JP2004354614A

JP2004354614A - Liquid crystal display element

Info

Publication number: JP2004354614A
Application number: JP2003151123A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Miyata; 慎一宮田; Chigusa Tsurukawa; 千種鶴川
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element of which the viewing angle dependence in a direction perpendicularly intersecting an orientation direction of a liquid crystal in a liquid crystal panel is alleviated and the viewing angle characteristics are improved. <P>SOLUTION: A fifth optically anisotropic element 41 with phase shift in a thickness direction is disposed on the rear side of the liquid crystal panel 2. A first liquid crystal film 34 is disposed on the rear side of the fifth optically anisotropic element 41. Optic axes of liquid crystal molecules 35 in the first liquid crystal film 34 are inclined toward a thickness direction of the liquid crystal panel 2 along orientation direction of the liquid crystal 5 in the liquid crystal panel 2. A fourth optically anisotropic element 31 with phase shift in a thickness direction is disposed on the rear side of the first liquid crystal film 34. A third optically anisotropic element 25 with phase shift in a plane direction is disposed on the rear side of the fourth optically anisotropic element 31. The viewing angle dependence in a direction other than the orientation direction of the liquid crystal 5 is alleviated in addition to that in the orientation direction of the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１の基板と第２の基板との間に液晶が介挿された液晶層を備えた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、この種の液晶表示素子の大容量化、高速応答化、広視野角化および大量生産化へ向けての開発が進んでいる。そして、この種の液晶表示素子は、液晶層としての液晶パネルを備えている。この液晶パネルは、第１の基板としてのアレイ基板に対向して第２の基板としての対向基板が配設されている。そして、これらアレイ基板と対向基板との間に液晶が介挿されて封止されて液晶パネルが構成されている。また、この液晶パネルの対向基板側である表面側には、矩形平板状の第１の偏光子としての第１の偏光板が対向して配設されている。そして、この第１の偏光板と液晶パネルとの間には、矩形シート状の第４の光学素子としての第１の光学異方素子が水平に対向して配設されている。
【０００３】
さらに、この液晶パネルのアレイ基板側である背面側には、この液晶パネルに面状の光を照射して透過させる光源である矩形平板状のバックライトが対向して配設されている。そして、このバックライトと液晶パネルとの間には、矩形平板状の第２の偏光子としての第２の偏光板が対向して配設されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
そして、液晶パネルのアレイ基板と対向基板との間に電圧印加することにより液晶の誘電異方性による配列変形を利用して画像を表示させている。このため、この液晶表示素子の正面から上下左右に傾斜した位置からでは、見掛け上の配列変化が生じてしまう。この見掛け上の配列変化が液晶表示素子特有の視野角依存性となる。
【０００５】
このため、この視野角依存性の改善に関しては様々な方法が提案されている。具体的には、ネマティック液晶をハイブリッド配向させた液晶フィルム（例えば、ＮＨフィルム；新日本石油株式会社製）背面に配置することで視角依存性を改善させたものが代表的である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３１１４２６号公報（第３−７頁および図５ないし図１３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、上記液晶表示素子では、この液晶表示素子の正面から上下左右に傾斜した位置からでは、見掛け上の配列変化が生じてしまう。このため、この配列変化による正面からの表示変化は、液晶表示素子の視野角依存性として原理的な課題である。そして、この視野角依存性の軽減として様々な方法が提案されている。
【０００８】
通常、透過型ネマティック液晶表示素子においては、視角における配列変化に対応した逆行列相当のハイブリッドディスコティック液晶フィルムを液晶パネルの液晶の配列方向に合わせて液晶パネルのアレイ基板および対向基板それぞれの両側に配置する方式や、液晶パネルの液晶の配列方向において逆変換機能を有するハイブリッドネマティック液晶フィルムを液晶パネルの背面側に配置する方式などが提案されている。
【０００９】
しかしながら、特に半透過型の液晶表示素子においては、反射機能と透過機能とを有するため、液晶パネルの表面側に配設する液晶フィルムによって反射視野角特性が効率良く機能しない。この反射視野角特性は、反射特性として利用している外光の入射角と出射角依存性とに起因する。
【００１０】
このため、この種の半透過型ネマティック液晶表示素子においては、透過機能の広視野角化のため、液晶パネルの背面側のみにハイブリッドネマティック液晶フィルムを配置する方式が提案されている。この方式では液晶パネルの背面側のみではあるが、広視野角を実現できる。ところが、液晶パネルの液晶の配列方向においては十分な視野角範囲を実現できるが、この液晶パネルの液晶の配列方向以外の方向では十分な特性を得ることができない。特に、液晶パネルの液晶の配列方向に直交する方向では、中間調の着色が生じるなどという問題を有している。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、液晶の配列方向と直交する方向の視野角依存性を軽減でき、視野角特性を向上できる液晶表示素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の基板、この第１の基板に対向して配設された第２の基板、およびこれら第１の基板と第２の基板との間に介挿された液晶を備えた液晶層と、この液晶層の第１の基板側に配設され、前記液晶層に光を照射して透過させる光源と、この光源および前記液晶層の間に配設され、平面方向に位相差を有するシート状の第１の光学素子と、この第１の光学素子および前記液晶層の間に配設され、厚さ方向に位相差を有するシート状の第２の光学素子と、この第２の光学素子および前記液晶層の間に配設され、この液晶層の液晶に沿ってこの液晶層の厚さ方向に向けて光軸が傾斜した液晶分子を備えた第１の液晶フィルムと、この第１の液晶フィルムおよび前記液晶層の間に配設され、厚さ方向に位相差を有するシート状の第３の光学素子とを具備したものである。
【００１３】
そして、液晶層の第１の基板側に、厚さ方向に位相差を有する第３の光学素子、液晶層の液晶に沿ってこの液晶層の厚さ方向に向けて光軸が傾斜した液晶分子を備えた第１の液晶フィルム、厚さ方向に位相差を有する第２の光学素子、および平面方向に位相差を有する第１の光学素子を順に配設した。この結果、液晶層の液晶の配列方向に加え、この液晶の配列方向以外の方向、特に液晶の配列方向と直交する方向の視野角依存性も軽減できるので、視野角特性を向上できる。
【００１４】
また、本発明は、第１の基板、この第１の基板に対向して配設された第２の基板、およびこれら第１の基板と第２の基板との間に介挿された液晶を備えた液晶層と、この液晶層の第１の基板側に配設され、前記液晶層に光を照射して透過させる光源と、この光源および前記液晶層の間に配設され、平面方向に位相差を有するシート状の第１の光学素子と、この第１の光学素子および前記液晶層の間に配設され、平面方向に位相差を有するシート状の第２の光学素子と、この第２の光学素子および前記液晶層の間に配設され、この液晶層の液晶に沿ってこの液晶層の厚さ方向に向けて光軸が傾斜した液晶分子を備えた第１の液晶フィルムと、この第１の液晶フィルムおよび前記液晶層の間に配設され、この液晶層の液晶に沿ってこの液晶層の厚さ方向に向けて光軸が傾斜した液晶分子を備えた第２の液晶フィルムとを具備したものである。
【００１５】
そして、液晶層の第１の基板側に、この液晶層の液晶に沿ってこの液晶層の厚さ方向に向けて光軸が傾斜した液晶分子を備えた第２の液晶フィルムおよび第１の液晶フィルムと、平面方向に位相差を有する第２の光学素子および第１の光学素子とをこれらの順に配設した。この結果、液晶層の液晶の配列方向に加え、この液晶の配列方向以外の方向、特に液晶の配列方向と直交する方向の視野角依存性も軽減できるので、視野角特性を向上できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液晶表示素子の第１の実施の形態の構成を図１および図２を参照して説明する。
【００１７】
図１および図２において、１は半透過型の液晶表示素子で、この液晶表示素子１は、液晶層としての略矩形平板状の液晶パネル２を備えている。この液晶パネル２は、ホモジニアスセル（ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｃｅｌｌ）であり、略矩形平板状の第１の基板としての第１の電極基板であるアレイ基板３を備えている。このアレイ基板３の一主面である表面には、スイッチング素子としての図示しない薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や画素電極などがそれぞれマトリクス状に形成されている。
【００１８】
さらに、このアレイ基板３の表面側には、第２の基板としての第２の電極基板である略矩形平板状の対向基板４が平行に対向して配設されている。この対向基板４は、入射する光を半透過させる半透過層を有している。また、この対向基板４の一主面である表面側には、図示しない対向電極がマトリクス状に形成されている。そして、この対向基板４は、対向電極が形成された側である表面側をアレイ基板３の表面側に水平に対向させた状態で、このアレイ基板３の表面側に取り付けられている。
【００１９】
そして、これらアレイ基板３と対向基板４との間には、誘電異方性を有する液晶５が介挿されて封止されて挟持されている。この液晶５は、例えばＭＬＣ−６８７４−０００（メルク・ジャパン株式会社製）などである。そして、これら液晶５、アレイ基板３および対向基板４により構成された液晶パネル２は、これらアレイ基板３と対向基板４との間に、図示しない駆動回路基板から電気信号を供給することにより、所望の画像を液晶パネル２の中央の表示部に表示する。なお、液晶パネル２における対向基板４側である前面側の平面方向に沿った光学異方軸としての配向軸６と、この液晶パネル２のアレイ基板３側である背面側の平面方向に沿った配向軸７とのそれぞれは、この液晶パネル２の長手方向としての縦方向に沿っており、互いに相対する方向に向いている。
【００２０】
さらに、この液晶パネル２の前面側には、略矩形平板状の第１の偏光子としての第１の偏光板１１が平行に対向して配設されている。この第１の偏光板１１は、この第１の偏光板１１を透過する光を偏光する。ここで、この第１の偏光板１１は、図２に示すように、平面方向に沿った光学異方軸としての吸収軸１２を有しており、この吸収軸１２と第１の偏光板１１の幅方向との間の角度が、吸収軸の角度１３とされている。
【００２１】
また、この第１の偏光板１１と液晶パネル２と間には、略矩形シート状の第４の光学素子としての第１の光学異方素子１４が平行に対向して配設されている。この第１の光学異方素子１４は、例えばＡＲＴＯＮフィルム（ＪＳＲ株式会社製）などである。そして、この第１の光学異方素子１４は、この第１の光学異方素子１４を透過した光を光学的に変化させる。また、この第１の光学異方素子１４は、平面方向に沿った光学異方軸としての遅相軸１５を有しており、この遅相軸１５と第１の光学異方素子１４の幅方向との間の角度が、遅相軸の角度１６とされている。
【００２２】
さらに、この第１の光学異方素子１４と液晶パネル２との間には、略矩形シート状の第４の光学素子としての第２の光学異方素子１７が平行に対向して配設されている。この第２の光学異方素子１７は、例えばＡＲＴＯＮフィルム（ＪＳＲ株式会社製）などである。そして、この第２の光学異方素子１７は、液晶パネル２の表示部を透過して出射した光を光学的に変化させる。さらに、この第２の光学異方素子１７は、平面方向に沿った遅相軸１８を有しており、この遅相軸１８と第２の光学異方素子１７の幅方向との間の角度が、遅相軸の角度１９とされている。
【００２３】
一方、液晶パネル２の背面側には、略矩形平板状の面状光源としての背面光源であるバックライト２１が平行に対向して配設されている。このバックライト２１は、液晶パネル２の表示部に面状の光を照射して透過させる。また、このバックライト２１と液晶パネル２との間には、略矩形平板状の第２の偏光子としての第２の偏光板２２が水平に対向して配設されている。この第２の偏光板２２は、例えばＳＲＷ８６２ＡＰ（住友化学工業株式会社製）などであり、バックライト２１から出射された光を偏光させつつ透過させる。また、この第２の偏光板２２は、平面方向に沿った吸収軸２３を有しており、この吸収軸２３と第２の偏光板２２の幅方向との間の角度が、吸収軸の角度２４とされている。
【００２４】
さらに、この第２の偏光板２２と液晶パネル２との間には、略矩形シート状の第１の光学素子としての第３の光学異方素子２５が平行に対向して配設されている。この第３の光学異方素子２５は、例えばＡＲＴＯＮフィルム（ＪＳＲ株式会社製）などであり、少なくとも平面方向に位相差を有している。そして、この第３の光学異方素子２５は、第２の偏光板２２の前面側に取り付けられており、第３の光学異方素子２５を透過する光を光学的に変化させる。また、この第３の光学異方素子２５は、平面方向に沿った遅相軸２６を有しており、この遅相軸２６と第３の光学異方素子２５の幅方向との間の角度が、遅相軸の角度２７とされている。
【００２５】
そして、この第３の光学異方素子２５と液晶パネル２との間には、略矩形シート状の第２の光学素子としての第４の光学異方素子３１が平行に対向して配設されている。この第４の光学異方素子３１は、例えばＡＲＴＯＮフィルム（ＪＳＲ株式会社製）などであり、少なくとも厚さ方向に位相差を有している。そして、この第４の光学異方素子３１の厚さ方向における位相差値は、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下と設定されている。また、この第４の光学異方素子３１は、第３の光学異方素子２５の前面に取り付けられており、この第４の光学異方素子３１を透過する光を光学的に変化させる。さらに、この第４の光学異方素子３１は、平面方向に沿った遅相軸３２を有しており、この遅相軸３２と第４の光学異方素子３１との間の角度が、遅相軸の角度３３とされている。
【００２６】
また、この第４の光学異方素子３１と液晶パネル２との間には、略矩形シート状の第１の液晶フィルム３４が平行に対向して配設されている。この第１の液晶フィルム３４は、ネマティック液晶をハイブリッド配向させた形状であり、この第１の液晶パネル３４の幅方向に沿った配向方向を有している。また、この第１の液晶フィルム３４は、例えばＮＨフィルム（新日本石油株式会社製）などであり、複数の液晶分子３５を備えている。これら複数の液晶分子３５は、液晶パネル２の液晶５の光軸に沿って、この液晶パネル２の厚さ方向に向けてそれぞれの光軸が平行に傾斜している。
【００２７】
言い換えると、これら複数の液晶分子３５の光軸は、液晶パネル２の液晶５の分子配列と略同一平面で、この液晶パネル２の厚さ方向に依存して連続的あるいは段階的に傾斜している。すなわち、これら複数の液晶分子３５の光軸は、液晶パネル２の各液晶５の光軸に平行であり、これら複数の液晶分子３５と液晶パネル２の液晶５との分子方向が略平行である。さらに、第１の液晶フィルム３４は、平面方向に沿った配向軸３６を有しており、この配向軸３６と第１の液晶フィルム３４との間の角度が、配向軸の角度３７とされている。
【００２８】
また、この第１の液晶フィルム３４と液晶パネル２との間には、略矩形シート状の第３の光学素子としての第５の光学異方素子４１が水平に対向して配設されている。この第５の光学異方素子４１は、例えばＡＲＴＯＮフィルム（ＪＳＲ株式会社製）などであり、少なくとも厚さ方向に位相差を有している。そして、この第５の光学異方素子４１の厚さ方向における位相差値は、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下と設定されている。さらに、この第５の光学異方素子４１は、液晶パネル２の背面側に取り付けられており、この第５の光学異方素子４１を透過する光を光学的に変化させる。
【００２９】
そして、この第５の光学異方素子４１は、平面方向に沿った遅相軸４２を有しており、この遅相軸４２と第５の光学異方素子４１の幅方向との間の角度が、遅相軸の角度４３とされている。さらに、この第５の光学異方素子４１は、この第５の光学異方素子４１の遅相軸４２が、第４の光学異方素子３１の遅相軸３２に対して略直交するように配設されている。さらに、この第５の光学異方素子４１の厚さ方向における位相差値は、第４の光学異方素子３１の平面方向における位相差値と略同一にされている。
【００３０】
この結果、液晶パネル２の背面側には、第５の光学異方素子４１、第１の液晶フィルム３４、第４の光学異方素子３１、第３の光学異方素子２５、および第２の偏光板２２のそれぞれが、これらの順に配置されている。よって、これら第５の光学異方素子４１、第１の液晶フィルム３４、第４の光学異方素子３１、第３の光学異方素子２５、および第２の光学異方素子５１の順に、これらを液晶パネル２の背面側に取り付けることにより、液晶表示素子１の視野角依存性が軽減され、十分な視野角特性が実現され、広視野角が実現される。
【００３１】
次に、上記第１の実施の形態の液晶表示素子の動作を説明する。
【００３２】
まず、バックライト２１の前面側から発光した面状の光は、第２の偏光板２２、第３の光学異方素子２５、第４の光学異方素子３１、第１の液晶フィルム３４、第５の光学異方素子４１を順に透過した後、液晶パネル２の背面側に入射される。
【００３３】
そして、この液晶パネル２の背面側へと入射された光は、この液晶パネル２を透過して、この液晶パネル２の前面側から出射される。この後、この液晶パネル２の前面から出射された光は、第２の光学異方素子１７、第１の光学異方素子１４、第１の偏光板１１を順に透過して、使用者の目へと照射されて、この液晶パネル２にて表示している画像が使用者に視認される。
【００３４】
上述したように、上記第１の実施の形態によれば、少なくとも厚さ方向に位相差を有する第５の光学異方素子４１、第１の液晶フィルム３４、少なくとも厚さ方向に位相差を有する第４の光学異方素子３１、および、少なくとも平面方向に位相差を有する第３の光学異方素子２５の順に、これらを液晶パネル２の背面側に配設した。
【００３５】
さらに、この液晶パネル２の画像表示状態において、この液晶パネル２のアレイ基板３近傍に残留する液晶５と略直交するように、少なくとも厚さ方向に位相差を有する第５の光学異方素子４１を配置したことにより、視角依存特性の逆変換機能を付加できる。また、この第５の光学異方素子４１の背面側の第１の液晶フィルム３４によって、液晶パネル２の液晶５の配列方向を逆変換できる。
【００３６】
そして、この第１の液晶フィルム３４の背面側の第４の光学異方素子３１の厚さ方向における位相差値を、第５の光学異方素子４１の位相差値と略同一し、かつこの第４の光学異方素子３１の遅相軸３２を第５の光学位相素子４１の遅相軸４２に対して略直交させたことにより、この第５の光学異方素子４１の平面方向における位相差を無効にできると同時に、第４の光学異方素子３１の位相差を第１の液晶フィルム３４の縦方向の位相差として付加できる。
【００３７】
この結果、この第１の液晶フィルム３４の液晶分子３５の配列方向に加え、この液晶フィルム３４の液晶分子３５の配列方向以外、特に液晶パネル２の液晶５の配列方向に直交する方向においても、視野角依存性を軽減できるから、液晶表示素子１の十分な視野角特性を実現できる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施の形態を図３および図４を参照して説明する。
【００３９】
この図３および図４に示す液晶表示素子１は、基本的には図１に示す液晶表示素子１と同様であるが、第５の光学異方素子４１の代わりとして液晶パネル２と第１の液晶フィルム３４との間に第２の液晶フィルム５１を配設したものである。
【００４０】
そして、この第２の液晶フィルム５１は、略矩形シート状で、第１の液晶フィルム３４と液晶パネル２との間に平行に対向して配設されている。さらに、この第２の液晶フィルム５１は、第１の液晶フィルム３４と同様に、ネマティック液晶をハイブリッド配向させた形状であり、この第２の液晶フィルム５１の幅方向に沿った配向方向を有している。また、この第２の液晶フィルム５１は、第１の液晶フィルム３４に対してバイアス角を持って配置されている。
【００４１】
さらに、この第２の液晶フィルム５１は、例えばＮＨフィルム（新日本石油株式会社製）などであり、複数の液晶分子５２を備えている。これら複数の液晶分子５２は、液晶パネル２の液晶５の光軸に沿って、この液晶パネル２の厚さ方向に向けてそれぞれの光軸が平行に傾斜している。言い換えると、これら液晶分子５２の光軸は、液晶パネル２の液晶５の分子配列と略同一平面で、この液晶パネル２の厚さ方向に依存して連続的あるいは段階的に傾斜している。すなわち、これら液晶分子５２の光軸は、液晶パネル２の各液晶５の光軸に平行であり、これら液晶分子５２と液晶パネル２の液晶５との分子方向が略平行である。
【００４２】
さらに、第２の液晶フィルム５１は、平面方向に沿った配向軸５３を有しており、この配向軸５３と第２の液晶フィルム５１との間の角度が、配向軸の角度５４とされている。そして、この第２の液晶フィルム５１の配向軸５３と、第１の液晶フィルム３４の配向軸３６とは、これら配向軸３６，５３が直交する位置から±２０゜以内の範囲とされている。また、この第２の液晶フィルム５１の位相差値は、第１の液晶フィルム３４の位相差値と略同一にされている。
【００４３】
そして、これら第１の液晶フィルム３４の位相差値と、第２の液晶フィルム５１の位相差値と、第３の光学異方素子２５の厚さ方向における位相差値と、第４の光学異方素子３１の厚さ方向における位相差値とのそれぞれは、８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の範囲内となるように設定されている。
【００４４】
したがって、この図３および図４に示す液晶表示素子１は、第２の液晶フィルム５１、第１の液晶フィルム３４、第４の光学異方素子３１および第３の光学異方素子２５のそれぞれを、これらの順に液晶パネル２の背面側に配設したことにより、第２の液晶フィルム５１が第１の液晶フィルム３４に対してバイアス角を持って配設されるが、第１の液晶フィルム３４と第２の液晶フィルム５１とのそれぞれの液晶分子３５，５２の平均配向方向が、液晶パネル２の液晶５の配向方向と略対向するので、この液晶パネル２の液晶５の配列方向の視角依存特性を逆変換できる。
【００４５】
この結果、第１の液晶フィルム３４の液晶分子３５および第２の液晶フィルム５１の液晶分子５２それぞれの配列方向に加え、これら液晶分子３５，５２の配列方向以外、特に液晶パネル２の液晶５の配列方向に直交する方向においても、視野角依存性を軽減でき、液晶表示素子１の十分な視野角特性を実現できるから、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４６】
なお、上記各実施の形態では、液晶パネル２の液晶５を対向配向であるホモジニアスセルとしたが、この液晶パネル２の位相差値や異方軸角度などを調整することにより、いかなる方式の液晶パネル２でも対応させて用いることができる。また、半透過型以外の液晶表示素子１、例えば透過型の液晶表示素子１であっても、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４７】
さらに、液晶パネル２の前面側には、少なくとも１枚以上の光学異方素子が配設されていればよく、また、この液晶パネル２の背面側には、上記各実施の形態以上の枚数の光学異方素子を配設したり、上記各実施の形態以上の枚数の液晶フィルムを配設したりしてもよい。
【００４８】
【実施例】
まず、上記第１の実施の形態の第１の実施例について説明する。
【００４９】
比較例として、図７および図８に示すように、第１の液晶フィルム３４と第３の光学異方素子２５との間に第４の光学異方素子３１が配設されておらず、かつ、この第１の液晶フィルム３４と液晶パネル２との間に第５の光学異方素子４１が配設されていない液晶表示素子１の視野角特性を測定した。
【００５０】
このとき、この液晶表示素子１の第２の偏光板２２の吸収軸の角度２４を９０．５゜とした。同時に、第３の光学異方素子２５の平面方向における位相差値を２７０ｎｍとするとともに、この第３の光学異方素子２５の遅相軸の角度２７を１５７．５゜とした。さらに、第１の液晶フィルム３４の平面方向における位相差値を１２４ｎｍとするとともに、この第１の液晶フィルム３４の配向軸の角度３７を８９゜とした。
【００５１】
そして、液晶パネル２における前面側の配向軸６と背面側の配向軸７とを対向配向させた。さらに、第２の光学異方素子１７の平面方向における位相差値を９０ｎｍとするとともに、この第２の光学異方素子１７の遅相軸の角度１９を９０゜とした。また、第１の光学異方素子１４の平面方向における位相差値を２７０ｎｍとするとともに、この第１の光学異方素子１４の遅相軸の角度１６を３０゜とした。さらに、第１の偏光板１１の吸収軸の角度１３を１５゜とした。このときの視野角特性を図９に示す。
【００５２】
次に、上記第１の実施の形態の液晶表示素子の視野角特性を測定した。
【００５３】
具体的に、この液晶表示素子１の第２の偏光板２２、第３の光学異方素子２５、第１の液晶フィルム３４、液晶パネル２、第２の光学異方素子１７、第１の光学異方素子１４および第１の偏光板１１それぞれの角度構成については、上記比較例と同様に設定した。
【００５４】
そして、第４の光学異方素子３１の平面方向における位相差値を４０ｎｍとするとともに、この第４の光学異方素子３１の厚さ方向における位相差値を４０ｎｍとし、この第４の光学異方素子３１の遅相軸の角度３３を８９゜とした。また、第５の光学異方素子４１の平面方向における位相差値を４０ｎｍとするとともに、この第５の光学異方素子４１の厚さ方向における位相差値を４０ｎｍとし、この第５の光学異方素子４１の遅相軸の角度４３を−１゜とした。このときの視野角特性を図５に示す。
【００５５】
この結果、この図５に示すように、第１の液晶フィルム３４および第３の光学異方素子２５を、これら順に液晶パネル２の背面側に配設した図７ないし図９に示す上記比較例に比べ、第５の光学異方素子４１、第１の液晶フィルム３４、第４の光学異方素子３１および第３の光学異方素子２５を、これらの順で液晶パネル２の背面側に配設することにより、この液晶パネル２の液晶５の配列方向に直交する方向においても視野角依存性を軽減でき、液晶表示素子１の十分な視野角特性を実現できた。
【００５６】
次に、上記第２の実施の形態の第２の実施例について説明する。
【００５７】
すなわち、上記第２の実施の形態の液晶表示素子の視野角特性を測定した。
【００５８】
具体的に、この液晶表示素子１の液晶パネル２、第２の光学異方素子１７、第１の光学異方素子１４および第１の偏光板１１それぞれの角度構成については、上記比較例と同様に設定した。
【００５９】
そして、第２の偏光板２２の吸収軸の角度２４を７１．５３゜とした。また、第３の光学異方素子２５の平面方向における位相差値を２６０．４ｎｍとするとともに、この第３の光学異方素子２５の遅相軸の角度２７を１４７．６゜とした。さらに、第４の光学異方素子３１の平面方向における位相差値を８９．２ｎｍとするとともに、この第３の光学異方素子３１の遅相軸の角度３３を９１．２５゜とした。
【００６０】
同時に、第１の液晶フィルム３４の平面方向における位相差値を９４ｎｍとするとともに、この第１の液晶フィルム３４の配向軸の角度３７を１３０゜とした。また、第２の液晶フィルム５１の平面方向における位相差値を９４ｎｍとするとともに、この第２の液晶フィルム５１の配向軸の角度５４を５０゜とした。このときの視野角特性を図６に示す。
【００６１】
この結果、この図６に示すように、第１の液晶フィルム３４および第３の光学異方素子２５を、これら順に液晶パネル２の背面側に配設した図７ないし図９に示す上記比較例に比べ、第２の液晶フィルム５１、第１の液晶フィルム３４、第４の光学異方素子３１および第３の光学異方素子２５を、これらの順で液晶パネル２の背面側に配設することにより、この液晶パネル２の液晶５の配列方向に直交する方向においても視野角依存性を軽減でき、液晶表示素子１の十分な視野角特性を実現できた。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、液晶層の第１の基板側に第３の光学素子、第１の液晶フィルム、第２の光学素子および第１の光学素子を順に配設することにより、液晶層の液晶の配列方向に加え、この液晶の配列方向以外の方向、特に液晶の配列方向と直交する方向の視野角依存性も軽減できるので、視野角特性を向上できる。
【００６３】
また、本発明によれば、液晶層の第１の基板側に第２の液晶フィルム、第１の液晶フィルム、第２の光学素子および第１の光学素子を順に配設することにより、液晶層の液晶の配列方向に加え、この液晶の配列方向以外の方向、特に液晶の配列方向と直交する方向の視野角依存性も軽減できるので、視野角特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶表示素子の第１の実施の形態を示す説明断面図である。
【図２】同上液晶表示素子を示す説明分解正面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の液晶表示素子を示す説明断面図である。
【図４】同上液晶表示素子を示す説明分解正面図である。
【図５】本発明の液晶表示素子の第１の実施例の視野角特性を示すグラフである。
【図６】本発明の液晶表示素子の第２の実施例の視野角特性を示すグラフである。
【図７】比較例の液晶表示素子を示す説明断面図である。
【図８】同上液晶表示素子を示す説明分解正面図である。
【図９】同上液晶表示素子の視野角特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１液晶表示素子
２液晶層としての液晶パネル
３第１の基板としてのアレイ基板
４第２の基板としての対向基板
５液晶
１１第１の偏光子としての第１の偏光板
１４第４の光学素子としての第１の光学異方素子
１７第４の光学素子としての第２の光学異方素子
２１光源としてのバックライト
２２第２の偏光子としての第２の偏光板
２５第１の光学素子としての第３の光学異方素子
３１第２の光学素子としての第４の光学異方素子
３２遅相軸
３４第１の液晶フィルム
３５液晶分子
３６配向軸
４１第３の光学素子としての第５の光学異方素子
４２遅相軸
５１第２の液晶フィルム
５２液晶分子
５３配向軸[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device having a liquid crystal layer having a liquid crystal interposed between a first substrate and a second substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the development of this type of liquid crystal display element for large capacity, high speed response, wide viewing angle, and mass production has been advanced. This type of liquid crystal display device includes a liquid crystal panel as a liquid crystal layer. In this liquid crystal panel, a counter substrate as a second substrate is provided so as to face an array substrate as a first substrate. Then, a liquid crystal is inserted between the array substrate and the opposing substrate and sealed to form a liquid crystal panel. A first polarizer as a rectangular flat plate-shaped first polarizer is provided facing the front side of the liquid crystal panel that is the counter substrate side. A first optically anisotropic element as a fourth optical element in the form of a rectangular sheet is horizontally opposed between the first polarizing plate and the liquid crystal panel.
[0003]
Further, on the back side, which is the array substrate side of the liquid crystal panel, a rectangular flat backlight, which is a light source that irradiates the liquid crystal panel with planar light and transmits the light, is disposed to face the liquid crystal panel. A second polarizer as a second rectangular polarizer is disposed between the backlight and the liquid crystal panel (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
Then, by applying a voltage between the array substrate and the opposing substrate of the liquid crystal panel, an image is displayed by utilizing the arrangement deformation due to the dielectric anisotropy of the liquid crystal. For this reason, an apparent arrangement change occurs from a position inclined up, down, left, and right from the front of the liquid crystal display element. This apparent change in the arrangement becomes the viewing angle dependence peculiar to the liquid crystal display element.
[0005]
Therefore, various methods have been proposed for improving the viewing angle dependency. Specifically, a liquid crystal film in which a nematic liquid crystal is hybrid-aligned (for example, an NH film; manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.) is typically used to improve the viewing angle dependency by disposing the liquid crystal film on the back surface.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-31426 (Page 3-7 and FIGS. 5 to 13)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the above-described liquid crystal display device, an apparent arrangement change occurs from a position that is tilted up, down, left, and right from the front of the liquid crystal display device. For this reason, a display change from the front due to this arrangement change is a fundamental problem as the viewing angle dependence of the liquid crystal display element. Various methods have been proposed to reduce the viewing angle dependence.
[0008]
Normally, in a transmissive nematic liquid crystal display device, a hybrid discotic liquid crystal film corresponding to an inverse matrix corresponding to an alignment change at a viewing angle is aligned with the alignment direction of the liquid crystal of the liquid crystal panel on both sides of the liquid crystal panel array substrate and the opposing substrate. A method of arranging the liquid crystal panel and a method of arranging a hybrid nematic liquid crystal film having an inverse conversion function in a liquid crystal panel arrangement direction on the back side of the liquid crystal panel have been proposed.
[0009]
However, since a transflective liquid crystal display element has a reflective function and a transmissive function, the reflective viewing angle characteristics do not function efficiently due to the liquid crystal film disposed on the surface side of the liquid crystal panel. This reflection viewing angle characteristic is caused by the incident angle and the emission angle dependence of the external light used as the reflection characteristic.
[0010]
For this reason, in this type of transflective nematic liquid crystal display device, a method has been proposed in which a hybrid nematic liquid crystal film is disposed only on the back side of a liquid crystal panel in order to increase the viewing angle of the transmissive function. In this method, a wide viewing angle can be realized although only on the rear side of the liquid crystal panel. However, although a sufficient viewing angle range can be realized in the liquid crystal panel alignment direction, sufficient characteristics cannot be obtained in directions other than the liquid crystal panel alignment direction. In particular, there is a problem that halftone coloring occurs in a direction perpendicular to the liquid crystal array direction of the liquid crystal panel.
[0011]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display element that can reduce the viewing angle dependency in a direction orthogonal to the liquid crystal arrangement direction and improve the viewing angle characteristics.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a first substrate, a second substrate disposed to face the first substrate, and a liquid crystal interposed between the first substrate and the second substrate. A liquid crystal layer, a light source disposed on the first substrate side of the liquid crystal layer, for irradiating the liquid crystal layer with light and transmitting the light, and a light source disposed between the light source and the liquid crystal layer and having a phase difference in a plane direction. A sheet-like first optical element having a phase difference in a thickness direction, disposed between the first optical element and the liquid crystal layer; A first liquid crystal film provided with liquid crystal molecules disposed between the optical element and the liquid crystal layer and having an optical axis inclined along a liquid crystal of the liquid crystal layer toward a thickness direction of the liquid crystal layer; A sheet-like third optical element disposed between the first liquid crystal film and the liquid crystal layer and having a phase difference in a thickness direction. It is obtained by and a child.
[0013]
Then, on the first substrate side of the liquid crystal layer, a third optical element having a phase difference in the thickness direction, and liquid crystal molecules whose optical axis is inclined along the liquid crystal of the liquid crystal layer toward the thickness direction of the liquid crystal layer. , A second optical element having a phase difference in the thickness direction, and a first optical element having a phase difference in the plane direction. As a result, in addition to the liquid crystal arrangement direction of the liquid crystal layer, the viewing angle dependence in directions other than the liquid crystal arrangement direction, particularly in the direction orthogonal to the liquid crystal arrangement direction, can be reduced, so that the viewing angle characteristics can be improved.
[0014]
In addition, the present invention relates to a first substrate, a second substrate provided to face the first substrate, and a liquid crystal interposed between the first substrate and the second substrate. A liquid crystal layer provided, a light source disposed on the first substrate side of the liquid crystal layer, for irradiating the liquid crystal layer with light and transmitting the light, and a light source disposed between the light source and the liquid crystal layer, A sheet-shaped first optical element having a phase difference, a sheet-shaped second optical element provided between the first optical element and the liquid crystal layer, and having a phase difference in a planar direction; A first liquid crystal film including liquid crystal molecules disposed between the second optical element and the liquid crystal layer and having an optical axis inclined along the liquid crystal of the liquid crystal layer toward a thickness direction of the liquid crystal layer; The liquid crystal layer is disposed between the first liquid crystal film and the liquid crystal layer, and has a thickness along the liquid crystal of the liquid crystal layer. It is obtained and a second liquid crystal film having a liquid crystal molecule in which the optical axis is inclined in the direction.
[0015]
And a second liquid crystal film provided with liquid crystal molecules whose optical axis is inclined along the liquid crystal of the liquid crystal layer toward the thickness direction of the liquid crystal layer on the first substrate side of the liquid crystal layer, and the first liquid crystal. A film, a second optical element and a first optical element having a phase difference in a plane direction were arranged in this order. As a result, in addition to the liquid crystal arrangement direction of the liquid crystal layer, the viewing angle dependence in directions other than the liquid crystal arrangement direction, particularly in the direction orthogonal to the liquid crystal arrangement direction, can be reduced, so that the viewing angle characteristics can be improved.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the configuration of the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0017]
1 and 2, reference numeral 1 denotes a transflective liquid crystal display element, and the liquid crystal display element 1 includes a substantially rectangular flat liquid crystal panel 2 as a liquid crystal layer. The liquid crystal panel 2 is a homogeneous cell (homogeneous cell) and includes an array substrate 3 which is a first electrode substrate serving as a first substrate having a substantially rectangular flat plate shape. On a surface, which is one main surface of the array substrate 3, thin-film transistors (TFTs) and pixel electrodes (not shown) as switching elements are formed in a matrix.
[0018]
Further, on the front surface side of the array substrate 3, a substantially rectangular flat plate-like counter substrate 4, which is a second electrode substrate serving as a second substrate, is disposed so as to face in parallel. The counter substrate 4 has a semi-transmissive layer that semi-transmits incident light. Further, on the front side, which is one main surface of the counter substrate 4, counter electrodes (not shown) are formed in a matrix. The opposing substrate 4 is attached to the surface of the array substrate 3 in a state where the surface on which the opposing electrodes are formed is horizontally opposed to the surface of the array substrate 3.
[0019]
A liquid crystal 5 having dielectric anisotropy is interposed and sealed between the array substrate 3 and the opposing substrate 4. The liquid crystal 5 is, for example, MLC-6874-000 (manufactured by Merck Japan Ltd.). The liquid crystal panel 2 composed of the liquid crystal 5, the array substrate 3 and the opposing substrate 4 supplies a desired electric signal between the array substrate 3 and the opposing substrate 4 by supplying an electric signal from a driving circuit substrate (not shown). Is displayed on the central display section of the liquid crystal panel 2. The orientation axis 6 as an optically anisotropic axis along the plane direction on the front side which is the side of the opposing substrate 4 in the liquid crystal panel 2 and the plane direction on the back side which is the array substrate 3 side of the liquid crystal panel 2. Each of the alignment axes 7 is along the vertical direction as the longitudinal direction of the liquid crystal panel 2 and faces in the direction opposite to each other.
[0020]
Further, on the front side of the liquid crystal panel 2, a first polarizer 11 as a first polarizer having a substantially rectangular flat plate shape is disposed to face in parallel. The first polarizing plate 11 polarizes light transmitted through the first polarizing plate 11. Here, as shown in FIG. 2, the first polarizing plate 11 has an absorption axis 12 as an optically anisotropic axis along a plane direction, and the absorption axis 12 and the first polarizing plate 11 Is the angle 13 of the absorption axis.
[0021]
Further, a first optically anisotropic element 14 as a substantially rectangular sheet-shaped fourth optical element is disposed between the first polarizing plate 11 and the liquid crystal panel 2 so as to face in parallel. The first optically anisotropic element 14 is, for example, an ARTON film (manufactured by JSR Corporation). Then, the first optically anisotropic element 14 optically changes light transmitted through the first optically anisotropic element 14. Further, the first optically anisotropic element 14 has a slow axis 15 as an optically anisotropic axis along the plane direction, and the width of the slow axis 15 and the width of the first optically anisotropic element 14 The angle between the direction and the direction is the angle 16 of the slow axis.
[0022]
Further, between the first optically anisotropic element 14 and the liquid crystal panel 2, a second optically anisotropic element 17 as a substantially rectangular sheet-shaped fourth optical element is disposed so as to face in parallel. ing. The second optically anisotropic element 17 is, for example, an ARTON film (manufactured by JSR Corporation). The second optically anisotropic element 17 optically changes the light transmitted through the display section of the liquid crystal panel 2 and emitted. Further, the second optically anisotropic element 17 has a slow axis 18 extending along the plane direction, and an angle between the slow axis 18 and the width direction of the second optically anisotropic element 17. Is the angle 19 of the slow axis.
[0023]
On the other hand, on the back side of the liquid crystal panel 2, a backlight 21 which is a back light source as a substantially rectangular flat surface light source is disposed in parallel and opposed to each other. The backlight 21 irradiates the display unit of the liquid crystal panel 2 with planar light and transmits it. In addition, a second polarizing plate 22 as a substantially rectangular flat second polarizer is horizontally opposed between the backlight 21 and the liquid crystal panel 2. The second polarizing plate 22 is, for example, SRW862AP (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and transmits the light emitted from the backlight 21 while polarizing it. Further, the second polarizing plate 22 has an absorption axis 23 along the plane direction, and the angle between the absorption axis 23 and the width direction of the second polarizing plate 22 is the angle of the absorption axis. 24.
[0024]
Further, between the second polarizing plate 22 and the liquid crystal panel 2, a third optically anisotropic element 25 as a substantially rectangular sheet-shaped first optical element is disposed so as to face in parallel. . The third optically anisotropic element 25 is, for example, an ARTON film (manufactured by JSR Corporation) or the like, and has a phase difference at least in a plane direction. The third optically anisotropic element 25 is attached to the front surface of the second polarizing plate 22, and optically changes light transmitted through the third optically anisotropic element 25. Further, the third optically anisotropic element 25 has a slow axis 26 extending in a plane direction, and an angle between the slow axis 26 and the width direction of the third optically anisotropic element 25. Is the angle 27 of the slow axis.
[0025]
A fourth optical anisotropic element 31 serving as a second optical element having a substantially rectangular sheet shape is disposed between the third optical anisotropic element 25 and the liquid crystal panel 2 so as to face in parallel. ing. The fourth optically anisotropic element 31 is, for example, an ARTON film (manufactured by JSR Corporation) and has a phase difference at least in a thickness direction. The phase difference value of the fourth optically anisotropic element 31 in the thickness direction is set to 20 nm or more and 60 nm or less. Further, the fourth optically anisotropic element 31 is attached to the front surface of the third optically anisotropic element 25, and optically changes light transmitted through the fourth optically anisotropic element 31. Further, the fourth optically anisotropic element 31 has a slow axis 32 along the plane direction, and the angle between the slow axis 32 and the fourth optically anisotropic element 31 is slow. The angle of the phase axis is 33.
[0026]
Also, a substantially rectangular sheet-like first liquid crystal film 34 is disposed between the fourth optically anisotropic element 31 and the liquid crystal panel 2 so as to face in parallel. The first liquid crystal film 34 has a shape in which a nematic liquid crystal is hybrid-aligned, and has an alignment direction along the width direction of the first liquid crystal panel 34. The first liquid crystal film 34 is, for example, an NH film (manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.), and has a plurality of liquid crystal molecules 35. The plurality of liquid crystal molecules 35 have their respective optical axes inclined parallel to the thickness direction of the liquid crystal panel 2 along the optical axis of the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2.
[0027]
In other words, the optical axes of the plurality of liquid crystal molecules 35 are substantially in the same plane as the molecular arrangement of the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2, and are continuously or stepwise inclined depending on the thickness direction of the liquid crystal panel 2. I have. That is, the optical axes of the plurality of liquid crystal molecules 35 are parallel to the optical axes of the respective liquid crystals 5 of the liquid crystal panel 2, and the molecular directions of the plurality of liquid crystal molecules 35 and the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2 are substantially parallel. . Further, the first liquid crystal film 34 has an orientation axis 36 along the plane direction, and the angle between the orientation axis 36 and the first liquid crystal film 34 is an angle 37 of the orientation axis. I have.
[0028]
Further, a fifth optically anisotropic element 41 as a substantially rectangular sheet-shaped third optical element is horizontally disposed between the first liquid crystal film 34 and the liquid crystal panel 2. . The fifth optically anisotropic element 41 is, for example, an ARTON film (manufactured by JSR Corporation) or the like, and has a phase difference at least in a thickness direction. The phase difference value in the thickness direction of the fifth optically anisotropic element 41 is set to 20 nm or more and 60 nm or less. Further, the fifth optically anisotropic element 41 is attached to the back side of the liquid crystal panel 2 and optically changes light transmitted through the fifth optically anisotropic element 41.
[0029]
The fifth optically anisotropic element 41 has a slow axis 42 along the plane direction, and an angle between the slow axis 42 and the width direction of the fifth optically anisotropic element 41. Is the angle 43 of the slow axis. Further, the fifth optically anisotropic element 41 is arranged such that the slow axis 42 of the fifth optically anisotropic element 41 is substantially orthogonal to the slow axis 32 of the fourth optically anisotropic element 31. It is arranged. Further, the phase difference value of the fifth optical anisotropic element 41 in the thickness direction is substantially the same as the phase difference value of the fourth optical anisotropic element 31 in the plane direction.
[0030]
As a result, the fifth optically anisotropic element 41, the first liquid crystal film 34, the fourth optically anisotropic element 31, the third optically anisotropic element 25, and the second Each of the polarizing plates 22 is arranged in this order. Therefore, the fifth optical anisotropic element 41, the first liquid crystal film 34, the fourth optical anisotropic element 31, the third optical anisotropic element 25, and the second optical anisotropic element 51 are arranged in this order. Is attached to the back side of the liquid crystal panel 2, the viewing angle dependency of the liquid crystal display element 1 is reduced, sufficient viewing angle characteristics are realized, and a wide viewing angle is realized.
[0031]
Next, the operation of the liquid crystal display device according to the first embodiment will be described.
[0032]
First, planar light emitted from the front side of the backlight 21 is transmitted to the second polarizing plate 22, the third optically anisotropic element 25, the fourth optically anisotropic element 31, the first liquid crystal film 34, After passing through the optical anisotropic elements 41 in order, the light is incident on the back side of the liquid crystal panel 2.
[0033]
The light incident on the rear side of the liquid crystal panel 2 passes through the liquid crystal panel 2 and is emitted from the front side of the liquid crystal panel 2. Thereafter, the light emitted from the front surface of the liquid crystal panel 2 passes through the second optically anisotropic element 17, the first optically anisotropic element 14, and the first polarizing plate 11 in this order, and the eyes of the user. The image displayed on the liquid crystal panel 2 is visually recognized by the user.
[0034]
As described above, according to the first embodiment, the fifth optically anisotropic element 41 having the phase difference at least in the thickness direction, the first liquid crystal film 34, and having the phase difference at least in the thickness direction. The fourth optically anisotropic element 31 and the third optically anisotropic element 25 having a phase difference in at least the plane direction are arranged on the back side of the liquid crystal panel 2 in this order.
[0035]
Further, in the image display state of the liquid crystal panel 2, a fifth optically anisotropic element 41 having a phase difference at least in the thickness direction so as to be substantially orthogonal to the liquid crystal 5 remaining near the array substrate 3 of the liquid crystal panel 2. Is arranged, the function of inverting the viewing angle dependence characteristic can be added. Further, the arrangement direction of the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2 can be reversed by the first liquid crystal film 34 on the back side of the fifth optically anisotropic element 41.
[0036]
The phase difference value in the thickness direction of the fourth optically anisotropic element 31 on the back side of the first liquid crystal film 34 is substantially the same as the phase difference value of the fifth optically anisotropic element 41, and Since the slow axis 32 of the fourth optical anisotropic element 31 is substantially orthogonal to the slow axis 42 of the fifth optical phase element 41, the position of the fifth optical anisotropic element 41 in the plane direction is reduced. The phase difference can be nullified, and at the same time, the phase difference of the fourth optically anisotropic element 31 can be added as the vertical phase difference of the first liquid crystal film 34.
[0037]
As a result, in addition to the arrangement direction of the liquid crystal molecules 35 of the first liquid crystal film 34, in addition to the arrangement direction of the liquid crystal molecules 35 of the liquid crystal film 34, in particular, in the direction orthogonal to the arrangement direction of the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2, Since the viewing angle dependency can be reduced, sufficient viewing angle characteristics of the liquid crystal display element 1 can be realized.
[0038]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0039]
The liquid crystal display element 1 shown in FIGS. 3 and 4 is basically the same as the liquid crystal display element 1 shown in FIG. 1, but instead of the fifth optically anisotropic element 41, the liquid crystal panel 2 and the first A second liquid crystal film 51 is provided between the liquid crystal film 34 and the liquid crystal film 34.
[0040]
The second liquid crystal film 51 has a substantially rectangular sheet shape, and is disposed between the first liquid crystal film 34 and the liquid crystal panel 2 so as to be opposed to each other in parallel. Further, like the first liquid crystal film 34, the second liquid crystal film 51 has a shape in which nematic liquid crystals are hybrid-aligned, and has an alignment direction along the width direction of the second liquid crystal film 51. ing. Further, the second liquid crystal film 51 is disposed with a bias angle with respect to the first liquid crystal film 34.
[0041]
Further, the second liquid crystal film 51 is, for example, an NH film (manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.) and has a plurality of liquid crystal molecules 52. The plurality of liquid crystal molecules 52 have their respective optical axes inclined parallel to the thickness direction of the liquid crystal panel 2 along the optical axis of the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2. In other words, the optical axes of the liquid crystal molecules 52 are substantially in the same plane as the molecular arrangement of the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2, and are inclined continuously or stepwise depending on the thickness direction of the liquid crystal panel 2. That is, the optical axes of the liquid crystal molecules 52 are parallel to the optical axes of the liquid crystals 5 of the liquid crystal panel 2, and the molecular directions of the liquid crystal molecules 52 and the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2 are substantially parallel.
[0042]
Further, the second liquid crystal film 51 has an alignment axis 53 along the plane direction, and the angle between the alignment axis 53 and the second liquid crystal film 51 is defined as an angle 54 of the alignment axis. I have. The orientation axis 53 of the second liquid crystal film 51 and the orientation axis 36 of the first liquid crystal film 34 are within a range of ± 20 ° from a position where the orientation axes 36 and 53 are perpendicular to each other. Further, the retardation value of the second liquid crystal film 51 is substantially equal to the retardation value of the first liquid crystal film 34.
[0043]
Then, the retardation value of the first liquid crystal film 34, the retardation value of the second liquid crystal film 51, the retardation value in the thickness direction of the third optically anisotropic element 25, and the fourth optically Each of the phase difference values in the thickness direction of the element 31 is set to be in a range of 80 nm or more and 150 nm or less.
[0044]
Therefore, the liquid crystal display element 1 shown in FIGS. 3 and 4 includes the second liquid crystal film 51, the first liquid crystal film 34, the fourth optical anisotropic element 31, and the third optical anisotropic element 25, respectively. By arranging them in this order on the back side of the liquid crystal panel 2, the second liquid crystal film 51 is arranged with a bias angle with respect to the first liquid crystal film 34. Since the average alignment direction of the liquid crystal molecules 35 and 52 of the liquid crystal panel 51 and the second liquid crystal film 51 substantially opposes the alignment direction of the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2, the arrangement direction of the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2 depends on the viewing angle. Invert the characteristics.
[0045]
As a result, in addition to the alignment directions of the liquid crystal molecules 35 of the first liquid crystal film 34 and the liquid crystal molecules 52 of the second liquid crystal film 51, the liquid crystal molecules 5 of the liquid crystal panel 2, other than the alignment directions of the liquid crystal molecules 35 and 52, are particularly formed. Even in the direction orthogonal to the arrangement direction, the viewing angle dependency can be reduced, and sufficient viewing angle characteristics of the liquid crystal display element 1 can be realized. Therefore, the same functions and effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0046]
In each of the above embodiments, the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2 is a homogeneous cell having a facing orientation. However, by adjusting the phase difference value, the anisotropic axis angle, and the like of the liquid crystal panel 2, any type of liquid crystal can be used. The panel 2 can also be used correspondingly. Further, even in the case of the liquid crystal display element 1 other than the transflective type, for example, the transmissive type liquid crystal display element 1, the same operational effects as those of the above embodiments can be obtained.
[0047]
Further, at least one or more optically anisotropic elements may be provided on the front side of the liquid crystal panel 2, and on the back side of the liquid crystal panel 2, more than the above-described embodiments may be used. An optically anisotropic element may be provided, or more liquid crystal films than the above embodiments may be provided.
[0048]
【Example】
First, a first example of the first embodiment will be described.
[0049]
As a comparative example, as shown in FIGS. 7 and 8, the fourth optically anisotropic element 31 is not provided between the first liquid crystal film 34 and the third optically anisotropic element 25, and The viewing angle characteristics of the liquid crystal display element 1 in which the fifth optically anisotropic element 41 was not disposed between the first liquid crystal film 34 and the liquid crystal panel 2 were measured.
[0050]
At this time, the angle 24 of the absorption axis of the second polarizing plate 22 of the liquid crystal display element 1 was 90.5 °. At the same time, the phase difference value in the planar direction of the third optically anisotropic element 25 was set to 270 nm, and the angle 27 of the slow axis of the third optically anisotropic element 25 was set to 157.5 °. Further, the retardation value in the plane direction of the first liquid crystal film 34 was set to 124 nm, and the angle 37 of the orientation axis of the first liquid crystal film 34 was set to 89 °.
[0051]
Then, the alignment axis 6 on the front side and the alignment axis 7 on the rear side of the liquid crystal panel 2 were aligned to face each other. Further, the phase difference value in the plane direction of the second optically anisotropic element 17 was set to 90 nm, and the angle 19 of the slow axis of the second optically anisotropic element 17 was set to 90 °. The phase difference value of the first optically anisotropic element 14 in the plane direction was 270 nm, and the angle 16 of the slow axis of the first optically anisotropic element 14 was 30 °. Further, the angle 13 of the absorption axis of the first polarizing plate 11 was set to 15 °. FIG. 9 shows the viewing angle characteristics at this time.
[0052]
Next, the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device of the first embodiment were measured.
[0053]
Specifically, the second polarizing plate 22, the third optically anisotropic element 25, the first liquid crystal film 34, the liquid crystal panel 2, the second optically anisotropic element 17, the first optical element of the liquid crystal display element 1 The angle configuration of each of the anisotropic element 14 and the first polarizing plate 11 was set in the same manner as in the comparative example.
[0054]
The phase difference value of the fourth optical anisotropic element 31 in the plane direction is set to 40 nm, and the phase difference value of the fourth optical anisotropic element 31 in the thickness direction is set to 40 nm. The angle 33 of the slow axis of the element 31 was set to 89 °. The phase difference value in the plane direction of the fifth optically anisotropic element 41 is set to 40 nm, and the phase difference value in the thickness direction of the fifth optically anisotropic element 41 is set to 40 nm. The angle 43 of the slow axis of the element 41 was set to -1 °. FIG. 5 shows the viewing angle characteristics at this time.
[0055]
As a result, as shown in FIG. 5, the first liquid crystal film 34 and the third optically anisotropic element 25 are arranged in this order on the back side of the liquid crystal panel 2 and the comparative example shown in FIGS. The fifth optically anisotropic element 41, the first liquid crystal film 34, the fourth optically anisotropic element 31, and the third optically anisotropic element 25 are arranged on the rear side of the liquid crystal panel 2 in this order. With this arrangement, the viewing angle dependency can be reduced even in a direction orthogonal to the direction in which the liquid crystals 5 of the liquid crystal panel 2 are arranged, and sufficient viewing angle characteristics of the liquid crystal display element 1 can be realized.
[0056]
Next, a second example of the second embodiment will be described.
[0057]
That is, the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device according to the second embodiment were measured.
[0058]
Specifically, the respective angle configurations of the liquid crystal panel 2, the second optically anisotropic element 17, the first optically anisotropic element 14, and the first polarizing plate 11 of the liquid crystal display element 1 are the same as those in the comparative example. Set to.
[0059]
The angle 24 of the absorption axis of the second polarizing plate 22 was set to 71.53 °. The phase difference value of the third optically anisotropic element 25 in the plane direction was set to 260.4 nm, and the angle 27 of the slow axis of the third optically anisotropic element 25 was set to 147.6 °. Further, the phase difference value in the planar direction of the fourth optically anisotropic element 31 was set to 89.2 nm, and the angle 33 of the slow axis of the third optically anisotropic element 31 was set to 91.25 °.
[0060]
At the same time, the phase difference value of the first liquid crystal film 34 in the plane direction was 94 nm, and the angle 37 of the orientation axis of the first liquid crystal film 34 was 130 °. Further, the phase difference value in the plane direction of the second liquid crystal film 51 was set to 94 nm, and the angle 54 of the alignment axis of the second liquid crystal film 51 was set to 50 °. FIG. 6 shows the viewing angle characteristics at this time.
[0061]
As a result, as shown in FIG. 6, the first liquid crystal film 34 and the third optically anisotropic element 25 are arranged in this order on the back side of the liquid crystal panel 2 and the comparative example shown in FIGS. The second liquid crystal film 51, the first liquid crystal film 34, the fourth optically anisotropic element 31, and the third optically anisotropic element 25 are arranged on the rear side of the liquid crystal panel 2 in this order. As a result, the viewing angle dependency can be reduced even in a direction perpendicular to the direction in which the liquid crystal 5 of the liquid crystal panel 2 is arranged, and sufficient viewing angle characteristics of the liquid crystal display element 1 can be realized.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, the third optical element, the first liquid crystal film, the second optical element, and the first optical element are disposed in this order on the first substrate side of the liquid crystal layer, so that the liquid crystal of the liquid crystal layer is disposed. In addition to the arrangement direction, the viewing angle dependence in directions other than the liquid crystal arrangement direction, particularly in the direction orthogonal to the liquid crystal arrangement direction, can be reduced, so that the viewing angle characteristics can be improved.
[0063]
Further, according to the present invention, the second liquid crystal film, the first liquid crystal film, the second optical element, and the first optical element are sequentially arranged on the first substrate side of the liquid crystal layer, whereby the liquid crystal layer is provided. In addition to the liquid crystal arrangement direction, the viewing angle dependence in directions other than the liquid crystal arrangement direction, particularly in the direction orthogonal to the liquid crystal arrangement direction, can be reduced, so that the viewing angle characteristics can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing a first embodiment of a liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory exploded front view showing the same liquid crystal display element.
FIG. 3 is an explanatory sectional view showing a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory exploded front view showing the same liquid crystal display element.
FIG. 5 is a graph showing viewing angle characteristics of the first embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing viewing angle characteristics of a second embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory sectional view showing a liquid crystal display device of a comparative example.
FIG. 8 is an exploded front view showing the same liquid crystal display element.
FIG. 9 is a graph showing viewing angle characteristics of the liquid crystal display element.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal display device
2 Liquid crystal panel as liquid crystal layer
3. Array substrate as first substrate
4 Counter substrate as second substrate
5 liquid crystal
11 First polarizing plate as first polarizer
14 First optical anisotropic element as fourth optical element
17 Second optical anisotropic element as fourth optical element
21 Backlight as a light source
22 Second Polarizing Plate as Second Polarizer
25 Third Optical Anisotropic Element as First Optical Element
31 Fourth Optical Anisotropic Element as Second Optical Element
32 Slow axis
34 1st liquid crystal film
35 liquid crystal molecules
36 Orientation axis
41 Fifth Optical Anisotropic Element as Third Optical Element
42 Slow axis
51 Second liquid crystal film
52 liquid crystal molecules
53 Orientation axis

Claims

A first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, and a liquid crystal layer including a liquid crystal interposed between the first substrate and the second substrate;
A light source disposed on the first substrate side of the liquid crystal layer, for irradiating the liquid crystal layer with light and transmitting the light;
A sheet-shaped first optical element disposed between the light source and the liquid crystal layer and having a phase difference in a planar direction;
A sheet-shaped second optical element disposed between the first optical element and the liquid crystal layer and having a phase difference in a thickness direction;
A first liquid crystal film including liquid crystal molecules disposed between the second optical element and the liquid crystal layer and having an optical axis inclined along a liquid crystal of the liquid crystal layer toward a thickness direction of the liquid crystal layer; When,
A liquid crystal display device comprising: a sheet-like third optical element disposed between the first liquid crystal film and the liquid crystal layer and having a phase difference in a thickness direction.

Making the slow axis in the plane direction of the second optical element substantially orthogonal to the slow axis in the plane direction of the third optical element;
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the optical axis of the liquid crystal in the liquid crystal layer is substantially parallel to the optical axis of the liquid crystal molecules of the first liquid crystal film.

3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a phase difference in a plane direction of the second optical element and a phase difference in a thickness direction of the third optical element are substantially the same.

The phase difference in the thickness direction of the second optical element and the phase difference in the thickness direction of the third optical element are each set to 20 nm or more and 60 nm or less. Liquid crystal display element.

A first substrate, a second substrate disposed opposite to the first substrate, and a liquid crystal layer including a liquid crystal interposed between the first substrate and the second substrate;
A light source disposed on the first substrate side of the liquid crystal layer, for irradiating the liquid crystal layer with light and transmitting the light;
A sheet-shaped first optical element disposed between the light source and the liquid crystal layer and having a phase difference in a planar direction;
A sheet-like second optical element disposed between the first optical element and the liquid crystal layer and having a phase difference in a planar direction;
A first liquid crystal film including liquid crystal molecules disposed between the second optical element and the liquid crystal layer and having an optical axis inclined along a liquid crystal of the liquid crystal layer toward a thickness direction of the liquid crystal layer; When,
A second liquid crystal film provided between the first liquid crystal film and the liquid crystal layer and having liquid crystal molecules whose optical axis is inclined along the liquid crystal of the liquid crystal layer toward the thickness direction of the liquid crystal layer; A liquid crystal display device comprising:

6. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein an orientation axis of the first liquid crystal film and an orientation axis of the second liquid crystal film are arranged within a range of ± 20 ° from a right angle.

7. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the phase difference of the first liquid crystal film and the phase difference of the second liquid crystal film are substantially the same.

Each of the phase difference in the thickness direction of the first optical element, the phase difference in the thickness direction of the second optical element, the phase difference of the first liquid crystal film, and the phase difference of the second liquid crystal film is calculated. 8. The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the thickness is 80 nm or more and 150 nm or less.

A first polarizer disposed on the second substrate side of the liquid crystal layer;
A fourth optical element disposed between the first polarizer and the liquid crystal layer;
9. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a second polarizer disposed between the first optical element and the light source.

10. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer is a homogeneous cell.

11. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the second substrate of the liquid crystal layer has a semi-transmissive layer.