JP2005128233A - Liquid crystal display device and electronic appliance - Google Patents

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Toshiharu Matsushima
寿治 松島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device in which a wide viewing angle is obtained in a transmissive display in the case of using a wide band circularly polarizing plate in the liquid crystal display device using a vertical alignment mode. <P>SOLUTION: In the liquid crystal display device, each of upper and lower circularly polarized light incident means has a half-wave plate 16 or 18, a quarter-wave plate 162 or 182 and a linear polarizing plate 17 or 19. Regarding the half-wave plates 16, 18, when refractive indexes in mutually perpendicularly intersecting azimuth angle directions in the plane and that in the thickness direction are represented by nx1, ny1 and nz1 respectively, and Nz1 is defined by an equation Nz1=(nx1-nz1)/(nx1-ny1), an inequality 0.5≤Nz1≤1.0 is satisfied, and at the same time, in relation to the quarter-wave plates 162, 182, when refractive indexes in mutually perpendicularly intersecting azimuth angle directions in the plane and that in the thickness direction are represented by nx2, ny2 and nz2 respectively, and Nz2 is defined by an equation Nz2=(nx2-nz2)/(nx2-ny2), an inequality 1.5≤Nz2≤2.0 is satisfied. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示装置および電子機器、特に垂直配向モードの液晶表示装置の構成に関するものである。   The present invention relates to a configuration of a liquid crystal display device and an electronic apparatus, particularly a vertical alignment mode liquid crystal display device.

液晶表示装置として反射モードと透過モードとを兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置が知られている。このような半透過反射型液晶表示装置として、上基板と下基板との間に液晶層が挟持されるとともに、例えばアルミニウム等の金属膜に光透過用の窓部を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射板として機能させるものが提案されている。(なお、本明細書では一対の基板の液晶層側の面を内面、反対側の面を外面という)この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面の反射膜で反射され、再び液晶層を通過して上基板側から出射され、表示に寄与する。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜の窓部から液晶層を通過した後、上基板側から外部に出射され、表示に寄与する。したがって、反射膜の形成領域のうち、窓部が形成された領域が透過表示領域、その他の領域が反射表示領域となる。   As a liquid crystal display device, a transflective liquid crystal display device having both a reflection mode and a transmission mode is known. As such a transflective liquid crystal display device, a liquid crystal layer is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate, and a reflective film in which a window for light transmission is formed on a metal film such as aluminum is used as a lower substrate. In order to make this reflective film function as a semi-transmissive reflector, it has been proposed. (In this specification, the surface on the liquid crystal layer side of the pair of substrates is referred to as the inner surface, and the opposite surface is referred to as the outer surface.) In this case, the external light incident from the upper substrate side is reflected after passing through the liquid crystal layer in the reflection mode. The light is reflected by the reflective film on the inner surface of the substrate, passes through the liquid crystal layer again, is emitted from the upper substrate side, and contributes to display. On the other hand, in the transmissive mode, light from the backlight incident from the lower substrate side passes through the liquid crystal layer from the window portion of the reflective film, and then is emitted to the outside from the upper substrate side, contributing to display. Accordingly, of the reflective film formation region, the region where the window is formed is the transmissive display region, and the other region is the reflective display region.

ところが、従来の半透過反射型液晶表示装置には、透過表示での視角が狭いという課題があった。これは、視差が生じないよう液晶セルの内面に半透過反射板を設けている関係で、観察者側に備えた1枚の偏光板だけで反射表示を行わなければならないという制約があり、光学設計の自由度が小さいためである。そこで、この課題を解決するために、下記の特許文献1および非特許文献1に、垂直配向液晶を用いる新しい液晶表示装置が提案されている。その特徴は、以下の3つである。
(1)誘電異方性が負の液晶を基板に垂直に配向させ、電圧印加によってこれを倒す「VA(Vertical Alignment)モード」を採用している点。
(2)透過表示領域と反射表示領域の液晶層厚(セルギャップ)が異なる「マルチギャップ構造」を採用している点(この点については、例えば特許文献2参照)。
(3)透過表示領域を正八角形とし、この領域内で液晶が8方向に倒れるように対向基板上の透過表示領域の中央に突起を設けている点。すなわち、「配向分割構造」を採用している点。
特開2002−350853号公報 特開平11−242226号公報 "Development of transflective LCD for high contrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment", M.Jisaki et al., Asia Display/IDW'01, p.133-136(2001)
However, the conventional transflective liquid crystal display device has a problem that the viewing angle in transmissive display is narrow. This is because a transflective plate is provided on the inner surface of the liquid crystal cell so that parallax does not occur, and there is a limitation that reflection display must be performed with only one polarizing plate provided on the viewer side. This is because the degree of freedom in design is small. Therefore, in order to solve this problem, a new liquid crystal display device using vertically aligned liquid crystal has been proposed in the following Patent Document 1 and Non-Patent Document 1. The characteristics are the following three.
(1) A “VA (Vertical Alignment) mode” is adopted in which a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is aligned perpendicularly to a substrate, and the liquid crystal is tilted by applying a voltage.
(2) A “multi-gap structure” is employed in which the liquid crystal layer thickness (cell gap) is different between the transmissive display area and the reflective display area (refer to, for example, Patent Document 2).
(3) The transmissive display area is a regular octagon, and a projection is provided at the center of the transmissive display area on the counter substrate so that the liquid crystal tilts in eight directions within this area. In other words, “alignment division structure” is adopted.
JP 2002-350853 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-242226 "Development of transflective LCD for high contrast and wide viewing angle by using homeotropic alignment", M. Jisaki et al., Asia Display / IDW'01, p.133-136 (2001)

上記の特許文献1および非特許文献1においては、液晶層に円偏光を入射させるため、直線偏光板と1/4波長板(位相差板)とを組み合わせた円偏光板を基板の外面側に具備している。このような円偏光板の特性は視角特性に大きく影響を及ぼすが、上記の文献には、円偏光板について詳細な条件を規定する旨の記載はなく、視角によってコントラスト比が低下する場合がある。また、可視光の全域にわたるような広帯域の円偏光板として直線偏光板と1/2波長板と1/4波長板とを組み合わせて用いることが知られている。この構成を採用した場合に広い視角で高いコントラスト比が得られる液晶表示装置の実現が望まれている。以上、半透過反射型液晶表示装置の例を挙げて問題点を説明したが、これは半透過反射型に限るものではなく、透過型液晶表示装置にも共通する問題である。   In Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 described above, in order to make circularly polarized light incident on the liquid crystal layer, a circularly polarizing plate combining a linearly polarizing plate and a quarter-wave plate (retardation plate) is provided on the outer surface side of the substrate. It has. Although the characteristics of such a circularly polarizing plate have a great influence on the viewing angle characteristics, the above-mentioned document does not mention that detailed conditions are prescribed for the circularly polarizing plate, and the contrast ratio may decrease depending on the viewing angle. . Further, it is known that a linearly polarizing plate, a half-wave plate, and a quarter-wave plate are used in combination as a wide-band circular polarizing plate that covers the entire visible light range. Realization of a liquid crystal display device capable of obtaining a high contrast ratio with a wide viewing angle when this configuration is employed is desired. The problem has been described with reference to the example of the transflective liquid crystal display device. However, this is not limited to the transflective type, and is a problem common to the transmissive liquid crystal display device.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、垂直配向モードを用いた液晶表示装置において、特に上記のような広帯域円偏光板を用いた際の透過表示において広い視角が得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。また、この種の液晶表示装置を表示部として備えた電子機器を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a liquid crystal display device using a vertical alignment mode, a wide viewing angle is particularly obtained in a transmissive display using the broadband circularly polarizing plate as described above. An object is to provide an obtained liquid crystal display device. Another object of the present invention is to provide an electronic apparatus provided with this type of liquid crystal display device as a display unit.

上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、前記液晶層が、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、前記一対の基板の外面には円偏光手段がそれぞれ設けられ、前記円偏光手段の各々が、入射光の波長の略1/2の位相差を有する1/2波長板と入射光の波長の略1/4の位相差を有する1/4波長板と直線偏光板とを有し、前記1/2波長板について、その平面内における互いに直交する方位角方向の屈折率をnx1,ny1とし、厚さ方向の屈折率をnz1として、Nz1=(nx1−nz1)/(nx1−ny1)と定義した場合に、0.5≦Nz1≦1.0を満足するとともに、前記1/4波長板について、その平面内における互いに直交する方位角方向の屈折率をnx2,ny2とし、厚さ方向の屈折率をnz2として、Nz2=(nx2−nz2)/(nx2−ny2)と定義した場合に、1.5≦Nz2≦2.0を満足することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates, and the liquid crystal layer is a dielectric whose initial alignment state exhibits vertical alignment. The circularly polarizing means is provided on the outer surfaces of the pair of substrates, each of which has a phase difference of approximately ½ of the wavelength of incident light. An azimuth angle direction orthogonal to each other in the plane of the half-wave plate, having a quarter-wave plate having a phase difference of approximately ¼ of the wavelength of the incident light and a linearly polarizing plate Is defined as Nz1 = (nx1-nz1) / (nx1-ny1) where nx1 and ny1 and the refractive index in the thickness direction are nz1, satisfying 0.5 ≦ Nz1 ≦ 1.0. At the same time, the quarter-wave plate When the refractive index in the azimuth angle direction orthogonal to nx2 and ny2 and the refractive index in the thickness direction as nz2 are defined as Nz2 = (nx2-nz2) / (nx2-ny2), 1.5 ≦ Nz2 ≦ 2.0 is satisfied.

本発明の液晶表示装置は、上述したように、液晶表示装置に垂直配向モードの液晶層を組み合わせたものを前提とし、円偏光手段として直線偏光板、1/2波長板、1/4波長板からなる広帯域円偏光板が用いられる。ここで、本発明は、広帯域円偏光板を構成する1/2波長板と1/4波長板について、視角を広げるのに好適な光学特性を規定したものである。本発明者は、位相差板の光学特性を表す種々のパラメータのうち、上記のように定義されるNz(Nz1,Nz2)に着目し、Nzの値を種々に変えてコントラストの視角特性がどのように変化するかのシミュレーションを行った(シミュレーション結果は後述する)。その結果、Nzの値が上記の範囲を満足する1/2波長板と1/4波長板を用いると、Nzの値が1である波長板を備えた液晶表示装置に比べて透過表示での視角を広げられることを見出した。   As described above, the liquid crystal display device of the present invention is premised on a combination of a liquid crystal layer in a vertical alignment mode with a liquid crystal display device, and a linearly polarizing plate, a half-wave plate, a quarter-wave plate as circularly polarizing means. A broadband circularly polarizing plate made of is used. Here, the present invention defines optical characteristics suitable for widening the viewing angle for the half-wave plate and the quarter-wave plate constituting the broadband circularly polarizing plate. The inventor pays attention to Nz (Nz1, Nz2) defined as described above among various parameters representing the optical characteristics of the retardation plate, and changes the value of Nz in various ways to determine the contrast viewing angle characteristics. A simulation was performed to see how the change occurred (the simulation result will be described later). As a result, when a half-wave plate and a quarter-wave plate in which the value of Nz satisfies the above range are used, the transmissive display can be achieved as compared with a liquid crystal display device having a wave plate having a value of Nz of 1. I found that I could widen my viewing angle.

また、前記液晶層の屈折率異方性をΔn、層厚をdとしたときのリタデーション値Δn・dが0.4〜0.5の範囲にあることが好ましい。
液晶層のリタデーション値Δn・dが上記の範囲内にあるときに、透過表示での視角を広げるべく各波長板のNzの値を最適化することができる。例えばリタデーション値Δn・dがこれ以上大きくなると、1/4波長板のNzを上記の範囲を越えて大きくする必要があり、実用的でなくなる。
The retardation value Δn · d when the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer is Δn and the layer thickness is d is preferably in the range of 0.4 to 0.5.
When the retardation value Δn · d of the liquid crystal layer is within the above range, the value of Nz of each wave plate can be optimized to widen the viewing angle in transmissive display. For example, if the retardation value Δn · d is larger than this, it is necessary to increase Nz of the quarter-wave plate beyond the above range, which is not practical.

また、一対の基板のうちの一方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸とが互いに略直交し、一方の基板の外面に設けた1/2波長板および1/4波長板の遅相軸(または進相軸)と他方の基板の外面に設けた1/2波長板および1/4波長板の遅相軸(または進相軸)とが互いに略直交するように、各構成要素の光学軸を配置することが望ましい。
上記のような光学軸の配置としたときに、極角(液晶パネル面の法線とのなす角度)が小さい範囲でより大きなコントラスト比を得ることができる。
In addition, the polarization axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of one of the pair of substrates and the polarizing axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of the other substrate are substantially orthogonal to each other, The slow axis (or fast axis) of the half-wave plate and quarter-wave plate provided and the slow axis (or fast axis of the half-wave plate and quarter-wave plate provided on the outer surface of the other substrate). It is desirable to arrange the optical axes of the constituent elements so that the phase axes are substantially orthogonal to each other.
When the optical axis is arranged as described above, a larger contrast ratio can be obtained in a range where the polar angle (angle formed with the normal line of the liquid crystal panel surface) is small.

あるいは、一方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸とが互いに略平行であり、一方の基板の外面に設けた1/2波長板および1/4波長板の遅相軸(または進相軸)と他方の基板の外面に設けた1/2波長板および1/4波長板の遅相軸(または進相軸)とが互いに略平行であるように、各構成要素の光学軸を配置してもよい。
あるいは、一方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けた直線偏光板の偏光軸とが略45°をなし、一方の基板の外面に設けた1/2波長板および1/4波長板の遅相軸(または進相軸)と他方の基板の外面に設けた1/2波長板および1/4波長板の遅相軸(または進相軸)とが略45°をなすように、各構成要素の光学軸を配置してもよい。
前者の場合も後者の場合も、上記の直交の場合に比べると極角が小さい範囲でのコントラスト比は低下する。しかしながら、コントラスト比が十分に小さい領域が、極角が大きい領域、すなわち液晶パネル面に対して小さい角度をなす方向となるので、このような光学軸の配置であっても、視角の拡大に効果があると言える。
Alternatively, the polarization axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of one substrate and the polarizing axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of the other substrate are substantially parallel to each other, and are 1/2 provided on the outer surface of the one substrate. The slow axis (or fast axis) of the wave plate and quarter wave plate and the slow axis (or fast axis) of the half wave plate and quarter wave plate provided on the outer surface of the other substrate You may arrange | position the optical axis of each component so that it may be substantially parallel mutually.
Alternatively, the polarization axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of one substrate and the polarizing axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of the other substrate are approximately 45 °, and 1/2 provided on the outer surface of the one substrate. The slow axis (or fast axis) of the wave plate and quarter wave plate and the slow axis (or fast axis) of the half wave plate and quarter wave plate provided on the outer surface of the other substrate You may arrange | position the optical axis of each component so that it may make about 45 degrees.
In both the former case and the latter case, the contrast ratio in a range where the polar angle is small is lower than in the case of the orthogonal case. However, since the region having a sufficiently small contrast ratio is a region having a large polar angle, that is, a direction that forms a small angle with respect to the liquid crystal panel surface, such an arrangement of optical axes is effective in increasing the viewing angle. It can be said that there is.

本発明は、1つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とを備えた半透過反射型液晶表示装置に適用することができる。
この構成によれば、使用場所の明暗に係わらず視認性に優れ、特に透過表示の視角が広い液晶表示装置を得ることができる。
The present invention can be applied to a transflective liquid crystal display device provided with a transmissive display region for performing transmissive display and a reflective display region for performing reflective display within one dot region.
According to this configuration, it is possible to obtain a liquid crystal display device that is excellent in visibility regardless of the brightness of the place of use and particularly has a wide viewing angle for transmissive display.

本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、特に透過表示において広い視角を有する液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
An electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal display device according to the present invention.
According to this configuration, an electronic apparatus including a liquid crystal display unit having a wide viewing angle particularly in transmissive display can be realized.

[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態を図面を参照して説明する。
本実施の形態の液晶表示装置は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor, 以下、TFTと略記する)を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置の例である。
図1は本実施の形態の液晶表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットの等価回路図、図2はTFTアレイ基板の相隣接する複数のドットの構造を示す平面図、図3(a)は同、液晶表示装置の構造を示す平面図、図3(b)は断面図である。なお、以下の各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The liquid crystal display device of this embodiment is an example of an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) as a switching element.
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a plurality of dots arranged in a matrix constituting the image display area of the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view showing the structure of a plurality of adjacent dots on the TFT array substrate. 3A is a plan view showing the structure of the liquid crystal display device, and FIG. 3B is a cross-sectional view. In each of the following drawings, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member recognizable on the drawing.

本実施の形態の液晶表示装置において、図1に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極9と当該画素電極9を制御するためのスイッチング素子であるTFT30がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線6aに対してグループ毎に供給される。また、走査線3aがTFT30のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線3aに対して走査信号G1、G2、…、Gmが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極9はTFT30のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるTFT30を一定期間だけオンすることにより、データ線6aから供給される画像信号S1、S2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。画素電極9を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量70が付加されている。なお、符号3bは容量線である。   In the liquid crystal display device according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, a plurality of dots arranged in a matrix that forms an image display region include a pixel electrode 9 and a switching element for controlling the pixel electrode 9. Each of the TFTs 30 is formed, and the data line 6 a to which an image signal is supplied is electrically connected to the source of the TFT 30. Image signals S1, S2,..., Sn to be written to the data line 6a are supplied line-sequentially in this order, or are supplied for each group to a plurality of adjacent data lines 6a. Further, the scanning line 3a is electrically connected to the gate of the TFT 30, and the scanning signals G1, G2,..., Gm are applied to the plurality of scanning lines 3a in a pulse-sequential manner at a predetermined timing. Further, the pixel electrode 9 is electrically connected to the drain of the TFT 30, and by turning on the TFT 30 as a switching element for a certain period, the image signals S1, S2,. Write at the timing. A predetermined level of image signals S1, S2,..., Sn written to the liquid crystal via the pixel electrode 9 is held for a certain period with the common electrode described later. The liquid crystal modulates light by changing the orientation and order of the molecular assembly according to the applied voltage level, thereby enabling gradation display. Here, in order to prevent the held image signal from leaking, a storage capacitor 70 is added in parallel with the liquid crystal capacitor formed between the pixel electrode 9 and the common electrode. Reference numeral 3b denotes a capacity line.

次に、図2に基づいて、本実施の形態の液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板の平面構造について説明する。
図2に示すように、TFTアレイ基板上に、複数の矩形状の画素電極9(破線9Aにより輪郭を示す)がマトリクス状に設けられており、画素電極9の縦横の境界に各々沿ってデータ線6a、走査線3aおよび容量線3bが設けられている。本実施の形態において、各画素電極9および各画素電極9を囲むように配設されたデータ線6a、走査線3a、容量線3b等が形成された領域の内側が一つのドット領域であり、マトリクス状に配置された各ドット領域毎に表示が可能な構造になっている。
Next, the planar structure of the TFT array substrate constituting the liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, on the TFT array substrate, a plurality of rectangular pixel electrodes 9 (contours are indicated by broken lines 9A) are provided in a matrix, and data along the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrodes 9 is provided. A line 6a, a scanning line 3a, and a capacitor line 3b are provided. In the present embodiment, the inside of each pixel electrode 9 and the region where the data line 6a, the scanning line 3a, the capacitance line 3b, etc., which are arranged so as to surround each pixel electrode 9 are formed is one dot region, The display is made possible for each dot area arranged in a matrix.

データ線6aは、TFT30を構成する、例えばポリシリコン膜からなる半導体層1aのうち、後述のソース領域にコンタクトホール5を介して電気的に接続されており、画素電極9は、半導体層1aのうち、後述のドレイン領域にコンタクトホール8を介して電気的に接続されている。また、半導体層1aのうち、チャネル領域(図中左上がりの斜線の領域)に対向するように走査線3aが配置されており、走査線3aはチャネル領域に対向する部分でゲート電極として機能する。容量線3bは、走査線3aに沿って略直線状に延びる本線部(すなわち、平面的に見て、走査線3aに沿って形成された第1領域)と、データ線6aと交差する箇所からデータ線6aに沿って前段側(図中上向き)に突出した突出部(すなわち、平面的に見て、データ線6aに沿って延設された第2領域)とを有する。そして、図2中、右上がりの斜線で示した領域には、複数の第1遮光膜11aが設けられている。   The data line 6a is electrically connected to a source region, which will be described later, of the semiconductor layer 1a that constitutes the TFT 30, for example, a polysilicon film, via a contact hole 5, and the pixel electrode 9 is connected to the semiconductor layer 1a. Among these, it is electrically connected to a drain region described later via a contact hole 8. Further, in the semiconductor layer 1a, the scanning line 3a is disposed so as to face the channel region (the region with the oblique line rising to the left in the drawing), and the scanning line 3a functions as a gate electrode in a portion facing the channel region. . The capacitance line 3b is formed from a main line portion (that is, a first region formed along the scanning line 3a in plan view) extending substantially linearly along the scanning line 3a and a location intersecting the data line 6a. And a protruding portion (that is, a second region extending along the data line 6 a when viewed in a plan view) protruding toward the previous stage (upward in the drawing) along the data line 6 a. In FIG. 2, a plurality of first light shielding films 11 a are provided in a region indicated by a diagonal line rising to the right.

より具体的には、第1遮光膜11aは、各々、半導体層1aのチャネル領域を含むTFT30をTFTアレイ基板側から見て覆う位置に設けられており、さらに、容量線3bの本線部に対向して走査線3aに沿って直線状に延びる本線部と、データ線6aと交差する箇所からデータ線6aに沿って隣接する後段側(すなわち、図中下向き)に突出した突出部とを有する。第1遮光膜11aの各段(画素行)における下向きの突出部の先端は、データ線6a下において次段における容量線3bの上向きの突出部の先端と重なっている。この重なった箇所には、第1遮光膜11aと容量線3bとを相互に電気的に接続するコンタクトホール13が設けられている。すなわち、本実施の形態では、第1遮光膜11aは、コンタクトホール13によって前段あるいは後段の容量線3bに電気的に接続されている。また、図2に示すように、一つのドット領域内には反射膜20が形成されており、この反射膜20が形成された領域が反射表示領域Rとなり、その反射膜20が形成されていない領域、すなわち反射膜20の開口部21内が透過表示領域Tとなる。   More specifically, each of the first light shielding films 11a is provided at a position that covers the TFT 30 including the channel region of the semiconductor layer 1a when viewed from the TFT array substrate side, and is opposed to the main line portion of the capacitor line 3b. The main line portion extending linearly along the scanning line 3a and the protruding portion protruding from the portion intersecting with the data line 6a to the rear side (that is, downward in the figure) adjacent to the data line 6a. The tip of the downward protruding portion in each stage (pixel row) of the first light shielding film 11a overlaps the tip of the upward protruding portion of the capacitor line 3b in the next stage under the data line 6a. A contact hole 13 for electrically connecting the first light-shielding film 11a and the capacitor line 3b to each other is provided at the overlapping portion. In other words, in the present embodiment, the first light-shielding film 11a is electrically connected to the upstream or downstream capacitor line 3b through the contact hole 13. Further, as shown in FIG. 2, a reflective film 20 is formed in one dot area, and the area where the reflective film 20 is formed becomes a reflective display area R, and the reflective film 20 is not formed. The region, that is, the inside of the opening 21 of the reflective film 20 becomes the transmissive display region T.

次に、図3に基づいて本実施の形態の液晶表示装置の平面構造および断面構造について説明する。
図3(a)は本実施の形態の液晶表示装置に備えられたカラーフィルタ層の平面構造を示す平面模式図で、図3(b)は図3(a)の平面図のうち赤色の着色層に対応する部分の断面模式図である。
本実施の形態の液晶表示装置は、図2に示したように、データ線6a、走査線3a、容量線3b等にて囲まれた領域の内側に画素電極9を備えてなるドット領域を有している。このドット領域内には、図3(a)に示すように、一つのドット領域に対応して3原色のうちの一つの着色層が配設され、3つのドット領域(D1,D2,D3)で各着色層22B(青色),22G(緑色),22R(赤色)を含む画素を構成している。
Next, a planar structure and a cross-sectional structure of the liquid crystal display device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3A is a schematic plan view showing a planar structure of the color filter layer provided in the liquid crystal display device of the present embodiment, and FIG. 3B is a red color in the plan view of FIG. It is a cross-sectional schematic diagram of the part corresponding to a layer.
As shown in FIG. 2, the liquid crystal display device according to the present embodiment has a dot region including a pixel electrode 9 inside a region surrounded by the data line 6a, the scanning line 3a, the capacitor line 3b, and the like. doing. In this dot area, as shown in FIG. 3A, one colored layer of the three primary colors is arranged corresponding to one dot area, and three dot areas (D1, D2, D3) are arranged. This constitutes a pixel including the colored layers 22B (blue), 22G (green), and 22R (red).

一方、図3(b)に示すように、本実施の形態の液晶表示装置は、TFTアレイ基板10とこれに対向配置された対向基板25との間に、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電率異方性が負の液晶材料からなる液晶層50が挟持されている。TFTアレイ基板10は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体10Aの表面にアルミニウム、銀等の反射率の高い金属膜からなる反射膜20が絶縁膜24を介して部分的に形成された構成をなしている。上述したように、反射膜20の形成領域が反射表示領域Rとなり、反射膜20の非形成領域、すなわち反射膜20の開口部21内が透過表示領域Tとなる。このように、本実施の形態の液晶表示装置は、垂直配向型の液晶層50を備える垂直配向型液晶表示装置であって、反射表示および透過表示を可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, the liquid crystal display device according to the present embodiment is a dielectric having an initial alignment state of vertical alignment between the TFT array substrate 10 and a counter substrate 25 disposed opposite thereto. A liquid crystal layer 50 made of a liquid crystal material having negative rate anisotropy is sandwiched. In the TFT array substrate 10, a reflective film 20 made of a highly reflective metal film such as aluminum or silver is partially formed through an insulating film 24 on the surface of a substrate body 10 A made of a light-transmitting material such as quartz or glass. The configuration is made. As described above, the reflective film 20 formation region is the reflective display region R, and the non-reflective region of the reflective film 20, that is, the opening 21 of the reflective film 20 is the transmissive display region T. As described above, the liquid crystal display device according to the present embodiment is a vertical alignment type liquid crystal display device including the vertical alignment type liquid crystal layer 50, and is a transflective liquid crystal display device capable of reflective display and transmissive display. It is.

基板本体10A上に形成された絶縁膜24は、その表面に凹凸形状24aを具備しており、その凹凸形状24aに倣って反射膜20の表面が凹凸を有している。このような凹凸により反射光が散乱されるため、外部からの映り込みが防止され、広視野角の表示を得ることが可能とされている。また、反射膜20上には、反射表示領域Rに対応する位置に絶縁膜26が形成されている。すなわち、反射膜20の上方に位置するように選択的に絶縁膜26が形成され、絶縁膜26の形成に伴って液晶層50の層厚を反射表示領域Rと透過表示領域Tとで異ならせている。絶縁膜26は例えば膜厚が2〜3μm程度のアクリル樹脂等の有機膜からなり、反射表示領域Rと透過表示領域Tとの境界付近において、自身の層厚が連続的に変化するべく傾斜面26aを備えた傾斜領域を有している。絶縁膜26が存在しない部分の液晶層50の厚みが4〜6μm程度とされ、反射表示領域Rにおける液晶層50の層厚は透過表示領域Tにおける液晶層50の層厚の約半分とされている。   The insulating film 24 formed on the substrate body 10A has an uneven shape 24a on its surface, and the surface of the reflective film 20 has unevenness following the uneven shape 24a. Since the reflected light is scattered by such irregularities, reflection from the outside is prevented, and a wide viewing angle display can be obtained. An insulating film 26 is formed on the reflective film 20 at a position corresponding to the reflective display region R. That is, the insulating film 26 is selectively formed so as to be positioned above the reflective film 20, and the thickness of the liquid crystal layer 50 is made different between the reflective display region R and the transmissive display region T as the insulating film 26 is formed. ing. The insulating film 26 is made of an organic film such as an acrylic resin having a film thickness of about 2 to 3 μm, for example, and is inclined so that its layer thickness continuously changes in the vicinity of the boundary between the reflective display region R and the transmissive display region T. It has an inclined area with 26a. The thickness of the liquid crystal layer 50 where the insulating film 26 does not exist is about 4 to 6 μm, and the thickness of the liquid crystal layer 50 in the reflective display region R is about half of the thickness of the liquid crystal layer 50 in the transmissive display region T. Yes.

このように絶縁膜26は、自身の膜厚によって反射表示領域Rと透過表示領域Tとの液晶層50の層厚を異ならせる液晶層厚調整層(液晶層厚制御層)として機能するものである。また、本実施の形態の場合、絶縁膜26の上部の平坦面の縁と反射膜20(反射表示領域)の縁とが略一致しており、絶縁膜26の傾斜領域は透過表示領域Tに含まれることになる。そして、絶縁膜26の表面を含むTFTアレイ基板10の表面には、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide, 以下、ITOと略記する)等の透明導電膜からなる画素電極9、ポリイミド等からなる配向膜27が形成されている。なお、本実施の形態では、反射膜20と画素電極9とを別個に設けて積層したが、反射表示領域Rにおいては金属膜からなる反射膜を画素電極として用いることも可能である。
一方、透過表示領域Tにおいては、基板本体10A上に絶縁膜24が形成され、その表面には反射膜20および絶縁膜26は形成されていない。すなわち、絶縁膜24上に画素電極9、およびポリイミド等からなる配向膜27が形成されている。
Thus, the insulating film 26 functions as a liquid crystal layer thickness adjusting layer (liquid crystal layer thickness control layer) that varies the thickness of the liquid crystal layer 50 between the reflective display region R and the transmissive display region T depending on its own film thickness. is there. In the case of the present embodiment, the edge of the flat surface on the upper side of the insulating film 26 and the edge of the reflective film 20 (reflective display area) substantially coincide with each other, and the inclined area of the insulating film 26 becomes the transmissive display area T. Will be included. Then, on the surface of the TFT array substrate 10 including the surface of the insulating film 26, a pixel electrode 9 made of a transparent conductive film such as indium tin oxide (hereinafter abbreviated as ITO), an orientation made of polyimide or the like. A film 27 is formed. In the present embodiment, the reflective film 20 and the pixel electrode 9 are separately provided and laminated. However, in the reflective display region R, a reflective film made of a metal film can be used as the pixel electrode.
On the other hand, in the transmissive display region T, the insulating film 24 is formed on the substrate body 10A, and the reflective film 20 and the insulating film 26 are not formed on the surface thereof. That is, the pixel electrode 9 and the alignment film 27 made of polyimide or the like are formed on the insulating film 24.

次に、対向基板25側は、ガラス、石英等の透光性材料からなる基板本体25Aの内面に、カラーフィルタ22(図3(b)では赤色着色層22R)が設けられている。ここで、着色層22Rの周縁はブラックマトリクスBMにて囲まれ、ブラックマトリクスBMにより各ドット領域D1,D2、D3の境界が形成されている(図3(a)参照)。
そして、カラーフィルタ22の液晶層側には、ITO等の透明導電膜からなる共通電極31、ポリイミド等からなる配向膜33が形成されている。ここで、共通電極31には、反射表示領域Rにおいて凹部32が形成され、配向膜33の表面、すなわち液晶層50の挟持面には凹部32に略沿って形成された凹部(段差部)が形成されている。この液晶層50の挟持面に形成された凹部(段差部)は基板平面(もしくは液晶分子の垂直配向方向)に対して所定角度の傾斜面を備え、傾斜面の方向に沿って、液晶分子の配向、特に初期状態で垂直配向した液晶分子の倒れる方向が規制される構成となっている。なお、本実施の形態では、TFTアレイ基板10、対向基板25の双方の配向膜27,33に対して、ともに垂直配向処理が施されている。
Next, on the counter substrate 25 side, a color filter 22 (a red colored layer 22R in FIG. 3B) is provided on the inner surface of a substrate body 25A made of a translucent material such as glass or quartz. Here, the periphery of the colored layer 22R is surrounded by a black matrix BM, and the boundaries of the dot regions D1, D2, and D3 are formed by the black matrix BM (see FIG. 3A).
A common electrode 31 made of a transparent conductive film such as ITO and an alignment film 33 made of polyimide or the like are formed on the liquid crystal layer side of the color filter 22. Here, the common electrode 31 has a recess 32 in the reflective display region R, and the surface of the alignment film 33, that is, the sandwiching surface of the liquid crystal layer 50, has a recess (step) formed substantially along the recess 32. Is formed. The concave portion (step portion) formed on the sandwiching surface of the liquid crystal layer 50 has an inclined surface with a predetermined angle with respect to the substrate plane (or the vertical alignment direction of the liquid crystal molecules), and the liquid crystal molecules are aligned along the direction of the inclined surface. The orientation, particularly the direction in which the vertically aligned liquid crystal molecules fall down, is regulated. In the present embodiment, both the alignment films 27 and 33 of the TFT array substrate 10 and the counter substrate 25 are subjected to vertical alignment processing.

次に、TFTアレイ基板10の基板本体10Aの外面側には、基板本体側から1/4波長板182、1/2波長板18、および直線偏光板19が接着層(図示略)を介して貼付されている。同様に、対向基板25の基板本体25Aの外面側にも、基板側から1/4波長板162、1/2波長板16、および直線偏光板17が接着層(図示略)を介して貼付されている。これら1/4波長板182,162、1/2波長板18,16、および直線偏光板19,17は広帯域円偏光板を構成しており、基板内面側(液晶層50側)に円偏光を入射可能としている。直線偏光板17、19は、所定方向の偏光軸を備え、直線偏光のみを透過させるものである。1/4波長板182,162は、入射光の波長の略1/4の位相差(リターデーション)を有しており、本実施の形態の場合、波長590nmの入射光に対して130nmの位相差を有する延伸フィルムを用いている。1/2波長板18,16は、入射光の波長の略1/2の位相差(リターデーション)を有しており、本実施の形態の場合、波長590nmの入射光に対して260nmの位相差を有する延伸フィルムを用いている。また、TFTアレイ基板10に貼付された偏光板19の外側には透過表示用の光源となるバックライト15が設けられている。   Next, on the outer surface side of the substrate main body 10A of the TFT array substrate 10, a quarter wavelength plate 182, a half wavelength plate 18, and a linear polarizing plate 19 are provided via an adhesive layer (not shown) from the substrate main body side. It is affixed. Similarly, a quarter wavelength plate 162, a half wavelength plate 16, and a linear polarizing plate 17 are attached to the outer surface side of the substrate body 25A of the counter substrate 25 from the substrate side through an adhesive layer (not shown). ing. These quarter-wave plates 182 and 162, half-wave plates 18 and 16, and linear polarizers 19 and 17 constitute a broadband circular polarizer, and circularly polarized light is applied to the substrate inner surface side (liquid crystal layer 50 side). Incident is possible. The linearly polarizing plates 17 and 19 have a polarization axis in a predetermined direction and transmit only linearly polarized light. The quarter-wave plates 182 and 162 have a phase difference (retardation) that is approximately ¼ of the wavelength of the incident light. In the case of the present embodiment, the quarter-wave plates 182 and 162 are about 130 nm relative to the incident light with a wavelength of 590 nm. A stretched film having a phase difference is used. The half-wave plates 18 and 16 have a phase difference (retardation) that is approximately ½ of the wavelength of the incident light. In the case of this embodiment, the half-wave plates 18 and 16 are about 260 nm with respect to the incident light with a wavelength of 590 nm. A stretched film having a phase difference is used. Further, a backlight 15 serving as a light source for transmissive display is provided outside the polarizing plate 19 attached to the TFT array substrate 10.

ここで、1/2波長板18,16は、図4に示すように、その平面内において互いに直交する方位角方向の屈折率をnx1,ny1とし、厚さ方向の屈折率をnz1として、Nz1=(nx1−nz1)/(nx1−ny1)と定義した場合に、0.5≦Nz1≦1.0を満たし、具体的には例えばNz1=0.5と設定されている。同様に、1/4波長板182,162は、その平面内において互いに直交する方位角方向の屈折率をnx2,ny2とし、厚さ方向の屈折率をnz2として、Nz2=(nx2−nz2)/(nx2−ny2)と定義した場合に、1.5≦Nz2≦2.0を満たし、具体的には例えばNz1=1.8と設定されている。また、液晶層50は、その屈折率異方性をΔn、層厚をdとしたときのリタデーション値Δn・dが0.4〜0.5の範囲にあるように設定されている。具体的には、例えばΔn・d=0.42と設定されている。   Here, as shown in FIG. 4, the half-wave plates 18 and 16 have a refractive index in the azimuth direction orthogonal to each other in the plane thereof as nx1 and ny1, and a refractive index in the thickness direction as nz1 and Nz1 When defined as = (nx1-nz1) / (nx1-ny1), 0.5 ≦ Nz1 ≦ 1.0 is satisfied, and specifically, for example, Nz1 = 0.5 is set. Similarly, the quarter-wave plates 182 and 162 have Nx2 = (nx2-nz2) / Nz2 = (nx2-nz2) / where the refractive index in the azimuth direction orthogonal to each other in the plane is nx2 and ny2, and the refractive index in the thickness direction is nz2. When defined as (nx2-ny2), 1.5 ≦ Nz2 ≦ 2.0 is satisfied, and specifically, for example, Nz1 = 1.8 is set. The liquid crystal layer 50 is set so that the retardation value Δn · d is in the range of 0.4 to 0.5, where Δn is the refractive index anisotropy and d is the layer thickness. Specifically, for example, Δn · d = 0.42 is set.

また、上側の円偏光板、すなわち対向基板25の外面側の直線偏光板17、1/2波長板16、1/4波長板162の光学軸の配置は、図5に示す通りである。直線偏光板17の上方から見て平面内の任意の直交する2軸をX軸、Y軸としたときに、直線偏光板17の吸収軸がX軸に対して30.0°をなし、1/2波長板16の遅相軸がX軸に対して43.0°をなし、1/4波長板162の遅相軸がX軸に対して81.0°をなしている。一方、下側の円偏光板、すなわちTFTアレイ基板10の外面側の直線偏光板19、1/2波長板18、1/4波長板182の光学軸の配置は、図6に示す通りである。図5と同様、直線偏光板17の上方から見て、直線偏光板19の吸収軸がY軸に対して30.0°をなし、1/2波長板18の遅相軸がX軸に対して47.0°をなし、1/4波長板182の遅相軸がX軸に対して9.0°をなしている。したがって、上側の直線偏光板17の吸収軸と下側の直線偏光板19の吸収軸とが互いに直交している。また、上側の1/2波長板16の遅相軸と下側の1/2波長板18の遅相軸とが互いに直交している。また、上側の1/4波長板162の遅相軸と下側の1/4波長板182の遅相軸とが互いに直交している。   Further, the arrangement of the optical axes of the upper circular polarizing plate, that is, the linear polarizing plate 17, the half-wave plate 16 and the quarter-wave plate 162 on the outer surface side of the counter substrate 25 is as shown in FIG. The absorption axis of the linearly polarizing plate 17 is 30.0 ° with respect to the X-axis when two orthogonal axes in the plane as viewed from above the X-axis and the Y-axis are viewed from above. The slow axis of the half-wave plate 16 forms 43.0 ° with respect to the X axis, and the slow axis of the quarter wavelength plate 162 forms 81.0 ° with respect to the X axis. On the other hand, the arrangement of the optical axes of the lower circular polarizing plate, that is, the linear polarizing plate 19, the half-wave plate 18 and the quarter-wave plate 182 on the outer surface side of the TFT array substrate 10 is as shown in FIG. . Similarly to FIG. 5, when viewed from above the linear polarizing plate 17, the absorption axis of the linear polarizing plate 19 is 30.0 ° with respect to the Y axis, and the slow axis of the half-wave plate 18 is with respect to the X axis. 47.0 °, and the slow axis of the quarter-wave plate 182 is 9.0 ° with respect to the X-axis. Therefore, the absorption axis of the upper linear polarizing plate 17 and the absorption axis of the lower linear polarizing plate 19 are orthogonal to each other. Further, the slow axis of the upper half-wave plate 16 and the slow axis of the lower half-wave plate 18 are orthogonal to each other. Further, the slow axis of the upper quarter-wave plate 162 and the slow axis of the lower quarter-wave plate 182 are orthogonal to each other.

上記構成の液晶表示装置を前提として、本発明者がシミュレーションによりコントラストの視角特性を求めた結果を図7に示す。図7は、方位角が0°〜360°、極角0°(パネルの法線方向)〜80°の座標における等コントラスト曲線を示しており、等コントラスト曲線は外側からコントラスト比が5,10,20,50,100,200,500,1000を示している。コントラスト比が5以下の領域を網掛けのハッチングで示す(符号Dの領域)。コントラスト比が1000以上の領域を点のハッチングで示す(符号Bの領域)。本実施の形態の液晶表示装置によれば、図7に示すように、極角が略60°となるコーンの内側でコントラスト比が5以上となっており、広視野角が得られていることが確認された。   FIG. 7 shows the result of the inventor's calculation of the contrast viewing angle characteristic by simulation on the premise of the liquid crystal display device having the above configuration. FIG. 7 shows an isocontrast curve at coordinates with an azimuth angle of 0 ° to 360 ° and a polar angle of 0 ° (normal direction of the panel) to 80 °. The isocontrast curve has a contrast ratio of 5, 10 from the outside. , 20, 50, 100, 200, 500, 1000. An area having a contrast ratio of 5 or less is indicated by hatching (area D). A region having a contrast ratio of 1000 or more is indicated by dot hatching (region B). According to the liquid crystal display device of the present embodiment, as shown in FIG. 7, the contrast ratio is 5 or more inside the cone where the polar angle is approximately 60 °, and a wide viewing angle is obtained. Was confirmed.

ここで、コントラスト比に最も影響が大きいのは黒表示時の黒の沈み具合であるとの知見に基づき、広帯域円偏光板を構成する1/2波長板、1/4波長板のNzの値を変えたときの黒表示の視角特性についてシミュレーションを行った。その結果を図8、図9に示す。
図8は1/2波長板のNzを0.5に固定し、1/4波長板のNzを種々に変えた場合の黒表示の等輝度曲線を示しており、図8(a)は1/4波長板のNzが1.5、図8(b)は1/4波長板のNzが1.8、図8(c)は1/4波長板のNzが2.0、図8(d)は1/4波長板のNzが2.2のときを示している。
各図において、中央に黒表示が黒く沈んだ部分(網掛けのハッチングの符号Dの領域)があり、右上、左上、右下、左下の4隅に黒表示が明るく浮いた部分(点のハッチングの符号Bの領域)が見られるが、1/4波長板のNzが大きくなるにつれて4隅の部分が暗くなり(符号Dの領域が小さくなり)、良い傾向にある。ところが、その反面、1/4波長板のNzが大きくなるにつれて上下左右の十字型の暗い部分が明るく浮き始めてくる。よって、総合的には、1/2波長板のNzが0.5の場合、1/4波長板のNzは図8(b)の1.8程度が良いと思われる。
Here, the Nz value of the half-wave plate and the quarter-wave plate constituting the broadband circularly polarizing plate is based on the knowledge that the most significant influence on the contrast ratio is the degree of black sinking during black display. A simulation was conducted on the viewing angle characteristics of black display when the angle was changed. The results are shown in FIGS.
FIG. 8 shows an equiluminance curve of black display when Nz of the half-wave plate is fixed to 0.5 and Nz of the quarter-wave plate is variously changed. Nz of the quarter wave plate is 1.5, Nb of the quarter wave plate is 1.8 in FIG. 8B, and Nz of the quarter wave plate is 2.0 in FIG. 8C. d) shows the case where Nz of the quarter-wave plate is 2.2.
In each figure, there is a portion where the black display is blackened in the center (area of hatched hatching D), and the black display is brightly floated (dot hatching) at the four corners of upper right, upper left, lower right, and lower left. However, as the Nz of the quarter-wave plate increases, the four corners become darker (the area of the code D becomes smaller), which tends to be good. However, on the other hand, as the Nz of the quarter-wave plate becomes larger, the upper, lower, left, and right cross-shaped dark parts begin to float brightly. Therefore, generally, when Nz of the half-wave plate is 0.5, it is considered that Nz of the quarter-wave plate is preferably about 1.8 in FIG.

次に、図9は1/2波長板のNzを1.0に固定し、1/4波長板のNzを種々に変えた場合の黒表示の等輝度曲線を示しており、図9(a)は1/4波長板のNzが1.5、図9(b)は1/4波長板のNzが1.8、図9(c)は1/4波長板のNzが2.0、図9(d)は1/4波長板のNzが2.2のときを示している。
各図において、1/2波長板のNzを0.5とした場合と異なり、右上、左上、右下、左下の4隅の黒表示が明るく浮いた部分(符号Bの領域)が1/4波長板のNzの増大により改善する傾向は見られない。また、1/4波長板のNzの増大により上下左右の十字型の暗い部分(符号Dの領域)が極端に浮いてくることもない。よって、総合的には、1/2波長板のNzが1.0の場合、1/4波長板のNzは、4隅の明るい部分が最も暗い図9(b)の1.8程度が良いと思われる。
Next, FIG. 9 shows an isoluminance curve for black display when Nz of the half-wave plate is fixed to 1.0 and Nz of the quarter-wave plate is variously changed. ) Is Nz of the quarter-wave plate is 1.5, FIG. 9B is Nz of the quarter-wave plate is 1.8, FIG. 9C is Nz of the quarter-wave plate is 2.0, FIG. 9D shows the case where Nz of the quarter-wave plate is 2.2.
In each figure, unlike the case where Nz of the half-wave plate is set to 0.5, the portions where the black display at the upper right corner, the upper left corner, the lower right corner, and the lower left corner is brightly floated (region B) are ¼. There is no tendency to improve by increasing the Nz of the wave plate. In addition, due to the increase in Nz of the quarter-wave plate, the upper, lower, left, and right cross-shaped dark portions (regions with reference sign D) do not float extremely. Therefore, generally, when Nz of the half-wave plate is 1.0, Nz of the quarter-wave plate is preferably about 1.8 in FIG. 9B where the bright portions at the four corners are the darkest. I think that the.

なお、本発明者は、比較例として本発明の範囲外、すなわち1/2波長板のNzが0.5未満、1.0超、1/4波長板のNzが1.5未満、2.0超の全ての範囲においてシミュレーションを行っている。その結果は、例えば図13に示すように、図8や図9の傾向とは全く異なり、極角が大きい領域で全ての方位角方向にわたって黒表示が極端に明るく浮いてしまい(符号Bの領域)、視角を広げる効果が全く得られないことを確認している。
以上の結果から、1/2波長板のNzを0.5〜1.0、かつ1/4波長板のNzを1.8〜2.0、より好ましくは1.8付近としたときに、最も良好な視角特性が得られることがわかった。
As a comparative example, the inventor of the present invention is outside the scope of the present invention, that is, the Nz of the half-wave plate is less than 0.5 and more than 1.0, and the Nz of the quarter-wave plate is less than 1.5 The simulation is performed in the entire range exceeding zero. As a result, for example, as shown in FIG. 13, the black display floats extremely brightly in all azimuth directions in a region where the polar angle is large (region of reference B) as shown in FIG. ), It has been confirmed that the effect of widening the viewing angle is not obtained at all.
From the above results, when Nz of the half-wave plate is 0.5 to 1.0, and Nz of the quarter-wave plate is 1.8 to 2.0, more preferably around 1.8, It was found that the best viewing angle characteristics can be obtained.

また、図8、図9は液晶層のリタデーション値Δn・dを0.42としたときの視角特性であるが、これに対して液晶層のリタデーション値Δn・dを0.50としたときの視角特性を図10に示す。図10は1/2波長板のNzを1.0、1/4波長板のNzを2.0とした場合の黒表示の等輝度曲線を示している。1/2波長板のNzを1.0、液晶層のΔn・dを0.42としたときの視角特性(図9(a)〜図9(d))と比較すると、図10の視角特性は図9(b)に示した1/4波長板のNzを1.8とした場合の視角特性と略同様である。このことから、液晶層のリタデーション値Δn・dを大きくした場合、視角を広げるためにはそれに伴って1/4波長板のNzを大きくする必要があることがわかる。   FIGS. 8 and 9 show the viewing angle characteristics when the retardation value Δn · d of the liquid crystal layer is 0.42, whereas the liquid crystal layer has a retardation value Δn · d of 0.50. The viewing angle characteristic is shown in FIG. FIG. 10 shows an isoluminance curve for black display when Nz of the half-wave plate is 1.0 and Nz of the quarter-wave plate is 2.0. Compared with the viewing angle characteristics (FIGS. 9A to 9D) when Nz of the half-wave plate is 1.0 and Δn · d of the liquid crystal layer is 0.42, the viewing angle characteristics of FIG. Is substantially the same as the viewing angle characteristic when Nz of the quarter-wave plate shown in FIG. From this, it can be seen that when the retardation value Δn · d of the liquid crystal layer is increased, in order to widen the viewing angle, it is necessary to increase Nz of the quarter-wave plate accordingly.

以上の特性は、図5、図6に示したように、上下の直線偏光板の吸収軸、上下の1/2波長板の遅相軸、および上下の1/4波長板の遅相軸を直交配置した場合の特性であるが、これらの光学軸の配置はこれに限るものではない。例えば、図11は、上側の円偏光板のセット(直線偏光板、1/2波長板、および1/4波長板)に対して下側の円偏光板のセット(直線偏光板、1/2波長板、および1/4波長板)全体を45°回転させたものの等コントラスト曲線を示している。すなわち、上側の直線偏光板の偏光軸と下側の直線偏光板の偏光軸とが45°をなし、上側の1/2波長板および1/4波長板の遅相軸と下側の1/2波長板および1/4波長板の遅相軸とが45°をなす場合である。また、図12は、上側の円偏光板のセットに対して下側の円偏光板のセット全体を90°回転させたものの等コントラスト曲線を示している。すなわち、上側の直線偏光板の偏光軸と下側の直線偏光板の偏光軸とが平行をなし、上側の1/2波長板および1/4波長板の遅相軸と下側の1/2波長板および1/4波長板の遅相軸とが平行をなす場合である。   As shown in FIGS. 5 and 6, the above characteristics are the absorption axes of the upper and lower linear polarizing plates, the slow axis of the upper and lower half-wave plates, and the slow axis of the upper and lower quarter-wave plates. Although it is a characteristic in the case of orthogonal arrangement, the arrangement of these optical axes is not limited to this. For example, FIG. 11 shows a set of lower circularly polarizing plates (linearly polarizing plates, 1/2 with respect to a set of upper circularly polarizing plates (linearly polarizing plate, half-wave plate, and quarter-wave plate). The same contrast curve is shown for the whole of the wave plate and the quarter wave plate rotated by 45 °. That is, the polarization axis of the upper linear polarizing plate and the polarization axis of the lower linear polarizing plate form 45 °, and the slow axis of the upper half-wave plate and quarter-wave plate and the lower 1 / This is a case where the slow axis of the two-wave plate and the quarter-wave plate forms 45 °. FIG. 12 shows an isocontrast curve when the entire set of the lower circular polarizing plates is rotated by 90 ° with respect to the set of the upper circular polarizing plates. That is, the polarization axis of the upper linear polarizing plate and the polarization axis of the lower linear polarizing plate are parallel to each other, and the slow axis of the upper half-wave plate and the quarter-wave plate is lower than the lower half. This is a case where the slow axis of the wave plate and the quarter wave plate is parallel.

いずれの場合も、上下の円偏光板に広帯域円偏光板を用いているので、上下の直線偏光板と波長板が互いに対称でなくても、充分なコントラスト比が得られる。図11、図12に示すように、正面(パネルの法線方向)でのコントラスト比は図7(直交の場合)に比べて低下するものの、上下方向にコントラスト比の高い部分が広がり、コントラスト比が5以下(最外の曲線の外側)の範囲(符号Dの領域)が狭くなっている。したがって、このような光学軸の配置であっても、視角の拡大に効果があると言える。   In either case, since the broadband circularly polarizing plates are used for the upper and lower circularly polarizing plates, a sufficient contrast ratio can be obtained even if the upper and lower linearly polarizing plates and the wave plate are not symmetrical with each other. As shown in FIGS. 11 and 12, the contrast ratio in the front (in the normal direction of the panel) is lower than that in FIG. 7 (in the case of being orthogonal), but the portion with a high contrast ratio spreads in the vertical direction. Is 5 or less (outside of the outermost curve). Therefore, it can be said that such an arrangement of optical axes is effective in increasing the viewing angle.

このように、本実施の形態の液晶表示装置によれば、広帯域円偏光板を構成する1/2波長板と1/4波長板のNzの値を最適化したことによって、Nzの値が1である波長板を備えた液晶表示装置に比べて、透過表示での視角を広げられることができた。   Thus, according to the liquid crystal display device of the present embodiment, the value of Nz is 1 by optimizing the value of Nz of the half-wave plate and the quarter-wave plate constituting the broadband circularly polarizing plate. Compared with a liquid crystal display device having a wave plate, the viewing angle in transmissive display can be widened.

[電子機器]
次に、本発明の上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の具体例について説明する。
図14は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図14において、符号1000は携帯電話本体を示し、符号1001は上記液晶表示装置を用いた表示部を示している。このような携帯電話等の電子機器の表示部に、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた場合、コントラストが高く、広視野角の液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
[Electronics]
Next, specific examples of the electronic apparatus including the liquid crystal display device according to the above embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a perspective view showing an example of a mobile phone. In FIG. 14, reference numeral 1000 denotes a mobile phone body, and reference numeral 1001 denotes a display unit using the liquid crystal display device. When the liquid crystal display device of the above embodiment is used for a display unit of such an electronic device such as a mobile phone, an electronic device having a liquid crystal display unit with high contrast and a wide viewing angle can be realized.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態ではTFTをスイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置に本発明を適用した例を示したが、薄膜ダイオード(Thin Film Diode,TFD)をスイッチング素子としたアクティブマトリクス型液晶表示装置、パッシブマトリクス型液晶表示装置などに本発明を適用することも可能である。その他、各種構成要素の材料、寸法、形状等に関する具体的な記載は、適宜変更が可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to an active matrix liquid crystal display device using TFT as a switching element has been described. However, an active matrix liquid crystal display device using a thin film diode (TFD) as a switching element. The present invention can also be applied to a passive matrix liquid crystal display device or the like. In addition, specific descriptions regarding materials, dimensions, shapes, and the like of various components can be appropriately changed.

本発明の一実施形態の液晶表示装置の複数のドットの等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a plurality of dots of a liquid crystal display device of one embodiment of the present invention. 同、TFTアレイ基板の相隣接する複数のドットの平面図である。FIG. 6 is a plan view of a plurality of adjacent dots on the TFT array substrate. 図3(a)は同、液晶表示装置の構造を示す平面図、図3(b)は断面図である。3A is a plan view showing the structure of the liquid crystal display device, and FIG. 3B is a cross-sectional view. 位相差板の屈折率異方性を示すための説明図である。It is explanatory drawing for showing the refractive index anisotropy of a phase difference plate. 上側円偏光板の光学軸配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical axis arrangement | positioning of an upper side circularly-polarizing plate. 下側円偏光板の光学軸配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical axis arrangement | positioning of a lower side circularly-polarizing plate. 同、液晶表示装置の等コントラスト曲線を示す図である。It is a figure which shows the isocontrast curve of a liquid crystal display device equally. 同、液晶表示装置において、1/2波長板のNzを0.5としたときの等輝度曲線を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an isoluminance curve when Nz of a half-wave plate is 0.5 in the liquid crystal display device. 同、液晶表示装置において、1/2波長板のNzを1.0としたときの等輝度曲線を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an isoluminance curve when Nz of a half-wave plate is 1.0 in the liquid crystal display device. 同、液晶表示装置において、液晶のΔn・dを0.5としたときの等輝度曲線を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an isoluminance curve when Δn · d of a liquid crystal is 0.5 in the liquid crystal display device. 下側円偏光板の光学軸配置を45°ずらしたときの等コントラスト曲線を示す図である。It is a figure which shows the isocontrast curve when the optical axis arrangement | positioning of a lower side circularly-polarizing plate is shifted 45 degrees. 下側円偏光板の光学軸配置を90°ずらしたときの等コントラスト曲線を示す図である。It is a figure which shows the isocontrast curve when the optical axis arrangement | positioning of a lower circularly-polarizing plate is shifted by 90 degrees. 比較例として本発明の範囲外のNzを有する波長板を用いた場合の等輝度曲線を示す図である。It is a figure which shows the equiluminance curve at the time of using the waveplate which has Nz outside the range of this invention as a comparative example. 本発明の電子機器の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the electronic device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…TFTアレイ基板、16,18…1/2波長板、17,19…直線偏光板、25…対向基板、50…液晶層 、162,182…1/4波長板

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... TFT array substrate, 16, 18 ... 1/2 wavelength plate, 17, 19 ... Linear polarizing plate, 25 ... Opposite substrate, 50 ... Liquid crystal layer, 162, 182 ... 1/4 wavelength plate

Claims (7)

一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶表示装置であって、
前記液晶層が、初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶からなり、前記一対の基板の外面には円偏光手段がそれぞれ設けられ、前記円偏光手段の各々が、入射光の波長の略1/2の位相差を有する1/2波長板と入射光の波長の略1/4の位相差を有する1/4波長板と直線偏光板とを有し、
前記1/2波長板について、その平面内における互いに直交する方位角方向の屈折率をnx1,ny1とし、厚さ方向の屈折率をnz1として、Nz1=(nx1−nz1)/(nx1−ny1)と定義した場合に、0.5≦Nz1≦1.0を満足するとともに、
前記1/4波長板について、その平面内における互いに直交する方位角方向の屈折率をnx2,ny2とし、厚さ方向の屈折率をnz2として、Nz2=(nx2−nz2)/(nx2−ny2)と定義した場合に、1.5≦Nz2≦2.0を満足することを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of substrates,
The liquid crystal layer is made of a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy in which the initial alignment state is vertical alignment, and circular polarization means are provided on the outer surfaces of the pair of substrates, respectively, and each of the circular polarization means is incident light. A ½ wavelength plate having a phase difference of approximately ½ of the wavelength of λ, a ¼ wavelength plate having a phase difference of approximately ¼ of the wavelength of incident light, and a linearly polarizing plate,
For the half-wave plate, Nz1 = (nx1-nz1) / (nx1-ny1) where the refractive index in the azimuth direction orthogonal to each other in the plane is nx1, ny1 and the refractive index in the thickness direction is nz1. And satisfying 0.5 ≦ Nz1 ≦ 1.0,
The refractive index in the azimuth direction orthogonal to each other in the plane is nx2, ny2 and the refractive index in the thickness direction is nz2, and Nz2 = (nx2-nz2) / (nx2-ny2) When defined as follows, 1.5 ≦ Nz2 ≦ 2.0 is satisfied.
前記液晶層の屈折率異方性をΔn、層厚をdとしたときのリタデーション値Δn・dが0.4〜0.5の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   2. The liquid crystal display according to claim 1, wherein a retardation value Δn · d when the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer is Δn and the layer thickness is d is in a range of 0.4 to 0.5. apparatus. 前記一対の基板のうちの一方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸とが互いに略直交し、一方の基板の外面に設けられた前記1/2波長板および前記1/4波長板の遅相軸(または進相軸)と他方の基板の外面に設けられた前記1/2波長板および前記1/4波長板の遅相軸(または進相軸)とが互いに略直交していることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。   The polarization axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of one of the pair of substrates and the polarization axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of the other substrate are substantially orthogonal to each other. The half-wave plate and the quarter-wave plate provided on the outer surface of the other substrate and the slow-axis (or fast-axis) of the quarter-wave plate and the quarter-wave plate provided on the outer surface of the other substrate, respectively. 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the slow axis (or fast axis) of the wave plate is substantially orthogonal to each other. 前記一対の基板のうちの一方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸とが互いに略平行であり、一方の基板の外面に設けられた前記1/2波長板および前記1/4波長板の遅相軸(または進相軸)と他方の基板の外面に設けられた前記1/2波長板および前記1/4波長板の遅相軸(または進相軸)とが互いに略平行であることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。   The polarization axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of one of the pair of substrates and the polarization axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of the other substrate are substantially parallel to each other, The half-wave plate provided on the outer surface of the substrate and the slow axis (or the fast axis) of the quarter-wave plate and the half-wave plate provided on the outer surface of the other substrate and the 1 / 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the slow axis (or fast axis) of the four-wavelength plate is substantially parallel to each other. 前記一対の基板のうちの一方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸と他方の基板の外面に設けられた前記直線偏光板の偏光軸とが略45°をなし、一方の基板の外面に設けられた前記1/2波長板および前記1/4波長板の遅相軸(または進相軸)と他方の基板の外面に設けられた前記1/2波長板および前記1/4波長板の遅相軸(または進相軸)とが略45°をなすことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。   The polarization axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of one of the pair of substrates and the polarization axis of the linearly polarizing plate provided on the outer surface of the other substrate form approximately 45 °, The half-wave plate provided on the outer surface of the substrate and the slow axis (or the fast axis) of the quarter-wave plate and the half-wave plate provided on the outer surface of the other substrate and the 1 / 3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a slow axis (or a fast axis) of the four-wave plate forms approximately 45 °. 1つのドット領域内に透過表示を行う透過表示領域と反射表示を行う反射表示領域とを備えたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の液晶表示装置。   6. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a transmissive display region for performing transmissive display and a reflective display region for performing reflective display within one dot region. 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

An electronic apparatus comprising the liquid crystal display device according to claim 1.

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