JP2005338504A - Liquid crystal display element - Google Patents

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JP2005338504A JP2004158158A JP2004158158A JP2005338504A JP 2005338504 A JP2005338504 A JP 2005338504A JP 2004158158 A JP2004158158 A JP 2004158158A JP 2004158158 A JP2004158158 A JP 2004158158A JP 2005338504 A JP2005338504 A JP 2005338504A
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Chigusa Tago
千種 多胡
Yuzo Hisatake
雄三 久武
Akio Murayama
昭夫 村山
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Japan Display Central Inc
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Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display element capable of improving a viewing angle characteristic and decreasing in the cost. <P>SOLUTION: The liquid crystal display element is equipped with a polarizer constitution body P including a 1st polarizing plate PL1, a variable retarder constitution body VR including a liquid crystal cell C, and an analyzer constitution body A including a 1st polarizing plate PL2. The 1st polarizing plate PL1 and 2nd polarizing plate PL2 are arranged having their axes of transmission almost in parallel to each other. The polarizer constitution body P and analyzer constitution body A are each equipped with at least one retardation plate so that back display is obtained in a state wherein an in-surface phase difference of the variable retarder constitution body VR is nearly zero. Phase difference plates which are nearly equal in in-surface phase difference among retardation plates constituting the polarizer constitution body P and analyzer constitution body A are arranged so that their slow phase axes cross each other. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、液晶表示素子に係り、特に円偏光主導型の垂直配向モードの液晶表示素子に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display element, and more particularly to a circularly polarized light-driven vertical alignment mode liquid crystal display element.

液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力である等の様々な特徴を有しており、OA機器、情報端末、時計、及びテレビ等の様々な用途に応用されている。特に、薄膜トランジスタ(以下、TFTという)を有する液晶表示装置は、その高い応答性から、携帯テレビやコンピュータなどのように多量の情報を表示するモニタとして用いられている。   A liquid crystal display device has various features such as thinness, light weight, and low power consumption, and is applied to various uses such as OA equipment, information terminals, watches, and televisions. In particular, a liquid crystal display device having a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is used as a monitor for displaying a large amount of information, such as a portable television or a computer, because of its high responsiveness.

近年、情報量の増加に伴い、画像の高精細化や表示速度の高速化に対する要求が高まっている。これら要求のうち画像の高精細化は、例えば、上述したTFTが形成するアレイ構造を微細化することによって実現されている。   In recent years, with an increase in the amount of information, there is an increasing demand for higher definition of images and higher display speed. Of these requirements, high definition of an image is realized, for example, by miniaturizing an array structure formed by the TFT described above.

一方、表示速度の高速化に関しては、従来の表示モードに代わって、例えばネマティック液晶を用いたOCB(Optically Compensated Birefringence)モード、VAN(Vertically Aligned Nematic)モード、HAN(Hybrid Aligned Nematic)モード、及び、π配列モード、並びにスメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶(SSFLC: Surface−Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal)モード及び反強誘電性液晶(AFLC: Anti−Ferroelectric Liquid Crystal)モードなどを採用することが検討されている。   On the other hand, regarding the increase in display speed, instead of the conventional display mode, for example, an OCB (Optically Compensated Birefringence) mode, a VAN (Vertical Aligned Nematic) mode, a HAN (Hybrid Aligned N) mode, and a HAN (Hybrid Aligned N) mode are used. It employs a π-alignment mode, an interface-stable ferroelectric liquid crystal (SSFLC) mode, an anti-ferroelectric liquid crystal (AFLC) mode, and the like using a smectic liquid crystal. It is being considered.

これら表示モードのうち、特にVANモードは、従来のTN(Twisted Nematic)モードよりも速い応答速度を得ることができ、さらに静電気破壊のような不良発生の原因となるラビング処理を垂直配向により不要にできるという特長を有している。なかでも、配向分割型VANモード(以下、MVAモードという)は、視野角の拡大が比較的容易なことから特に注目されている。   Among these display modes, the VAN mode, in particular, can obtain a faster response speed than the conventional TN (Twisted Nematic) mode, and further eliminates rubbing processing that causes defects such as electrostatic breakdown by vertical alignment. It has the feature that it can. Among them, the alignment-divided VAN mode (hereinafter referred to as MVA mode) is particularly attracting attention because it is relatively easy to expand the viewing angle.

MVAモードでは、マスクラビング、画素電極構造の工夫、画素内に突起を設けるなどして、これらによって画素電極及び対向電極から画素領域に印加される電界の傾きを制御することが行われている。液晶層の画素領域は、液晶分子の配向方向が電圧印加状態で互いに90°の角度をなすような例えば4つのドメインに配向分割され、これにより、視角特性の対称性改善と反転現象の抑止を実現している。   In the MVA mode, mask rubbing, devising the pixel electrode structure, providing protrusions in the pixel, and the like control the gradient of the electric field applied to the pixel region from the pixel electrode and the counter electrode. The pixel region of the liquid crystal layer is divided into, for example, four domains in which the orientation direction of the liquid crystal molecules forms an angle of 90 ° with each other when a voltage is applied, thereby improving the symmetry of the viewing angle characteristics and suppressing the inversion phenomenon. Realized.

なおかつ、液晶分子が基板主面にほぼ垂直に配列した状態、すなわち黒表示状態での液晶層の位相差の視角依存性を負の位相差板を用いて補償し、これにより、視角に対するコントラスト(CR)を良好なものとしている。さらに、この負の位相差板が偏光板の視角依存性も補償するような面内位相差をもつ2軸位相差板であれば、さらに優れた視角−コントラスト特性を実現することができる。   In addition, the viewing angle dependence of the phase difference of the liquid crystal layer in a state where the liquid crystal molecules are arranged substantially perpendicular to the substrate main surface, that is, in the black display state, is compensated by using a negative retardation plate, whereby the contrast with respect to the viewing angle ( CR) is good. Further, if the negative retardation plate is a biaxial retardation plate having an in-plane retardation that compensates the viewing angle dependency of the polarizing plate, further excellent viewing angle-contrast characteristics can be realized.

しかしながら、従来のMVAモードでは、各画素内を配向分割しているため、配向分割境界及び配向分割構造である画素内突起や画素電極スリットの近傍にシュリーレン配向や意図しない方位への配向など、望ましい液晶配列方位とは異なる方位に配列した領域が形成される。   However, in the conventional MVA mode, each pixel is oriented and divided, so that it is desirable to have an orientation dividing boundary and an orientation dividing structure in the vicinity of the projection in the pixel and the pixel electrode slit, such as schlieren orientation and orientation in an unintended direction. A region arranged in an orientation different from the liquid crystal orientation is formed.

直線偏光板を用い、直線偏光主導の複屈折制御をした液晶表示素子のクロスニコル下における液晶層の透過率Tlp(LC)は次式で表わされる。

Figure 2005338504
The transmittance Tlp (LC) of the liquid crystal layer under the crossed Nicols of the liquid crystal display element using the linearly polarizing plate and controlled by birefringence led by the linearly polarized light is expressed by the following equation.
Figure 2005338504

この数式(1)において、Iは偏光板の透過軸に平行な直線偏光の透過率であり、θは液晶層の遅相軸と偏光板の光軸とのなす角度であり、Vは印加電圧であり、dは液晶層の厚みであり、λは液晶表示素子への入射光の波長である。 In this equation (1), I 0 is the transmittance of linearly polarized light parallel to the transmission axis of the polarizing plate, θ is the angle formed by the slow axis of the liquid crystal layer and the optical axis of the polarizing plate, and V is applied Voltage, d is the thickness of the liquid crystal layer, and λ is the wavelength of light incident on the liquid crystal display element.

数式(1)において、屈折率異方性Δn(λ,V)は、その領域における実効的な印加電圧及びネマティック液晶分子の各々の傾き角に依存する。T(LC)を0乃至Iに変化させるためには、Δn(λ,V)d/λを0乃至λ/2のレンジで変化させ、なおかつ、θの値をπ/4(rad)とする必要がある。このため、液晶分子がπ/4以外の方位に配列した領域では、透過率が低下することになる。前述したように、MVAモードは、配向分割をしているために、必然的にこうした領域を伴っている。したがって、MVAモードは、TNモードなどと比較して透過率が低いといった問題を有している。 In Equation (1), the refractive index anisotropy Δn (λ, V) depends on the effective applied voltage in that region and the tilt angle of each nematic liquid crystal molecule. In order to change T (LC) from 0 to I 0 , Δn (λ, V) d / λ is changed in the range of 0 to λ / 2, and the value of θ is π / 4 (rad). There is a need to. For this reason, in a region where liquid crystal molecules are arranged in an orientation other than π / 4, the transmittance is lowered. As described above, the MVA mode inevitably accompanies such a region because of the alignment division. Therefore, the MVA mode has a problem that the transmittance is lower than that of the TN mode.

こうした問題を解決するために、円偏光主導型のMVAモードが検討されている。直線偏光板の代わりに位相差板すなわち進相軸及び遅相軸をそれぞれ透過する所定波長の光の間に1/4波長の位相差を与える一軸の4分の1波長板を備えた偏光板、つまり円偏光板を用いることによって前述した問題を解決している。円偏光板を用い、円偏光主導型の複屈折制御をした液晶表示素子のクロスニコル下における液晶層の透過率Tcp(LC)は次式で表わされる。

Figure 2005338504
In order to solve these problems, a circularly polarized MVA mode has been studied. A polarizing plate provided with a uniaxial quarter-wave plate that gives a phase difference of ¼ wavelength between light of a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis instead of the linear polarizing plate That is, the problem mentioned above is solved by using a circularly polarizing plate. The transmittance Tcp (LC) of the liquid crystal layer under the crossed Nicols of a liquid crystal display element that uses a circularly polarizing plate and is controlled by birefringence of the circularly polarized light type is expressed by the following equation.
Figure 2005338504

この数式(2)からわかるように、透過率Tcp(LC)は、液晶分子の配列方位に依存しない。したがって、配向分割境界及び配向分割構造の近傍にシュリーレン配向や意図しない方位への配向など、望ましい液晶配列方位とは異なる方位に配列した領域を伴っていても液晶分子の傾きさえ制御できれば、所望の透過率を得ることができるわけである。   As can be seen from this equation (2), the transmittance Tcp (LC) does not depend on the orientation of the liquid crystal molecules. Therefore, if the tilt of the liquid crystal molecules can be controlled even if there is a region arranged in an orientation different from the desired liquid crystal orientation, such as schlieren orientation or orientation in an unintentional orientation in the vicinity of the orientation division boundary and the orientation division structure, The transmittance can be obtained.

しかしながら、従来の円偏光主導型のMVAモードは、視角特性が狭いといった問題を抱えている。   However, the conventional circular polarization-led MVA mode has a problem that the viewing angle characteristic is narrow.

図7は、従来の円偏光主導型MVAモードの液晶表示素子の断面構造の一例を示したものである。図7に示すように、第1基板13は、その内面に設けられたITO(インジクム・ティン・オキサイド)からなる共通電極9を備えており、この共通電極9上に画素内を配向分割するための突起12を備えている。これと対向する第2基板14は、その内面に設けられたITOからなる画素電極10を備えており、画素内を配向分割するためのスリット11(画素電極がない領域)を備えている。共通電極9と画素電極10との間には、誘電異方性が負のネマティック液晶7が狭持されており、液晶分子8が電圧を印加しない状態にて基板主面に対してほぼ垂直に配列するよう配向処理がなされている。   FIG. 7 shows an example of a cross-sectional structure of a conventional circularly polarized light-driven MVA mode liquid crystal display element. As shown in FIG. 7, the first substrate 13 includes a common electrode 9 made of ITO (Indicum Tin Oxide) provided on the inner surface of the first substrate 13. The protrusion 12 is provided. The second substrate 14 facing this is provided with a pixel electrode 10 made of ITO provided on the inner surface thereof, and provided with slits 11 (regions where no pixel electrode is provided) for orientation division within the pixel. A nematic liquid crystal 7 having a negative dielectric anisotropy is sandwiched between the common electrode 9 and the pixel electrode 10, and the liquid crystal molecules 8 are substantially perpendicular to the main surface of the substrate when no voltage is applied. Orientation treatment is performed so as to arrange them.

こうした構造からなる液晶セルは、その両外面にそれぞれ設けられた、位相差板3,4、及び、偏光板5,6を備えている。位相差板3、4は、屈折率異方性(nx>ny=nz)を有する1軸の4分の1波長板であり、その遅相軸が偏光板5,6の透過軸とπ/4(rad)の角度をなすように設けられている。   The liquid crystal cell having such a structure includes retardation plates 3 and 4 and polarizing plates 5 and 6 provided on both outer surfaces thereof. The retardation plates 3 and 4 are uniaxial quarter-wave plates having refractive index anisotropy (nx> ny = nz), and the slow axis thereof is the transmission axis of the polarizing plates 5 and 6 and π / It is provided so as to form an angle of 4 (rad).

このような構造では、一対の位相差板3,4は、それぞれの遅相軸が互いに直交する構造となるので、負の位相差板として作用する。例えば550nmの波長の光に対しては−280nm程度の負の位相差を与える。これに対し、液晶層7は、電界制御により2分の1波長の位相差変化を得るには、材料の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとを乗じた値Δn・dを300nm以上とする必要がある。このため、液晶表示素子としてのトータルの位相差はゼロとはならず、黒表示時の視角特性が劣化する。また、1軸の4分の1波長板を用いているので、偏光板の視角特性に起因して液晶層に入射する円偏光の偏光特性にも視角依存性が生じている。   In such a structure, the pair of phase difference plates 3 and 4 function as negative phase difference plates because their slow axes are perpendicular to each other. For example, a negative phase difference of about −280 nm is given to light having a wavelength of 550 nm. On the other hand, the liquid crystal layer 7 has a value Δn · d obtained by multiplying the refractive index anisotropy Δn of the material and the liquid crystal layer thickness d to be 300 nm or more in order to obtain a half-wavelength phase change by electric field control. It is necessary to. For this reason, the total phase difference as a liquid crystal display element does not become zero, and the viewing angle characteristics at the time of black display deteriorate. In addition, since a uniaxial quarter-wave plate is used, the viewing angle dependence also occurs in the polarization characteristics of the circularly polarized light incident on the liquid crystal layer due to the viewing angle characteristics of the polarizing plate.

このようにして、従来の円偏光主導型MVAモードは、液晶層に入射する入射光を略円偏光として前述した透過率が低い問題を解決しているが、液晶層に入射する円偏光の視角依存性や液晶層の位相差の視角依存性を補償する手段を設けていないため、コントラスト視角が狭いといった問題が生じる。   In this way, the conventional circularly polarized light-driven MVA mode solves the above-described problem of low transmittance by making the incident light incident on the liquid crystal layer substantially circularly polarized, but the viewing angle of the circularly polarized light incident on the liquid crystal layer Since no means for compensating the dependency and the viewing angle dependency of the retardation of the liquid crystal layer is provided, there arises a problem that the contrast viewing angle is narrow.

図8は、図7に示した構造を有する液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果の一例である。ここでは、0度(deg.)及び180度(deg.)の方位が画面の左右方向に相当し、90度(deg.)及び270度(deg.)の方位が画面の上下方向に相当するものとする。図8に示すように、コントラスト比が10:1以上の視野は、上下左右とも±40°程度と狭く、実用に耐え得る特性は得られていなかった。   FIG. 8 is an example of measurement results of isocontrast curves of the liquid crystal display element having the structure shown in FIG. Here, azimuths of 0 degrees (deg.) And 180 degrees (deg.) Correspond to the horizontal direction of the screen, and azimuths of 90 degrees (deg.) And 270 degrees (deg.) Correspond to the vertical direction of the screen. Shall. As shown in FIG. 8, the field of view with a contrast ratio of 10: 1 or more is as narrow as about ± 40 ° in the top, bottom, left, and right, and characteristics that can withstand practical use were not obtained.

こうした問題に対し、1軸の4分の1波長板の代わりに図10に示すような屈折率異方性(nx>ny>nz)を有する2軸の4分の1波長板を用いて液晶層に入射する円偏光の視角依存性を補償し、視角特性を改善する提案がなされている。   To solve this problem, a liquid crystal is formed by using a biaxial quarter-wave plate having a refractive index anisotropy (nx> ny> nz) as shown in FIG. 10 instead of the uniaxial quarter-wave plate. There have been proposals for compensating the viewing angle dependence of circularly polarized light incident on the layer and improving the viewing angle characteristics.

図9は、図10に示した2軸の4分の1波長板15を用いた円偏光主導型MVAモード液晶表示素子の断面構造の一例を示したものである。この構造では、用いた4分の1波長板の屈折率楕円体が図10に示すようにnx>ny>nzとなっているため、面内の位相差は4分の1波長であり、上下で面内遅相軸が互いに直交するように配置すれば負の位相差板として機能するので、その位相差値を制御すれば液晶層の法線方向の位相差を補償し、視角特性が改善される。   FIG. 9 shows an example of a cross-sectional structure of a circularly polarized light-driven MVA mode liquid crystal display element using the biaxial quarter wave plate 15 shown in FIG. In this structure, since the refractive index ellipsoid of the quarter-wave plate used is nx> ny> nz as shown in FIG. 10, the in-plane phase difference is a quarter wavelength, If the in-plane slow axes are arranged perpendicular to each other, it functions as a negative retardation plate, so controlling the retardation value compensates for the phase difference in the normal direction of the liquid crystal layer and improves viewing angle characteristics. Is done.

図11は、図9に示した円偏光主導型MVAモード液晶表示素子の等コントラスト曲線の実測結果である。図8に示した結果と比較して、若干視野が拡大され、特性の改善がなされていることがわかる。しかしながら、斜め方位については、コントラスト比10:1以上の視野は±80°程度と広いが上下左右方位は±40°程度と実用に耐え得る視角特性となっていない。これは、液晶層の法線方向の位相差が前述した2軸の4分の1波長板である程度改善されるものの、実際、用いることができるフィルムとしては高分子フィルムであり、液晶層の位相差の波長分散に合致させることが困難であることに起因している。また、円偏光板として見れば、十分な視角特性を得る構造とはなっていないことも前述したコントラスト比の視角特性の一因となっている。   FIG. 11 shows actual measurement results of isocontrast curves of the circularly polarized light-driven MVA mode liquid crystal display element shown in FIG. Compared with the results shown in FIG. 8, it can be seen that the field of view is slightly enlarged and the characteristics are improved. However, with respect to the oblique direction, the visual field having a contrast ratio of 10: 1 or more is as wide as about ± 80 °, but the vertical and horizontal directions are about ± 40 °, which is not a practical viewing angle characteristic. Although the phase difference in the normal direction of the liquid crystal layer is improved to some extent by the biaxial quarter-wave plate described above, it is actually a polymer film that can be used. This is because it is difficult to match the wavelength dispersion of the phase difference. Further, when viewed as a circularly polarizing plate, the fact that the structure does not provide a sufficient viewing angle characteristic also contributes to the aforementioned viewing angle characteristic of the contrast ratio.

これに対し、図10に示した2軸の4分の1波長板の代わりに図13に示すような屈折率異方性を有する2軸の4分の1波長板を用いた円偏光主導型MVAモード液晶表示素子も提案されている。   On the other hand, instead of the biaxial quarter wave plate shown in FIG. 10, a circularly polarized light led type using a biaxial quarter wave plate having refractive index anisotropy as shown in FIG. An MVA mode liquid crystal display element has also been proposed.

図12は、図13に示した2軸の4分の1波長板16を用いた円偏光主導型MVAモード液晶表示素子の断面構造の一例を示したものである。この構造では、用いた4分の1波長板の屈折率異方性が図13に示すようにxn>ny<nzとなっている。図7及び図9に示した構造と同様に、MVAモードの液晶セルの外面に4分の1波長板16及び偏光板5,6を配置した構造となっている。   FIG. 12 shows an example of a cross-sectional structure of a circularly polarized light-driven MVA mode liquid crystal display element using the biaxial quarter wave plate 16 shown in FIG. In this structure, the refractive index anisotropy of the quarter-wave plate used is xn> ny <nz as shown in FIG. Similar to the structure shown in FIGS. 7 and 9, the quarter wave plate 16 and the polarizing plates 5 and 6 are arranged on the outer surface of the MVA mode liquid crystal cell.

図12に示した構造では、用いた4分の1波長板の屈折率がny<nzとなっているため、仮にnx>nzであってもこれを液晶セルの上下で遅相軸が直交となるよう配置しても、1軸の4分の1波長板を上下で直交配置した図7の構造と比較して負の位相差としての作用が弱まるし、nx<nzの場合は正の位相差を生ずる。したがって、液晶層の屈折率異方性Δnが極めて小さい場合、つまり、液晶層の位相差変化量が2分の1波長を下回り、液晶セルの透過率が不十分となるような条件としない限り、図7の構造よりもコントラスト視角特性が狭くなってしまう。   In the structure shown in FIG. 12, since the refractive index of the quarter-wave plate used is ny <nz, even if nx> nz, the slow axis is orthogonal above and below the liquid crystal cell. Even if arranged in such a manner, the effect as a negative phase difference is weakened compared with the structure of FIG. 7 in which uniaxial quarter wave plates are arranged vertically at the upper and lower positions. A phase difference is produced. Therefore, unless the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal layer is extremely small, that is, unless the liquid crystal layer has a phase difference change amount less than a half wavelength and the transmittance of the liquid crystal cell is insufficient. Therefore, the contrast viewing angle characteristic becomes narrower than the structure of FIG.

図14は、図12に示した円偏光主導型MVAモード液晶表示素子の等コントラスト曲線の実測結果である。図14に示すように、コントラスト比が1:1以下の領域が生じており、図8及び図11より狭い視角特性となっていることがわかる。こうした特性となっているのは、図9に示した構造と同様に、円偏光板として見れば、十分な視角特性を得る構造とはなっていないことも一因している。   FIG. 14 shows actual measurement results of isocontrast curves of the circularly polarized light-driven MVA mode liquid crystal display element shown in FIG. As shown in FIG. 14, a region having a contrast ratio of 1: 1 or less occurs, and it can be seen that the viewing angle characteristics are narrower than those in FIGS. Similar to the structure shown in FIG. 9, this characteristic is partly due to the fact that the structure does not provide a sufficient viewing angle characteristic when viewed as a circularly polarizing plate.

また、図9に示した構造及び図12に示した構造は、ともに2軸の4分の1波長板を用いている。こうした2軸の位相差板は、高分子フィルムを2軸延伸して得ているため、製造コストが高くなる問題を抱えている。また、屈折率の制御も限られた範囲でしかなしえないので、所望の屈折率楕円体を実現することが困難となっている。さらには、2軸性を得るために、材料の選択範囲が狭く、液晶の屈折率の波長分散特性に合致させることが困難であるといった問題も抱えている。(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照。)
T.Ishinabe etal,A Wide Viewing Angle Polarizer and a Quarter−wave plate with a Wide Wavelength Range for Extremely High Quality LCDs,IDW’01 Proceedings,p485(2001) Y.Iwamoto etal,Improvement of Display Performance of High Transmittance Photo−Alined Multi−domain Vertical Alignment LCDs Using Circular Polarizers,IDW’02 Proceedings,p85(2002)
The structure shown in FIG. 9 and the structure shown in FIG. 12 both use a biaxial quarter wave plate. Since such a biaxial retardation plate is obtained by biaxially stretching a polymer film, it has a problem that the production cost is increased. In addition, since the refractive index can be controlled only within a limited range, it is difficult to realize a desired refractive index ellipsoid. Furthermore, in order to obtain biaxiality, there is a problem that the selection range of the material is narrow and it is difficult to match the wavelength dispersion characteristic of the refractive index of the liquid crystal. (For example, see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2.)
T.A. Ishinobe et al, A Wide Viewing Angle Polarizer and a Quarter-wave plate with a Wide Wavelength Range for Extremely High Quality 01 Prod. Y. Iwamoto et al, Improvement of Display Performance of High Transmissance Photo-Alinized Multi-domain Vertical LCDs Usable Circlar2

この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、視角特性を改善することができ、しかも、コストの低減が可能な液晶表示素子を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display element that can improve viewing angle characteristics and can reduce costs.

この発明の第1の様態による液晶表示素子は、
2枚の電極付基板間に液晶層を挟持した液晶セルを、第1偏光板と第2偏光板との間に配置した液晶表示素子であって、
前記第1偏光板を含む偏光子構成体と、
前記液晶セルを含む可変リターダー構成体と、
前記第2偏光板を含む検光子構成体と、を備え、
前記第1偏光板及び前記第2偏光板のそれぞれの透過軸が略平行であり、
前記偏光子構成体及び前記検光子構成体は、前記可変リターダー構成体の面内位相差が略ゼロである状態で黒表示となるように、それぞれ少なくとも1枚の位相差板を備えて構成され、
前記偏光子構成体及び前記検光子構成体を構成する位相差板のうち、面内位相差が略等しい位相差板は、それぞれの遅相軸が互いに交差するように配置されたことを特徴とする。
The liquid crystal display element according to the first aspect of the present invention is
A liquid crystal display element in which a liquid crystal cell having a liquid crystal layer sandwiched between two substrates with electrodes is disposed between a first polarizing plate and a second polarizing plate,
A polarizer construction comprising the first polarizing plate;
A variable retarder structure comprising the liquid crystal cell;
An analyzer structure including the second polarizing plate,
The transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are substantially parallel,
Each of the polarizer structure and the analyzer structure includes at least one retardation plate so that black display is obtained in a state where the in-plane retardation of the variable retarder structure is substantially zero. ,
Among the phase difference plates constituting the polarizer structure and the analyzer structure, the phase difference plates having substantially the same in-plane retardation are arranged so that their slow axes intersect each other. To do.

この発明の第2の様態による液晶表示素子は、
2枚の電極付基板間に液晶層を挟持した液晶セルの一方の側に配置された第1偏光板と、
前記液晶セルの他方の側に配置された第2偏光板と、
前記第1偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第1位相差板と、
前記第2偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第2位相差板と、
前記第1偏光板と前記第1位相差板との間に配置された第3位相差板と、
前記第2偏光板と前記第2位相差板との間に配置された第4位相差板と、を備え、
前記第1位相差板と前記第3位相差板とが協同して前記第1偏光板を通過した直線偏光に4分の1波長の位相差を付与し、かつ、
前記第2位相差板と前記第4位相差板とが協同して前記第2偏光板を通過した直線偏光に4分の1波長の位相差を付与するものであり、しかも、
前記第1偏光板及び前記第2偏光板のそれぞれの透過軸が略平行であることを特徴とする。
The liquid crystal display element according to the second aspect of the present invention is
A first polarizing plate disposed on one side of a liquid crystal cell having a liquid crystal layer sandwiched between two substrates with electrodes;
A second polarizing plate disposed on the other side of the liquid crystal cell;
A first retardation plate disposed between the first polarizing plate and the liquid crystal cell;
A second retardation plate disposed between the second polarizing plate and the liquid crystal cell;
A third retardation plate disposed between the first polarizing plate and the first retardation plate;
A fourth retardation plate disposed between the second polarizing plate and the second retardation plate,
The first retardation plate and the third retardation plate cooperate to give a quarter-wave phase difference to the linearly polarized light that has passed through the first polarizing plate, and
The second retardation plate and the fourth retardation plate cooperate to give a quarter-wave phase difference to the linearly polarized light that has passed through the second polarizing plate,
The transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are substantially parallel.

この発明の第3の様態による液晶表示素子は、
2枚の電極付基板間に液晶層を挟持した液晶セルを、第1偏光板と第2偏光板との間に配置し、前記第1偏光板側から入射した偏光光と前記第2偏光板側から入射した偏光光が極性の異なる円偏光または楕円偏光となるように、前記第1偏光板と前記液晶セルとの間及び前記第2偏光板と前記液晶セルとの間にそれぞれ少なくとも1枚の位相差板を配置した液晶表示素子において、
前記第1偏光板の透過軸と前記第2偏光板の透過軸との交差角は、コントラストの視角特性に対応した特性値が基準値以上となるように設定されたことを特徴とする。
The liquid crystal display element according to the third aspect of the present invention is
A liquid crystal cell having a liquid crystal layer sandwiched between two substrates with electrodes is disposed between a first polarizing plate and a second polarizing plate, and polarized light incident from the first polarizing plate side and the second polarizing plate At least one sheet between the first polarizing plate and the liquid crystal cell and between the second polarizing plate and the liquid crystal cell so that the polarized light incident from the side becomes circularly polarized light or elliptically polarized light having different polarities. In the liquid crystal display element in which the retardation plate is arranged,
The crossing angle between the transmission axis of the first polarizing plate and the transmission axis of the second polarizing plate is set such that a characteristic value corresponding to a viewing angle characteristic of contrast is equal to or greater than a reference value.

この発明によれば、視野角特性を改善することができ、しかも、コストの低減が可能な液晶表示素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display element that can improve viewing angle characteristics and can reduce costs.

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示素子について図面を参照して説明する。   Hereinafter, a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、一実施の形態に係る液晶表示素子の構成を概略的に示す図である。ここでは、特に、各画素の液晶分子が液晶層に電圧を印加していない状態において基板主面に対してほぼ垂直に配向した円偏光主導型の垂直配向モードの液晶表示素子について説明するが、この発明は、2枚の電極付基板間に電圧を印加する手段を設けた縦電界型の電界制御複屈折(ECB)モードの液晶表示素子に適用可能である。   FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a liquid crystal display element according to an embodiment. Here, in particular, a description will be given of a circularly polarized light-driven vertical alignment mode liquid crystal display element in which the liquid crystal molecules of each pixel are aligned substantially perpendicular to the main surface of the substrate in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer. The present invention is applicable to a longitudinal electric field type electric field controlled birefringence (ECB) mode liquid crystal display device provided with means for applying a voltage between two substrates with electrodes.

すなわち、図1に示した液晶表示素子は、偏光子構成体Pと、可変リターダー構成体VRと、検光子構成体Aと、を備えている。可変リターダー構成体VRは、偏光子構成体Pと検光子構成体Aとの間に配置されている。   That is, the liquid crystal display element shown in FIG. 1 includes a polarizer structure P, a variable retarder structure VR, and an analyzer structure A. The variable retarder structure VR is disposed between the polarizer structure P and the analyzer structure A.

可変リターダー構成体VRは、2枚の電極付基板間に液晶層を挟持したドットマトリクス型の液晶セルCを備えている。すなわち、この液晶セルCは、MVAモードの液晶セルであって、アクティブマトリクス基板14と対向基板13との間に液晶層7を挟持した構造を有している。また、これらアクティブマトリクス基板14と対向基板13との間隔は、図示しないスペーサによって一定に維持されている。   The variable retarder structure VR includes a dot matrix type liquid crystal cell C in which a liquid crystal layer is sandwiched between two substrates with electrodes. That is, the liquid crystal cell C is an MVA mode liquid crystal cell and has a structure in which the liquid crystal layer 7 is sandwiched between the active matrix substrate 14 and the counter substrate 13. The distance between the active matrix substrate 14 and the counter substrate 13 is kept constant by a spacer (not shown).

アクティブマトリクス基板14は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板を用いて構成され、その一方の主面上に、走査線や信号線などの各種配線、走査線と信号線との交差部付近に設けられたスイッチング素子などを備えている。また、アクティブマトリクス基板14は、各画素のスイッチング素子に接続された画素電極10を備えている。画素電極10の表面は、液晶層7に含まれる液晶分子の配向を制御する配向膜によって覆われている。   The active matrix substrate 14 is configured using a light-transmitting insulating substrate such as a glass substrate, and on one main surface thereof, various wirings such as scanning lines and signal lines, and intersections between the scanning lines and the signal lines. A switching element or the like provided in the vicinity is provided. The active matrix substrate 14 includes a pixel electrode 10 connected to a switching element of each pixel. The surface of the pixel electrode 10 is covered with an alignment film that controls the alignment of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 7.

走査線及び信号線などの各種配線は、アルミニウム、モリブデン、銅などによって形成されている。また、スイッチング素子は、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層とし、アルミニウム、モリブデン、クロム、銅、タンタルなどをメタル層として備えた薄膜トランジスタ(TFT)である。このスイッチング素子は、走査線、信号線、並びに画素電極10と接続されている。アクティブマトリクス基板14では、このような構成により、所望の画素電極10に対して選択的に電圧を印加することを可能としている。   Various wirings such as scanning lines and signal lines are formed of aluminum, molybdenum, copper, or the like. The switching element is, for example, a thin film transistor (TFT) including amorphous silicon or polysilicon as a semiconductor layer and aluminum, molybdenum, chromium, copper, tantalum, or the like as a metal layer. The switching element is connected to the scanning line, the signal line, and the pixel electrode 10. The active matrix substrate 14 can selectively apply a voltage to a desired pixel electrode 10 with such a configuration.

画素電極10は、ITO(インジウム・ティン・オキサイド)のような光透過性を有する導電材料によって形成され得る。配向膜は、ポリイミドなどの光透過性を有する樹脂材料からなる薄膜によって構成されている。なお、この実施形態では、配向膜には、ラビング処理は施さずに液晶分子8に垂直配向性を付与している。   The pixel electrode 10 may be formed of a light-transmitting conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide). The alignment film is constituted by a thin film made of a resin material having optical transparency such as polyimide. In this embodiment, the alignment film is not subjected to rubbing treatment, and the liquid crystal molecules 8 are given vertical alignment.

対向基板13は、ガラス基板などの光透過性を有する絶縁基板を用いて構成され、その一方の主面上に、共通電極9を備えている。この共通電極9の表面は、液晶層7に含まれる液晶分子の配向を制御する配向膜によって覆われている。共通電極9は、画素電極10と同様に、光透過性を有する導電材料、例えばITOによって形成され得る。また、配向膜は、アクティブマトリクス基板14側の配向膜と同様に、光透過性を有する樹脂材料、例えばポリイミドによって形成され得る。なお、この実施形態では、共通電極9は、すべての画素電極と切れ目なく対向するよう平坦な連続膜として形成されている。   The counter substrate 13 is configured using a light-transmitting insulating substrate such as a glass substrate, and includes a common electrode 9 on one main surface thereof. The surface of the common electrode 9 is covered with an alignment film that controls the alignment of liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 7. Similar to the pixel electrode 10, the common electrode 9 can be formed of a light-transmitting conductive material, for example, ITO. In addition, the alignment film can be formed of a light-transmitting resin material, such as polyimide, similarly to the alignment film on the active matrix substrate 14 side. In this embodiment, the common electrode 9 is formed as a flat continuous film so as to face all the pixel electrodes without a break.

カラー液晶表示素子として構成する場合、液晶セルCは、カラーフィルタ層を備えている。カラーフィルタ層は、3原色例えば青、緑、赤にそれぞれ着色された着色層で構成されている。このカラーフィルタ層は、アクティブマトリクス基板14側の絶縁基板と画素電極10との間に設けてCOA(color filter on array)構造を採用しても良いし、対向基板13側に設けてもよい。   When configured as a color liquid crystal display element, the liquid crystal cell C includes a color filter layer. The color filter layer is composed of colored layers colored in three primary colors such as blue, green and red. The color filter layer may be provided between the insulating substrate on the active matrix substrate 14 side and the pixel electrode 10 to adopt a COA (color filter on array) structure, or may be provided on the counter substrate 13 side.

COA構造を採用した場合、カラーフィルタ層にはコンタクトホールが設けられており、画素電極10は、このコンタクトホールを介してスイッチング素子と接続されている。このようなCOA構造は、アクティブマトリクス基板14と対向基板13とを貼り合わせて液晶セルCを構成する際に、アライメントマークなどを利用した高精度な位置合わせが不要となる利点を有している。   When the COA structure is adopted, a contact hole is provided in the color filter layer, and the pixel electrode 10 is connected to the switching element through this contact hole. Such a COA structure has an advantage that, when the active matrix substrate 14 and the counter substrate 13 are bonded together to form the liquid crystal cell C, high-precision alignment using an alignment mark or the like is not required. .

液晶層7は、誘電異方性が負のネマティック液晶組成物によって構成されている。この実施の形態では、液晶組成物として、メルク(株)社製のMJ02151を用いた。ここで用いた液晶材料の屈折率異方性Δnは、0.093(測定波長は550nmである。以下位相差板の屈折率や位相差は全て波長550nmでの測定値を記す。)であり、液晶層7の厚みdは3.3μmである。したがって、液晶層7のΔn・dは、308nmである。   The liquid crystal layer 7 is composed of a nematic liquid crystal composition having a negative dielectric anisotropy. In this embodiment, MJ02151 manufactured by Merck Co., Ltd. was used as the liquid crystal composition. The refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material used here is 0.093 (measurement wavelength is 550 nm. Hereinafter, the refractive index and retardation of the retardation plate are all measured values at a wavelength of 550 nm). The thickness d of the liquid crystal layer 7 is 3.3 μm. Therefore, Δn · d of the liquid crystal layer 7 is 308 nm.

この実施の形態に係る液晶表示素子は、液晶セルCにおいて、所定電圧を印加した状態もしくは印加電圧にかかわらず、画素内の液晶分子が少なくとも2方位を向くように配向制御された配向分割型の垂直配向モードを採用している。特に、各画素における開口領域のうち、少なくとも半分の領域において、液晶分子の配列方位が第2偏光板PL2の吸収軸(若しくは透過軸)と略平行となるように制御されることが望ましい。   The liquid crystal display element according to this embodiment is an alignment division type liquid crystal cell C in which alignment is controlled so that liquid crystal molecules in a pixel face at least two directions regardless of a state in which a predetermined voltage is applied or an applied voltage. Vertical alignment mode is adopted. In particular, it is desirable to control the alignment direction of the liquid crystal molecules so as to be substantially parallel to the absorption axis (or transmission axis) of the second polarizing plate PL2 in at least half of the opening area in each pixel.

このような配向制御は、図1に示したように、画素内に配向分割制御用の突起12を備えることで実現可能であるし、また、画素電極10または共通電極9の一部に配向分割制御用のスリット11を設けることでも実現可能であり、さらには、アクティブマトリクス基板14及び対向基板13における液晶層7を挟持する面に配向分割制御用のラビング等の配向処理を施した配向膜を設けることでも実現可能である。さらには、これらの突起12、スリット11、及び、配向処理を施した配向膜の少なくとも2つを組み合わせても良いことは言うまでもない。   Such alignment control can be realized by providing alignment division control protrusions 12 in the pixel as shown in FIG. 1, and alignment division is performed on a part of the pixel electrode 10 or the common electrode 9. It can also be realized by providing the control slit 11, and further, an alignment film obtained by performing alignment processing such as rubbing for alignment division control on the surface of the active matrix substrate 14 and the counter substrate 13 that sandwiches the liquid crystal layer 7. It can also be realized by providing. Furthermore, it goes without saying that at least two of these protrusions 12, slits 11, and alignment films subjected to alignment treatment may be combined.

偏光子構成体P及び検光子構成体Aは、可変リターダー構成体VRの面内位相差が略ゼロである状態で黒表示となるように、それぞれ少なくとも1枚の位相差板を備えて構成されている。なお、面内位相差とは、基板主面と平行な面内で直交する2方位での屈折率(例えばnx及びny)の差に起因して生ずる位相差である。   Each of the polarizer structure P and the analyzer structure A is configured to include at least one phase difference plate so that the variable retarder structure VR displays black when the in-plane phase difference of the variable retarder structure VR is substantially zero. ing. The in-plane phase difference is a phase difference caused by a difference in refractive indexes (for example, nx and ny) in two directions orthogonal to each other in a plane parallel to the main surface of the substrate.

すなわち、偏光子構成体Pは、液晶セルCの光源すなわちバックライトユニットBL側に配置されている。ここで説明する偏光子構成体Pは、第1偏光板PL1の他に2枚の位相差板を備えており、第1偏光板PL1と液晶セルCとの間に配置された第1位相差板R1と、第1偏光板PL1と第1位相差板R1との間に配置された第3位相差板R3と、を備えて構成されている。   That is, the polarizer structure P is disposed on the light source of the liquid crystal cell C, that is, on the backlight unit BL side. The polarizer structure P described here includes two retardation plates in addition to the first polarizing plate PL1, and the first retardation that is disposed between the first polarizing plate PL1 and the liquid crystal cell C. It comprises a plate R1, and a third retardation plate R3 disposed between the first polarizing plate PL1 and the first retardation plate R1.

検光子構成体Aは、液晶セルCの観察側に配置されている。ここで説明する検光子構成体Aは、第2偏光板PL2の他に2枚の位相差板を備えており、第2偏光板PL2と液晶セルCとの間に配置された第2位相差板R2と、第2偏光板PL2と第2位相差板R2との間に配置された第4位相差板R4と、を備えて構成されている。   The analyzer structure A is disposed on the observation side of the liquid crystal cell C. The analyzer structure A described here includes two retardation plates in addition to the second polarizing plate PL2, and the second retardation provided between the second polarizing plate PL2 and the liquid crystal cell C. The plate R2 includes a fourth retardation plate R4 disposed between the second polarizing plate PL2 and the second retardation plate R2.

第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2は、それぞれ、面内において互いにほぼ直交する透過軸及び吸収軸を有している。第1位相差板R1及び第2位相差板R2は、それぞれ、面内において互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、進相軸及び遅相軸をそれぞれ透過する所定波長(例えば550nm)の光の間に1/4波長の位相差(面内位相差)を与える4分の1波長板として機能する。第3位相差板R3及び第4位相差板R4は、それぞれ、面内において互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、進相軸及び遅相軸をそれぞれ透過する所定波長(例えば550nm)の光の間に1/2波長の位相差(面内位相差)を与える2分の1波長板として機能する。   Each of the first polarizing plate PL1 and the second polarizing plate PL2 has a transmission axis and an absorption axis that are substantially orthogonal to each other in the plane. Each of the first retardation plate R1 and the second retardation plate R2 has a fast axis and a slow axis that are substantially orthogonal to each other in the plane, and has a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis, respectively. It functions as a quarter-wave plate that gives a quarter-wave phase difference (in-plane phase difference) between (for example, 550 nm) light. Each of the third retardation plate R3 and the fourth retardation plate R4 has a fast axis and a slow axis that are substantially orthogonal to each other in the plane, and has a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis, respectively. It functions as a half-wave plate that gives a half-wave phase difference (in-plane phase difference) between (for example, 550 nm) light.

第1位相差板R1及び第2位相差板R2は、協同して第1偏光板PL1の透過軸を通過した直線偏光をほぼ円偏光として出射する。   The first retardation plate R1 and the second retardation plate R2 cooperate to emit linearly polarized light that has passed through the transmission axis of the first polarizing plate PL1 as substantially circularly polarized light.

第2位相差板R2は、所定波長(例えば550nm)に対しては、第1偏光板PL1の透過軸を通過した直線偏光の位相を1/2ずらす。また、第1位相差板R1は、所定波長(例えば550nm)に対しては、第2位相差板R2を通過した偏光の位相を1/4ずらす(第2位相差板R2が直線偏光の位相を1/2進めるようにずらした場合には、第1位相差板R1は第2位相差板R2を出射した偏光の位相を1/4戻すようにずらす作用を生じさせる)。   The second retardation plate R2 shifts the phase of the linearly polarized light that has passed through the transmission axis of the first polarizing plate PL1 by ½ with respect to a predetermined wavelength (for example, 550 nm). In addition, the first retardation plate R1 shifts the phase of the polarized light that has passed through the second retardation plate R2 with respect to a predetermined wavelength (for example, 550 nm) (the second retardation plate R2 is a phase of linearly polarized light). Is shifted so as to advance by 1/2, the first retardation plate R1 shifts the phase of the polarized light emitted from the second retardation plate R2 back to ¼).

さらに、上述した所定波長より長い波長の光に対しては、第2位相差板R2は、第1偏光板PL1の透過軸を通過した直線偏光の位相を1/2より大きくずらす。この場合、第1位相差板R1は、第2位相差板R2を通過した偏光の位相を1/4より大きくずらす。例えば、第2位相差板R2が直線偏光の位相を2/3進めるようにずらした場合は、第1位相差板R1は第2位相差板R2を出射した偏光の位相を5/12戻すように作用し、結果的に前記直線偏光の位相を2/3−5/12=1/4ずらし、所定波長同様の偏光状態(=円偏光)を得る。   Furthermore, for light having a wavelength longer than the predetermined wavelength described above, the second retardation plate R2 shifts the phase of linearly polarized light that has passed through the transmission axis of the first polarizing plate PL1 by more than ½. In this case, the first retardation plate R1 shifts the phase of the polarized light that has passed through the second retardation plate R2 by more than ¼. For example, when the second retardation plate R2 shifts the phase of the linearly polarized light by 2/3, the first retardation plate R1 returns the phase of the polarized light emitted from the second retardation plate R2 by 5/12. As a result, the phase of the linearly polarized light is shifted by 2 / 3-5 / 12 = 1/4 to obtain a polarization state similar to a predetermined wavelength (= circularly polarized light).

逆に、上述した所定波長より短い波長の光に対しては、第2位相差板R2は、第1偏光板PL1の透過軸を通過した直線偏光の位相を1/2より小さく、第1位相差板R1は、第2位相差板R2を通過した偏光の位相を1/4より小さくずらし、協同して前記直線偏光の位相を1/4ずらし、所定波長同様の偏光状態(=円偏光)を得る。   Conversely, for light having a wavelength shorter than the predetermined wavelength described above, the second retardation plate R2 has a phase of linearly polarized light that has passed through the transmission axis of the first polarizing plate PL1 smaller than 1/2, The phase difference plate R1 shifts the phase of the polarized light that has passed through the second phase difference plate R2 to be smaller than ¼, cooperates to shift the phase of the linearly polarized light by ¼, and has a polarization state similar to a predetermined wavelength (= circularly polarized light). Get.

同様に第3位相差板R3及び第4位相差板R4は、協同して可変リターダー構成体VRを出射した偏光の位相を1/4ずらすよう構成されている。   Similarly, the third retardation plate R3 and the fourth retardation plate R4 are configured to cooperate to shift the phase of polarized light emitted from the variable retarder structure VR by ¼.

可変リターダー構成体VRは、液晶セルCの法線方向位相差の視角特性を補償する補償手段を備えている。すなわち、液晶セルCは、その法線方向に正の位相差RLC(Δn・d=308nm)を有している。一方で、偏光子構成体P及び検光子構成体Aは、それぞれの法線方向に負の位相差R及びRを有している。偏光子構成体Pの法線方向位相差Rは、第1偏光板PL1を構成するTACなどで形成されたベースフィルム、第1位相差板R1、及び、第3位相差板R3におけるそれぞれの法線方向位相差の和に相当する。検光子構成体Aの法線方向位相差Rは、第2偏光板PL2を構成するTACなどで形成されたベースフィルム、第2位相差板R2、及び、第4位相差板R4におけるそれぞれの法線方向位相差の和に相当する。 The variable retarder structure VR includes compensation means for compensating the viewing angle characteristics of the normal direction phase difference of the liquid crystal cell C. That is, the liquid crystal cell C has a positive phase difference R LC (Δn · d = 308 nm) in the normal direction. On the other hand, the polarizer structure P and analyzer structure A are the respective normal direction has a negative retardation R P and R A. The normal phase retardation RP of the polarizer structure P is the same in each of the base film, the first retardation plate R1, and the third retardation plate R3 formed of TAC or the like constituting the first polarizing plate PL1. This corresponds to the sum of the normal direction phase differences. Normal direction retardation R P of analyzer structure A includes a base film formed of such TAC constituting the second polarizing plate PL2, second retardation plate R2, and, respectively in the fourth retardation plate R4 This corresponds to the sum of the normal direction phase differences.

液晶セルCの法線方向位相差RLC、偏光子構成体Pの法線方向位相差R、及び、検光子構成体Aの法線方向位相差Rの和がゼロであれば、液晶表示素子を観察する視角にかかわらず良好な表示品位が得られる。しかしながら、RLC+R+R≠0である場合、これを補償する補償手段が必要となる。RLC>|R+R|である場合には、補償手段として、法線方向に負の位相差を有する位相差板を配置すれば良い。この補償手段が有する法線方向位相差は、(|R+R|−RLC)であれば良い。 Normal direction retardation R LC of the liquid crystal cell C, normal direction retardation R P of polarizer structure P, and the sum of the normal direction retardation R A of analyzer structure A is equal to zero, the liquid crystal Good display quality can be obtained regardless of the viewing angle at which the display element is observed. However, if R LC + R P + R A ≠ 0, compensation means for compensating for this is required. When R LC > | R P + R A |, a retardation plate having a negative phase difference in the normal direction may be disposed as a compensation unit. The normal direction phase difference of the compensation means may be (| R P + R A | −R LC ).

すなわち、可変リターダー構成体VRは、液晶セルCと偏光子構成体P及び検光子構成体Aとの間の少なくとも一方に配置された、屈折率異方性がnx=ny>nzとなる光学的に負の1軸の位相差板(Cプレート)を備えている。図1に示した実施の形態では、可変リターダー構成体VRは、液晶セルCと第1位相差板R1との間に配置された第1CプレートCP1、及び、液晶セルCと第2位相差板R2との間に配置された第2CプレートCP2を備えている。   In other words, the variable retarder structure VR is an optical element that has a refractive index anisotropy of nx = ny> nz, which is disposed in at least one of the liquid crystal cell C, the polarizer structure P, and the analyzer structure A. Is provided with a negative uniaxial retardation plate (C plate). In the embodiment shown in FIG. 1, the variable retarder structure VR includes the first C plate CP1 disposed between the liquid crystal cell C and the first retardation plate R1, and the liquid crystal cell C and the second retardation plate. A second C plate CP2 is provided between R2 and R2.

これら第1CプレートCP1及び第2CプレートCP2としては、図2に示すような構造の屈折率楕円体(nx=ny>nz)を有するものが適用可能である。なお、図2において、nx及びnyはCプレートの面内で直交する2方位での屈折率を示し、nzはCプレートの主面に対する法線方向での屈折率を示すものとする。これら第1CプレートCP1及び第2CプレートCP2がそれぞれ有する法線方向位相差の和を(|R+R|−RLC)と略同等に設定することにより、液晶セルCの視角特性を改善することができる。なお、先にも説明したが、RLC+R+R≠0である場合には、第1CプレートCP1及び第2CプレートCP2を配置する必要はなく、省略しても良い。 As the first C plate CP1 and the second C plate CP2, those having a refractive index ellipsoid (nx = ny> nz) having a structure as shown in FIG. 2 are applicable. In FIG. 2, nx and ny indicate the refractive indexes in two directions orthogonal to each other in the plane of the C plate, and nz indicates the refractive index in the normal direction with respect to the main surface of the C plate. The viewing angle characteristic of the liquid crystal cell C is improved by setting the sum of the normal phase differences of the first C plate CP1 and the second C plate CP2 to be substantially equal to (| R P + R A | −R LC ). be able to. As described above, when R LC + R P + R A ≠ 0, the first C plate CP1 and the second C plate CP2 do not need to be disposed and may be omitted.

ところで、一般に適用される偏光板は、正の2色性を有している。つまり、偏光板は、1方向に吸収軸を持つのみである。このような偏光板を2つ組み合わせ、それぞれの吸収軸が基板面内で互いに直交するように配置した場合の2つの偏光板を透過する光の透過率について検討する。基板面の法線方向(正面方向)から観察した場合、互いの吸収軸が直交しているため、可視域の略全域において透過率を約0%とすることができる。   By the way, the generally applied polarizing plate has positive dichroism. That is, the polarizing plate has only an absorption axis in one direction. Consider the transmittance of light transmitted through two polarizing plates when two such polarizing plates are combined and their absorption axes are arranged so as to be orthogonal to each other in the substrate plane. When observed from the normal direction (front direction) of the substrate surface, since the absorption axes are orthogonal to each other, the transmittance can be set to about 0% in substantially the entire visible range.

しかしながら、基板面に対して斜め方向から観察した場合、互いの吸収軸の交差角は90°ではない(90°より小さいもしくは見方によっては90°より大きい)。このため、一部の光が2つの偏光板を透過してしまい、コントラストの低下を招く。つまり、コントラストは、視角(基板面の法線に対する傾き角)に依存して変化することになる。   However, when observed from an oblique direction with respect to the substrate surface, the crossing angle between the absorption axes is not 90 ° (less than 90 ° or more than 90 ° depending on the view). For this reason, a part of light is transmitted through the two polarizing plates, resulting in a decrease in contrast. That is, the contrast changes depending on the viewing angle (the tilt angle with respect to the normal of the substrate surface).

このような偏光板に起因したコントラストの視角依存性を補償するために、上述した構成の液晶表示素子においては、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2は、それぞれの透過軸(または吸収軸)が互いに略平行となるように配置されている。これにより、基板面に対していずれの方向から観察した場合であっても(液晶表示素子を観察する視角にかかわらず)、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2のそれぞれの透過軸(または吸収軸)が互いに平行である関係は維持される。   In order to compensate for the viewing angle dependency of contrast caused by such a polarizing plate, in the liquid crystal display element having the above-described configuration, the first polarizing plate PL1 and the second polarizing plate PL2 have their transmission axes (or absorption axes). ) Are arranged substantially parallel to each other. Thereby, even if it is a case where it observes from which direction with respect to a substrate surface (regardless of the viewing angle which observes a liquid crystal display element), each transmission axis (or the 2nd polarizing plate PL2) (or The relationship in which the absorption axes are parallel to each other is maintained.

このとき、偏光子構成体P及び検光子構成体Aは、可変リターダー構成体VRの面内位相差が略ゼロである状態で黒表示となるように構成されている。すなわち、偏光子構成体P及び検光子構成体Aは、互いに異なる極性を有する(つまり逆極性を有する)ように構成されている。より詳細に説明すると、偏光子構成体P及び検光子構成体Aのうち、一方は光の進行方向から見たときに右回り(時計回り)の円偏光を出射する右回り円偏光板として構成され、他方は光の進行方向から見たときに左回り(反時計回り)の円偏光を出射する左回り円偏光板として構成されている。   At this time, the polarizer structure P and the analyzer structure A are configured to display black when the in-plane phase difference of the variable retarder structure VR is substantially zero. That is, the polarizer structure P and the analyzer structure A are configured to have different polarities (that is, have opposite polarities). More specifically, one of the polarizer structure P and the analyzer structure A is configured as a clockwise circularly polarizing plate that emits clockwise (clockwise) circularly polarized light when viewed from the light traveling direction. The other is configured as a counterclockwise circularly polarizing plate that emits counterclockwise (counterclockwise) circularly polarized light when viewed from the light traveling direction.

このような構成により、偏光子構成体Pを通過した円偏光(例えば右回り円偏光)は、面内位相差が略ゼロの可変リターダー構成体VRをその偏光状態を維持したまま通過し、逆極性を有する(例えば左回り円偏光を通過する)検光子構成体Aに吸収される。したがって、偏光板に起因したコントラストの視角依存性は補償され、理論的には、液晶表示素子をいずれの方向から観察した場合であっても所望の黒表示が可能であり、高コントラスト表示が可能となる。   With such a configuration, circularly polarized light (for example, clockwise circularly polarized light) that has passed through the polarizer structure P passes through the variable retarder structure VR having an in-plane phase difference of approximately zero while maintaining its polarization state, and vice versa. Absorbed by the analyzer structure A having polarity (for example, passing through counterclockwise circularly polarized light). Therefore, the viewing angle dependency of the contrast caused by the polarizing plate is compensated. Theoretically, a desired black display is possible even when the liquid crystal display element is observed from any direction, and a high contrast display is possible. It becomes.

上述した作用を実現するためには、偏光子構成体P及び検光子構成体Aが互いに逆極性のほぼ完全な円偏光板である必要がある。すなわち、円偏光板は、一般的に、直線偏光を出射する偏光板と、直線偏光に1/4の位相差を付与する位相差板(4分の1波長板)とを組み合わせることで構成される。より厳密には、右回り円偏光板は、光の進行方向から見たときに偏光板の透過軸に対して右回りに45°ずれた位置に位相差板の遅相軸を配置することで構成される。同様に、左回り円偏光板は、光の進行方向から見たときに偏光板の透過軸に対して左回りに45°ずれた位置に位相差板の遅相軸を配置することで構成される。   In order to realize the above-described operation, it is necessary that the polarizer structure P and the analyzer structure A are substantially perfect circularly polarizing plates having opposite polarities. That is, a circularly polarizing plate is generally configured by combining a polarizing plate that emits linearly polarized light and a retardation plate (quarter-wave plate) that imparts a 1/4 phase difference to the linearly polarized light. The More precisely, the clockwise circularly polarizing plate is arranged by arranging the slow axis of the retardation plate at a position shifted by 45 ° clockwise relative to the transmission axis of the polarizing plate when viewed from the light traveling direction. Composed. Similarly, the counterclockwise circularly polarizing plate is configured by arranging the slow axis of the phase difference plate at a position shifted by 45 ° counterclockwise with respect to the transmission axis of the polarizing plate when viewed from the light traveling direction. The

しかしながら、4分の1波長板が1/4の位相差を付与できるのは、特定波長の直線偏光のみである。つまり、一般的な円偏光板を構成する位相差板(4分の1波長板)は、その位相差に波長分散を有している(つまり位相差が波長に依存して異なる)ため、特定波長の光に対して円偏光板として機能するような円偏光板であっても、他の波長の光については円偏光として出射することはできない(楕円偏光を出射する)。このため、通常適用されている1枚の位相差板(4分の1波長板)及び偏光板との組み合わせでは、波長分散のない(あるいは波長分散を無視できる)完全な円偏光板を構成することはできず、特定条件を満たさない限り、可変リターダー構成体VRの面内位相差が略ゼロである状態で偏光子構成体P及び検光子構成体Aによって所望の黒表示を実現することはできない。   However, it is only the linearly polarized light of a specific wavelength that the quarter wave plate can give a phase difference of 1/4. In other words, the phase difference plate (quarter wavelength plate) constituting a general circularly polarizing plate has chromatic dispersion in the phase difference (that is, the phase difference differs depending on the wavelength). Even a circularly polarizing plate that functions as a circularly polarizing plate with respect to light of a wavelength cannot emit light of other wavelengths as circularly polarized light (emits elliptically polarized light). For this reason, a complete circularly polarizing plate having no wavelength dispersion (or ignoring wavelength dispersion) is constituted by a combination of one phase difference plate (quarter wavelength plate) and a polarizing plate which are usually applied. It is not possible to achieve a desired black display by the polarizer structure P and the analyzer structure A in a state where the in-plane phase difference of the variable retarder structure VR is substantially zero unless a specific condition is satisfied. Can not.

そこで、この実施の形態では、複数の位相差板と偏光板とを組み合わせることにより、偏光子構成体P及び検光子構成体Aをそれぞれ完全な円偏光板として構成している。すなわち、偏光子構成体P及び検光子構成体Aは、それぞれ差分円偏光板として構成され、より具体的には、上述したように、直線偏光を出射する偏光板と、所定波長(例えば550nm)に対して、直線偏光に1/2の位相差を付与する位相差板(2分の1波長板)と、直線偏光に1/4の位相差を付与する位相差板(4分の1波長板)と、を組み合わせることで構成される。2分の1波長板及び4分の1波長板は、実質的に入射光の波長(λ)にかかわらず、それぞれを通過した際に付与される位相差(リタデーション値(R)/入射光波長(λ))の差分が略λ/4となるように組み合わせられている。   Therefore, in this embodiment, the polarizer structure P and the analyzer structure A are each configured as a complete circularly polarizing plate by combining a plurality of retardation plates and polarizing plates. That is, the polarizer structure P and the analyzer structure A are each configured as a differential circularly polarizing plate, and more specifically, as described above, a polarizing plate that emits linearly polarized light, and a predetermined wavelength (for example, 550 nm) In contrast, a phase difference plate (1/2 wavelength plate) that imparts a 1/2 phase difference to linearly polarized light and a phase difference plate (1/4 wavelength) that imparts a 1/4 phase difference to linearly polarized light Plate). The half-wave plate and the quarter-wave plate substantially each have a phase difference (retardation value (R) / incident light wavelength) that passes through each wavelength regardless of the wavelength (λ) of the incident light. (Λ)) are combined so that the difference is approximately λ / 4.

例えば、2分の1波長板及び4分の1波長板は、それぞれ入射光の波長(λ)が大きくなるほどリタデーション値Rλ/2及びRλ/4が小さくなるような波長分散特性を有している。これらの波長板と偏光板との組み合わせは、それぞれの波長分散特性について、同一波長に対する位相差(リタデーション値/入射光波長)を比較した時、2分の1波長板での位相差(リタデーション値(Rλ/2)/入射光波長(λ))は常に4分の1波長板での位相差(リタデーション値(Rλ/4)/入射光波長(λ))より大きく、しかも、2分の1波長板及び4分の1波長板における同一波長に対する位相差の差分((Rλ/2−Rλ/2)/λ)が入射光波長(λ)にかかわらず略λ/4となるように最適化される。 For example, the half-wave plate and the quarter-wave plate have wavelength dispersion characteristics such that the retardation values R λ / 2 and R λ / 4 decrease as the wavelength (λ) of incident light increases. ing. The combination of these waveplates and polarizing plates, when comparing the phase difference (retardation value / incident light wavelength) with respect to the same wavelength for each wavelength dispersion characteristic, the phase difference (retardation value) at the half-wave plate. (R λ / 2 ) / incident light wavelength (λ)) is always larger than the phase difference (retardation value (R λ / 4 ) / incident light wavelength (λ)) at the quarter-wave plate, and 2 minutes. The difference ((R λ / 2 −R λ / 2 ) / λ) of the phase difference with respect to the same wavelength in the one-wave plate and the quarter-wave plate is approximately λ / 4 regardless of the incident light wavelength (λ). To be optimized.

このように最適化された2枚の位相差板(2分の1波長板及び4分の1波長板)及び偏光板を組み合わせた偏光子構成体P及び検光子構成体Aは、入射光の波長(λ)にかかわらず偏光板を通過した直線偏光にπ/2の位相差を付与して円偏光を出射する完全な円偏光板として機能する。   The polarizer structure P and the analyzer structure A, which are a combination of two retardation plates (a half-wave plate and a quarter-wave plate) and a polarizing plate optimized in this way, Regardless of the wavelength (λ), it functions as a complete circularly polarizing plate that emits circularly polarized light by giving a phase difference of π / 2 to linearly polarized light that has passed through the polarizing plate.

ここで、偏光板及び2枚の位相差板(2分の1波長板及び4分の1波長板)の最適化条件は、以下の通りである。前提として、第1位相差板R1及び第3位相差板R3の位相差の波長分散特性が同等であり、しかも、第2位相差板R2及び第4位相差板R4の位相差の波長分散特性が同等であることが条件となる。さらに、図3及び図4に示すように、液晶表示素子の基板主面内において、互いに直交するX軸及びY軸を規定する。   Here, the optimization conditions of the polarizing plate and the two retardation plates (a half-wave plate and a quarter-wave plate) are as follows. As a premise, the wavelength dispersion characteristics of the phase difference of the first phase difference plate R1 and the third phase difference plate R3 are equivalent, and the wavelength dispersion characteristic of the phase difference of the second phase difference plate R2 and the fourth phase difference plate R4. Are equal. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, an X axis and a Y axis perpendicular to each other are defined in the main surface of the substrate of the liquid crystal display element.

ここでは、図3に示すように、X軸を基準軸としたとき、第1偏光板PL1の透過軸と基準軸との成す角度をθp1とし、第1位相差板R1の遅相軸と基準軸との成す角度をθ1とし、第3位相差板R3の遅相軸と基準軸との成す角度をθ3とする。このとき、第1偏光板PL1、第1位相差板R1、及び、第3位相差板R3は、これらθp1、θ1、及び、θ3との間に、
θ1=θp1+2・(θ3−θp1)±π/4 ,0≦θ1≦π
の関係が成り立つよう配置される。これにより、偏光子構成体Pは最適化され、完全な円偏光板(例えば右回り円偏光板)として機能する。
Here, as shown in FIG. 3, when the X axis is the reference axis, the angle formed by the transmission axis of the first polarizing plate PL1 and the reference axis is θp1, and the slow axis of the first retardation plate R1 is the reference axis. The angle formed by the axis is θ1, and the angle formed by the slow axis of the third retardation plate R3 and the reference axis is θ3. At this time, the first polarizing plate PL1, the first retardation plate R1, and the third retardation plate R3 are between these θp1, θ1, and θ3.
θ1 = θp1 + 2 · (θ3-θp1) ± π / 4, 0 ≦ θ1 ≦ π
Are arranged so that Thereby, the polarizer structure P is optimized and functions as a complete circularly polarizing plate (for example, a clockwise circularly polarizing plate).

同様に、図4に示すように、X軸を基準軸としたとき、第2偏光板PL2の透過軸と基準軸との成す角度をθp2とし、第2位相差板R2の遅相軸と基準軸との成す角度をθ2とし、第4位相差板R4の遅相軸と基準軸との成す角度をθ4とする。このとき、第2偏光板PL2、第2位相差板R2、及び、第4位相差板R4は、これらθp2、θ2、及び、θ4との間に、
θ2=θp2+2・(θ4−θp2)±π/4 ,0≦θ2≦π
の関係が成り立つように配置される。これにより、検光子構成体Aは最適化され、完全な円偏光板(例えば左回り円偏光板)として機能する。
Similarly, as shown in FIG. 4, when the X axis is the reference axis, the angle between the transmission axis of the second polarizing plate PL2 and the reference axis is θp2, and the slow axis of the second retardation plate R2 and the reference The angle formed by the axis is θ2, and the angle formed by the slow axis of the fourth retardation plate R4 and the reference axis is θ4. At this time, the second polarizing plate PL2, the second retardation plate R2, and the fourth retardation plate R4 are between these θp2, θ2, and θ4.
θ2 = θp2 + 2 · (θ4-θp2) ± π / 4, 0 ≦ θ2 ≦ π
Are arranged so that Thereby, the analyzer structure A is optimized and functions as a complete circularly polarizing plate (for example, a counterclockwise circularly polarizing plate).

偏光子構成体P及び検光子構成体Aは、上述したような完全な円偏光板として構成したことにより、それぞれを構成する位相差板の遅相軸の交差角、あるいは、それぞれを構成する偏光板の透過軸の交差角にかかわらず、可変リターダー構成体VRの面内位相差が略ゼロである状態で所望の黒表示を実現できる。換言すると、完全な円偏光板として最適化された偏光子構成体P及び検光子構成体Aは、それぞれの面内においていずれの方位に光軸を設定しても良い。   Since the polarizer structure P and the analyzer structure A are configured as a complete circularly polarizing plate as described above, the crossing angle of the slow axes of the phase difference plates constituting each of them, or the polarization constituting each of them. Regardless of the crossing angle of the transmission axes of the plates, a desired black display can be realized in a state where the in-plane phase difference of the variable retarder structure VR is substantially zero. In other words, the polarizer structure P and the analyzer structure A optimized as a complete circularly polarizing plate may set the optical axis in any direction within each plane.

この実施の形態では、先に説明したように、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2は、これらの視角依存性を補償するために、それぞれの透過軸(もしくは吸収軸)が略平行となるように配置される。このとき、偏光子構成体P及び検光子構成体Aを最適化した条件の下では、それぞれ構成する2枚の位相差板のうち、面内位相差が略等しい位相差板は、それぞれの遅相軸が互いに交差するように配置されることになる。   In this embodiment, as described above, the first polarizing plate PL1 and the second polarizing plate PL2 have their transmission axes (or absorption axes) substantially parallel to compensate for these viewing angle dependencies. It is arranged to become. At this time, under the conditions in which the polarizer structure P and the analyzer structure A are optimized, of the two retardation films constituting each, the retardation films having substantially the same in-plane retardation are respectively delayed. It will arrange | position so that a phase axis may mutually cross.

すなわち、偏光子構成体P及び検光子構成体Aをそれぞれ構成する位相差板のうち、面内位相差が4分の1波長である第1位相差板R1及び第2位相差板R2は、それぞれの遅相軸が平行とならないように配置され(θ1≠θ2)、また、面内位相差が2分の1波長である第3位相差板R3及び第4位相差板R4は、それぞれの遅相軸が平行とならないように配置されている(θ3≠θ4)。   That is, among the phase difference plates constituting the polarizer structure P and the analyzer structure A, the first phase difference plate R1 and the second phase difference plate R2 whose in-plane phase difference is a quarter wavelength, The third retardation plate R3 and the fourth retardation plate R4, which are arranged so that their slow axes are not parallel (θ1 ≠ θ2) and the in-plane retardation is a half wavelength, The slow axes are arranged so as not to be parallel (θ3 ≠ θ4).

但し、面内位相差が略同一の位相差板については、それぞれの遅相軸と偏光板の透過軸との交差角の和が90度となるように設定される。すなわち、4分の1波長板として機能する第1位相差板R1の遅相軸と第1偏光板PL1の透過軸との交差角度(θ1−θp1)と、第2位相差板R2の遅相軸と第2偏光板PL2の透過軸との交差角度(θ2−θp2)との和が90度となるように設定される。同様に、2分の1波長板として機能する第3位相差板R3の遅相軸と第1偏光板PL1の透過軸との交差角の絶対値|θ3−θp1|と、第4位相差板R4の遅相軸と第2偏光板PL2の透過軸との交差角の絶対値|θ4−θp2|との和が90度となるように設定される。   However, the retardation plates having substantially the same in-plane retardation are set so that the sum of the crossing angles of the slow axis and the transmission axis of the polarizing plate is 90 degrees. That is, the intersection angle (θ1−θp1) between the slow axis of the first retardation plate R1 functioning as a quarter-wave plate and the transmission axis of the first polarizing plate PL1, and the slow phase of the second retardation plate R2. The sum of the intersection angle (θ2−θp2) between the axis and the transmission axis of the second polarizing plate PL2 is set to 90 degrees. Similarly, the absolute value | θ3-θp1 | of the crossing angle between the slow axis of the third retardation plate R3 functioning as a half-wave plate and the transmission axis of the first polarizing plate PL1, and the fourth retardation plate The sum of the absolute value | θ4-θp2 | of the crossing angle between the slow axis of R4 and the transmission axis of the second polarizing plate PL2 is set to 90 degrees.

以下に、この発明の具体的な実施形態について説明する。
《実施形態1》
この実施形態1では、第1位相差板R1及び第2位相差板R2として、日東電工社製のゼオノア樹脂からなる1軸の4分の1波長板(面内位相差は140nm)を適用した。また、第3位相差板R3及び第4位相差板R4として、日東電工社製のゼオノア樹脂からなる1軸の2分の1波長板(面内位相差は270nm)を適用した。さらに、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2として、日東電工社製の偏光板SEG1224DUを適用した。また、この実施形態1では、液晶セルCと偏光子構成体P及び検光子構成体Aとの間に、それぞれCプレートCP1及びCP2を配置した。これらCプレートCP1及びCP2としては、フジフィルム社製のTACフィルム(法線方向位相差は−60nm)を適用した。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described.
Embodiment 1
In the first embodiment, a uniaxial quarter-wave plate (in-plane retardation is 140 nm) made of ZEONOR resin manufactured by Nitto Denko Co., Ltd. is applied as the first retardation plate R1 and the second retardation plate R2. . Further, as the third retardation plate R3 and the fourth retardation plate R4, uniaxial half-wave plates made of ZEONOR resin manufactured by Nitto Denko Corporation (in-plane retardation is 270 nm) were applied. Furthermore, a polarizing plate SEG1224DU manufactured by Nitto Denko Corporation was applied as the first polarizing plate PL1 and the second polarizing plate PL2. In the first embodiment, the C plates CP1 and CP2 are disposed between the liquid crystal cell C, the polarizer structure P, and the analyzer structure A, respectively. As these C plates CP1 and CP2, TAC films (normal phase difference of −60 nm) manufactured by Fuji Film Co., Ltd. were applied.

第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2のそれぞれの透過軸は互いに平行であり、例えば、それぞれの透過軸は、基準軸に設定されている。図3に示した例では、第1偏光板PL1の透過軸はX軸(基準軸)と一致し(θp1=0°)、図4に示した例では、第2偏光板PL2の透過軸はX軸(基準軸)と一致する(θp2=0°)ものとする。つまり、第1偏光板PL1及び第2偏光板PL2の透過軸は、0°方位に設定されている。   The transmission axes of the first polarizing plate PL1 and the second polarizing plate PL2 are parallel to each other. For example, each transmission axis is set as a reference axis. In the example shown in FIG. 3, the transmission axis of the first polarizing plate PL1 coincides with the X axis (reference axis) (θp1 = 0 °). In the example shown in FIG. 4, the transmission axis of the second polarizing plate PL2 is It is assumed that it coincides with the X axis (reference axis) (θp2 = 0 °). That is, the transmission axes of the first polarizing plate PL1 and the second polarizing plate PL2 are set to 0 ° azimuth.

第1偏光板PL1の液晶セルC側に配置された第3位相差板R3は、その遅相軸が第1偏光板PL1の透過軸に対して成す角度Θ1(=θ3−θp1)で交差するように配置されている。ここでは、Θ1(=θ3)=75°である。同様に、第2偏光板PL2の液晶セルC側に配置された第4位相差板R4は、その遅相軸が第2偏光板PL2の透過軸に対して成す角度Θ2(=θ4−θp2)で交差するように配置されている。ここでは、Θ2(=θ4)=15°である。   The third retardation plate R3 disposed on the liquid crystal cell C side of the first polarizing plate PL1 intersects at an angle Θ1 (= θ3-θp1) that its slow axis forms with respect to the transmission axis of the first polarizing plate PL1. Are arranged as follows. Here, Θ1 (= θ3) = 75 °. Similarly, the fourth retardation plate R4 disposed on the liquid crystal cell C side of the second polarizing plate PL2 has an angle Θ2 (= θ4-θp2) that its slow axis forms with respect to the transmission axis of the second polarizing plate PL2. It is arranged to cross at Here, Θ2 (= θ4) = 15 °.

第3位相差板R3の液晶セルC側に配置された第1位相差板R1は、その遅相軸が第3位相差板R3の遅相軸に対して成す角度(Θ1+π/4)で交差するように配置されている。つまり、第1位相差板R1の遅相軸と第1偏光板PL1の透過軸との成す角度は(2・Θ1+π/4)(=θ1−θp1)である。ここでは、(2・Θ1+π/4)(=θ1)=195°(=15°)である。同様に、第4位相差板R4の液晶セルC側に配置された第2位相差板R2は、その遅相軸が第4位相差板R4の遅相軸に対して成す角度(Θ2+π/4)で交差するように配置されている。つまり、第2位相差板R2の遅相軸と第2偏光板PL2の透過軸との成す角度は(2・Θ2+π/4)(=θ2−θp2)である。ここでは、(2・Θ2+π/4)(=θ2)=75°である。   The first retardation plate R1 disposed on the liquid crystal cell C side of the third retardation plate R3 intersects at an angle (Θ1 + π / 4) that its slow axis forms with respect to the slow axis of the third retardation plate R3. Are arranged to be. That is, the angle formed by the slow axis of the first retardation plate R1 and the transmission axis of the first polarizing plate PL1 is (2 · Θ1 + π / 4) (= θ1-θp1). Here, (2 · Θ1 + π / 4) (= θ1) = 195 ° (= 15 °). Similarly, the second retardation plate R2 disposed on the liquid crystal cell C side of the fourth retardation plate R4 has an angle (Θ2 + π / 4) that its slow axis forms with respect to the slow axis of the fourth retardation plate R4. ). That is, the angle formed between the slow axis of the second retardation plate R2 and the transmission axis of the second polarizing plate PL2 is (2 · Θ2 + π / 4) (= θ2−θp2). Here, (2 · Θ2 + π / 4) (= θ2) = 75 °.

液晶セルCは、配向分割制御用の突起12もしくはスリット11を備えている。突起12もしくはスリット11は、図3及び図4に示したX−Y座標系において、Y軸と平行つまり90°及び270°方位に延在している。これにより、液晶分子の配列方位は、0°及び180°方位に設定される。   The liquid crystal cell C includes protrusions 12 or slits 11 for controlling alignment division. The protrusion 12 or the slit 11 extends in parallel with the Y axis, that is, in the 90 ° and 270 ° azimuth directions in the XY coordinate system shown in FIGS. 3 and 4. Thereby, the alignment orientation of the liquid crystal molecules is set to 0 ° and 180 ° orientation.

このように構成された液晶表示素子において、液晶層7に印加する電圧を4.2V(白表示時)及び1.0V(黒表示時;液晶材料のスレショルド電圧未満の電圧であり、液晶分子は垂直配向のままの状態となる電圧である)となるようにして駆動させ、コントラスト比の視角特性を評価した。   In the liquid crystal display device thus configured, the voltage applied to the liquid crystal layer 7 is 4.2 V (when white is displayed) and 1.0 V (when black is displayed; the voltage is less than the threshold voltage of the liquid crystal material, and the liquid crystal molecules are And the viewing angle characteristics of the contrast ratio were evaluated.

図5は、実施形態1に係る液晶表示素子の等コントラスト曲線の測定結果を示す。ほぼ全方位でコントラスト比10:1以上の視野が±80°以上となり、優れた視角特性を得られることが確認できた。また、4.2Vにおける透過率を測定したところ、5.0%と極めて高い透過率を得ていることが確認できた。   FIG. 5 shows measurement results of isocontrast curves of the liquid crystal display device according to the first embodiment. In almost all directions, a visual field with a contrast ratio of 10: 1 or more was ± 80 ° or more, and it was confirmed that excellent viewing angle characteristics could be obtained. Moreover, when the transmittance at 4.2 V was measured, it was confirmed that an extremely high transmittance of 5.0% was obtained.

上述した実施の形態では、第1偏光板の透過軸と第2偏光板の透過軸が略平行である、と説明したが、必ずしもそれぞれの透過軸の交差角がゼロ度である必要はない。すなわち、第1偏光板及び第2偏光板のそれぞれの透過軸の交差角が本発明の課題である視角特性の改善を可能とする許容範囲内にあれば良い。視角特性の改善は、コントラストの視角特性に対応した特性値に基づいて評価可能である。交差角の許容範囲は、コントラストの視角特性に対応した特性値が基準値以上となるように設定される。   In the above-described embodiment, it has been described that the transmission axis of the first polarizing plate and the transmission axis of the second polarizing plate are substantially parallel, but it is not always necessary that the crossing angle of each transmission axis is zero degrees. That is, the crossing angle of the transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate may be within an allowable range that enables improvement in viewing angle characteristics, which is an object of the present invention. The improvement of the viewing angle characteristic can be evaluated based on a characteristic value corresponding to the viewing angle characteristic of contrast. The allowable range of the intersection angle is set so that the characteristic value corresponding to the viewing angle characteristic of the contrast is equal to or greater than the reference value.

ここでは、コントラストの視角特性に対応した特性値として、コントラスト面積値を採用する。このコントラスト面積値とは、図5に示したような等コントラスト曲線の測定結果に基づき、所定のコントラスト比以上の視野の面積(deg)として表わし、ここでは、コントラスト比が10:1(CR=10:1)以上の視野の面積を採用している。 Here, a contrast area value is adopted as a characteristic value corresponding to the viewing angle characteristic of contrast. The contrast area value is expressed as an area of the visual field (deg 2 ) equal to or higher than a predetermined contrast ratio based on the measurement result of the isocontrast curve as shown in FIG. 5, where the contrast ratio is 10: 1 (CR = 10: 1) The area of the field of view or more is adopted.

図6は、一対の偏光板それぞれの透過軸の交差角(°)に対するコントラスト面積値の測定結果を示す図である。なお、この測定に際し、各液晶表示素子の基本構成は同一とし、偏光子構成体はθ1=θp1+2・(θ3−θp1)±π/4の関係を満たすように最適化され、また、検光子構成体もθ2=θp2+2・(θ4−θp2)±π/4の関係を満たすように最適化されている。   FIG. 6 is a diagram showing the measurement result of the contrast area value with respect to the crossing angle (°) of the transmission axes of each of the pair of polarizing plates. In this measurement, the basic configuration of each liquid crystal display element is the same, and the polarizer structure is optimized to satisfy the relationship θ1 = θp1 + 2 · (θ3−θp1) ± π / 4, and the analyzer configuration The body is also optimized to satisfy the relationship θ2 = θp2 + 2 + (θ4-θp2) ± π / 4.

図6に示した測定結果から明らかなように、交差角を0°以上5°以下の範囲に設定することにより、基準値(=17000)以上のコントラスト面積値を得ることが可能となる。   As is apparent from the measurement results shown in FIG. 6, it is possible to obtain a contrast area value equal to or greater than the reference value (= 17000) by setting the crossing angle in the range of 0 ° to 5 °.

つまり、「第1偏光板の透過軸と第2偏光板の透過軸が略平行である」とは、それぞれの透過軸の交差角の鋭角が0°以上5°以下の範囲内であることに対応する。このような許容範囲内に交差角を設定することにより、コントラストの視角特性に対応したコントラスト面積値を基準値以上とすることが可能となる。したがって、視角特性の改善が可能となる。   That is, “the transmission axis of the first polarizing plate and the transmission axis of the second polarizing plate are substantially parallel” means that the acute angle of the crossing angle of each transmission axis is in the range of 0 ° to 5 °. Correspond. By setting the crossing angle within such an allowable range, the contrast area value corresponding to the viewing angle characteristic of contrast can be set to a reference value or more. Therefore, the viewing angle characteristics can be improved.

以上説明したように、この発明によれば、垂直配向モードや配向分割型垂直配向モードなどの液晶層にて入射光の位相を略2分の1波長変調させる表示モードにおいて、液晶分子の配列方位がシュリーレン配向や意図する方位以外の方位に配列することなどによる透過率の低下を防ぐために、液晶層に入射する偏光を円偏光とした円偏光主導型の表示モード、特に円偏光主導型MVAモードにおいて、視野角特性が狭いといった問題、及び、用いる部材の製造コストが高いといった問題を解決するために、新規な液晶表示素子の構造を提供するものである。   As described above, according to the present invention, the alignment orientation of the liquid crystal molecules in the display mode in which the phase of the incident light is modulated by approximately one-half wavelength in the liquid crystal layer such as the vertical alignment mode and the alignment division type vertical alignment mode. In order to prevent a decrease in transmittance due to schlieren alignment or alignment other than the intended orientation, a circularly polarized light-driven display mode, particularly a circularly polarized light-driven MVA mode, in which the polarized light incident on the liquid crystal layer is circularly polarized light. In order to solve the problem that the viewing angle characteristic is narrow and the problem that the manufacturing cost of the member used is high, a novel liquid crystal display element structure is provided.

これによれば、新規な構造により、従来の円偏光主導型MVAモードと同様に、高い透過率特性を得るばかりでなく、優れたコントラスト視角特性を実現することができ、しかも、従来の視角補償構造を伴った円偏光主導型MVAモードよりも安価に提供することができる。   According to this, as well as the conventional circular polarization-driven MVA mode, the new structure can not only obtain high transmittance characteristics, but also realize excellent contrast viewing angle characteristics, and also provide conventional viewing angle compensation. It can be provided at a lower cost than the circular polarization-driven MVA mode with a structure.

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the stage of implementation. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.

偏光子構成体P及び検光子構成体Aは、可変リターダー構成体VRの面内位相差が略ゼロである状態で黒表示となるように、完全な円偏光板として構成したが、それぞれの偏光板を通過した直線偏光を楕円偏光として出射する楕円偏光板として構成しても良い。この場合、偏光子構成体P及び検光子構成体Aのうちの一方は右回り楕円偏光板であって、他方は左回り楕円偏光板であって、しかも、それぞれが出射する楕円偏光の長軸が直交するよう各楕円偏光板の光軸を設定すれば、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。   The polarizer structure P and the analyzer structure A are configured as complete circularly polarizing plates so that the variable retarder structure VR has black display in a state where the in-plane phase difference of the variable retarder structure VR is substantially zero. You may comprise as an elliptically polarizing plate which radiate | emits the linearly polarized light which passed the board as elliptically polarized light. In this case, one of the polarizer structure P and the analyzer structure A is a right-handed elliptically polarizing plate and the other is a left-handed elliptically polarizing plate. If the optical axes of the elliptically polarizing plates are set so that they are orthogonal to each other, the same effect as in the above-described embodiment can be obtained.

また、可変リターダー構成体VRの面内位相差が略ゼロである状態は、液晶層7に含まれる液晶分子が基板に対して略垂直に配向している状態に相当するが、液晶層が面内位相差を有している場合であってもこれを補償する位相差板を配置することで面内位相差が略ゼロである状態を形成可能である。すなわち、液晶分子が基板に対して90°未満の角度で配向している場合においては、液晶分子が傾いた面内方位とこれに直交する方位との間で面内位相差を生ずる。この液晶層の面内における遅相軸と略直交する方位に面内遅相軸を有する位相差板を設けることにより、この位相差板と液晶層との面内位相差の和が略ゼロである状態を形成することが可能である。このような位相差板と液晶層との組み合わせで面内位相差が略ゼロである状態を形成した可変リターダー構成体であっても、最適化された偏光子構成体P及び検光子構成体Aを組み合わせることにより、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。   The state in which the in-plane retardation of the variable retarder structure VR is substantially zero corresponds to the state in which the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 7 are aligned substantially perpendicular to the substrate, but the liquid crystal layer is in the plane. Even in the case of having an internal phase difference, it is possible to form a state in which the in-plane phase difference is substantially zero by disposing a retardation plate that compensates for this. That is, when the liquid crystal molecules are aligned at an angle of less than 90 ° with respect to the substrate, an in-plane phase difference is generated between the in-plane direction in which the liquid crystal molecules are tilted and the direction perpendicular thereto. By providing a retardation plate having an in-plane slow axis in an orientation substantially perpendicular to the in-plane slow axis of the liquid crystal layer, the sum of in-plane retardations of the retardation plate and the liquid crystal layer is substantially zero. A state can be formed. Even in such a variable retarder structure in which the in-plane retardation is substantially zero by the combination of the retardation plate and the liquid crystal layer, the optimized polarizer structure P and analyzer structure A are optimized. By combining these, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.

図1は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示素子の断面構造の一例を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a cross-sectional structure of a liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した液晶表示素子に適用可能な位相差板(Cプレート)の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the shape of a refractive index ellipsoid of a retardation plate (C plate) applicable to the liquid crystal display element shown in FIG. 図3は、図1に示した液晶表示素子に適用可能な偏光子構成体を構成する偏光板及び位相差板の軸角度の関係を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the axial angles of the polarizing plate and the retardation plate constituting the polarizer structure applicable to the liquid crystal display element shown in FIG. 図4は、図1に示した液晶表示素子に適用可能な検光子構成体を構成する偏光板及び位相差板の軸角度の関係を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the axial angles of the polarizing plate and the retardation plate constituting the analyzer structure applicable to the liquid crystal display element shown in FIG. 図5は、実施形態1に係る液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an isocontrast curve of the liquid crystal display element according to the first embodiment. 図6は、図1に示した液晶表示素子の偏光子構成体及び検光子構成体を構成するそれぞれの偏光板における透過軸の交差角に対する、10:1以上のコントラスト比が占める面積の関係を示す図である。FIG. 6 shows the relationship of the area occupied by the contrast ratio of 10: 1 or more with respect to the crossing angle of the transmission axes in the respective polarizers constituting the polarizer structure and the analyzer structure of the liquid crystal display element shown in FIG. FIG. 図7は、従来の液晶表示素子の断面構造の一例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional structure of a conventional liquid crystal display element. 図8は、図7に示した液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of an isocontrast curve of the liquid crystal display element shown in FIG. 図9は、従来の液晶表示素子の断面構造の一例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional structure of a conventional liquid crystal display element. 図10は、図9に示した液晶表示素子に用いる2軸の4分の1波長板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the shape of a refractive index ellipsoid of a biaxial quarter-wave plate used in the liquid crystal display element shown in FIG. 図11は、図9に示した液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of an isocontrast curve of the liquid crystal display element shown in FIG. 図12は、従来の液晶表示素子の断面構造の一例を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional structure of a conventional liquid crystal display element. 図13は、図12に示した液晶表示素子に用いる2軸の4分の1波長板の屈折率楕円体の形状を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the shape of a refractive index ellipsoid of a biaxial quarter-wave plate used in the liquid crystal display element shown in FIG. 図14は、図12に示した液晶表示素子の等コントラスト曲線の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of an isocontrast curve of the liquid crystal display element shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

R1…第1位相差板、R2…第2位相差板、R3…第3位相差板、R4…第4位相差板、CP1…Cプレート、CP2…Cプレート、PL1…第1偏光板、PL2…第2偏光板、7…液晶層、8…液晶分子、9…共通電極、10…画素電極、11…スリット、12…突起、13…対向基板、14…アクティブマトリクス基板、BL…バックライトユニット(光源)、P…偏光子構成体、VR…可変リターダー構成体、A…検光子構成体、C…液晶セル   R1 ... 1st phase difference plate, R2 ... 2nd phase difference plate, R3 ... 3rd phase difference plate, R4 ... 4th phase difference plate, CP1 ... C plate, CP2 ... C plate, PL1 ... 1st polarizing plate, PL2 2nd polarizing plate, 7 ... Liquid crystal layer, 8 ... Liquid crystal molecule, 9 ... Common electrode, 10 ... Pixel electrode, 11 ... Slit, 12 ... Projection, 13 ... Opposite substrate, 14 ... Active matrix substrate, BL ... Backlight unit (Light source), P: polarizer structure, VR: variable retarder structure, A: analyzer structure, C: liquid crystal cell

Claims (15)

2枚の電極付基板間に液晶層を挟持した液晶セルを、第1偏光板と第2偏光板との間に配置した液晶表示素子において、
前記第1偏光板を含む偏光子構成体と、
前記液晶セルを含む可変リターダー構成体と、
前記第2偏光板を含む検光子構成体と、を備え、
前記第1偏光板及び前記第2偏光板のそれぞれの透過軸が略平行であり、
前記偏光子構成体及び前記検光子構成体は、前記可変リターダー構成体の面内位相差が略ゼロである状態で黒表示となるように、それぞれ少なくとも1枚の位相差板を備えて構成され、
前記偏光子構成体及び前記検光子構成体を構成する位相差板のうち、面内位相差が略等しい位相差板は、それぞれの遅相軸が互いに交差するように配置されたことを特徴とする液晶表示素子。
In a liquid crystal display element in which a liquid crystal cell having a liquid crystal layer sandwiched between two substrates with electrodes is disposed between a first polarizing plate and a second polarizing plate,
A polarizer construction comprising the first polarizing plate;
A variable retarder structure comprising the liquid crystal cell;
An analyzer structure including the second polarizing plate,
The transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are substantially parallel,
Each of the polarizer structure and the analyzer structure includes at least one retardation plate so that black display is obtained in a state where the in-plane retardation of the variable retarder structure is substantially zero. ,
Among the phase difference plates constituting the polarizer structure and the analyzer structure, the phase difference plates having substantially the same in-plane retardation are arranged so that their slow axes intersect each other. Liquid crystal display element.
前記偏光子構成体及び前記検光子構成体は、それぞれ2枚の位相差板を備えて構成されたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 1, wherein each of the polarizer structure and the analyzer structure includes two retardation plates. 前記偏光子構成体及び前記検光子構成体は、前記第1偏光板と前記液晶セルとの間に配置され前記第1偏光板を通過した直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する第1位相差板、前記第2偏光板と前記液晶セルとの間に配置され前記第2偏光板を通過した直線偏光を円偏光または楕円偏光として出射する第2位相差板、前記第1偏光板と前記第1位相差板との間に配置され前記第1位相差板の位相差の波長分散を補償する第3位相差板、及び、前記第2偏光板と前記第2位相差板との間に配置され前記第2位相差板の位相差の波長分散を補償する第4位相差板によって構成されたことを特徴とする請求項2に記載の液晶表示素子。   The polarizer structure and the analyzer structure are arranged between the first polarizing plate and the liquid crystal cell, and emit first linearly polarized light that has passed through the first polarizing plate as circularly polarized light or elliptically polarized light. A phase difference plate, a second phase difference plate disposed between the second polarizing plate and the liquid crystal cell, which emits linearly polarized light that has passed through the second polarizing plate as circularly polarized light or elliptically polarized light, the first polarizing plate, and the A third retardation plate disposed between the first retardation plate and compensating for wavelength dispersion of the retardation of the first retardation plate; and between the second polarizing plate and the second retardation plate. The liquid crystal display element according to claim 2, wherein the liquid crystal display element is configured by a fourth retardation plate that is arranged and compensates for wavelength dispersion of the retardation of the second retardation plate. 前記偏光子構成体は、前記第1偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第1位相差板と、前記第1偏光板と前記第1位相差板との間に配置された第3位相差板とを備え、前記第1位相差板と前記第3位相差板とが協同して前記第1偏光板を通過した直線偏光に4分の1波長の位相差を付与し、
前記検光子構成体は、前記第2偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第2位相差板と、前記第2偏光板と前記第2位相差板との間に配置された第4位相差板とを備え、前記第2位相差板と前記第4位相差板とが協同して前記第2編光板を通過した直線偏光に4分の1波長の位相差を付与することを特徴とする請求項2に記載の液晶表示素子。
The polarizer structure includes a first retardation plate disposed between the first polarizing plate and the liquid crystal cell, and a first retardation plate disposed between the first polarizing plate and the first retardation plate. 3 phase difference plates, and the first phase difference plate and the third phase difference plate cooperate to give a quarter-wave phase difference to the linearly polarized light that has passed through the first polarizing plate,
The analyzer structure includes a second retardation plate disposed between the second polarizing plate and the liquid crystal cell, and a second retardation plate disposed between the second polarizing plate and the second retardation plate. 4 phase difference plates, and the second phase difference plate and the fourth phase difference plate cooperate to give a quarter-wave phase difference to the linearly polarized light that has passed through the second knitting optical plate. The liquid crystal display element according to claim 2.
2枚の電極付基板間に液晶層を挟持した液晶セルの一方の側に配置された第1偏光板と、
前記液晶セルの他方の側に配置された第2偏光板と、
前記第1偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第1位相差板と、
前記第2偏光板と前記液晶セルとの間に配置された第2位相差板と、
前記第1偏光板と前記第1位相差板との間に配置された第3位相差板と、
前記第2偏光板と前記第2位相差板との間に配置された第4位相差板と、を備え、
前記第1位相差板と前記第3位相差板とが協同して前記第1偏光板を通過した直線偏光に4分の1波長の位相差を付与し、かつ、
前記第2位相差板と前記第4位相差板とが協同して前記第2偏光板を通過した直線偏光に4分の1波長の位相差を付与するものであり、しかも、
前記第1偏光板及び前記第2偏光板のそれぞれの透過軸が略平行であることを特徴とする液晶表示素子。
A first polarizing plate disposed on one side of a liquid crystal cell having a liquid crystal layer sandwiched between two substrates with electrodes;
A second polarizing plate disposed on the other side of the liquid crystal cell;
A first retardation plate disposed between the first polarizing plate and the liquid crystal cell;
A second retardation plate disposed between the second polarizing plate and the liquid crystal cell;
A third retardation plate disposed between the first polarizing plate and the first retardation plate;
A fourth retardation plate disposed between the second polarizing plate and the second retardation plate,
The first retardation plate and the third retardation plate cooperate to give a quarter-wave phase difference to the linearly polarized light that has passed through the first polarizing plate, and
The second retardation plate and the fourth retardation plate cooperate to give a quarter-wave phase difference to the linearly polarized light that has passed through the second polarizing plate,
A liquid crystal display element, wherein transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are substantially parallel.
2枚の電極付基板間に液晶層を挟持した液晶セルを、第1偏光板と第2偏光板との間に配置し、前記第1偏光板側から入射した偏光光と前記第2偏光板側から入射した偏光光が極性の異なる円偏光または楕円偏光となるように、前記第1偏光板と前記液晶セルとの間及び前記第2偏光板と前記液晶セルとの間にそれぞれ少なくとも1枚の位相差板を配置した液晶表示素子において、
前記第1偏光板の透過軸と前記第2偏光板の透過軸との交差角は、コントラストの視角特性に対応した特性値が基準値以上となるように設定されたことを特徴とする液晶表示素子。
A liquid crystal cell having a liquid crystal layer sandwiched between two substrates with electrodes is disposed between the first polarizing plate and the second polarizing plate, and the polarized light incident from the first polarizing plate side and the second polarizing plate At least one sheet between the first polarizing plate and the liquid crystal cell and between the second polarizing plate and the liquid crystal cell so that the polarized light incident from the side becomes circularly polarized light or elliptically polarized light having different polarities. In the liquid crystal display element in which the retardation plate is arranged,
A liquid crystal display characterized in that the crossing angle between the transmission axis of the first polarizing plate and the transmission axis of the second polarizing plate is set so that a characteristic value corresponding to a viewing angle characteristic of contrast is equal to or greater than a reference value. element.
前記第1偏光板及び前記第2偏光板のそれぞれの透過軸が略平行であることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 6, wherein transmission axes of the first polarizing plate and the second polarizing plate are substantially parallel. 前記2枚の電極付基板間に電圧を印加する手段を設けた縦電界型の電界制御複屈折モードであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の液晶表示素子。   8. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is a longitudinal electric field type electric field control birefringence mode provided with means for applying a voltage between the two substrates with electrodes. 前記液晶層がネマティック液晶組成物によって構成され、前記液晶層の液晶分子が前記液晶層に電圧を印加していない状態で基板主面に対してほぼ垂直に配向していることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal layer is composed of a nematic liquid crystal composition, and the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are aligned substantially perpendicular to the main surface of the substrate in a state where no voltage is applied to the liquid crystal layer. Item 9. A liquid crystal display device according to item 8. 所定電圧を印加した状態もしくは印加電圧にかかわらず、画素内の液晶分子が少なくとも2方位を向くように配向分割されていることを特徴とする請求項8に記載の液晶表示素子。   9. The liquid crystal display element according to claim 8, wherein the liquid crystal molecules in the pixel are aligned and divided so as to face at least two directions regardless of a state in which a predetermined voltage is applied or the applied voltage. 画素内に配向分割制御用の突起を備えたことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 10, further comprising an alignment division control protrusion in the pixel. 前記電極に配向分割制御用のスリットを設けたことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 10, wherein a slit for controlling alignment division is provided in the electrode. 2枚の前記基板における前記液晶層を挟持する面に配向分割制御用の配向処理を施した配向膜を設けたことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示素子。   11. The liquid crystal display element according to claim 10, wherein an alignment film subjected to alignment treatment for alignment division control is provided on a surface of the two substrates that sandwich the liquid crystal layer. 前記第1位相差板及び前記第3位相差板の位相差の波長分散特性が同等であり、しかも、前記第2位相差板及び前記第4位相差板の位相差の波長分散特性が同等であることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の液晶表示素子。   The chromatic dispersion characteristics of the retardation of the first retardation plate and the third retardation plate are equivalent, and the chromatic dispersion characteristics of the retardation of the second retardation plate and the fourth retardation plate are equivalent. The liquid crystal display element according to claim 3, wherein the liquid crystal display element is provided. 前記第1偏光板の透過軸と基準軸との成す角度をθp1とし、前記第1位相差板の遅相軸と前記基準軸との成す角度をθ1とし、前記第3位相差板の遅相軸と前記基準軸との成す角度をθ3としたとき、これらθp1、θ1、及び、θ3との間に、
θ1=θp1+2・(θ3−θp1)±π/4 ,0≦θ1≦π
の関係が成り立ち、しかも、
前記第2偏光板の透過軸と基準軸との成す角度をθp2とし、前記第2位相差板の遅相軸と前記基準軸との成す角度をθ2とし、前記第4位相差板の遅相軸と前記基準軸との成す角度をθ4としたとき、これらθp2、θ2、及び、θ4との間に、
θ2=θp2+2・(θ4−θp2)±π/4 ,0≦θ2≦π
の関係が成り立つことを特徴とする請求項14に記載の液晶表示素子。
The angle between the transmission axis of the first polarizer and the reference axis is θp1, the angle between the slow axis of the first retardation plate and the reference axis is θ1, and the slow phase of the third retardation plate is When the angle between the axis and the reference axis is θ3, between these θp1, θ1, and θ3,
θ1 = θp1 + 2 · (θ3-θp1) ± π / 4, 0 ≦ θ1 ≦ π
And the relationship
The angle between the transmission axis of the second polarizing plate and the reference axis is θp2, the angle between the slow axis of the second retardation plate and the reference axis is θ2, and the slow phase of the fourth retardation plate is When the angle formed by the axis and the reference axis is θ4, between these θp2, θ2, and θ4,
θ2 = θp2 + 2 · (θ4-θp2) ± π / 4, 0 ≦ θ2 ≦ π
The liquid crystal display element according to claim 14, wherein:
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