JP2005141070A - Viewing angle compensating plate and liquid crystal display device using it - Google Patents

Viewing angle compensating plate and liquid crystal display device using it Download PDF

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孝博 西岡
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伸 田畑
Tetsuya Satake
徹也 佐竹
Tetsuyuki Kurata
哲之 藏田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a viewing angle compensating plate which can expand a viewing angle of a transmission mode in a semi-transmission type liquid crystal display and a liquid crystal display device using it. <P>SOLUTION: The viewing angle compensating plate for a liquid crystal display having discotic liquid crystal aligned in a hybrid state is characterized in that it has a discotic liquid crystal layer whose discotic liquid crystal is aligned in the hybrid state so that the tilt angle of a director of the discotic liquid crystal becomes larger at the boundary of the side of a liquid crystal display device than at the boundary of the other side and also the inclined direction of the director of the discotic liquid crystal becomes roughly parallel with that of the director of liquid crystal for display in the liquid crystal display device. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半透過型液晶表示装置において透過モード(バックライト点灯時)の視野角を拡大するための視野角補償板およびそれを用いた液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a viewing angle compensator for enlarging a viewing angle in a transmissive mode (when a backlight is lit) in a transflective liquid crystal display device, and a liquid crystal display device using the same.

半透過型液晶表示装置は、反射モード(バックライト非点灯時)で表示を行なう反射部と透過モード(バックライト点灯時)で表示を行なう透過部とが1つの画素内に存在するように構成されたものである。   The transflective liquid crystal display device is configured such that a reflective portion that performs display in a reflective mode (when the backlight is not lit) and a transmissive portion that performs display in a transmissive mode (when the backlight is lit) exist in one pixel. It has been done.

従来より用いられている半透過型液晶表示装置の一般的な構成は、図5に示されるように、一対の透明基板31、32のあいだに液晶33が封入された液晶パネル34と、該液晶パネル34の前後両側に配置された第1位相差板35および第2位相差板36と、該一対の位相差板35、36の前後両側に配置された一対の偏光板37、38と、後方側の偏光板38の後方に配置されたバックライト39とを備えており、液晶パネル34の一部が反射部40となるように透明基板32の一部に反射膜42が形成され、該反射膜42が形成されない残りの部分が透過部41となるように構成されている。   As shown in FIG. 5, a general configuration of a transflective liquid crystal display device conventionally used includes a liquid crystal panel 34 in which a liquid crystal 33 is sealed between a pair of transparent substrates 31 and 32, and the liquid crystal A first retardation plate 35 and a second retardation plate 36 disposed on both front and rear sides of the panel 34, a pair of polarizing plates 37 and 38 disposed on both front and rear sides of the pair of retardation plates 35 and 36, and the rear A reflective film 42 is formed on a part of the transparent substrate 32 so that a part of the liquid crystal panel 34 becomes a reflection part 40. The remaining part where the film 42 is not formed is configured to be the transmission part 41.

反射部40には反射鏡の役目をする反射膜42が、通常は液晶パネル34内に設置されている。この反射膜は、液晶パネル34の外側(たとえば、液晶パネル34と第2位相差板36とのあいだ)に設置してある場合もある。   A reflective film 42 that serves as a reflecting mirror is usually provided in the liquid crystal panel 34 at the reflecting portion 40. In some cases, the reflective film is disposed outside the liquid crystal panel 34 (for example, between the liquid crystal panel 34 and the second retardation film 36).

位相差板35、36は、少なくとも1枚、通常2枚の位相差板を貼り合わせたものである。   The retardation plates 35 and 36 are obtained by bonding at least one, usually two retardation plates.

このように構成された半透過型液晶表示装置において、さらに透過モードの広視野角化のために、バックライト39側にある第2位相差板36の場所に、視野角補償板と呼ばれる特殊な位相差板の一種を設置する方法が一般的である。   In the transflective liquid crystal display device configured as described above, a special so-called viewing angle compensator is provided at the position of the second retardation plate 36 on the backlight 39 side in order to further widen the viewing angle of the transmission mode. A method of installing a kind of retardation plate is common.

たとえば、このような半透過型液晶パネルにおいて、バックライト側に屈折率主軸がパネル法線方向から傾斜した視野角補償板を設置することが提案されている(たとえば特許文献1参照)。   For example, in such a transflective liquid crystal panel, it has been proposed to install a viewing angle compensator with a refractive index main axis inclined from the normal direction of the panel on the backlight side (see, for example, Patent Document 1).

ノーマリーホワイトモードの場合、液晶層に電圧を印加して黒を表示する。このとき、液晶分子は基板面から起き上がっているので、見る方向をパネル法線から倒していったときの液晶層のリタデーション変化が大きい。そのため、視線を倒すと黒を表示していても光が漏れてきてしまい、視野角が狭い(半透過型の場合、視野角はコントラスト比が5になる視線角度で定義されるのが一般的である)。   In the normally white mode, a voltage is applied to the liquid crystal layer to display black. At this time, since the liquid crystal molecules rise from the substrate surface, the change in retardation of the liquid crystal layer when the viewing direction is tilted away from the panel normal is large. Therefore, if the line of sight is tilted, light leaks even when black is displayed, and the viewing angle is narrow (in the case of the semi-transmissive type, the viewing angle is generally defined by the viewing angle at which the contrast ratio is 5). Is).

前記のような特許文献1に記載される補償板は、この起き上がった液晶分子のリタデーションを相殺する様に働く(補償する)ので、視線を倒したときのリタデーション変化が小さくなり、黒の光漏れが改善し、視野角が広がる。   The compensation plate described in Patent Document 1 as described above works (compensates) to cancel the rise of the retardation of the liquid crystal molecules, so that the change in retardation when the line of sight is tilted is reduced and black light leakage occurs. Improves and widens the viewing angle.

透過型液晶パネルにおいては、ハイブリット型(補償用のディスコティック液晶分子の起き上がり角(チルト角)が、補償板の表側と裏側で異なっている配向)の視野角補償板(商品名 WVフィルム:富士写真フイルム(株)製)をパネルの両側に貼付することで広い視野角が得られる。   In the transmissive liquid crystal panel, a viewing angle compensator (product name: WV film: Fuji) is a hybrid type (an orientation in which the rising angle (tilt angle) of the discotic liquid crystal molecules for compensation differs between the front side and the back side of the compensator). A wide viewing angle can be obtained by attaching Photo Film Co., Ltd.) to both sides of the panel.

電圧を印加したときには、液晶分子は一様に起き上がるのではなく、基板界面では基板面に略平行で、そこからパネル内部に向かってだんだん起き上がっていく(パネル中央付近で一番起き上がっている)。この液晶分子の起き上がり角の変化に対応するように補償用のディスコティック液晶のチルト角を変化させたハイブリット型を用い、さらにパネル両側に貼付することで、補償効果を上げることができる(たとえば、非特許文献1参照)。   When a voltage is applied, the liquid crystal molecules do not rise uniformly, but at the interface of the substrate, they are almost parallel to the substrate surface and rise gradually from there toward the inside of the panel (most up near the center of the panel). By using a hybrid type in which the tilt angle of the discotic liquid crystal for compensation is changed so as to correspond to the change in the rising angle of the liquid crystal molecules, and further sticking to both sides of the panel, the compensation effect can be increased (for example, Non-patent document 1).

補償用液晶としてハイブリット配向した棒状のネマティック液晶を使用した視野角補償板、およびそれを使用した半透過型液晶パネルに関する特許が特許文献2に開示されている。パネル内の液晶分子の立上り方向と、補償用の液晶分子の立上り方向を逆にすることでリタデーションの補償を行なう。   Patent Document 2 discloses a viewing angle compensator using a rod-like nematic liquid crystal aligned in a hybrid orientation as a compensating liquid crystal, and a transflective liquid crystal panel using the viewing angle compensator. Retardation compensation is performed by reversing the rising direction of liquid crystal molecules in the panel and the rising direction of liquid crystal molecules for compensation.

特開2000−258769号公報JP 2000-258769 A 特開2003−156622号公報JP 2003-156622 A H.モリ、Y.イトウ、Y.ニシウラ、T.ナカムラおよびY.シナガワ共著「SID’97ダイジェスト」(出版元:情報ディスプレイ学会(Society for Information Display)、1997年5月発行、941〜944ページ)H. Mori, Y. Ito, Y. Nishiura, T. Nakamura and Y. "SID'97 digest" co-authored by Shinagawa (Publisher: Society for Information Display, May 1997, 941-944)

透過型液晶表示装置の場合、前記特許文献1のような屈折率主軸が明確に定義できる視野角補償板では補償効果が不十分であり、ハイブリット配向型の視野角補償板が必要であることが知られている(H.モリ、H.ナガイ、H.ナカヤマ、Y.イトウ、K.カメダ、K.アラカワおよびK.カワタ共著「SID’03ダイジェスト」(出版元:情報ディスプレイ学会(Society for Information Display)、2003年5月発行、1058〜1061ページ))。   In the case of a transmissive liquid crystal display device, a viewing angle compensator that can clearly define the refractive index principal axis as in Patent Document 1 has insufficient compensation effect, and a hybrid alignment type viewing angle compensator is necessary. "SID'03 digest" by H. Mori, H. Nagai, H. Nakayama, Y. Ito, K. Kameda, K. Arakawa, and K. Kawata (publisher: Society for Information Display (Society for Information) Display), published in May 2003, pages 1058-1061)).

ハイブリット配向型の視野角補償板としては、補償用液晶としてディスコティック液晶を使用したWVフィルム(富士写真フイルム(株)製)と、棒状ネマティック液晶を使用したNHフィルム(日石三菱(株)製)がある。しかし、NHフィルムはフィルム面内のリタデーションの均一性がWVフィルムに比べて劣るため、とくに画面サイズが大きい場合に、表示ムラとして視認されるという問題がある。一方、WVフィルムはもともと大型の透過型液晶モニター向けであり、このような問題はない。したがって、視野角補償板としては、ハイブリット配向したディスコティック液晶を用いるWVフィルムの方が好ましい。   As a hybrid alignment type viewing angle compensator, a WV film (Fuji Photo Film Co., Ltd.) using a discotic liquid crystal as a compensation liquid crystal, and an NH film (Nippon Mitsubishi Corp.) using a rod-like nematic liquid crystal are used. ) However, since the uniformity of retardation in the film surface is inferior to that of the WV film, the NH film has a problem that it is visually recognized as display unevenness especially when the screen size is large. On the other hand, the WV film is originally intended for a large transmissive liquid crystal monitor, and there is no such problem. Therefore, a WV film using a hybrid aligned discotic liquid crystal is preferable as the viewing angle compensator.

しかし、半透過型の場合、透過型液晶パネルのように使用者側に補償板を配置すると、反射モードでもこの補償板が偏光状態に影響するため、補償板をパネルの両側に貼付することはできず、バックライト側のみになる。また、使用者側には反射モードのために位相差板が設置されており、透過側表示装置とは光学的な設計が異なる。そのため、補償の効果が最大となる補償板の設置の仕方は、半透過型と透過型では異なる。   However, in the case of a transflective type, if a compensation plate is arranged on the user side like a transmissive liquid crystal panel, this compensation plate affects the polarization state even in the reflection mode. Not possible, only on the backlight side. Further, a phase difference plate is installed on the user side for the reflection mode, and the optical design is different from that of the transmission side display device. For this reason, the method of installing the compensation plate that maximizes the compensation effect differs between the transflective type and the transmissive type.

本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、半透過型液晶表示装置における透過モードの視野角が拡大することができる視野角補償板およびそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and provides a viewing angle compensator capable of expanding the viewing angle of a transmission mode in a transflective liquid crystal display device and a liquid crystal display device using the same. With the goal.

本発明では、ハイブリット型の視野角補償板を、補償用のディスコティック液晶のチルト角(ディスコティック液晶の「皿」の法線方向と基板面との角度)を、パネル側界面で大きく、偏光板側界面で小さくなるように配置する。   In the present invention, the hybrid type viewing angle compensator has a tilt angle of the discotic liquid crystal for compensation (the angle between the normal direction of the “dish” of the discotic liquid crystal and the substrate surface) at the interface on the panel side. It arrange | positions so that it may become small at the board side interface.

すなわち、本発明の視野角補償板は、ハイブリット配向しているディスコティック液晶を有する液晶表示装置用の視野角補償板であって、
ディスコティック液晶のダイレクタのチルト角が、液晶表示装置側の界面の方が他方の界面より大きくなるようにハイブリット配向したディスコティック液晶層を有し、
かつ、ディスコティック液晶のダイレクタの傾斜方向が、液晶表示装置内の表示用液晶のダイレクタの傾斜方向に略平行であることを特徴とする。
That is, the viewing angle compensator of the present invention is a viewing angle compensator for a liquid crystal display device having a discotic liquid crystal in a hybrid orientation,
Having a discotic liquid crystal layer that is hybrid-aligned so that the tilt angle of the director of the discotic liquid crystal is larger at the interface on the liquid crystal display device side than the other interface;
In addition, the tilt direction of the director of the discotic liquid crystal is substantially parallel to the tilt direction of the director of the display liquid crystal in the liquid crystal display device.

本発明の液晶表示装置は、一対の基板および、該一対の基板に狭持され、基板面に対し略平行に、かつ一様に配向した表示用液晶層からなり、一つの画素に透過部と反射部を有する液晶パネルと、
該液晶パネルの両側に配置された一対の偏光板と、
前記偏光板と液晶パネルとのあいだに配置された少なくとも1枚の位相差板と、
前記液晶パネルの背面の偏光板と液晶パネルとのあいだに配置された請求項1記載の視野角補償板とからなることを特徴とする。
The liquid crystal display device of the present invention comprises a pair of substrates and a display liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates and oriented substantially parallel to and substantially parallel to the substrate surface. A liquid crystal panel having a reflective portion;
A pair of polarizing plates disposed on both sides of the liquid crystal panel;
At least one phase difference plate disposed between the polarizing plate and the liquid crystal panel;
The viewing angle compensator according to claim 1, wherein the viewing angle compensator is disposed between a polarizing plate on a back surface of the liquid crystal panel and the liquid crystal panel.

本発明によれば、視野角補償板を半透過液晶パネルに貼付することにより、透過モードの視野角を拡大させることができる。   According to the present invention, the viewing angle in the transmission mode can be expanded by attaching the viewing angle compensation plate to the transflective liquid crystal panel.

つぎに、本発明の視野角補償板およびそれを用いた液晶表示装置を図面を参照しながらさらに詳細に説明する。   Next, the viewing angle compensator of the present invention and the liquid crystal display device using the same will be described in more detail with reference to the drawings.

本実施の形態では、ハイブリット配向したディスコティック液晶による補償効果の簡単な説明を、半透過型で主流であるホモジニアス配向(パネル内で一様に、基板面に対して略平行に配向)した表示用液晶層を例にして、以下に行なう(前記非特許文献1参照)。電圧を印加して黒を表示した状態での、液晶パネル内の液晶分子M1の配向と補償用ディスコティック液晶M2の配向の模式図を図3に示す。 In this embodiment, a brief explanation of the compensation effect by the hybrid aligned discotic liquid crystal is displayed in a semi-transmissive and mainstream homogeneous alignment (uniformly aligned within the panel and substantially parallel to the substrate surface). For example, the liquid crystal layer is used (see Non-Patent Document 1). FIG. 3 shows a schematic diagram of the orientation of the liquid crystal molecules M 1 in the liquid crystal panel and the orientation of the compensating discotic liquid crystal M 2 in a state where black is displayed by applying a voltage.

光が紙面内で進行する場合を考える。パネル内の表示用棒状液晶はダイレクタ方向(屈折率主軸のうち、主屈折率が異常光屈折率neである主軸方向を向いた単位ベクトルをダイレクタと呼ぶ)の主屈折率neが他の主屈折率noより大きく、補償用のディスコティック液晶はダイレクタ方向の主屈折率neが他の主屈折率noより小さい。そのため、図3に示されるように、表示用棒状液晶M1のダイレクタの傾斜方向(ダイレクタの基板面への射影の方向を傾斜方向と定義する)と、補償用のディスコティック液晶M2の傾斜方向とが平行になるようにディスコティック液晶層を配置すると、ディスコティック液晶のリタデーション(固有偏光に対する屈折率の差と光の透過した距離の積)は、棒状液晶のリタデーションを打ち消すように働く。実際には完全な相殺が達成されるわけではないが、補償用ディスコティック液晶がない場合に比べて、系全体のリタデーションは小さくなる。そのため、視線を倒したときのリタデーション変化が小さくなり、黒を表示したときの光漏れが改善し、視野角が広がる。 Consider the case where light travels in the paper. The rod-shaped liquid crystal for display in the panel has the main refractive index ne in the director direction (the main vector of the refractive index main axis that faces the main axis direction where the main refractive index is the extraordinary light refractive index ne is called the director). The compensation discotic liquid crystal has a main refractive index ne in the director direction smaller than the other main refractive index no. Therefore, as shown in FIG. 3, the direction of inclination of the director of the display-like liquid crystal M 1 (the direction of projection of the director onto the substrate surface is defined as the direction of inclination), and the inclination of the discotic liquid crystal M 2 for compensation. When the discotic liquid crystal layer is arranged so that the direction is parallel, the retardation of the discotic liquid crystal (the product of the difference in refractive index with respect to the intrinsic polarization and the distance through which light passes) works to cancel the retardation of the rod-like liquid crystal. In practice, complete cancellation is not achieved, but the overall retardation of the system is smaller than when no compensating discotic liquid crystal is provided. Therefore, the retardation change when the line of sight is tilted is reduced, the light leakage when displaying black is improved, and the viewing angle is widened.

液晶による偏光状態の変化は、数学的には行列によって表わすことができる(ジョーンズ(Jones)行列と呼ばれる)。図3の場合、液晶(棒状、ディスコティックともに)の主屈折率方向の1つが常に紙面に垂直な方向を向いているので、系のどの場所でも固有偏光状態は同じ方向の直線偏光である。そのため、この直線偏光を基底にとれば、系のどの場所でもJones行列は対角行列になる。対角行列は可換なので、入れ替えをしても結果は変わらない。つまり、補償用のディスコティック液晶層を逆にしても、その補償効果は変わらない(ただし、透過型液晶表示素子の主流であるツイステッド・ネマティック(Twisted-Nematic(TN))配向の場合は、表示用棒状液晶のダイレクタの方向が上下基板間でねじれているので、固有偏光の向きが変わってしまうため、補償用のディスコティック液晶層を逆にすると、補償効果も変わる)。   The change in the polarization state due to the liquid crystal can be expressed mathematically by a matrix (called the Jones matrix). In the case of FIG. 3, since one of the main refractive index directions of the liquid crystal (both rod-shaped and discotic) is always oriented in the direction perpendicular to the paper surface, the intrinsic polarization state is linearly polarized light in the same direction everywhere in the system. Therefore, if this linearly polarized light is taken as a basis, the Jones matrix becomes a diagonal matrix everywhere in the system. Since the diagonal matrix is commutative, the result will not change even if it is replaced. In other words, even if the discotic liquid crystal layer for compensation is reversed, the compensation effect does not change (however, in the case of the twisted-nematic (TN) orientation, which is the mainstream of transmissive liquid crystal display elements) Since the direction of the director of the rod-shaped liquid crystal for the use is twisted between the upper and lower substrates, the direction of the intrinsic polarization changes. Therefore, if the discotic liquid crystal layer for compensation is reversed, the compensation effect also changes).

通常、補償用ディスコティック液晶層は薄い樹脂フィルムのような支持体に貼付して使用される。この支持体としてはトリアセチルセルロース(TAC)のようなリタデーションの小さいフィルムを使用されるが、完全にリタデーションが0であるわけではないので、位相差板として働き、視野角に影響を与える。しかし、屈折率主軸の1つが紙面に垂直になるように支持体を設置すれば、場所はどこを選んでも視野角に与える影響は同じになる。   Usually, the compensating discotic liquid crystal layer is used by being attached to a support such as a thin resin film. As this support, a film having a small retardation such as triacetylcellulose (TAC) is used. However, since the retardation is not completely zero, it functions as a retardation plate and affects the viewing angle. However, if the support is installed so that one of the principal axes of the refractive index is perpendicular to the paper surface, the influence on the viewing angle is the same regardless of the location selected.

以上のことをまとめると、以下の3つの結論が導き出される。
・電圧が印加されて立ち上がった棒状液晶と補償用ディスコティック液晶がペアを組んでリタデーションを補償することによって視野角が広くなる。
・ペアの組み方は、その並び順によらない。
・補償用ディスコティック液晶層の支持体は視野角に影響を与えるが、どこに支持体があるかは関係ない。
In summary, the following three conclusions can be drawn.
-A viewing angle is widened by forming a pair of a rod-shaped liquid crystal and a compensating discotic liquid crystal that are raised by applying a voltage to compensate for retardation.
・ The way of pairing does not depend on the order.
-The support of the discotic liquid crystal layer for compensation affects the viewing angle, but it does not matter where the support is.

以上の説明は、液晶パネルを液晶の立上り方向(図3において紙面内の方向)から見た場合である。つぎは、立上り方向と垂直な方向から見た場合、つまり図3において紙面に垂直な平面内で光が進行する場合を考える。この場合の、パネル内の液晶分子の配向と補償用ディスコティック液晶の配向の模式図を図4に示す(光は図4では紙面内を進行する)。   The above description is a case where the liquid crystal panel is viewed from the rising direction of the liquid crystal (the direction in the drawing in FIG. 3). Next, consider a case where light travels in a plane perpendicular to the rising direction, that is, in a plane perpendicular to the paper surface in FIG. A schematic diagram of the orientation of the liquid crystal molecules in the panel and the orientation of the compensating discotic liquid crystal in this case is shown in FIG. 4 (light travels in the paper in FIG. 4).

この場合も、図に示したようなペアP1〜P6でリタデーションの打ち消しが生じ、補償用のディスコティック液晶層がない場合に比べて視野角が拡大する。 Also in this case, retardation cancellation occurs in the pairs P 1 to P 6 as shown in the figure, and the viewing angle is expanded as compared with the case where there is no compensation discotic liquid crystal layer.

しかし、液晶の立上り方向から見た場合と異なり、液晶(棒状、ディスコティックともに)の主屈折率方向は紙面に垂直な方向には向いていないので、固有偏光状態は系の場所で異なる。そのため、ある場所での固有偏光を基底にとると、他の場所のJones行列は対角行列では表わされない。一般的な行列は非可換なので、入れ替えをすると結果が変わる。つまり、液晶の立上り方向と垂直な方向から見た場合には、補償用のディスコティック液晶層を逆にすると、補償効果も変化する。   However, unlike when viewed from the rising direction of the liquid crystal, the main refractive index direction of the liquid crystal (both rod-shaped and discotic) is not oriented in the direction perpendicular to the paper surface, so that the intrinsic polarization state differs depending on the system location. Therefore, if the intrinsic polarization at a certain location is taken as a basis, the Jones matrix at other locations is not represented by a diagonal matrix. Since general matrices are non-commutative, changing the result will change the result. That is, when viewed from the direction perpendicular to the rising direction of the liquid crystal, the compensation effect changes when the compensating discotic liquid crystal layer is reversed.

図4に示されるように表示用棒状液晶M1の両側に補償用ディスコティック液晶M2を配置する場合は、パネルと隣接するディスコティック液晶から順番にペアP1〜P6を組むように配置しないと効果的な補償は得られない。 When disposing the compensating discotic liquid crystal M 2 on both sides of the display rod-shaped liquid crystal M 1 as shown in FIG. 4, the pairs P 1 to P 6 are not arranged in order from the discotic liquid crystal adjacent to the panel. And effective compensation can not be obtained.

透過型液晶パネルの主流である、透過型TNパネルについて、前記の補償用ディスコティック液晶の配置の、視野角特性に与える影響を検討した結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of examining the effect of the arrangement of the compensating discotic liquid crystal on the viewing angle characteristics of the transmissive TN panel, which is the mainstream of the transmissive liquid crystal panel.

透過型液晶パネルではコントラスト比(白表示の輝度を黒表示の輝度で割った値)が10となる視線方向のパネル法線からの角度で視野角を定義するのが一般的なので、表1でもこの定義を採用した。表中の「方向」とは視線方向を倒していく方向のことで、たとえば「左」はパネルを左側から見たときの視野角である。   In a transmissive liquid crystal panel, the viewing angle is generally defined by the angle from the panel normal in the viewing direction where the contrast ratio (the brightness of white display divided by the brightness of black display) is 10. This definition was adopted. The “direction” in the table is a direction in which the direction of the line of sight is tilted, and for example, “left” is a viewing angle when the panel is viewed from the left side.

補償用ディスコティック液晶の配置を表示用棒状液晶と補償用ディスコティック液晶でペアを作るように正しく配置すると、左右方向では視野角が広くなることがわかる。これは、前記で簡単に考察したように、表示用棒状液晶と補償用ディスコティック液晶でペアを作るように視野角補償板を配置すると、効果的に補償が働くためである。   It can be seen that when the arrangement of the compensating discotic liquid crystal is properly arranged so as to form a pair of the display rod-like liquid crystal and the compensating discotic liquid crystal, the viewing angle is widened in the horizontal direction. This is because, as briefly discussed above, when the viewing angle compensator is arranged so as to form a pair of the display rod-like liquid crystal and the compensating discotic liquid crystal, compensation works effectively.

Figure 2005141070
Figure 2005141070

半透過型の場合、透過型のように補償板をパネルの両側に貼付することはできず、バックライト側のみで補償を行なうため、表示素子の両側に視野角補償板を貼付する場合のようなきれいなペアを作ることはできない。また、半透過型では視野角補償板とは別に位相差板を使用する。そのため、透過型のように単純な考察により、視野角補償板の正しい配置を決定することはできない。   In the case of the transflective type, the compensation plate cannot be attached to both sides of the panel as in the case of the transmissive type. Since compensation is performed only on the backlight side, the viewing angle compensation plate is attached to both sides of the display element. A beautiful pair cannot be made. In the transflective type, a phase difference plate is used separately from the viewing angle compensation plate. For this reason, the correct arrangement of the viewing angle compensators cannot be determined by simple considerations such as the transmission type.

以上に述べた理由から、半透過型の透過モードを広視野角化する場合は、このディスコティック液晶層の向きも検討する必要がある。しかし、そのような検討の報告は過去にない。   For the reasons described above, the orientation of the discotic liquid crystal layer needs to be examined when the transflective mode is widened. However, there have been no reports of such studies in the past.

以上のことをまとめると、以下の3つの結論が導き出される。
・電圧が印加されて立ち上がった棒状液晶と補償用ディスコティック液晶がペアを組んでリタデーションを補償することで視野角が広くなる。
・ペアの組み方は、その並び順に依存するため、補償用ディスコティック液晶層の向きは検討する必要がある。
・補償用ディスコティック液晶層の支持体は視野角に影響を与え、どこに支持体があるかに依存するため、支持体をどこに配置するかは検討する必要がある。
In summary, the following three conclusions can be drawn.
The viewing angle is widened by forming a pair of a rod-like liquid crystal that has risen when a voltage is applied and a compensating discotic liquid crystal to compensate for retardation.
-Since the way of pairing depends on the arrangement order, it is necessary to consider the direction of the compensating discotic liquid crystal layer.
-Since the support of the discotic liquid crystal layer for compensation affects the viewing angle and depends on where the support is, it is necessary to consider where to place the support.

つまり、半透過型液晶パネルの透過モードの広視野角化のために、補償用液晶層にハイブリッド配向したディスコティック液晶を使用した視野角補償板を使用する場合、とくに左右方向の視野角が、補償用ディスコティック液晶層の向き、および支持体の設置場所に依存するため、これらの最適化が必要である。   In other words, when using a viewing angle compensator that uses a discotic liquid crystal that is hybrid-aligned in the compensation liquid crystal layer in order to increase the viewing angle of the transmission mode of the transflective liquid crystal panel, the viewing angle in the horizontal direction is These optimizations are necessary because they depend on the orientation of the compensating discotic liquid crystal layer and the location of the support.

現在、市販品として入手可能な補償用液晶層にハイブリッド配向したディスコティック液晶を使用した視野角補償板は、WVフィルム(商品名、富士写真フイルム(株)製)のみである。WVフィルムは支持体のTACフィルム上にハイブリット配向した補償用ディスコティック液晶層を積層したものであり、TAC側のディスコティック液晶のチルト角(ダイレクタの基板平面からの立上り角)が大きい視野角補償板である。   Currently, the only viewing angle compensator that uses a discotic liquid crystal hybrid-aligned with a compensation liquid crystal layer available as a commercial product is a WV film (trade name, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.). The WV film is a TAC film on the support layered with a hybrid alignment discotic liquid crystal layer, and the tilt angle of the discotic liquid crystal on the TAC side (the rising angle of the director from the substrate plane) is compensated for viewing angle. It is a board.

ディスコティック液晶層の向きを変えると、支持体であるTACの位置も自動的に変わるので、検討すべきディスコティック液晶層の向きおよびTACの位置の組合せは、以下の2通りである。
・ディスコティック液晶のチルト角が偏光板側より液晶パネル側が大きい。このときTACはディスコティック液層層とパネルのあいだに位置する
・ディスコティック液晶のチルト角が偏光板側より液晶パネル側が小さい。このときTACはディスコティック液層層と偏光板のあいだに位置する
When the orientation of the discotic liquid crystal layer is changed, the position of the TAC as the support automatically changes. Therefore, there are the following two combinations of the orientation of the discotic liquid crystal layer and the position of the TAC to be examined.
-The tilt angle of the discotic liquid crystal is larger on the liquid crystal panel side than on the polarizing plate side. At this time, the TAC is located between the discotic liquid layer and the panel. The tilt angle of the discotic liquid crystal is smaller on the liquid crystal panel side than on the polarizing plate side. At this time, the TAC is located between the discotic liquid layer and the polarizing plate.

実施の形態1
図1に示される本実施の形態の半透過型液晶表示装置のパネル構成は、一対の透明基板1、2のあいだに液晶3が封入された液晶パネル4と、該液晶パネル4の前後両側に配置された4枚の位相差板、すなわち第1位相差板5、第2位相差板6、第3位相差板7および第4位相差板8と、該4枚の位相差板5〜8の前後両側に配置された一対の偏光板9、10と、後方側の偏光板10の後方に配置されたバックライト11とを備え、液晶パネル4の一部を反射部として透明基板2の内面側に反射膜(図示せず)が形成され、反射膜が形成されない残りの部分が透過部となるように構成され、さらに、液晶パネル4と後方側の第3位相差板7とのあいだには、支持体12と、補償用ディスコティック液晶層13とからなる視野角補償板14が配置されている。
Embodiment 1
The panel configuration of the transflective liquid crystal display device according to the present embodiment shown in FIG. 1 includes a liquid crystal panel 4 in which liquid crystal 3 is sealed between a pair of transparent substrates 1 and 2, and both front and rear sides of the liquid crystal panel 4. The four phase plates arranged, that is, the first phase plate 5, the second phase plate 6, the third phase plate 7 and the fourth phase plate 8, and the four phase plates 5-8. A pair of polarizing plates 9 and 10 disposed on both front and rear sides, and a backlight 11 disposed on the rear side of the polarizing plate 10 on the rear side, and the inner surface of the transparent substrate 2 with a part of the liquid crystal panel 4 as a reflecting portion A reflection film (not shown) is formed on the side, and the remaining portion where the reflection film is not formed is configured as a transmission part. Further, between the liquid crystal panel 4 and the third retardation plate 7 on the rear side. Is provided with a viewing angle compensator 14 comprising a support 12 and a compensating discotic liquid crystal layer 13. It is.

視野角補償板14には市販の透過型TNパネル用のWVフィルム(商品名、富士写真フイルム(株)製)などが用いられる。このWVフィルムを図1のようにTACフィルムからなる支持体12が液晶パネル4側に来るように設置した。この場合、図2に示されるように補償用ディスコティック液晶13のチルト角θcが偏光板10側より液晶パネル4側が大きくなる。 For the viewing angle compensation plate 14, a commercially available WV film (trade name, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) for transmissive TN panels is used. As shown in FIG. 1, the WV film was placed so that the support 12 made of a TAC film was on the liquid crystal panel 4 side. In this case, as shown in FIG. 2, the tilt angle θ c of the compensating discotic liquid crystal 13 is larger on the liquid crystal panel 4 side than on the polarizing plate 10 side.

WVフィルムの正面(補償板面内)リタデーションReは約−35nm、厚さ方向のリタデーションRthは約156nm、平均傾斜角が約19°のものを使用した。Reの値が負になっているのは、WVフィルムのディスコティック液晶は、ディスコティック液晶の傾斜方向とは直交する方向にリタデーションを発生するためである。   The front (inside the compensation plate) retardation Re of the WV film was about -35 nm, the retardation Rth in the thickness direction was about 156 nm, and the average tilt angle was about 19 °. The value of Re is negative because the discotic liquid crystal of the WV film generates retardation in a direction orthogonal to the tilt direction of the discotic liquid crystal.

使用者側の位相差板を、第1および第2位相差板5、6と2枚使用するのは以下の理由による。リタデーションは波長に依存するが(分散と呼ばれる)、位相差板(ポリカーボネートなどの透明樹脂製が一般的である)と液晶材料では、その分散が異なるので、位相差板が1枚の場合は、ある波長で光学特性を最適化すると、他の波長では最適な条件からずれてしまう。したがって、白表示の着色、黒表示の光漏れによるコントラスト比の低下の原因となる。位相差板を2枚組み合わせることにより、組み合わせた位相差板のリタデーションの分散を液晶材料の分散に近づけることで、広い波長範囲で光学特性を最適化することができることが知られている(特開平10−68816号公報参照)。通常、第1位相差板5は200〜300nm、第2位相差板6は80〜140nmのものを用いる。   Two user-side phase difference plates, the first and second phase difference plates 5 and 6, are used for the following reason. Retardation depends on the wavelength (called dispersion), but the dispersion is different between the retardation plate (transparent resin such as polycarbonate is generally used) and the liquid crystal material, so when there is only one retardation plate, If the optical properties are optimized at a certain wavelength, it will deviate from the optimum conditions at other wavelengths. Therefore, the contrast ratio is reduced due to white display coloring and black display light leakage. It is known that by combining two retardation plates, optical properties can be optimized in a wide wavelength range by bringing the dispersion of retardation of the combined retardation plates close to the dispersion of the liquid crystal material (Japanese Patent Laid-open No. Hei. 10-68816). Usually, the first retardation plate 5 is 200 to 300 nm, and the second retardation plate 6 is 80 to 140 nm.

バックライト側の位相差板を、第3および第4位相差板7、8と2枚使用するのも、同じ理由である。ただし、視野角補償板14(WVフィルム)もリタデーションReを有するので、位相差板7とのリタデーションの合計が80〜140nmになるようにした。   The reason why two retardation plates on the backlight side are used as the third and fourth retardation plates 7 and 8 is the same reason. However, since the viewing angle compensation plate 14 (WV film) also has retardation Re, the total retardation with the retardation plate 7 is set to 80 to 140 nm.

各位相差板5〜8(住友化学工業(株)製)のリタデーションの値は表2の通りである。   The retardation values of the respective retardation plates 5 to 8 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) are as shown in Table 2.

Figure 2005141070
Figure 2005141070

液晶パネルの液晶層のリタデーションは320nmとし、液晶層はホモジニアス配向(パネル内で一様に、基板面に対して略平行に配向)させた。表示用液晶のダイレクタの傾斜方向は、補償用ディスコティック液晶のダイレクタの傾斜方向と平行にし、この方向をパネル下方向とした。   The retardation of the liquid crystal layer of the liquid crystal panel was 320 nm, and the liquid crystal layer was homogeneously aligned (aligned uniformly in the panel and substantially parallel to the substrate surface). The tilt direction of the director of the liquid crystal for display was made parallel to the tilt direction of the director of the discotic liquid crystal for compensation, and this direction was set as the downward direction of the panel.

比較例1
実施の形態1の構成で、WVフィルムの貼付の向きを、TAC側が偏光板側に来るよう裏表逆向きに設置した。この場合、補償用ディスコティック液晶のチルト角が偏光板側より液晶パネル側が小さくなる。
Comparative Example 1
In the configuration of the first embodiment, the direction of application of the WV film was set upside down so that the TAC side came to the polarizing plate side. In this case, the tilt angle of the compensating discotic liquid crystal is smaller on the liquid crystal panel side than on the polarizing plate side.

視野角の比較表
表3に実施の形態1と比較例1の視野角を示す。半透過型液晶表示素子の場合、コントラスト比が5となる視線方向のパネル法線からの角度で視野角を定義するのが一般的なので、表3でもこの定義を採用した。表3中の「方向」とは視線方向を倒していく方向のことで、たとえば「左」はパネルを左側から見たときの視野角である。
Table of Viewing Angle Comparison Table 3 shows the viewing angles of Embodiment 1 and Comparative Example 1. In the case of a transflective liquid crystal display element, since the viewing angle is generally defined by the angle from the panel normal in the viewing direction where the contrast ratio is 5, this definition is also adopted in Table 3. The “direction” in Table 3 is the direction in which the direction of the line of sight is tilted, and for example, “left” is the viewing angle when the panel is viewed from the left side.

Figure 2005141070
Figure 2005141070

以上のように、本発明の視野角補償板、すなわち、ディスコティック液晶のダイレクタのチルト角が、液晶表示装置側の界面の方が他方の界面より大きくなるようにハイブリット配向したディスコティック液晶層を有し、かつ、ディスコティック液晶のダイレクタの傾斜方向が、液晶表示装置内の表示用液晶のダイレクタの傾斜方向に略平行であることを特徴とする視野角補償板を、ホモジニアス配向した表示用液晶層を備えた半透過型液晶表示素子に、パネル背面(使用者の反対側)の偏光板と液晶パネルのあいだに配置することにより、左右方向に視野角が広くなった。   As described above, the viewing angle compensator of the present invention, i.e., the discotic liquid crystal layer in which the tilt angle of the director of the discotic liquid crystal is hybrid-aligned so that the interface on the liquid crystal display device side is larger than the other interface. A liquid crystal for display having a viewing angle compensator having a homogeneous orientation with a viewing angle compensator characterized in that the direction of inclination of the director of the discotic liquid crystal is substantially parallel to the direction of inclination of the director of the liquid crystal for display in the liquid crystal display device By arranging the transflective liquid crystal display element having a layer between the polarizing plate on the back of the panel (opposite to the user) and the liquid crystal panel, the viewing angle is widened in the left-right direction.

本発明の視野角補償板を備えた液晶表示装置の一実施の形態を示す断面説明図である。It is a section explanatory view showing one embodiment of a liquid crystal display provided with a viewing angle compensator of the present invention. 図1の補償用ディスコティック液晶のチルト角を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the tilt angle of the discotic liquid crystal for compensation of FIG. 一般的な透過型液晶パネルにおける、液晶パネルの液晶分子の配向と、補償用ディスコティック液晶分子の配向を模式的に説明するための説明図であって、液晶分子の立上り方向からパネルを見た場合の説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating typically the orientation of the liquid crystal molecule of a liquid crystal panel in a general transmissive liquid crystal panel, and the orientation of a discotic liquid crystal molecule for compensation, and it looked at the panel from the rising direction of the liquid crystal molecule It is explanatory drawing in the case. 一般的な透過型液晶パネルにおける、液晶パネルの液晶分子の配向と、補償用ディスコティック液晶分子の配向を模式的に説明するための説明図であって、液晶分子の立上り方向と垂直な方向からパネルを見た場合の説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating typically the orientation of the liquid crystal molecule of a liquid crystal panel and the orientation of a discotic liquid crystal molecule for compensation in a general transmission type liquid crystal panel, Comprising: From the direction perpendicular to the rising direction of a liquid crystal molecule It is explanatory drawing at the time of seeing a panel. 一般的な半透過型液晶表示装置の断面説明図である。It is sectional explanatory drawing of a general transflective liquid crystal display device.

符号の説明Explanation of symbols

4 液晶パネル
5 第1位相差板
6 第2位相差板
7 第3位相差板
8 第4位相差板
9、10 偏光板
11 バックライト
12 支持体
13 補償用ディスコティック液晶
14 視野角補償板
4 LCD panel
5 First retardation plate
6 Second retardation plate
7 Third retardation plate
8 Fourth retardation plate 9, 10 Polarizing plate 11 Backlight 12 Support 13 Compensating discotic liquid crystal 14 Viewing angle compensation plate

Claims (2)

ハイブリット配向しているディスコティック液晶を有する液晶表示装置用の視野角補償板であって、
ディスコティック液晶のダイレクタのチルト角が、液晶表示装置側の界面の方が他方の界面より大きくなるようにハイブリット配向したディスコティック液晶層を有し、
かつ、ディスコティック液晶のダイレクタの傾斜方向が、液晶表示装置内の表示用液晶のダイレクタの傾斜方向に略平行であることを特徴とする視野角補償板。
A viewing angle compensator for a liquid crystal display device having a discotic liquid crystal in a hybrid orientation,
Having a discotic liquid crystal layer that is hybrid-aligned so that the tilt angle of the director of the discotic liquid crystal is larger at the interface on the liquid crystal display device side than the other interface;
A viewing angle compensator, wherein the direction of inclination of the director of the discotic liquid crystal is substantially parallel to the direction of inclination of the director of the liquid crystal for display in the liquid crystal display device.
一対の基板、および該一対の基板に狭持され、基板面に対し略平行に、かつ一様に配向した表示用液晶層からなり、一つの画素に透過部と反射部を有する液晶パネルと、
該液晶パネルの両側に配置された一対の偏光板と、
前記偏光板と液晶パネルとのあいだに配置された少なくとも1枚の位相差板と、
前記液晶パネルの背面の偏光板と液晶パネルとのあいだに配置された請求項1記載の視野角補償板
とからなることを特徴とする液晶表示装置。
A pair of substrates and a liquid crystal panel that is sandwiched between the pair of substrates, and is composed of a display liquid crystal layer that is aligned substantially parallel to the substrate surface and uniformly, and has a transmissive portion and a reflective portion in one pixel;
A pair of polarizing plates disposed on both sides of the liquid crystal panel;
At least one phase difference plate disposed between the polarizing plate and the liquid crystal panel;
2. A liquid crystal display device comprising: a viewing angle compensation plate according to claim 1, which is disposed between a polarizing plate on a back surface of the liquid crystal panel and the liquid crystal panel.
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