preferably has an acrylate-based functional group, for example, a relatively low molecular weight polyester resin, polyether resin, acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, alkyd resin, spiro acetal resin, polybutadiene resin, Oligomers or prepolymers such as polythiol polyene resins and polyfunctional compound acrylates or methacrylates such as polyhydric alcohols can be used. Particularly preferred is a mixture of polyester acrylate and polyurethane acrylate.

【0098】ハードコート層に施す防眩処理とは、表面
に微細に凹凸を形成することにより外光を散乱させて観
察者の眼に直接反射光が入らないようにする処理を言
い、例えば賦型フィルムを用いる方法またはバインダー
樹脂に微粒子を添加する方法等がある。
The antiglare treatment applied to the hard coat layer is a treatment for forming external irregularities on the surface to scatter external light so that the reflected light does not directly enter the eyes of the observer. There are a method of using a mold film, a method of adding fine particles to a binder resin, and the like.

【0099】賦型フィルムを用いる方法は、例えば以下
のようにして行う。まず、偏光板表面に電離放射線硬化
型樹脂組成物を塗工し、未硬化状態の塗膜上に、表面に
微細な凹凸を有するマット状の賦型フィルムをラミネー
トする。次に、このラミネートされた塗工物に電離放射
線を照射して塗膜を完全に硬化させた後、賦型フィルム
を剥離することにより表面に微細な凹凸が形成された防
眩層が形成される。
The method of using the shaped film is performed as follows, for example. First, an ionizing radiation curable resin composition is applied to the surface of a polarizing plate, and a mat-shaped patterning film having fine irregularities on the surface is laminated on the uncured coating film. Next, the laminated coating material is irradiated with ionizing radiation to completely cure the coating film, and then the patterning film is peeled off to form an antiglare layer having fine irregularities formed on the surface. It

【0100】また、バインダー樹脂に添加される微粒子
としては、ビーズやフィラー等が挙げられ、例えば無定
形シリカ粉末、ポリカーボネート粒子、アクリレート系
樹脂ビーズ、メタクリレート系樹脂ビーズ等が挙げられ
る。
Examples of the fine particles added to the binder resin include beads and fillers such as amorphous silica powder, polycarbonate particles, acrylate resin beads, and methacrylate resin beads.

【0101】さらに、偏光板の表面に、上記アンチグレ
ア防眩層に加えて反射防止膜(アンチリフレクションコ
ーティング層)を設けることにより、吸収軸に対して4
5゜ずれた方向の視野角特性のさらなる改善を図ること
ができる。この反射防止膜は光の干渉を利用して反射光
を軽減させるものであり、例えば無機材料からなる誘電
体薄膜を積層したものを用いることができる。無機材料
としては、例えばLiF、MgF2、3NaF・Al
3、AlF3、SiOx(x:1.8<x<2.2)等
が挙げられる。無機材料からなる薄膜の形成方法は気相
法が好ましく、例えば真空状着法、スパッタリング法、
イオンプレーティング法、プラズマCVD法等が挙げら
れる。
Further, by providing an antireflection film (antireflection coating layer) on the surface of the polarizing plate in addition to the above antiglare antiglare layer, it is possible to obtain 4
It is possible to further improve the viewing angle characteristics in the direction shifted by 5 °. This antireflection film is for reducing reflected light by utilizing light interference, and for example, a film in which dielectric thin films made of an inorganic material are laminated can be used. As the inorganic material, for example, LiF, MgF 2 , 3NaF · Al
F 3 , AlF 3 , SiO x (x: 1.8 <x <2.2) and the like can be mentioned. The method of forming a thin film made of an inorganic material is preferably a vapor phase method, for example, vacuum deposition method, sputtering method,
An ion plating method, a plasma CVD method and the like can be mentioned.

【0102】以下、本発明の実施形態についてさらに具
体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。
Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described more specifically, but the present invention is not limited thereto.

【0103】(実施形態1)図31を参照しながら、本
実施形態1の液晶表示装置の製造方法について説明す
る。図31(a)は本実施形態1の液晶表示装置の断面
図であり、図31(b)はその平面図である。
(Embodiment 1) A method of manufacturing the liquid crystal display device of Embodiment 1 will be described with reference to FIG. FIG. 31A is a sectional view of the liquid crystal display device of the first embodiment, and FIG. 31B is a plan view thereof.

【0104】まず、表面に透明電極63(ITO:10
0nm)が形成された基板62上に、感光性ポリイミド
を用いて高さ約5μmのスペーサー65を絵素領域外を
形成した。次に、アクリル系ネガレジストを用いて高さ
約3μmの凸部66を形成した。ここで、凸部66で包
囲される領域、すなわち絵素領域の大きさは100μm
×100μmとした。その上に、JALS204(日本
合成ゴム)をスピンコートして垂直配向層68を形成し
た。さらに、表面に透明電極64(ITO:100μ
m)が形成されたもう一方の基板61上にも同じ材料を
用いて、垂直配向層67を形成した。その後、両者を貼
り合わせて液晶セルを作製した。
First, the transparent electrode 63 (ITO: 10
A spacer 65 having a height of about 5 μm was formed outside the picture element region on the substrate 62 on which 0 nm) was formed using photosensitive polyimide. Next, a convex portion 66 having a height of about 3 μm was formed using an acrylic negative resist. Here, the size of the area surrounded by the convex portion 66, that is, the size of the picture element area is 100 μm.
× 100 μm. JALS204 (Nippon Synthetic Rubber) was spin-coated thereon to form a vertical alignment layer 68. Furthermore, a transparent electrode 64 (ITO: 100 μm) is formed on the surface.
The vertical alignment layer 67 was formed using the same material on the other substrate 61 on which m) was formed. After that, the both were stuck together to produce a liquid crystal cell.

【0105】作製したセル中に、Nn型液晶材料(Δε
=−4.0、Δn=0.08、セルギャップ5μmで9
0°ツイストとなるように液晶材料固有のツイスト角を
設定、リタデーション値dLC・Δn=400nm)を注
入し、電圧を7V印加した。電圧印加直後、初期状態で
は軸対称配向の配向軸が複数存在する状態となり、さら
に、電圧印加状態を続けると絵素領域ごとに1つの軸対
称配向領域(モノドメイン)が形成された。
Nn type liquid crystal material (Δε
= -4.0, Δn = 0.08, 9 with a cell gap of 5 μm
The twist angle peculiar to the liquid crystal material was set so that the twist was 0 °, the retardation value d LC · Δn = 400 nm was injected, and a voltage of 7 V was applied. Immediately after the voltage application, in the initial state, a plurality of axially symmetric orientation axes existed, and when the voltage application state was continued, one axially symmetric orientation region (monodomain) was formed for each pixel region.

【0106】次に、図32に示すように、液晶セル10
0の両側に偏光板101、102および位相差補償素子
103、104を配置して液晶表示装置を完成した。図
32(a)は本実施形態における液晶セル、偏光板およ
び位相差補償素子の配置図であり、図32(b)は偏光
板の吸収軸方向と位相差補償素子の3つの主屈折率のう
ちの最大の主屈折率であるnxの方向、すなわち遅相軸
方向との関係を示す図である。この図32に示すよう
に、液晶セル100の両外側に上側偏光板101および
下側偏光板102を各々の吸収軸が直交するように配置
した。また、上側偏光板101と液晶セル100との間
に第1の位相差補償素子103を配置し、下側偏光板1
02と液晶セル100との間に第2の位相差補償素子1
04を配置した。第1の位相差補償素子103および第
2の位相差補償素子104は共に、図12に示したよう
な位相差補償素子であり、ここでは面内のリタデーショ
ン値df(nx−ny)を42nm、厚さ方向のリタデー
ション値df(nx−nz)を170nmとした。
Next, as shown in FIG. 32, the liquid crystal cell 10
The polarizing plates 101 and 102 and the phase difference compensation elements 103 and 104 are arranged on both sides of 0 to complete the liquid crystal display device. FIG. 32 (a) is a layout view of the liquid crystal cell, the polarizing plate and the phase difference compensating element in the present embodiment, and FIG. 32 (b) shows the absorption axis direction of the polarizing plate and the three main refractive indices of the phase difference compensating element. It is a figure which shows the relationship with the direction of the nx which is the maximum of these, ie, the slow axis direction. As shown in FIG. 32, the upper polarizing plate 101 and the lower polarizing plate 102 were arranged on both outer sides of the liquid crystal cell 100 so that their absorption axes were orthogonal to each other. Further, the first retardation compensation element 103 is arranged between the upper polarizing plate 101 and the liquid crystal cell 100, and the lower polarizing plate 1
02 and the liquid crystal cell 100 between the second phase difference compensating element 1
04 was placed. Both the first phase difference compensating element 103 and the second phase difference compensating element 104 are phase difference compensating elements as shown in FIG. 12, and here, in-plane retardation value d f (n x −n y ). the 42 nm, and the thickness direction retardation value d f (n x -n z) and 170 nm.

【0107】得られた液晶表示装置の構造は、垂直配向
層68の断面形状が図31に示したようにすり鉢状とな
っており、その厚さの位置(絵素中央から周辺部に至
る)による変化を示す曲線の微分係数は正であり、絵素
領域内の液晶層厚さの変化を示す曲線の微分係数は負で
ある。
In the structure of the obtained liquid crystal display device, the cross-sectional shape of the vertical alignment layer 68 is a mortar shape as shown in FIG. 31, and its thickness position (from the center of the pixel to the peripheral portion). The differential coefficient of the curve showing the change due to is positive, and the differential coefficient of the curve showing the change of the liquid crystal layer thickness in the pixel region is negative.

【0108】この実施形態1の液晶セルの軸対称配向
は、1/2Vth以上の電圧を印加している状態では安定
であり、電圧を1/2Vthより低くすると軸対称配向の
状態が崩れて初期状態に戻ってしまった。再び電圧を印
加すると初期の軸対称配向の中心軸が複数存在する状態
を経て、絵素領域ごとに1つずつ中心軸を有する軸対称
配向状態になった。この現象は、20回実施しても変化
がなかった。ここで、実施形態1の液晶セルの電気光学
特性を測定するために、1/2Vth以上の電圧を印加し
て軸対称状態を形成した後、電気光学特性の測定中は軸
対称配向が安定な電圧範囲(1/2Vth以上)で測定し
た。
The axially symmetric orientation of the liquid crystal cell of the first embodiment is stable when a voltage of 1/2 Vth or more is applied, and when the voltage is lower than 1/2 Vth, the state of the axially symmetric orientation collapses and the initial state is obtained. I have returned to the state. When the voltage was applied again, the initial axially symmetric orientation had a plurality of central axes, and then an axially symmetric orientation having one central axis for each pixel region was obtained. This phenomenon did not change even after 20 times. Here, in order to measure the electro-optical characteristics of the liquid crystal cell of Embodiment 1, after applying a voltage of 1/2 Vth or more to form an axially symmetric state, the axially symmetric orientation is stable during the measurement of the electro-optical characteristics. It was measured in the voltage range (1/2 Vth or more).

【0109】図33に本実施形態1の液晶表示装置の電
気光学特性を示す。図33から明らかなように、本実施
形態1の液晶表示装置においては、OFF状態における
透過率が低く、良好なコントラスト比(CR=300:
1、5V)が得られた。
FIG. 33 shows the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device according to the first embodiment. As is clear from FIG. 33, in the liquid crystal display device of the first embodiment, the transmittance in the OFF state is low and the favorable contrast ratio (CR = 300:
1,5V) was obtained.

【0110】また、図34に本実施形態1の液晶表示装
置におけるコントラストの視角特性を示す。図34にお
いて、Φは方位角(表示面内の角度:下偏光板の吸収軸
を0°とする)、θは視角(表示面法線からの傾き角)
であり、ハッチングはコントラスト比が20:1以上の
領域を示す。図34に示すように、従来の液晶表示装置
においては視角特性が特に悪い領域である偏光板の吸収
軸から45゜ずれた方向をも含めた広い視角範囲におい
て高いコントラスト比が得られており、ほぼ円状の視角
特性を得ることができた。
Further, FIG. 34 shows the viewing angle characteristic of contrast in the liquid crystal display device of the first embodiment. In FIG. 34, Φ is an azimuth angle (angle in the display surface: the absorption axis of the lower polarizing plate is 0 °), and θ is a viewing angle (tilt angle from the normal to the display surface).
And hatching indicates a region where the contrast ratio is 20: 1 or more. As shown in FIG. 34, in the conventional liquid crystal display device, a high contrast ratio is obtained in a wide viewing angle range including a direction deviated by 45 ° from the absorption axis of the polarizing plate, which is a particularly poor viewing angle characteristic. It was possible to obtain an almost circular viewing angle characteristic.

【0111】(実施形態2)本実施形態2では、実施形
態1と同様にして図31に示した液晶セルを作製し、実
施形態1と同様に、図32に示したような配置で液晶セ
ル100の両側に偏光板101、102および位相差補
償素子103、104を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態2では、Nn型液晶材料(Δε
=−3.3、Δn=0.0773、セルギャップ6μm
で90゜ツイストとなるように液晶材料固有のツイスト
角を設定、リタデーション値dLC・Δn=450nm)
を注入した。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, the liquid crystal cell shown in FIG. 31 is manufactured in the same manner as in Embodiment 1, and the liquid crystal cell is arranged in the arrangement shown in FIG. 32 as in Embodiment 1. Polarizing plates 101 and 102 and retardation compensation elements 103 and 104 are arranged on both sides of 100 to complete a liquid crystal display device. However, in the second embodiment, the Nn-type liquid crystal material (Δε
= -3.3, Δn = 0.0773, cell gap 6 μm
The twist angle peculiar to the liquid crystal material is set so that the twist becomes 90 ° at, and the retardation value d LC · Δn = 450 nm)
Was injected.

【0112】図35に本実施形態2の液晶表示装置の電
気光学特性について、実施形態1と同様にして測定した
結果を示す。ここでは、視角θ=40゜、方位角Φ=4
5゜に固定し、位相差補償素子の面内のリタデーション
値df(nx−ny)を変化させて測定した。図35に示
すように、コントラスト比が10以上となる位相差補償
素子の面内のリタデーション値df(nx−ny)の範囲
は16.0nm〜65.0nmであり、液晶層のリタデ
ーション値dLC・Δnの3.5%〜15%であった。ま
た、コントラスト比が最大となるのは面内のリタデーシ
ョン値(nx−ny)・dfが約42.5nmの値を取る
ときであり、液晶層のリタデーション値dLC・Δnの約
9.5%であった。さらに、視角θ=40゜、方位角Φ
=135゜に固定し、位相差補償素子の面内のリタデー
ション値(nx−ny)・dfを変化させて測定した場合
にも、図35と同様の結果が得られた。
FIG. 35 shows the results of measurement of the electro-optical characteristics of the liquid crystal display device of Embodiment 2 as in Embodiment 1. Here, viewing angle θ = 40 °, azimuth angle Φ = 4
It was fixed at 5 ° and measured by changing the in-plane retardation value d f (n x −n y ) of the phase difference compensating element. As shown in FIG. 35, the in-plane retardation value d f (n x −n y ) of the retardation compensation element having a contrast ratio of 10 or more has a range of 16.0 nm to 65.0 nm, and the retardation of the liquid crystal layer is It was 3.5% to 15% of the value d LC · Δn. Also, is when the retardation value in the plane of the contrast ratio is maximized (n x -n y) · d f has a value of about 42.5 nm, about the retardation value d LC · [Delta] n of the liquid crystal layer 9 It was 0.5%. Furthermore, viewing angle θ = 40 °, azimuth angle Φ
= 135 ° is fixed, the retardation value in the plane of the phase compensation element (n x -n y) even when measured with varying · d f, the same results as FIG. 35 were obtained.

【0113】(比較例1)比較例1では、実施形態1と
同様にして図31に示した液晶セルを作製し、液晶セル
の両側に一対の偏光板を各々の吸収軸が直交するように
配置して液晶表示装置を完成した。但し、この比較例1
では位相差補償素子は設けなかった。 図36に比較例
1の液晶表示装置におけるコントラストの視角特性を示
す。図36において、Φは方位角(表示面内の角度)、
θは視角(表示面法線からの傾き角)であり、ハッチン
グはコントラスト比が10:1以上の領域を示す。図3
6に示すように、偏光板の吸収軸から45゜ずれた方向
(図36の(イ)または(ロ)に示す方向)の視角特性
が悪く、特に視角が35゜以上になるとコントラストが
著しく低下していた。
Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the liquid crystal cell shown in FIG. 31 was prepared in the same manner as in Embodiment 1, and a pair of polarizing plates were provided on both sides of the liquid crystal cell so that their absorption axes were orthogonal to each other. Arranged to complete the liquid crystal display device. However, this comparative example 1
However, no phase difference compensating element was provided. FIG. 36 shows the viewing angle characteristics of contrast in the liquid crystal display device of Comparative Example 1. In FIG. 36, Φ is an azimuth angle (angle within the display surface),
θ is a viewing angle (angle of inclination from the normal to the display surface), and hatching indicates a region where the contrast ratio is 10: 1 or more. Figure 3
As shown in FIG. 6, the viewing angle characteristics in the direction deviated from the absorption axis of the polarizing plate by 45 ° (the direction shown in (a) or (b) of FIG. 36) are poor, and the contrast is remarkably reduced when the viewing angle becomes 35 ° or more. Was.

【0114】(比較例2)比較例2では、実施形態1と
同様にして図31に示した液晶セルを作製し、液晶セル
の両側に上側偏光板および下側偏光板を各々の吸収軸が
直交するように配置した。また、上側偏光板と液晶セル
との間に第1の位相差補償素子を配置し、下側偏光板と
液晶セルとの間に第2の位相差補償素子を配置した。但
し、この比較例2では、第1の位相差補償素子および第
2の位相差補償素子は共にフリスビー型と呼ばれる位相
差補償素子で、nx=nyであり、厚さ方向のリタデーシ
ョン値df(nx−nz)は150nmとした。
(Comparative Example 2) In Comparative Example 2, the liquid crystal cell shown in FIG. 31 was prepared in the same manner as in Embodiment 1, and the upper polarizing plate and the lower polarizing plate were provided on both sides of the liquid crystal cell with their absorption axes being It was arranged so as to be orthogonal. Further, the first retardation compensation element was placed between the upper polarizing plate and the liquid crystal cell, and the second retardation compensation element was placed between the lower polarizing plate and the liquid crystal cell. However, in this Comparative Example 2, both the first phase difference compensating element and the second phase difference compensating element are phase difference compensating elements called a Frisbee type, n x = n y , and the retardation value d in the thickness direction is f (n x -n z) was 150nm.

【0115】図37に比較例2の液晶表示装置における
コントラストの視角特性を示す。図37において、Φは
方位角(表示面内の角度)、θは視角(表示面法線から
の傾き角)であり、ハッチングはコントラスト比が1
0:1以上の領域を示す。位相差補償素子が設けられて
いない比較例1に比べると、偏光板の吸収軸から45゜
ずれた方向の視角特性がいくらか改善されているもの
の、特に視角が40゜以上になると依然コントラストが
著しく低下していた。
FIG. 37 shows the viewing angle characteristics of contrast in the liquid crystal display device of Comparative Example 2. In FIG. 37, Φ is an azimuth angle (angle within the display surface), θ is a viewing angle (tilt angle from the display surface normal), and hatching indicates a contrast ratio of 1
A region of 0: 1 or more is shown. Compared with Comparative Example 1 in which no phase difference compensating element was provided, although the viewing angle characteristics in the direction deviated by 45 ° from the absorption axis of the polarizing plate were somewhat improved, the contrast was still remarkable especially at a viewing angle of 40 ° or more. It was falling.

【0116】(実施形態3)本実施形態3では、実施形
態1と同様にして図31に示した液晶セルを作製し、実
施形態1と同様に、図32に示したような配置で液晶セ
ル100の両側に偏光板101、102および位相差補
償素子103、104を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態3では、上側偏光板101の表
面にヘイズ3.5%、光沢度80%のアンチグレア防眩
層を設けた。
(Third Embodiment) In the third embodiment, the liquid crystal cell shown in FIG. 31 is manufactured in the same manner as in the first embodiment, and the liquid crystal cell is arranged in the arrangement shown in FIG. 32 as in the first embodiment. Polarizing plates 101 and 102 and retardation compensation elements 103 and 104 are arranged on both sides of 100 to complete a liquid crystal display device. However, in the third embodiment, an antiglare antiglare layer having a haze of 3.5% and a gloss of 80% is provided on the surface of the upper polarizing plate 101.

【0117】図38に本実施形態3の液晶表示装置につ
いて、4階調(液晶駆動電圧:2.77V、3.74
V、4.8V、7.77V)の階調特性を示す。図38
(a)は上側偏光板101の吸収軸方向における階調特
性であり、図38(b)は上側偏光板101の吸収軸か
ら45゜ずれた方向における階調特性である。また、比
較のために、図39に実施形態1の液晶表示装置の4階
調(液晶駆動電圧:2.77V、3.74V、4.8
V、7.77V)の階調特性を示す。図39(a)は上
側偏光板101の吸収軸方向における階調特性であり、
図39(b)は上側偏光板101の吸収軸から45゜ず
れた方向における階調特性である。
FIG. 38 shows the liquid crystal display device according to the third embodiment with four gradations (liquid crystal drive voltage: 2.77V, 3.74).
V, 4.8V, 7.77V) gradation characteristics are shown. Figure 38
38A shows gradation characteristics in the absorption axis direction of the upper polarizing plate 101, and FIG. 38B shows gradation characteristics in the direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate 101. For comparison, FIG. 39 shows four gradations (liquid crystal drive voltage: 2.77V, 3.74V, 4.8) of the liquid crystal display device of the first embodiment.
V, 7.77 V). FIG. 39A shows gradation characteristics in the absorption axis direction of the upper polarizing plate 101,
FIG. 39B shows the gradation characteristics in the direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate 101.

【0118】この図38および図39に示すように、偏
光板にアンチグレア防眩層を設けることにより、視角を
倒していくと表れる黒レベルの上昇を押さえることがで
きた。特に、吸収軸から45゜ずれた方向における視野
角60゜のところでの黒レベルの上昇が顕著に押さえら
れており、コントラスト比を向上させて視角特性を改善
することができた。
As shown in FIGS. 38 and 39, by providing the polarizing plate with the antiglare antiglare layer, it was possible to suppress an increase in the black level that would appear as the viewing angle was reduced. In particular, the black level was remarkably suppressed from increasing at the viewing angle of 60 ° in the direction deviated from the absorption axis by 45 °, and the contrast ratio was improved and the viewing angle characteristics could be improved.

【0119】(実施形態4)本実施形態4では、実施形
態3と同様にして図31に示した液晶セルを作製し、実
施形態3と同様に、図32に示したような配置で液晶セ
ル100の両側に偏光板101、102および位相差補
償素子103、104を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態4では、上側偏光板101の表
面にヘイズ13%、光沢度40%のアンチグレア防眩層
を設けた。
(Embodiment 4) In Embodiment 4, the liquid crystal cell shown in FIG. 31 is manufactured in the same manner as in Embodiment 3, and the liquid crystal cell is arranged in the arrangement shown in FIG. 32 as in Embodiment 3. Polarizing plates 101 and 102 and retardation compensation elements 103 and 104 are arranged on both sides of 100 to complete a liquid crystal display device. However, in this Embodiment 4, an antiglare antiglare layer having a haze of 13% and a gloss of 40% was provided on the surface of the upper polarizing plate 101.

【0120】図40に本実施形態4の液晶表示装置につ
いて、4階調(液晶駆動電圧:2.77V、3.74
V、4.8V、7.77V)の階調特性を示す。図40
(a)は上側偏光板101の吸収軸方向における階調特
性であり、図40(b)は上側偏光板101の吸収軸か
ら45゜ずれた方向における階調特性である。
FIG. 40 shows four gradations (liquid crystal driving voltage: 2.77V, 3.74) of the liquid crystal display device of the fourth embodiment.
V, 4.8V, 7.77V) gradation characteristics are shown. Figure 40
40A shows the gradation characteristic in the absorption axis direction of the upper polarizing plate 101, and FIG. 40B shows the gradation characteristic in the direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate 101.

【0121】この図40に示すように、実施形態3と同
様に、偏光板にアンチグレア防眩層を設けることによ
り、視角を倒していくと表れる黒レベルの上昇を押さえ
ることができた。また、本実施形態4ではヘイズを大き
くすることにより、実施形態3に比べて視野角60゜の
ところで特に吸収軸から45゜ずれた方向における黒レ
ベルの上昇が顕著に押さえられており、さらにコントラ
スト比を向上させて視角特性を改善することができた。
As shown in FIG. 40, similarly to the third embodiment, by providing the polarizing plate with the antiglare antiglare layer, it was possible to suppress the increase in the black level that would appear as the viewing angle was tilted. Further, in the fourth embodiment, by increasing the haze, the black level is remarkably suppressed from increasing at the viewing angle of 60 °, particularly in the direction deviated from the absorption axis by 45 ° as compared with the third embodiment, and the contrast is further reduced. The viewing angle characteristics could be improved by increasing the ratio.

【0122】(実施形態5)本実施形態5では、実施形
態3と同様にして図31に示した液晶セルを作製し、実
施形態3と同様に、図32に示したような配置で液晶セ
ル100の両側に偏光板101、102および位相差補
償素子103、104を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態5では、上側偏光板101の表
面にヘイズ3.5%、光沢度80%のアンチグレア防眩
層を設けた上に、さらに反射防止膜を設けた。
(Fifth Embodiment) In the fifth embodiment, the liquid crystal cell shown in FIG. 31 is manufactured in the same manner as in the third embodiment, and the liquid crystal cell is arranged in the arrangement shown in FIG. 32 as in the third embodiment. Polarizing plates 101 and 102 and retardation compensation elements 103 and 104 are arranged on both sides of 100 to complete a liquid crystal display device. However, in this Embodiment 5, an anti-glare anti-glare layer having a haze of 3.5% and a gloss level of 80% was provided on the surface of the upper polarizing plate 101, and further an antireflection film was provided.

【0123】図41に本実施形態5の液晶表示装置につ
いて、4階調(液晶駆動電圧:2.77V、3.74
V、4.8V、7.77V)の階調特性を示す。図41
(a)は上側偏光板101の吸収軸方向における階調特
性であり、図41(b)は上側偏光板101の吸収軸か
ら45゜ずれた方向における階調特性である。
FIG. 41 shows four gradations (liquid crystal driving voltage: 2.77V, 3.74) of the liquid crystal display device of the fifth embodiment.
V, 4.8V, 7.77V) gradation characteristics are shown. Figure 41
41A shows the gradation characteristics in the absorption axis direction of the upper polarizing plate 101, and FIG. 41B shows the gradation characteristics in the direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate 101.

【0124】この図41に示すように、反射防止膜を設
けることにより、視角を倒していくと表れる黒レベルの
上昇を実施形態3に比べてさらに押さえることができ、
さらにコントラスト比を向上させて視角特性を改善する
ことができた。
As shown in FIG. 41, by providing the antireflection film, it is possible to further suppress the increase in the black level, which appears when the viewing angle is tilted, as compared with the third embodiment.
Furthermore, the contrast ratio was improved and the viewing angle characteristics could be improved.

【0125】(実施形態6)本実施形態6では、実施形
態3と同様にして図31に示した液晶セルを作製し、実
施形態3と同様に、図32に示したような配置で液晶セ
ル100の両側に偏光板101、102および位相差補
償素子103、104を配置して液晶表示装置を完成し
た。但し、この実施形態6では、上側偏光板101の表
面にヘイズ13%、光沢度40%のアンチグレア防眩層
を設けた上に、さらに反射防止膜を設けた。
(Embodiment 6) In Embodiment 6, the liquid crystal cell shown in FIG. 31 is manufactured in the same manner as in Embodiment 3, and the liquid crystal cell is arranged in the arrangement shown in FIG. 32 as in Embodiment 3. Polarizing plates 101 and 102 and retardation compensation elements 103 and 104 are arranged on both sides of 100 to complete a liquid crystal display device. However, in this Embodiment 6, the anti-glare anti-glare layer having a haze of 13% and a gloss of 40% was provided on the surface of the upper polarizing plate 101, and further an antireflection film was provided.

【0126】図42に本実施形態6の液晶表示装置につ
いて、4階調(液晶駆動電圧:2.77V、3.74
V、4.8V、7.77V)の階調特性を示す。図42
(a)は上側偏光板101の吸収軸方向における階調特
性であり、図42(b)は上側偏光板101の吸収軸か
ら45゜ずれた方向における階調特性である。
FIG. 42 shows four gradations (liquid crystal driving voltage: 2.77V, 3.74) for the liquid crystal display device of the sixth embodiment.
V, 4.8V, 7.77V) gradation characteristics are shown. FIG. 42
42A shows the gradation characteristic in the absorption axis direction of the upper polarizing plate 101, and FIG. 42B shows the gradation characteristic in the direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate 101.

【0127】この図42に示すように、反射防止膜を設
けることにより、視角を倒していくと表れる黒レベルの
上昇を実施形態4に比べてさらに押さえることができ、
さらにコントラスト比を向上させて視角特性を改善する
ことができた。
As shown in FIG. 42, by providing the antireflection film, it is possible to further suppress the increase in the black level, which appears when the viewing angle is tilted, as compared with the fourth embodiment.
Furthermore, the contrast ratio was improved and the viewing angle characteristics could be improved.

【0128】(実施形態7)図43を参照しながら、実
施形態7の液晶表示装置の製造方法について説明する。
本実施形態の液晶表示装置の液晶セルは、図31の液晶
セルと同様の構造を有しているので、図31を併せて参
照しながら、説明する。
(Embodiment 7) A method of manufacturing a liquid crystal display device of Embodiment 7 will be described with reference to FIG.
Since the liquid crystal cell of the liquid crystal display device of the present embodiment has the same structure as the liquid crystal cell of FIG. 31, it will be described with reference to FIG.

【0129】まず、表面に透明電極(例えば、約100
nmの厚さのITO膜)が形成された基板上に、感光性
ポリイミドを用いて高さ約6μmのスペーサを絵素領域
外に形成した。次に、アクリル系ネガレジストを用いて
高さ約3μmの凸部66を形成した。ここで、凸部66
で包囲される領域、すなわち絵素領域の大きさは100
μm×100μmとした。その上に、JALS204
(日本合成ゴム)をスピンコートして垂直配向層68を
形成した。さらに、表面に透明電極64(ITO:10
0μm)が形成されたもう一方の基板61上にも同じ材
料を用いて、垂直配向層67を形成した。その後、両者
を貼り合わせて液晶セルを作製した。
First, a transparent electrode (for example, about 100
A spacer having a height of about 6 μm was formed outside the pixel region using a photosensitive polyimide on a substrate on which an ITO film having a thickness of nm was formed. Next, a convex portion 66 having a height of about 3 μm was formed using an acrylic negative resist. Here, the convex portion 66
The size of the area surrounded by
It was set to μm × 100 μm. On top of that, JALS204
A vertical alignment layer 68 was formed by spin coating (Japan Synthetic Rubber). Furthermore, the transparent electrode 64 (ITO: 10
The vertical alignment layer 67 was formed using the same material on the other substrate 61 on which 0 μm) was formed. After that, the both were stuck together to produce a liquid crystal cell.

【0130】作製したセル中に、Nn型液晶材料(Δε
=−3.0、Δn=0.073、セルギャップ6μmで
90°ツイストとなるように液晶材料固有のツイスト角
を設定、リタデーション値dLC・Δn=450nm)を
注入し、電圧を7V印加した。電圧印加直後、初期状態
では軸対称配向の配向軸が複数存在する状態となり、さ
らに、電圧印加状態を続けると絵素領域ごとに1つの軸
対称配向領域(モノドメイン)が形成された。
Nn type liquid crystal material (Δε
= −3.0, Δn = 0.073, twist angle specific to the liquid crystal material was set so that the twist was 90 ° at a cell gap of 6 μm, retardation value d LC · Δn = 450 nm was injected, and a voltage of 7 V was applied. . Immediately after the voltage application, in the initial state, a plurality of axially symmetric orientation axes existed, and when the voltage application state was continued, one axially symmetric orientation region (monodomain) was formed for each pixel region.

【0131】次に、図43に示すように、液晶セルの両
側に偏光板および位相差補償素子を配置して液晶表示装
置を完成した。図43は本実施形態における液晶セル、
偏光板および位相差補償素子の配置図であり、偏光板の
吸収軸方向と位相差補償素子の3つの主屈折率のうちの
最大の主屈折率であるnxの方向、すなわち遅相軸方向
との関係を示す図である。この図43に示すように、液
晶セルの両外側に上側偏光板および下側偏光板を各々の
吸収軸が直交するように配置した。また、上側偏光板と
液晶セルとの間に位相差補償素子を配置した。本実施形
態の位相差補償素子は、ポリカーボネート材料を用いて
2軸延伸法で形成した。ここでは面内のリタデーション
値df(nx−ny)を42nm、厚さ方向のリタデーシ
ョン値df(nx−nz)を191nmとした。
Next, as shown in FIG. 43, a polarizing plate and a retardation compensating element were arranged on both sides of the liquid crystal cell to complete a liquid crystal display device. FIG. 43 shows a liquid crystal cell according to the present embodiment,
FIG. 3 is a layout view of a polarizing plate and a phase difference compensating element, showing the absorption axis direction of the polarizing plate and the direction of nx which is the maximum main refractive index of the three main refractive indexes of the phase difference compensating element, that is, the slow axis direction. It is a figure which shows the relationship of. As shown in FIG. 43, the upper polarizing plate and the lower polarizing plate were arranged on both outer sides of the liquid crystal cell so that their absorption axes were orthogonal to each other. Further, a phase difference compensating element was arranged between the upper polarizing plate and the liquid crystal cell. The retardation compensation element of this embodiment is formed by a biaxial stretching method using a polycarbonate material. Here, the in-plane retardation value d f (n x −n y ) was 42 nm, and the thickness direction retardation value d f (n x −n z ) was 191 nm.

【0132】他の実施形態と異なる点は、位相差補償素
子が液晶セルの片側(一方)にのみ設けられている点で
ある。なお、位相差補償素子としては、本実施形態では
一枚で2軸方向のリタデーションを有する位相差補償素
子を用いたが、これに限定されるものではなく、液晶表
示装置全体として、2軸方向のリタデーションを有する
もの、すなわち、x,y及びz軸方向の屈折率nx,n
y及びnzがnx>ny>nzなる条件を満足すれば良
いことは、他の実施形態と同様である。
The difference from the other embodiments is that the phase difference compensating element is provided only on one side (one side) of the liquid crystal cell. As the phase difference compensating element, a single phase difference compensating element having retardation in the biaxial directions is used in this embodiment, but the invention is not limited to this, and the liquid crystal display device as a whole has biaxial directions. Having a retardation of, that is, refractive indices nx, n in the x-, y-, and z-axis directions.
Similar to the other embodiments, y and nz only need to satisfy the condition of nx>ny> nz.

【0133】図44に本実施形態の液晶表示装置のコン
トラスト比の視角特性を示す。ハッチングは、コントラ
スト比が10:1以上の領域を示す。本実施形態の液晶
表示装置で、クロスニコル状態に配置された偏光板の影
響により、視角特性が悪い領域である両偏光板の吸収軸
に挟まれる45°方向において、位相差補償素子の無い
場合に比べて1.7倍のコントラスト比10の視野角が
広がり、全方位において高いコントラスト比が得ること
ができた。本実施形態7では、位相差補償素子を前面側
の偏光板と液晶セルとの間に配置したが、後面側の偏光
板と液晶セルとの間に配置しても同様の視野角特性が得
られた。
FIG. 44 shows the viewing angle characteristics of the contrast ratio of the liquid crystal display device of this embodiment. Hatching indicates a region where the contrast ratio is 10: 1 or more. In the liquid crystal display device of the present embodiment, when there is no phase difference compensating element in the 45 ° direction sandwiched by the absorption axes of both polarizing plates, which is a region where the viewing angle characteristics are poor, due to the influence of the polarizing plates arranged in the crossed Nicols state. The viewing angle of the contrast ratio of 10 was 1.7 times wider than that of, and a high contrast ratio could be obtained in all directions. In the seventh embodiment, the retardation compensation element is arranged between the polarizing plate on the front surface side and the liquid crystal cell, but the same viewing angle characteristics can be obtained even if it is arranged between the polarizing plate on the rear surface side and the liquid crystal cell. Was given.

【0134】また、偏光板の吸収軸に対して45°方向
の視野角補償において、位相差補償素子の無い場合に比
べて、1倍よりの広い視野角補償効果が得られた位相差
補償素子の面内と法線方向のリタデーションの条件は、
それぞれ、約5nm〜約70nm、約60nm〜約28
0nmの範囲であった。
In addition, in the viewing angle compensation in the direction of 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate, a phase difference compensating element having a viewing angle compensating effect wider than 1 times as compared with the case without the phase difference compensating element is obtained. The conditions for the in-plane and normal retardation are
About 5 nm to about 70 nm, about 60 nm to about 28 nm, respectively
It was in the range of 0 nm.

【0135】(実施形態8)本実施形態では、実施形態
7と同じ液晶セルを用いて、位相差補償素子として2軸
延伸法で作製した2枚の位相差板を、2枚の偏光板と液
晶セルとの間にそれぞれ1枚ずつ配置した液晶表示装置
について説明する。なお、本実施形態の位相差補償素子
は、面内のリタデーション値df(nx−ny)が43n
m、厚さ方向のリタデーション値df(nx−nz)が1
91nmのポリカーボネート材料からなる位相差補償素
子を用いた。本実施形態における液晶セルも、電圧無印
加時に液晶分子が基板に対して略垂直配向し、電圧印加
時には基板に垂直な軸を中心に軸対称配向する液晶層を
有する。
(Embodiment 8) In this embodiment, using the same liquid crystal cell as in Embodiment 7, two retardation plates manufactured by the biaxial stretching method as two retardation compensating elements are used as two polarizing plates. A liquid crystal display device having one liquid crystal cell and one liquid crystal cell will be described. The phase difference compensating element in accordance with the present embodiment, the retardation value d f in the plane (n x -n y) is 43n
m, the retardation value d f (n x −n z ) in the thickness direction is 1
A retardation compensation element made of a 91 nm polycarbonate material was used. The liquid crystal cell in the present embodiment also has a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are substantially vertically aligned with respect to the substrate when no voltage is applied, and are axially symmetrically aligned about an axis perpendicular to the substrate when voltage is applied.

【0136】本実施形態の液晶表示装置の構成を図45
に示す。一対の位相差補償素子は、それぞれの遅相軸が
互いに直交するように配置されている。また、偏光板
は、一方の位相差補償素子の遅相軸が偏光板の吸収軸と
直交するように配置されており、且つ、一対の偏光板
は、それぞれの吸収軸が互いに直交するように(クロス
ニコル状態)配置されている。
FIG. 45 shows the configuration of the liquid crystal display device of this embodiment.
Shown in. The pair of phase difference compensating elements are arranged so that their respective slow axes are orthogonal to each other. Further, the polarizing plate is arranged such that the slow axis of one of the phase difference compensating elements is orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate, and the pair of polarizing plates is arranged so that their absorption axes are orthogonal to each other. (Cross Nicol state)

【0137】図46に本実施形態の液晶表示装置のコン
トラスト比の視角特性を示す。ハッチングは、コントラ
スト比が10:1以上の領域を示す。本実施形態の液晶
表示装置で、クロスニコル状態に配置された偏光板の影
響により、視角特性が悪い領域である両偏光板の吸収軸
に挟まれる45°方向において、位相差補償素子の無い
場合に比べて2.3倍のコントラスト比10の視野角が
広がり、全方位において高いコントラスト比が得ること
ができた。
FIG. 46 shows the viewing angle characteristics of the contrast ratio of the liquid crystal display device of this embodiment. Hatching indicates a region where the contrast ratio is 10: 1 or more. In the liquid crystal display device of the present embodiment, when there is no phase difference compensating element in the 45 ° direction sandwiched by the absorption axes of both polarizing plates, which is a region where the viewing angle characteristics are poor, due to the influence of the polarizing plates arranged in the crossed Nicols state. The viewing angle of the contrast ratio 10 was 2.3 times wider than that of, and a high contrast ratio could be obtained in all directions.

【0138】また、偏光板の吸収軸に対して45°方向
の視野角補償において、位相差補償素子の無い場合に比
べて、1倍よりの広い視野角補償効果が得られた位相差
補償素子の面内と法線方向のリタデーションの条件は、
それぞれ、約5nm〜約70nm、約60nm〜約28
0nmの範囲であった。
Further, in the viewing angle compensation in the direction of 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate, a phase difference compensating element which has a viewing angle compensating effect wider than 1 times as compared with the case without the phase difference compensating element is obtained. The conditions for the in-plane and normal retardation are
About 5 nm to about 70 nm, about 60 nm to about 28 nm, respectively
It was in the range of 0 nm.

【0139】[0139]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
電圧無印加時に液晶分子が基板に対して略垂直に配向
し、電圧印加時には液晶分子が絵素毎に軸対称または同
心円状に配向した液晶領域を有する液晶表示装置におい
て、観測方向によらずに階調反転現象を防ぐことができ
るので、広い視野角領域で高コントラストの表示を得る
ことが可能である。なお、液晶領域は典型的には絵素毎
に形成されるが、絵素内に複数の液晶領域を形成しても
良い。
As described in detail above, according to the present invention,
In a liquid crystal display device having a liquid crystal region in which liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the substrate when no voltage is applied and liquid crystal molecules are aligned in axisymmetric or concentric circles for each pixel when a voltage is applied, regardless of the viewing direction. Since the gradation inversion phenomenon can be prevented, it is possible to obtain a high-contrast display in a wide viewing angle region. Although the liquid crystal region is typically formed for each picture element, a plurality of liquid crystal regions may be formed within the picture element.

【0140】このように優れた特性を有する本発明の液
晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセ
ッサ、アミューズメント機器、テレビジョン装置などの
平面ディスプレイやシャッタ効果を利用した表示板、
窓、扉、壁などに好適に用いられる。
The liquid crystal display device of the present invention having such excellent characteristics is a flat panel display such as a personal computer, a word processor, an amusement machine or a television set, or a display plate utilizing the shutter effect,
It is preferably used for windows, doors, walls, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る液晶表示装置の動作原理を説明す
る図である。(a)及び(b)は電圧無印加時の状態を
示し、(c)及び(d)は電圧印加時の状態を示し、
(a)及び(c)は断面図を示し、(b)及び(d)は
上面をクロスニコル状態の偏光顕微鏡で観察した結果を
示す。
FIG. 1 is a diagram illustrating an operation principle of a liquid crystal display device according to the present invention. (A) and (b) show the state when no voltage is applied, (c) and (d) show the state when voltage is applied,
(A) and (c) show sectional views, and (b) and (d) show the results of observing the upper surface with a polarization microscope in a crossed Nicol state.

【図2】液晶表示装置の電圧透過率曲線を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a voltage transmittance curve of a liquid crystal display device.

【図3】リタデーションの最適値よりも大きなリタデー
ション値を有する液晶表示装置の電圧透過率曲線を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a voltage transmittance curve of a liquid crystal display device having a retardation value larger than an optimum retardation value.

【図4】液晶のΔnを0.0773としてdLCを4μm
〜8μmに変化させたdLC・Δnと、Φ=0゜、45
゜、90゜及び135゜におけるコントラスト比10の
視野角との関係を示す図である。
FIG. 4 shows d LC of 4 μm when Δn of liquid crystal is 0.0773.
D LC · Δn changed to ˜8 μm and Φ = 0 °, 45
It is a figure which shows the relationship with the viewing angle of contrast ratio 10 in (degrees), 90 degrees, and 135 degrees.

【図5】液晶のΔnを0.0773としてdLCを4μm
〜8μmに変化させたdLC・Δnと、Φ=0゜、45
゜、90゜及び135゜におけるコントラスト比20の
視野角との関係を示す図である。
FIG. 5: d LC of liquid crystal Δn is 0.0773 and d LC is 4 μm.
D LC · Δn changed to ˜8 μm and Φ = 0 °, 45
It is a figure which shows the relationship with the viewing angle of the contrast ratio 20 in (degree), 90 degree, and 135 degree.

【図6】液晶のΔnを0.0773としてdLCを4μm
〜8μmに変化させたdLC・Δnと、Φ=0゜、45
゜、90゜及び135゜における反転角との関係を示す
図である。
FIG. 6 shows a liquid crystal Δn of 0.0773 and d LC of 4 μm.
D LC · Δn changed to ˜8 μm and Φ = 0 °, 45
It is a figure which shows the relationship with the inversion angle in (degree), 90 degree, and 135 degree.

【図7】液晶のΔnを0.0773としてdLCを4μm
〜8μmに変化させたdLC・Δnと、電圧10V印加時
の透過率との関係を示す図である。
FIG. 7: d LC of liquid crystal Δn is 0.0773 and d LC is 4 μm
And d LC · [Delta] n was changed to ~8Myuemu, a diagram illustrating the relationship between the transmittance when a voltage 10V is applied.

【図8】液晶層の厚みdLCを5μmとしてΔnを0.0
7〜0.1に変化させたdLC・Δnと、Φ=0゜、45
゜、90゜及び135゜におけるコントラスト比10の
視野角との関係を示す図である。
FIG. 8 shows a liquid crystal layer thickness d LC of 5 μm and Δn of 0.0.
D LC · Δn changed from 7 to 0.1 and Φ = 0 °, 45
It is a figure which shows the relationship with the viewing angle of contrast ratio 10 in (degrees), 90 degrees, and 135 degrees.

【図9】液晶層の厚みdLCを5μmとしてΔnを0.0
7〜0.1に変化させたdLC・Δnと、Φ=0゜、45
゜、90゜及び135゜におけるコントラスト比20の
視野角との関係を示す図である。
FIG. 9 shows a liquid crystal layer thickness d LC of 5 μm and Δn of 0.0
D LC · Δn changed from 7 to 0.1 and Φ = 0 °, 45
It is a figure which shows the relationship with the viewing angle of the contrast ratio 20 in (degree), 90 degree, and 135 degree.

【図10】液晶層の厚みdLCを5μmとしてΔnを0.
07〜0.1に変化させたdLC・Δnと、Φ=0゜、4
5゜、90゜及び135゜における反転角との関係を示
す図である。
FIG. 10 shows a liquid crystal layer thickness d LC of 5 μm and Δn of 0.
D LC · Δn changed from 07 to 0.1 and Φ = 0 °, 4
It is a figure which shows the relationship with the inversion angle in 5 degrees, 90 degrees, and 135 degrees.

【図11】液晶層の厚みdLCを5μmとしてΔnを0.
07〜0.1に変化させたdLC・Δnと、電圧10V印
加時の透過率との関係を示す図である。
FIG. 11 shows a liquid crystal layer thickness d LC of 5 μm and Δn of 0.
And d LC · [Delta] n was changed to 07 to 0.1, a diagram illustrating the relationship between the transmittance when a voltage 10V is applied.

【図12】本発明に用いる位相差補償素子の主屈折率の
方向を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing the direction of the main refractive index of the phase difference compensating element used in the present invention.

【図13】(a)から(c)は、本発明に使用可能な他
の位相差補償素子の例を示す断面図である。
13 (a) to 13 (c) are cross-sectional views showing examples of other retardation compensation elements usable in the present invention.

【図14】位相差補償素子の遅相軸と偏光板の吸収軸の
直交方向からのずれと、光の漏れ量との関係を示す図で
ある。
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the deviation of the slow axis of the phase difference compensating element and the absorption axis of the polarizing plate from the orthogonal direction and the amount of light leakage.

【図15】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向を示す
図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element, and is a diagram showing the absorption axis direction of the polarizing plate.

【図16】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向におけ
る屈折率楕円体のイメージを示す図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining the mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element, and is a diagram showing an image of a refractive index ellipsoid in the absorption axis direction of the polarizing plate.

【図17】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向から4
5゜方向を示す図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining the mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element, which is 4 in the absorption axis direction of the polarizing plate.
It is a figure which shows a 5 degree direction.

【図18】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向から4
5゜方向における屈折率楕円体のイメージを示す図であ
る。
FIG. 18 is a diagram for explaining the mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element, which is 4 in the absorption axis direction of the polarizing plate.
It is a figure which shows the image of a refractive index ellipsoid in a 5 degree direction.

【図19】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、電圧off時に図17の
画面を斜めから見た場合を示す図である。
19 is a diagram for explaining the mechanism of view angle compensation by the phase difference compensating element, and is a diagram showing a case where the screen of FIG. 17 is viewed obliquely when the voltage is off.

【図20】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、電圧on時に図17の画
面を斜めから見た場合を示す図である。
20 is a diagram for explaining the mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element, and is a diagram showing a case where the screen of FIG. 17 is viewed obliquely when the voltage is on.

【図21】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向を示す
図である。
FIG. 21 is a diagram for explaining the mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element, and is a diagram showing the absorption axis direction of the polarizing plate.

【図22】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、偏光板吸収軸方向におけ
る屈折率楕円体のイメージを示す図である。
FIG. 22 is a diagram for explaining the mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element, and is a diagram showing an image of a refractive index ellipsoid in the absorption axis direction of the polarizing plate.

【図23】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、電圧off時に図21の
画面を斜めから見た場合を示す図である。
23 is a diagram for explaining the mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element, and is a diagram showing a case where the screen of FIG. 21 is viewed obliquely when the voltage is off.

【図24】位相差補償素子による視野角補償のメカニズ
ムを説明するための図であり、電圧on時に図21の画
面を斜めから見た場合を示す図である。
FIG. 24 is a diagram for explaining the mechanism of viewing angle compensation by the phase difference compensating element, and is a diagram showing a case where the screen of FIG. 21 is viewed obliquely when the voltage is on.

【図25】液晶のΔnを0.0773としてdLCを4μ
m〜8μmに変化させたdLC・Δnと、面内屈折率差と
厚さ方向の屈折率差との比を4.5とした最適位相差フ
ィルムの面内及び法線方向のリタデーションとの関係を
示す図である。
FIG. 25 shows d LC of 4μ with Δn of liquid crystal set to 0.0773.
and d LC · [Delta] n was changed to M~8myuemu, the refractive index difference of the in-plane refractive index difference and the thickness direction ratio of 4.5 and was in-plane and normal to the direction of the retardation of the optimum phase difference film It is a figure which shows a relationship.

【図26】液晶層の厚みdLCを5μmとしてΔnを0.
07〜0.1に変化させたdLC・Δnと、面内屈折率差
と厚さ方向の屈折率差との比を4.5とした最適位相差
フィルムの面内及び法線方向のリタデーションとの関係
を示す図である。
FIG. 26 shows a liquid crystal layer thickness d LC of 5 μm and Δn of 0.
In-plane and normal-direction retardation of the optimum retardation film in which the ratio of d LC · Δn changed from 07 to 0.1 and the in-plane refractive index difference and the refractive index difference in the thickness direction is 4.5. It is a figure which shows the relationship with.

【図27】位相差補償素子の面内屈折率差(0.00
1)に対する法線方向の屈折率差比と、Φ=0゜、45
゜、90゜及び135゜におけるコントラスト比10の
視野角との関係を示す図である。
FIG. 27 is an in-plane refractive index difference (0.00
The refractive index difference ratio in the normal direction to 1) and Φ = 0 °, 45
It is a figure which shows the relationship with the viewing angle of contrast ratio 10 in (degrees), 90 degrees, and 135 degrees.

【図28】位相差補償素子の面内屈折率差(0.00
1)に対する法線方向の屈折率差比と、Φ=0゜、45
゜、90゜及び135゜におけるコントラスト比20の
視野角との関係を示す図である。
FIG. 28 is an in-plane refractive index difference (0.00
The refractive index difference ratio in the normal direction to 1) and Φ = 0 °, 45
It is a figure which shows the relationship with the viewing angle of the contrast ratio 20 in (degree), 90 degree, and 135 degree.

【図29】位相差補償素子の面内屈折率差(0.00
1)に対する法線方向の屈折率差比と、Φ=0゜、45
゜、90゜及び135゜における反転角との関係を示す
図である。
FIG. 29 is a diagram showing an in-plane refractive index difference (0.00
The refractive index difference ratio in the normal direction to 1) and Φ = 0 °, 45
It is a figure which shows the relationship with the inversion angle in (degree), 90 degree, and 135 degree.

【図30】dLC・Δnが390nmの液晶セルにおい
て、位相差補償素子の面内屈折率差(0.001)に対
して法線方向の屈折率差比を変化させた場合の位相差補
償素子の面内及び法線方向のリタデーションの関係を示
す図である。
FIG. 30: Phase difference compensation in the liquid crystal cell having d LC · Δn of 390 nm when the refractive index difference ratio in the normal direction is changed with respect to the in-plane refractive index difference (0.001) of the phase difference compensating element. It is a figure which shows the relationship of the in-plane of the element and the retardation of a normal direction.

【図31】(a)は実施形態1の液晶表示装置の断面図
であり、(b)はその平面図である。
31A is a cross-sectional view of the liquid crystal display device of Embodiment 1, and FIG. 31B is a plan view thereof.

【図32】(a)は実施形態1における液晶セル、偏光
板および位相差補償素子の配置図であり、(b)は偏光
板の吸収軸方向と位相差補償素子の最大の主屈折率であ
るnxの方向との関係を示す図である。
32A is a layout view of a liquid crystal cell, a polarizing plate and a retardation compensation element in Embodiment 1, and FIG. 32B is an absorption axis direction of the polarizing plate and a maximum main refractive index of the retardation compensation element. is a diagram showing the relationship between the direction of a n x.

【図33】実施形態1の液晶表示装置の電気光学特性を
示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing electro-optical characteristics of the liquid crystal display device of Embodiment 1.

【図34】実施形態1の液晶表示装置におけるコントラ
ストの視角特性を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing a viewing angle characteristic of contrast in the liquid crystal display device of the first embodiment.

【図35】実施形態2の液晶表示装置の電気光学特性を
示す図である。
FIG. 35 is a diagram showing electro-optical characteristics of the liquid crystal display device of the second embodiment.

【図36】比較例1の液晶表示装置におけるコントラス
トの視角特性を示す図である。
36 is a diagram showing contrast viewing angle characteristics in the liquid crystal display device of Comparative Example 1. FIG.

【図37】比較例2の液晶表示装置におけるコントラス
トの視角特性を示す図である。
37 is a diagram showing contrast viewing angle characteristics in the liquid crystal display device of Comparative Example 2. FIG.

【図38】実施形態3の液晶表示装置について、4階調
の階調特性を示す図である。(a)は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、(b)は上側偏光板の
吸収軸から45゜ずれた方向における階調特性である。
FIG. 38 is a diagram showing gradation characteristics of four gradations in the liquid crystal display device of the third embodiment. (A) is a gradation characteristic in the absorption axis direction of the upper polarizing plate, and (b) is a gradation characteristic in a direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate.

【図39】実施形態1の液晶表示装置について、4階調
の階調特性を示す図である。(a)は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、(b)は上側偏光板の
吸収軸から45゜ずれた方向における階調特性である。
FIG. 39 is a diagram showing gradation characteristics of four gradations in the liquid crystal display device of the first embodiment. (A) is a gradation characteristic in the absorption axis direction of the upper polarizing plate, and (b) is a gradation characteristic in a direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate.

【図40】実施形態4の液晶表示装置について、4階調
の階調特性を示す図である。(a)は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、(b)は上側偏光板の
吸収軸から45゜ずれた方向における階調特性である。
FIG. 40 is a diagram showing gradation characteristics of four gradations in the liquid crystal display device according to the fourth embodiment. (A) is a gradation characteristic in the absorption axis direction of the upper polarizing plate, and (b) is a gradation characteristic in a direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate.

【図41】実施形態5の液晶表示装置について、4階調
の階調特性を示す図である。(a)は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、(b)は上側偏光板の
吸収軸から45゜ずれた方向における階調特性である。
FIG. 41 is a diagram showing gradation characteristics of four gradations in the liquid crystal display device of the fifth embodiment. (A) is a gradation characteristic in the absorption axis direction of the upper polarizing plate, and (b) is a gradation characteristic in a direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate.

【図42】実施形態6の液晶表示装置について、4階調
の階調特性を示す図である。(a)は上側偏光板の吸収
軸方向における階調特性であり、(b)は上側偏光板の
吸収軸から45゜ずれた方向における階調特性である。
FIG. 42 is a diagram showing gradation characteristics of four gradations in the liquid crystal display device of the sixth embodiment. (A) is a gradation characteristic in the absorption axis direction of the upper polarizing plate, and (b) is a gradation characteristic in a direction shifted by 45 ° from the absorption axis of the upper polarizing plate.

【図43】実施形態7における液晶セル、偏光板および
位相差補償素子の配置図である。
FIG. 43 is a layout view of a liquid crystal cell, a polarizing plate and a phase difference compensating element in the seventh embodiment.

【図44】実施形態7の液晶表示装置におけるコントラ
ストの視角特性を示す図である。
FIG. 44 is a diagram showing contrast viewing angle characteristics in the liquid crystal display device of the seventh embodiment.

【図45】実施形態8における液晶セル、偏光板および
位相差補償素子の配置図である。
FIG. 45 is a layout view of a liquid crystal cell, a polarizing plate, and a phase difference compensating element in Embodiment 8.

【図46】実施形態8の液晶表示装置におけるコントラ
ストの視角特性を示す図である。
FIG. 46 is a diagram showing a viewing angle characteristic of contrast in the liquid crystal display device of the eighth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 液晶表示装置、液晶セル 101、102 偏光板 103、104 位相差補償素子 32、34、61、62 基板 38a、38b、67、68 垂直配向層 36、66 凸部 40 液晶層 42 液晶分子 63、64 透明電極 65 スペーサー 100 Liquid crystal display device, liquid crystal cell 101, 102 Polarizing plate 103, 104 Phase difference compensating element 32, 34, 61, 62 substrate 38a, 38b, 67, 68 Vertical alignment layer 36, 66 convex 40 Liquid crystal layer 42 Liquid crystal molecule 63, 64 transparent electrode 65 Spacer

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成15年6月12日(2003.6.1
2)
[Submission date] June 12, 2003 (2003.6.1)
2)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の基板に挟持され、負の誘電率異方性を有する
液晶分子からなる液晶層を有する液晶セルと、該液晶セ
ルを挟持し、偏光板の吸収軸が互いに直交する一対の偏
光板と、該一対の偏光板と該液晶セルとの間の少なくと
も一方に設けられた位相差補償素子とを備えた液晶表示
装置であって、該液晶層は複数の液晶領域を有し、該一
対の基板は該液晶層側の表面に垂直配向層を有し、該液
晶分子は電圧印加時に該複数の液晶領域毎に軸対称状に
配向し、該液晶分子は電圧無印加時に該一対の基板に対
してほぼ垂直な方向に配向し、該位相差補償素子は、負
の複屈折率を有し、それぞれ互いに直交するx、y、及
びz軸方向に3つの主屈折率nx,ny,nzを有し、該
液晶セルの面内方向の主屈折率をnx,nyとし、該液晶
セルの厚み方向の主屈折率をnzとするとき、nx>n y
>nzの関係を有し、該位相差補償素子の面内方向のリ
タデーション値df(nx−ny)と厚さ方向のリタデー
ション値df(nx−nz)との比が2以上であり、その
ことによって上記目的が達成される。本発明の他の液晶
表示装置は、一対の基板に挟持され、負の誘電率異方性
を有する液晶分子からなる液晶層を有する液晶セルと、
該液晶セルを挟持し、偏光板の吸収軸が互いに直交する
一対の偏光板と、該一対の偏光板と該液晶セルとの間の
少なくとも一方に設けられた位相差補償素子とを備えた
液晶表示装置であって、該液晶分子は電圧無印加時に該
一対の基板に対してほぼ垂直な方向に配向し、該位相差
補償素子は、負の複屈折率を有し、それぞれ互いに直交
するx、y、及びz軸方向に3つの主屈折率nx,ny
zを有し、該液晶セルの面内方向の主屈折率をnx,n
yとし、該液晶セルの厚み方向の主屈折率をnzとすると
き、nx>ny>nzの関係を有し、該位相差補償素子の
面内方向のリタデーション値df(nx−ny)と厚さ方
向のリタデーション値df(nx−nz)との比が2以上
であり、そのことによって上記目的が達成される。
A liquid crystal display device of the present invention
Is sandwiched between a pair of substrates and has a negative dielectric anisotropy
A liquid crystal cell having a liquid crystal layer composed of liquid crystal molecules, and the liquid crystal cell
And the absorption axes of the polarizing plates are perpendicular to each other.
An optical plate, at least a space between the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell.
Also with the phase difference compensation element provided on one sideLCD display with
A device,The liquid crystal layer has a plurality of liquid crystal regions.
The pair of substrates has a vertical alignment layer on the surface of the liquid crystal layer side.
The crystal molecules are axisymmetric in each of the liquid crystal regions when a voltage is applied.
OrientationHowever, the liquid crystal molecules are opposed to the pair of substrates when no voltage is applied.
And is oriented almost vertically,The phase difference compensation element is negative
X, y, and
And three principal refractive indices n in the z-axis directionx, Ny, NzHaving the
The principal refractive index in the in-plane direction of the liquid crystal cell is nx, NyAnd the liquid crystal
The main refractive index in the thickness direction of the cell is nzAnd nx> N y
> NzHave a relationship ofThe in-plane re-direction of the phase difference compensation element
Tardation value d f (n x −n y ) and retardation in the thickness direction
The ratio to the application value d f (n x −n z ) is 2 or more,That
By doing so, the above object is achieved.Another liquid crystal of the present invention
The display device is sandwiched between a pair of substrates and has a negative dielectric anisotropy.
A liquid crystal cell having a liquid crystal layer composed of liquid crystal molecules having
The liquid crystal cell is sandwiched and the absorption axes of the polarizing plates are orthogonal to each other.
A pair of polarizing plates, and between the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell
And a phase difference compensation element provided on at least one side
A liquid crystal display device, wherein the liquid crystal molecules are
Aligning in a direction almost perpendicular to the pair of substrates, the phase difference
The compensating elements have negative birefringence and are orthogonal to each other.
The three main refractive indices n x , n y , in the x-, y-, and z-axis directions are
n z , and the principal refractive index in the in-plane direction of the liquid crystal cell is n x , n
Let y be the main refractive index in the thickness direction of the liquid crystal cell be n z
The phase difference compensating element has a relationship of n x > n y > nz .
Plane direction retardation values d f (n x -n y) and towards thickness
The retardation value d f (n x −n z ) is 2 or more.
Therefore, the above object is achieved.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0014】前記位相差補償素子は、該位相差補償素子
のx軸方向該位相差補償素子に隣接する偏光板の吸収
にほぼ直交するように配置されていることが好まし
い。
[0014] The phase difference compensating element is preferably x-axis direction of the retardation compensation element is arranged so as to be substantially perpendicular to the absorption axis of the polarizing plate adjacent to the phase difference compensating element.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Name of item to be corrected] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0022】前記一対の偏光板のうち、観察者側の偏光
板の表面に反射防止膜またはアンチグレア防眩層が設け
られていてもよい。前記アンチグレア防眩層の表面に反
射防止膜が設けられていることが好ましい。前記位相差
補償素子の厚さ方向のリタデーション値df(nx
z)が前記液晶層のリタデーション値dLC・Δnの3
0%〜80%であることが好ましい。
Of the pair of polarizing plates, an antireflection film or an antiglare antiglare layer may be provided on the surface of the polarizing plate on the viewer side. An antireflection film is preferably provided on the surface of the antiglare antiglare layer. The phase difference
Retardation value d f (n x − in the thickness direction of the compensation element
nz ) is 3 which is the retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer.
It is preferably 0% to 80%.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/1335 G02F 1/1337 510 G02B 1/10 A 1/1337 Z (72)発明者 神崎 修一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Fターム(参考) 2H042 BA02 BA03 BA13 BA15 BA20 2H049 BA02 BA06 BA42 BB03 BB63 BB65 BC22 2H090 JB13 LA01 LA02 LA05 LA06 LA09 MA01 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA37X FB04 FC02 FC03 FC08 FC09 FC23 FD01 FD06 GA01 GA02 GA03 GA06 GA08 KA01 KA02 LA17 LA19 LA30 2K009 AA02 AA12 EE00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G02F 1/1335 G02F 1/1337 510 G02B 1/10 A 1/1337 Z (72) Inventor Shuichi Kanzaki Osaka Prefecture 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka City, F-term in SHARP Co., Ltd. (reference) 2H042 BA02 BA03 BA13 BA15 BA20 2H049 BA02 BA06 BA42 BB03 BB63 BB65 BC22 2H090 JB13 LA01 LA02 LA05 LA06 LA09 MA01 2H091 FA08X FA08Z FA11XFB04Z FC02 FC08 FC09 FC23 FD01 FD06 GA01 GA02 GA03 GA06 GA08 KA01 KA02 LA17 LA19 LA30 2K009 AA02 AA12 EE00

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対の基板に挟持され、負の誘電率異方
性を有する液晶分子からなる液晶層を有する液晶セル
と、 該液晶セルを挟持し、偏光板の吸収軸が互いに直交する
一対の偏光板と、 該一対の偏光板と該液晶セルとの間の少なくとも一方に
設けられた位相差補償素子とを備えた液晶表示装置であ
って、 該液晶層は複数の液晶領域を有し、該一対の基板は該液
晶層側の表面に垂直配向層を有し、該液晶分子は電圧印
加時に該複数の液晶領域毎に軸対称状に配向し、 該位相差補償素子は、負の複屈折率を有し、それぞれ互
いに直交するx、y、及びz軸方向に3つの主屈折率n
x,ny,nzを有し、該液晶セルの面内方向の主屈折率
をnx,nyとし、該液晶セルの厚み方向の主屈折率をn
zとするとき、nx>ny>nzの関係を有し、 該位相差補償素子の面内方向のリタデーション値d
f(nx−ny)と厚さ方向のリタデーション値df(nx
−nz)との比が2以上である、液晶表示装置。
1. A liquid crystal cell sandwiched between a pair of substrates and having a liquid crystal layer composed of liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and a pair sandwiching the liquid crystal cell and having absorption axes of polarizing plates orthogonal to each other. And a retardation compensating element provided on at least one of the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell, wherein the liquid crystal layer has a plurality of liquid crystal regions. , The pair of substrates has a vertical alignment layer on the surface on the liquid crystal layer side, the liquid crystal molecules are aligned in axial symmetry in each of the plurality of liquid crystal regions when a voltage is applied, and the phase difference compensating element is negative. It has a birefringence index and has three main refraction indexes n in the x-, y-, and z-axis directions that are orthogonal to each other
x, n y, has a n z, the main refractive index n x in the plane direction of the liquid crystal cell, and n y, the main refractive index in the thickness direction of the liquid crystal cell n
z , the relationship of n x > n y > n z , and the retardation value d in the in-plane direction of the phase difference compensating element.
f (n x -n y) and thickness direction retardation values d f (n x
The ratio of the -n z) is 2 or more, a liquid crystal display device.
【請求項2】 一対の基板に挟持され、負の誘電率異方
性を有する液晶分子からなる液晶層を有する液晶セル
と、 該液晶セルを挟持し、偏光板の吸収軸が互いに直交する
一対の偏光板と、 該一対の偏光板と該液晶セルとの間の少なくとも一方に
設けられた位相差補償素子とを備えた液晶表示装置であ
って、 該液晶分子は電圧印加時に該一対の基板に対してほぼ垂
直な方向に配向し、 該位相差補償素子は、負の複屈折率を有し、それぞれ互
いに直交するx、y、及びz軸方向に3つの主屈折率n
x,ny,nzを有し、該液晶セルの面内方向の主屈折率
をnx,nyとし、該液晶セルの厚み方向の主屈折率をn
zとするとき、nx>ny>nzの関係を有し、 該位相差補償素子の面内方向のリタデーション値d
f(nx−ny)と厚さ方向のリタデーション値df(nx
−nz)との比が2以上である、液晶表示装置。
2. A liquid crystal cell sandwiched between a pair of substrates and having a liquid crystal layer composed of liquid crystal molecules having negative dielectric anisotropy, and a pair sandwiching the liquid crystal cell and having absorption axes of polarizing plates orthogonal to each other. And a retardation compensation element provided on at least one of the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell, wherein the liquid crystal molecules are provided on the pair of substrates when a voltage is applied. The phase difference compensating element has a negative birefringence index, and has three main refractive indexes n in the x, y, and z axis directions which are orthogonal to each other.
x, n y, has a n z, the main refractive index n x in the plane direction of the liquid crystal cell, and n y, the main refractive index in the thickness direction of the liquid crystal cell n
z , the relationship of n x > n y > n z , and the retardation value d in the in-plane direction of the phase difference compensating element.
f (n x -n y) and thickness direction retardation values d f (n x
The ratio of the -n z) is 2 or more, a liquid crystal display device.
【請求項3】 前記位相差補償素子は、前記一対の偏光
板と前記液晶セルとの間に1つずつ設けられている請求
項1または2に記載の液晶表示装置。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein each of the phase difference compensation elements is provided between the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell.
【請求項4】 前記位相差補償素子は、面内方向と厚み
方向にリタデーションを有する2軸性フィルム、又は面
内方向にリタデーションを有する1軸性フィルムと厚み
方向にリタデーションを有する1軸性フィルムとを貼り
合わせた積層フィルムからなる請求項1または2に記載
の液晶表示装置。
4. The biaxial film having retardation in the in-plane direction and the thickness direction, or the uniaxial film having retardation in the in-plane direction and the uniaxial film having retardation in the thickness direction. The liquid crystal display device according to claim 1 or 2, which is composed of a laminated film obtained by laminating and.
【請求項5】 前記位相差補償素子は、該位相差補償素
子のx軸方向が該位相差補償素子に隣接する偏光板の吸
収軸にほぼ直交するように配置されている請求項1また
は2に記載の液晶表示装置。
5. The phase difference compensating element is arranged so that the x-axis direction of the phase difference compensating element is substantially orthogonal to the absorption axis of a polarizing plate adjacent to the phase difference compensating element. The liquid crystal display device according to item 1.
【請求項6】 前記位相差補償素子のx軸方向と前記偏
光板の吸収軸に直交する方向とのずれが1゜以下である
請求項5に記載の液晶表示装置。
6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein a shift between the x-axis direction of the phase difference compensation element and a direction orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate is 1 ° or less.
【請求項7】 前記液晶分子の複屈折率をΔn、前記液
晶層の平均厚さをd LC、および前記位相差補償素子の厚
さをdfとするとき、 該位相差補償素子の面内方向のリタデーション値d
f(nx−ny)が該液晶層のリタデーション値dLC・Δ
nより小さい請求項1または2に記載の液晶表示装置。
7. The birefringence of the liquid crystal molecules is Δn, the liquid
The average thickness of the crystal layer is d LCAnd the thickness of the phase difference compensation element
Sa dfWhen In-plane retardation value d of the phase difference compensation element
f(Nx-Ny) Is the retardation value d of the liquid crystal layerLC・ Δ
The liquid crystal display device according to claim 1, which is smaller than n.
【請求項8】 前記位相差補償素子は、 0.035≦{df(nx−ny)}/(dLC・Δn)≦
0.15を満足する請求項7に記載の液晶表示装置。
Wherein said phase compensator, 0.035 ≦ {d f (n x -n y)} / (d LC · Δn) ≦
The liquid crystal display device according to claim 7, which satisfies 0.15.
【請求項9】 前記液晶分子の複屈折率をΔn、前記液
晶層の平均厚さをd LC、および前記位相差補償素子の厚
さをdfとするとき、 該位相差補償素子の厚さ方向のリタデーション値d
f(nx−nz)が該液晶層のリタデーション値dLC・Δ
nより小さい請求項1または2に記載の液晶表示装置。
9. The birefringence of the liquid crystal molecule is Δn, the liquid
The average thickness of the crystal layer is d LCAnd the thickness of the phase difference compensation element
Sa dfWhen Retardation value d in the thickness direction of the phase difference compensation element
f(Nx-Nz) Is the retardation value d of the liquid crystal layerLC・ Δ
The liquid crystal display device according to claim 1, which is smaller than n.
【請求項10】 前記位相差補償素子の厚さ方向のリタ
デーション値df(nx−nz)が0よりも大きい請求項
1または2に記載の液晶表示装置。
10. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a retardation value d f (n x −n z ) in the thickness direction of the phase difference compensation element is larger than 0.
【請求項11】 前記位相差補償素子の面内方向のリタ
デーション値df(nx−ny)と厚さ方向のリタデーシ
ョン値df(nx−nz)との比が3以上6以下である請
求項1または2に記載の液晶表示装置。
11. The ratio of the in-plane direction of the retardation compensation element retardation value d f (n x -n y) and thickness direction retardation values d f (n x -n z) is 3 to 6 The liquid crystal display device according to claim 1 or 2.
【請求項12】 前記位相差補償素子の平均屈折率が
1.4以上1.7以下である請求項1または2に記載の
液晶表示装置。
12. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the phase difference compensation element has an average refractive index of 1.4 or more and 1.7 or less.
【請求項13】 前記液晶層のリタデーション値dLC
Δnが300〜550nmの範囲にある請求項1、2、
8、9のいずれかに記載の液晶表示装置。
13. A retardation value d LC · of the liquid crystal layer.
Δn is in the range of 300 to 550 nm.
8. The liquid crystal display device according to any one of 8 and 9.
【請求項14】 前記一対の偏光板のうち、観察者側の
偏光板の表面にアンチグレア防眩層が設けられている請
求項1または2に記載の液晶表示装置。
14. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an antiglare antiglare layer is provided on the surface of the polarizing plate on the viewer side of the pair of polarizing plates.
【請求項15】 前記アンチグレア防眩層の表面に反射
防止膜が設けられている請求項14に記載の液晶表示装
置。
15. The liquid crystal display device according to claim 14, wherein an antireflection film is provided on the surface of the antiglare antiglare layer.
【請求項16】 前記位相差補償素子の厚さ方向のリタ
デーション値df(nx−nz)が前記液晶層のリタデー
ション値dLC・Δnの30%〜80%である請求項9に
記載の液晶表示装置。
16. The retardation value d f (n x −n z ) in the thickness direction of the phase difference compensating element is 30% to 80% of the retardation value d LC · Δn of the liquid crystal layer. Liquid crystal display device.
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