JP2006113479A

JP2006113479A - Liquid crystal display device

Info

Publication number: JP2006113479A
Application number: JP2004303186A
Authority: JP
Inventors: Morisuke Araki; 盛右新木; Kazuhiro Nishiyama; 和廣西山; Mitsutaka Okita; 光隆沖田; Daiichi Suzuki; 大一鈴木
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2006-04-27
Anticipated expiration: 2024-10-18
Also published as: JP4686164B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which can be easily changed into between a display mode with a wide viewing angle and a display mode with a narrow viewing angle, and which has fast response speed and excellent display quality in both display modes. <P>SOLUTION: The device has a liquid crystal panel 1 holding a first liquid crystal layer between a pair of substrates and an optical compensator 40 to optically compensate retardation in the first liquid crystal layer containing bend-aligned liquid crystal molecules. The optical compensator 40 comprises retardation plates 42A, 42B having retardation in the thickness direction and liquid crystal cells 43A, 43B each having a second liquid crystal layer containing hybrid-aligned liquid crystal molecules. By controlling voltages applied on the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer, the device is changed in between a first display mode forming a display state with almost zero retardation of the sum retardation in the thickness direction of the first liquid crystal layer and the optical compensator, and a second display mode forming a display state with different retardation of the sum from the first display mode. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、広視野角及び高速応答の実現が可能なＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｅｎｄ）技術を用いた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device using an OCB (Optically Compensated Bend) technique capable of realizing a wide viewing angle and a high-speed response.

液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力などの特徴を生かして、各種分野に適用されている。 Liquid crystal display devices are applied to various fields by taking advantage of features such as light weight, thinness, and low power consumption.

現在、市場で広く利用されているツイステッド・ネマチック（ＴＮ）型液晶表示装置は、光学的に正の屈折率異方性を有する液晶分子が一対の基板間で略９０°捩れ配列されて構成されており、その捩れ配列を制御することにより液晶層に入射した光の旋光性を調節している。このＴＮ型液晶表示装置は、比較的、容易に製造できるものの、その視野角は狭く、また応答速度が遅いため、特にＴＶ画像等の動画表示には不都合があった。 Currently, a twisted nematic (TN) type liquid crystal display device widely used in the market is constructed by arranging liquid crystal molecules having optically positive refractive index anisotropy by twisting approximately 90 ° between a pair of substrates. The optical rotation of the light incident on the liquid crystal layer is adjusted by controlling the twisted arrangement. Although this TN type liquid crystal display device can be manufactured relatively easily, its viewing angle is narrow and its response speed is slow, so that it is inconvenient for displaying moving images such as TV images.

一方、視野角及び応答速度を改善可能な液晶表示装置として、ＯＣＢ型液晶表示装置が注目されている。ＯＣＢ型液晶表示装置は、一対の基板間にベンド配列させた液晶分子を有する液晶層が保持された構造を有している。このＯＣＢ型液晶表示装置は、ＴＮ型液晶表示装置に比して応答速度が改善され、さらに液晶分子の配列状態により液晶層を通過する光の複屈折の影響を光学的に自己補償できるため視野角が広いという利点がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１５６７４３号公報 On the other hand, OCB type liquid crystal display devices are attracting attention as liquid crystal display devices capable of improving the viewing angle and response speed. The OCB type liquid crystal display device has a structure in which a liquid crystal layer having liquid crystal molecules arranged in a bend between a pair of substrates is held. This OCB type liquid crystal display device has an improved response speed as compared with the TN type liquid crystal display device, and can further optically self-compensate the influence of birefringence of light passing through the liquid crystal layer depending on the alignment state of the liquid crystal molecules. There is an advantage that a corner is wide (for example, refer to patent documents 1).
JP 2003-156743 A

しかしながら、広視野角の表示装置では、表示した個人情報や機密情報を周囲からでも容易に観察可能であるため、使用目的によっては狭視野角の表示装置が求められるケースもある。これまでは、表示装置の表面に光学フィルムを追加したり、偏光めがねを用いたりすることで狭視野角化を実現していたが、このような方法では、常に狭視野角の状態になってしまったり、切り替え作業が煩雑になってしまう。 However, since a display device with a wide viewing angle can easily observe the displayed personal information and confidential information even from the surroundings, a display device with a narrow viewing angle may be required depending on the purpose of use. Until now, the viewing angle has been reduced by adding an optical film to the surface of the display device or using polarized glasses, but this method always results in a narrow viewing angle. Or the switching work becomes complicated.

そこで、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、広視野角の表示モードと、狭視野角の表示モードとを容易に切り替えることが可能であり、いずれの表示モードにおいても応答速度が高速であり且つ表示品位に優れた液晶表示装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to easily switch between a wide viewing angle display mode and a narrow viewing angle display mode. An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a high response speed and excellent display quality even in the display mode.

この発明の様態による液晶表示装置は、
一対の基板間に第１液晶層を保持して構成されマトリクス状に配置された表示画素を備えた液晶パネルと、
前記第１液晶層に電圧を印加した所定の表示状態においてベンド配列した液晶分子を含む前記第１液晶層のリタデーションを光学的に補償する光学補償素子と、
を備え、前記第１液晶層に印加する電圧によって前記液晶分子による複屈折量を変化させて画像を表示する液晶表示装置であって、
前記光学補償素子は、その厚み方向にリタデーションを有する位相差板と、ハイブリッド配列した液晶分子を含む第２液晶層を備えた液晶セルと、を含み、
さらに、前記第１液晶層及び前記第２液晶層に印加する電圧を制御して、前記第１液晶層及び前記光学補償素子のそれぞれの厚み方向のリタデーション量の総和を略ゼロとした表示状態を形成する第１表示モードと、前記第１表示モードとは異なる総和のリタデーション量で表示状態を形成する第２表示モードと、を切り替えるモード切替手段を備えたことを特徴とする。 A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention
A liquid crystal panel comprising display pixels arranged in a matrix and having a first liquid crystal layer held between a pair of substrates;
An optical compensation element that optically compensates for retardation of the first liquid crystal layer including liquid crystal molecules that are bend-aligned in a predetermined display state in which a voltage is applied to the first liquid crystal layer;
A liquid crystal display device that displays an image by changing a birefringence amount of the liquid crystal molecules according to a voltage applied to the first liquid crystal layer,
The optical compensation element includes a retardation plate having retardation in a thickness direction thereof, and a liquid crystal cell including a second liquid crystal layer containing liquid crystal molecules arranged in a hybrid manner,
Furthermore, the voltage applied to the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer is controlled, and a display state in which the total amount of retardation in the thickness direction of each of the first liquid crystal layer and the optical compensation element is substantially zero There is provided a mode switching means for switching between a first display mode to be formed and a second display mode for forming a display state with a total retardation amount different from the first display mode.

この発明によれば、広視野角の表示モードと、狭視野角の表示モードとを容易に切り替えることが可能であり、いずれの表示モードにおいても応答速度が高速であり且つ表示品位に優れた液晶表示装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to easily switch between a wide viewing angle display mode and a narrow viewing angle display mode, a liquid crystal having a high response speed and excellent display quality in any of the display modes. A display device can be provided.

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。この実施の形態では、液晶表示装置として、特に、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌｌｙＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｅｎｄ）モードの液晶表示装置を例に説明する。 A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, as an example of the liquid crystal display device, an OCB (Optically Compensated Bend) mode liquid crystal display device will be described as an example.

図１に示すように、ＯＣＢ型液晶表示装置は、一対の基板すなわちアレイ基板１０と対向基板２０との間に液晶層（第１液晶層）３０を保持して構成された液晶パネル１を備えている。この液晶パネル１は、例えば透過型であり、アレイ基板１０側に配置された図示しないバックライトユニットからのバックライト光を対向基板２０側に透過可能に構成されている。また、この液晶パネル１は、実質的に画像を表示する有効表示部２を備えている。この有効表示部２は、マトリクス状に配置された表示画素ＰＸによって構成されている。 As shown in FIG. 1, the OCB type liquid crystal display device includes a liquid crystal panel 1 configured by holding a liquid crystal layer (first liquid crystal layer) 30 between a pair of substrates, that is, an array substrate 10 and a counter substrate 20. ing. The liquid crystal panel 1 is, for example, a transmission type, and is configured to be able to transmit backlight light from a backlight unit (not shown) arranged on the array substrate 10 side to the counter substrate 20 side. Further, the liquid crystal panel 1 includes an effective display unit 2 that substantially displays an image. The effective display unit 2 is composed of display pixels PX arranged in a matrix.

アレイ基板１０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板１１を用いて形成されている。このアレイ基板１０は、絶縁基板１１の一方の主面にアクティブ素子１２、画素電極１３、配向膜１４などを備えている。アクティブ素子１２は、各表示画素ＰＸに配置され、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＩＭ（ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌａｔｅｄＭｅｔａｌ）などで構成されている。画素電極１３は、各表示画素ＰＸに配置され、アクティブ素子１２に電気的に接続されている。この画素電極１３は、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜１４は、絶縁基板１１の主面全体を覆うように配置され、光透過性を有する材料によって形成されている。 The array substrate 10 is formed using an insulating substrate 11 having optical transparency such as glass. The array substrate 10 includes an active element 12, a pixel electrode 13, an alignment film 14 and the like on one main surface of an insulating substrate 11. The active element 12 is disposed in each display pixel PX, and includes a TFT (Thin Film Transistor), a MIM (Metal Insulated Metal), or the like. The pixel electrode 13 is disposed in each display pixel PX and is electrically connected to the active element 12. The pixel electrode 13 is formed of a light-transmitting conductive member such as ITO (Indium Tin Oxide). The alignment film 14 is disposed so as to cover the entire main surface of the insulating substrate 11, and is formed of a light transmissive material.

対向基板２０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板２１を用いて形成されている。この対向基板２０は、絶縁基板２１の一方の主面に対向電極２２、配向膜２３などを備えている。単一の対向電極２２は、有効表示部２内において全表示画素に共通に配置され、例えばＩＴＯなどの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜２３は、絶縁基板２１の主面全体を覆うように配置され、光透過性を有する材料によって形成されている。 The counter substrate 20 is formed using an insulating substrate 21 having optical transparency such as glass. The counter substrate 20 includes a counter electrode 22 and an alignment film 23 on one main surface of an insulating substrate 21. The single counter electrode 22 is disposed in common in all display pixels in the effective display section 2 and is formed of a conductive member having light transmissivity, such as ITO. The alignment film 23 is disposed so as to cover the entire main surface of the insulating substrate 21 and is made of a light-transmitting material.

なお、カラー表示タイプの液晶表示装置では、液晶パネル１は、複数色の表示画素、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色画素を有している。すなわち、赤色画素は赤色波長の光を透過する赤色カラーフィルタを備え、緑色画素は緑色波長の光を透過する緑色カラーフィルタを備え、青色画素は青色波長の光を透過する青色カラーフィルタを備えている。これらカラーフィルタは、アレイ基板１０または対向基板２０の主面に配置されている。 In the color display type liquid crystal display device, the liquid crystal panel 1 includes display pixels of a plurality of colors, for example, red (R), green (G), and blue (B) color pixels. That is, the red pixel includes a red color filter that transmits red wavelength light, the green pixel includes a green color filter that transmits green wavelength light, and the blue pixel includes a blue color filter that transmits blue wavelength light. Yes. These color filters are arranged on the main surface of the array substrate 10 or the counter substrate 20.

上述したような構成のアレイ基板１０と対向基板２０とは、図示しないスペーサを介して互いに所定のギャップを維持した状態で貼り合わせられている。液晶層３０は、これらアレイ基板１０と対向基板２０との間のギャップに封入されている。液晶層３０に含まれる液晶分子３１は、正の誘電率異方性を有するとともに光学的に正の一軸性を有する材料を選択可能である。 The array substrate 10 and the counter substrate 20 configured as described above are bonded to each other while maintaining a predetermined gap with a spacer (not shown). The liquid crystal layer 30 is sealed in the gap between the array substrate 10 and the counter substrate 20. The liquid crystal molecules 31 included in the liquid crystal layer 30 can be selected from materials having positive dielectric anisotropy and optically positive uniaxiality.

このようなＯＣＢ型液晶表示装置は、液晶層３０に電圧を印加した所定の表示状態において、図１に示したようにベンド配列した液晶分子３１を含む液晶層３０のリタデーションを光学的に補償する光学補償素子４０を備えている。この光学補償素子４０は、液晶パネル１の一方の主面すなわちアレイ基板１０側外面に配置された第１補償素子４０Ａと、液晶パネル１の他方の主面すなわち対向基板２０側外面に配置された第２補償素子４０Ｂと、で構成されている。 Such an OCB type liquid crystal display device optically compensates for the retardation of the liquid crystal layer 30 including the liquid crystal molecules 31 bend-aligned as shown in FIG. 1 in a predetermined display state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer 30. An optical compensation element 40 is provided. The optical compensation element 40 is arranged on one main surface of the liquid crystal panel 1, that is, the outer surface on the array substrate 10 side, and on the other main surface of the liquid crystal panel 1, that is, the outer surface on the counter substrate 20 side. Second compensation element 40B.

例えば図２に示すように、第１補償素子４０Ａは、偏光板４１Ａ、及び、位相差板としての機能を有する複数の光学素子４２Ａ及び４３Ａを有している。同様に、第２補償素子４０Ｂは、偏光板４１Ｂ、及び、位相差板としての機能を有する複数の光学素子４２Ｂ及び４３Ｂを有している。 For example, as illustrated in FIG. 2, the first compensation element 40A includes a polarizing plate 41A and a plurality of optical elements 42A and 43A having a function as a retardation plate. Similarly, the second compensation element 40B includes a polarizing plate 41B and a plurality of optical elements 42B and 43B that function as retardation plates.

光学素子４２Ａ及び４２Ｂは、後に説明するように、主にその厚み方向にリタデーション（位相差）を有する位相差板として機能する。また、光学素子４３Ａ及び４３Ｂは、後に説明するように、主にその面内方向にリタデーション（位相差）を有する位相差板として機能する。 The optical elements 42A and 42B mainly function as retardation plates having retardation (phase difference) in the thickness direction, as will be described later. The optical elements 43A and 43B function as retardation plates having retardation (phase difference) mainly in the in-plane direction, as will be described later.

図３に示すように、配向膜１４及び２３は、パラレル配向処理されている（すなわち図中の矢印Ａで示す方向にラビング処理されている）。これにより、液晶分子３１の光軸の正射影（液晶配向方向）は、図中矢印Ａと平行となる。画像を表示可能な状態、すなわち所定のバイアスを印加した状態では、液晶分子３１は、矢印Ａで規定される液晶層３０の断面内において、図１に示したようにアレイ基板１０と対向基板２０との間においてベンド配列する。 As shown in FIG. 3, the alignment films 14 and 23 have been subjected to parallel alignment processing (that is, have been rubbed in the direction indicated by the arrow A in the figure). Thereby, the orthogonal projection (liquid crystal alignment direction) of the optical axis of the liquid crystal molecules 31 is parallel to the arrow A in the figure. In a state where an image can be displayed, that is, in a state where a predetermined bias is applied, the liquid crystal molecules 31 are within the cross section of the liquid crystal layer 30 defined by the arrow A, as shown in FIG. Bend sequence between.

このとき、偏光板４１Ａ及び４１Ｂは、それぞれの透過軸が図中の矢印Ｂで示す方向を向くように配置されている。つまり、偏光板４１Ａ及び４１Ｂのそれぞれの透過軸は、液晶配向方向Ａに対して４５°の角度をなし、しかも、互いに平行である。このように、それぞれの透過軸が互いに平行になるように配置された偏光板４１Ａ及び４１Ｂを備えた液晶パネル１では、これらの間にある物体の複屈折量（リタデーション量）が波長λの入射光に対して実効的にλ／２であれば光は透過せず、黒画像が表示される。逆に、偏光板４１Ａ及び４１Ｂ間にある物体の複屈折量（リタデーション量）が実効的にゼロであれば光は透過し、白画像（もしくはカラー画像）が表示される。 At this time, the polarizing plates 41A and 41B are arranged so that the respective transmission axes face the direction indicated by the arrow B in the drawing. That is, the transmission axes of the polarizing plates 41A and 41B form an angle of 45 ° with respect to the liquid crystal alignment direction A, and are parallel to each other. As described above, in the liquid crystal panel 1 including the polarizing plates 41A and 41B arranged so that the respective transmission axes are parallel to each other, the birefringence amount (retardation amount) of the object between them is incident at the wavelength λ. If λ / 2 is effective with respect to light, light is not transmitted and a black image is displayed. On the contrary, if the birefringence amount (retardation amount) of the object between the polarizing plates 41A and 41B is effectively zero, the light is transmitted and a white image (or color image) is displayed.

なお、それぞれの透過軸が互いに直交するクロスニコル配置された偏光板４１Ａ及び４１Ｂを備えた液晶パネル１では、これらの間にある物体のリタデーション量が実効的にゼロもしくは波長λの整数倍であれば光は透過せず、黒画像が表示される。 In the liquid crystal panel 1 including the polarizing plates 41A and 41B in which the transmission axes are orthogonal to each other, the retardation amount of the object between them is effectively zero or an integral multiple of the wavelength λ. Thus, no light is transmitted and a black image is displayed.

光学素子４３Ａ及び４３Ｂは、ある特定の電圧印加状態（例えば黒画像を表示する状態）で、画面を正面方向から観察した時に影響する液晶層３０のリタデーションの影響を補償するようなリタデーション量を有している。すなわち、ＯＣＢ型液晶表示装置では、ベンド配列した液晶分子に対して電圧を印加しても、すべての液晶分子が基板の法線方向に沿って配列せず、液晶層３０におけるリタデーション量が完全に所定値すなわちλ／２に一致しない。 The optical elements 43A and 43B have a retardation amount that compensates for the influence of the retardation of the liquid crystal layer 30 that is affected when the screen is observed from the front direction in a specific voltage application state (for example, a state in which a black image is displayed). is doing. That is, in the OCB type liquid crystal display device, even when a voltage is applied to the bend-aligned liquid crystal molecules, not all the liquid crystal molecules are aligned along the normal direction of the substrate, and the amount of retardation in the liquid crystal layer 30 is completely It does not match the predetermined value, that is, λ / 2.

そこで、光学素子４３Ａ及び４３Ｂの光軸は、液晶層３０においてリタデーションを発生する方向すなわち液晶配向方向（液晶分子を正射影したときの光軸方向）Ａに平行な方向Ａまたは直交する方向Ｄに設定されており、これら光学素子４３Ａ及び４３Ｂは、必要に応じて方向Ａまたは方向Ｄに所定のリタデーション量を有している。これが「面内方向にリタデーションを有する位相差板」４３Ａ及び４３Ｂに相当する。なお、ここでは、面内方向とは、面内のＸ方向及びＹ方向で規定されるものであるが、液晶層や位相差板などの各光学部材の屈折率を考慮する際には、面内の主屈折率ｎｘ及びｎｙのみを考慮するのではなく、各光学部材を面内に正射影したときの主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚすべてを考慮したものである。 Therefore, the optical axes of the optical elements 43A and 43B are in a direction A parallel to the direction in which retardation is generated in the liquid crystal layer 30, that is, the liquid crystal alignment direction (the optical axis direction when the liquid crystal molecules are orthogonally projected) A, or a direction D perpendicular thereto. These optical elements 43A and 43B have a predetermined retardation amount in the direction A or the direction D as necessary. This corresponds to “retardation plates having retardation in the in-plane direction” 43A and 43B. Here, the in-plane direction is defined by the in-plane X-direction and Y-direction, but when considering the refractive index of each optical member such as a liquid crystal layer or a retardation plate, The main refractive indexes nx, ny, and nz when each optical member is orthogonally projected in the plane are taken into consideration.

これにより、液晶層３０が有する面内方向でのリタデーションを補償して、液晶層３０と位相差板４３Ａ及び４３Ｂとを複合してリタデーション量Δｎ・ｄがλ／２になる状態を形成し、画面を正面方向から観察した時に黒画像を表示することが可能となる。なお、Δｎ＝ｎｅ−ｎｏであり（但し、ｎｅを異常光線屈折率及びｎｏを常光線屈折率とする）、ｄは光学素子の厚みとする。 Thereby, the retardation in the in-plane direction of the liquid crystal layer 30 is compensated, and the liquid crystal layer 30 and the retardation plates 43A and 43B are combined to form a state in which the retardation amount Δn · d is λ / 2. A black image can be displayed when the screen is observed from the front. Note that Δn = ne−no (where ne is an extraordinary ray refractive index and no is an ordinary ray refractive index), and d is the thickness of the optical element.

光学素子４２Ａ及び４２Ｂは、液晶分子３１とは逆の光学特性（例えば負の一軸性）を有している。すなわち、ＯＣＢ型液晶表示装置において、黒画像を表示する際には、液晶層３０に比較的高い電圧が印加されているため、大多数の液晶分子３１は、電界方向に配列する（基板の法線方向に立ち上がる）。液晶分子３１は、分子の長軸方向の主屈折率ｎｚが他方向の主屈折率ｎｘ及びｎｙよりも大きい正の一軸性の光学特性を有する分子である。ここでは、液晶分子３１について、便宜上、長軸方向（厚み方向）をＺ方向とし、これに直交する面内方向をＸ方向及びＹ方向とした。 The optical elements 42A and 42B have optical characteristics (for example, negative uniaxiality) opposite to those of the liquid crystal molecules 31. That is, in the OCB type liquid crystal display device, when displaying a black image, since a relatively high voltage is applied to the liquid crystal layer 30, the majority of the liquid crystal molecules 31 are aligned in the electric field direction (method of the substrate). Stand up in the line direction). The liquid crystal molecules 31 are molecules having positive uniaxial optical characteristics in which the main refractive index nz in the major axis direction of the molecule is larger than the main refractive indexes nx and ny in the other direction. Here, for the sake of convenience, the major axis direction (thickness direction) of the liquid crystal molecules 31 is defined as the Z direction, and the in-plane directions perpendicular thereto are defined as the X direction and the Y direction.

液晶分子３１が基板の法線方向に立ち上がった状態では、画面を正面方向から観察した場合、主屈折率の分布が等方的である（すなわち面内の主屈折率が等価（ｎｘ＝ｎｙ）である）ため、リタデーションは発生しない。しかしながら、画面を斜め方向から観察した場合、液晶分子３１の側面の影響により、長軸方向の主屈折率ｎｚが増大し（ｎｘ、ｎｙ＜ｎｚ）、傾斜方向に応じたリタデーションが発生する。このため、液晶層３０を通過した光の一部が偏光板４１Ｂを透過してしまい、明るくなってしまう（つまり、黒画像を表示することができない）。 In a state where the liquid crystal molecules 31 stand up in the normal direction of the substrate, the main refractive index distribution is isotropic when the screen is observed from the front direction (that is, the in-plane main refractive index is equivalent (nx = ny)). Therefore, retardation does not occur. However, when the screen is observed from an oblique direction, the main refractive index nz in the major axis direction increases (nx, ny <nz) due to the influence of the side surface of the liquid crystal molecules 31, and retardation corresponding to the inclination direction occurs. For this reason, part of the light that has passed through the liquid crystal layer 30 is transmitted through the polarizing plate 41B and becomes brighter (that is, a black image cannot be displayed).

そこで、光学素子４２Ａ及び４２Ｂは、その厚み方向の主屈折率ｎｚが相対的に小さく、面内の主屈折率ｎｘ及びｎｙが相対的に大きく（ｎｘ、ｎｙ＞ｎｚ）なるように設定されている。これが「厚み方向にリタデーションを有する位相差板」４２Ａ及び４２Ｂに相当する。なお、ここでは、厚み方向とは、面内のＸ方向及びＹ方向に加えてこれらに直交するＺ方向で規定されるものであり、液晶層や位相差板などの各光学部材の屈折率を考慮する際には、３次元的に主屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚすべてを考慮したものである。 Therefore, the optical elements 42A and 42B are set so that the main refractive index nz in the thickness direction is relatively small and the in-plane main refractive indexes nx and ny are relatively large (nx, ny> nz). Yes. This corresponds to “retardation plates having retardation in the thickness direction” 42A and 42B. Here, the thickness direction is defined by the Z direction orthogonal to these in addition to the in-plane X direction and Y direction, and the refractive index of each optical member such as a liquid crystal layer or a retardation plate is defined. In consideration, all of the main refractive indexes nx, ny, and nz are considered three-dimensionally.

このような光学素子４２Ａ及び４２Ｂを組み合わせて用いることにより、これら液晶層３０及び光学補償素子４０におけるリタデーション量の総和をほぼゼロとすることができる。これにより、液晶層３０が有する厚み方向でのリタデーションをキャンセルすることができ、黒画像を表示した状態の画面を斜め方向から観察した場合において、液晶層３０でのリタデーションの影響を補償することができる。 By using such optical elements 42A and 42B in combination, the total amount of retardation in the liquid crystal layer 30 and the optical compensation element 40 can be made substantially zero. Thereby, the retardation in the thickness direction of the liquid crystal layer 30 can be canceled, and the influence of the retardation in the liquid crystal layer 30 can be compensated when the screen in a state where the black image is displayed is observed from an oblique direction. it can.

このように、液晶層に電圧を印加して黒画像を表示する状態において、面内方向で発生する液晶層のリタデーションを「面内方向にリタデーションを有する位相差板」で補償するとともに、斜め方向で発生する液晶層のリタデーションを「厚み方向にリタデーションを有する位相差板」で補償することにより、ＯＣＢ型液晶表示装置において、視野角特性及び表示品位を向上することが可能となる。 In this way, in a state where a voltage is applied to the liquid crystal layer and a black image is displayed, the retardation of the liquid crystal layer generated in the in-plane direction is compensated by the “retarder having retardation in the in-plane direction” and the oblique direction By compensating the retardation of the liquid crystal layer generated by the “retardation plate having retardation in the thickness direction”, it is possible to improve the viewing angle characteristics and display quality in the OCB type liquid crystal display device.

ところで、光学補償素子４０を構成する第１補償素子４０Ａ及び第２補償素子４０Ｂの少なくとも一方は、ハイブリッド配列した液晶分子を含む液晶層（第２液晶層）を備えた液晶セルを含んでいる。例えば、図４に示すように、液晶セル１００は、一対の基板すなわち第１基板１１０と第２基板１２０との間に液晶層（第２液晶層）１３０を保持して構成されている。この液晶セル１００は、画素構造を備えていない。 Meanwhile, at least one of the first compensation element 40A and the second compensation element 40B constituting the optical compensation element 40 includes a liquid crystal cell including a liquid crystal layer (second liquid crystal layer) including liquid crystal molecules arranged in a hybrid arrangement. For example, as shown in FIG. 4, the liquid crystal cell 100 is configured by holding a liquid crystal layer (second liquid crystal layer) 130 between a pair of substrates, that is, a first substrate 110 and a second substrate 120. The liquid crystal cell 100 does not have a pixel structure.

より詳細に説明すると、第１基板１１０は、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板１１１を用いて形成されている。この第１基板１１０は、絶縁基板１１１の一方の主面に第１共通電極１１３、配向膜１１４などを備えている。第１共通電極１１３は、絶縁基板１１１の主面全体に配置されたベタ電極である。この第１共通電極１１３は、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜１１４は、絶縁基板１１１の主面全体を覆うように配置され、光透過性を有する材料によって形成されている。 More specifically, the first substrate 110 is formed using an insulating substrate 111 having optical transparency such as glass. The first substrate 110 includes a first common electrode 113, an alignment film 114, and the like on one main surface of an insulating substrate 111. The first common electrode 113 is a solid electrode disposed on the entire main surface of the insulating substrate 111. The first common electrode 113 is formed of a light-transmitting conductive member such as ITO (Indium Tin Oxide). The alignment film 114 is disposed so as to cover the entire main surface of the insulating substrate 111 and is formed of a light-transmitting material.

また、第２基板１２０も第１基板１１０と同様に構成されており、ガラスなどの光透過性を有する絶縁基板１２１の一方の主面に第２共通電極１２２、配向膜１２３などを備えている。第２共通電極１２２は、絶縁基板１２１の主面全体に配置されたベタ電極であり、例えばＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの光透過性を有する導電性部材によって形成されている。配向膜１２３は、絶縁基板１２１の主面全体を覆うように配置され、光透過性を有する材料によって形成されている。 The second substrate 120 is also configured in the same manner as the first substrate 110, and includes a second common electrode 122, an alignment film 123, and the like on one main surface of an insulating substrate 121 having light transmissivity such as glass. . The second common electrode 122 is a solid electrode disposed on the entire main surface of the insulating substrate 121, and is formed of a light-transmitting conductive member such as ITO (Indium Tin Oxide). The alignment film 123 is disposed so as to cover the entire main surface of the insulating substrate 121, and is formed of a light-transmitting material.

このような構成の液晶セル１００において、一方の配向膜（例えば第１基板１１０側の配向膜１１４）は、液晶分子１３１を基板に対してほぼ垂直に配向するような特性を有している。また、他方の配向膜（例えば第２基板１２０側の配向膜１２３）は、液晶分子１３１を基板に対してほぼ水平に配向するような特性を有している。液晶分子１３１は、これらの特性を有した配向膜１１４及び１２３による配向制御により、第１基板１１０近傍では略垂直に配向し、第２基板１２０近傍では水平に配向しており、この間では連続的にベンド配列している。 In the liquid crystal cell 100 having such a configuration, one alignment film (for example, the alignment film 114 on the first substrate 110 side) has characteristics such that the liquid crystal molecules 131 are aligned substantially perpendicularly to the substrate. The other alignment film (for example, the alignment film 123 on the second substrate 120 side) has a characteristic that aligns the liquid crystal molecules 131 substantially horizontally with respect to the substrate. The liquid crystal molecules 131 are aligned substantially vertically in the vicinity of the first substrate 110 and horizontally in the vicinity of the second substrate 120 by the alignment control by the alignment films 114 and 123 having these characteristics. It has a bend arrangement.

このような液晶セル１００は、例えば、第１補償素子４０Ａ及び第２補償素子４０Ｂに含まれる光学素子４３Ａ及び４３Ｂとして適用可能である。すなわち、ハイブリッド配列した液晶層１３０は、その面内方向及び厚み方向にリタデーションを有している。このため、液晶セル１００は、液晶層１３０に印加される電圧（すなわち第１共通電極１１３と第２共通電極１２２との間に形成される電位差）に応じて、液晶層３０における面内のリタデーションの影響を補償するようなリタデーション量を形成可能である。 Such a liquid crystal cell 100 is applicable as, for example, the optical elements 43A and 43B included in the first compensation element 40A and the second compensation element 40B. That is, the liquid crystal layer 130 arranged in a hybrid manner has retardation in the in-plane direction and the thickness direction. For this reason, the liquid crystal cell 100 has an in-plane retardation in the liquid crystal layer 30 according to a voltage applied to the liquid crystal layer 130 (that is, a potential difference formed between the first common electrode 113 and the second common electrode 122). It is possible to form a retardation amount that compensates for the influence of the above.

例えば、液晶セル１００において、液晶層１３０に比較的低レベルの電圧Ｖａ（例えば０Ｖ）を印加した状態では、液晶分子１３１はハイブリッド配列している。このため、液晶層１３０は、面内方向においてはリタデーション量Ｒｅａを有するとともに、厚み方向においてはリタデーション量Ｒｔｈａを有する。これに対して、液晶層１３０に比較的高レベルの電圧Ｖｂ（Ｖａ＜Ｖｂ）を印加した状態では、液晶分子１３１は配向膜１２３付近を除いて略基板に対して垂直に配列している。このため、液晶層１３０は、面内方向における液晶分子１３１によるリタデーションの影響が緩和され、リタデーション量Ｒｅｂ（Ｒｅａ＞Ｒｅｂ）を有するとともに、厚み方向における液晶分子１３１によるリタデーションの影響が増し、リタデーション量Ｒｔｈｂ（Ｒｔｈａ＜Ｒｔｈｂ）を有する。 For example, in the liquid crystal cell 100, in a state where a relatively low level voltage Va (for example, 0 V) is applied to the liquid crystal layer 130, the liquid crystal molecules 131 are in a hybrid arrangement. For this reason, the liquid crystal layer 130 has a retardation amount Rea in the in-plane direction and a retardation amount Rtha in the thickness direction. On the other hand, in a state where a relatively high level voltage Vb (Va <Vb) is applied to the liquid crystal layer 130, the liquid crystal molecules 131 are aligned substantially perpendicular to the substrate except for the vicinity of the alignment film 123. For this reason, the liquid crystal layer 130 has a retardation amount Reb (Rea> Reb) in which the influence of retardation by the liquid crystal molecules 131 in the in-plane direction is reduced, and the retardation amount by the liquid crystal molecules 131 in the thickness direction increases. Rthb (Rtha <Rthb).

このような液晶セル１００を組み合わせた光学補償素子４０を用いることにより、広視野角表示モード（第１表示モード）と狭視野角表示モード（第２表示モード）とを容易に切り替えることが可能な表示装置を提供できる。すなわち、液晶表示装置は、図５に示すように、第１表示モードと第２表示モードとを切り替えるモード切替機構２００を備えている。このモード切替機構２００は、設定された表示モードに応じて、液晶パネル１に印加される電圧を制御する第１電圧制御回路２１０及び液晶セル１００に印加される電圧を制御する第２電圧制御回路２２０に対して制御信号を出力する。 By using the optical compensation element 40 combined with such a liquid crystal cell 100, it is possible to easily switch between the wide viewing angle display mode (first display mode) and the narrow viewing angle display mode (second display mode). A display device can be provided. That is, the liquid crystal display device includes a mode switching mechanism 200 that switches between the first display mode and the second display mode, as shown in FIG. The mode switching mechanism 200 includes a first voltage control circuit 210 that controls the voltage applied to the liquid crystal panel 1 and a second voltage control circuit that controls the voltage applied to the liquid crystal cell 100 according to the set display mode. A control signal is output to 220.

第１電圧制御回路２１０は、モード切替機構２００からの制御信号に基づき、液晶層３０に印加される電圧（すなわち画素電極１３と対向電極２２との間に形成される電位差）を制御する。例えば、第１表示モードにおいて、黒を表示する表示状態を形成するためには、第１電圧制御回路２１０は、液晶層３０に比較的大きな電圧Ｖ１を印加する。また、第２表示モードにおいては、黒を表示する表示状態を形成するためには、第１電圧制御回路２１０は、液晶層３０に比較的小さな電圧Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）を印加する。 The first voltage control circuit 210 controls a voltage applied to the liquid crystal layer 30 (that is, a potential difference formed between the pixel electrode 13 and the counter electrode 22) based on a control signal from the mode switching mechanism 200. For example, in the first display mode, the first voltage control circuit 210 applies a relatively large voltage V1 to the liquid crystal layer 30 in order to form a display state in which black is displayed. In the second display mode, the first voltage control circuit 210 applies a relatively small voltage V2 (V1> V2) to the liquid crystal layer 30 in order to form a display state for displaying black.

第２電圧制御回路２２０は、モード切替機構２００からの制御信号に基づき、液晶層１３０に印加される電圧（すなわち第１共通電極１１３と第２共通電極１２２との間に形成される電位差）を制御する。例えば、第１表示モードにおいて、黒を表示する表示状態を形成するためには、第２電圧制御回路２２０は、液晶層１３０に比較的小さな電圧Ｖａを印加する。また、第２表示モードにおいては、黒を表示する表示状態を形成するためには、第２電圧制御回路２２０は、液晶層１３０に比較的小さな電圧Ｖｂ（Ｖａ＜Ｖｂ）を印加する。 The second voltage control circuit 220 determines a voltage applied to the liquid crystal layer 130 (that is, a potential difference formed between the first common electrode 113 and the second common electrode 122) based on a control signal from the mode switching mechanism 200. Control. For example, in the first display mode, the second voltage control circuit 220 applies a relatively small voltage Va to the liquid crystal layer 130 in order to form a display state in which black is displayed. In the second display mode, the second voltage control circuit 220 applies a relatively small voltage Vb (Va <Vb) to the liquid crystal layer 130 in order to form a display state in which black is displayed.

このように、液晶層３０及び１３０に印加する電圧を制御することによって表示モードを切り替える原理について説明する。なお、ここでは、光学補償素子４０を構成する第１補償素子４０Ａは、偏光板４１Ａ、位相差板としての機能を有する光学素子４２Ａ、及び、位相差板としての機能を有する光学素子４３Ａとして液晶セル１００を有している。また、光学補償素子４０を構成する第２補償素子４０Ｂも同様に、偏光板４１Ｂ、位相差板としての機能を有する光学素子４２Ｂ、及び、位相差板としての機能を有する光学素子４３Ｂとして液晶セル１００を有している。 The principle of switching the display mode by controlling the voltage applied to the liquid crystal layers 30 and 130 will be described. Here, the first compensation element 40A constituting the optical compensation element 40 is a liquid crystal as a polarizing plate 41A, an optical element 42A having a function as a retardation plate, and an optical element 43A having a function as a retardation plate. It has a cell 100. Similarly, the second compensation element 40B constituting the optical compensation element 40 is a liquid crystal cell as a polarizing plate 41B, an optical element 42B having a function as a retardation plate, and an optical element 43B having a function as a retardation plate. 100.

すなわち、図６に示すように、第１表示モードにおいては、液晶パネル１の液晶層３０に電圧Ｖ１（例えば１．５Ｖ）が印加されており、面内方向において所定のリタデーション量Ｒｅａ（例えば１００ｎｍ）を有するとともに、厚み方向においてはリタデーション量Ｒｔｈａ（例えば１９０ｎｍ）を有する。また、光学素子４３Ａ及び４３Ｂとしての液晶セル１００のそれぞれの液晶層１３０には電圧Ｖａ（例えば０Ｖ）が印加されており、それぞれ、面内方向において所定のリタデーション量Ｒｅａ（例えば８７．５ｎｍ）を有するとともに、厚み方向においてはリタデーション量Ｒｔｈａ（例えば１５０ｎｍ）を有する。 That is, as shown in FIG. 6, in the first display mode, a voltage V1 (for example, 1.5 V) is applied to the liquid crystal layer 30 of the liquid crystal panel 1, and a predetermined retardation amount Rea (for example, 100 nm) in the in-plane direction. ) And a retardation amount Rtha (for example, 190 nm) in the thickness direction. A voltage Va (for example, 0 V) is applied to each liquid crystal layer 130 of the liquid crystal cell 100 as the optical elements 43A and 43B, and a predetermined retardation amount Rea (for example, 87.5 nm) is applied in the in-plane direction. And has a retardation amount Rtha (for example, 150 nm) in the thickness direction.

このとき、面内方向については、液晶層３０及び光学補償素子４０（特に液晶セル１００）のリタデーション量Ｒｅａの総和は、２７５ｎｍである。このため、偏光板４１Ａを通過した波長５５０ｎｍの直線偏光は、液晶層３０及び光学補償素子４０を通過した際にλ／２の位相差が付与され、その振動面が９０°回転する。これにより、波長５５０ｎｍの直線偏光は、偏光板４１Ｂを通過することができず、黒表示状態が形成される。 At this time, in the in-plane direction, the total retardation amount Rea of the liquid crystal layer 30 and the optical compensation element 40 (particularly the liquid crystal cell 100) is 275 nm. For this reason, the linearly polarized light having a wavelength of 550 nm that has passed through the polarizing plate 41A is given a phase difference of λ / 2 when passing through the liquid crystal layer 30 and the optical compensation element 40, and its vibration plane rotates 90 °. Thereby, the linearly polarized light having a wavelength of 550 nm cannot pass through the polarizing plate 41B, and a black display state is formed.

また、厚み方向については、液晶層３０及び液晶セル１００のリタデーション量Ｒｔｈａの総和は、４９０ｎｍである。第１補償素子４０Ａ及び第２補償素子４０Ｂにそれぞれ含まれる光学素子４２Ａ及び４２Ｂは、これら液晶層３０及び液晶セル１００のリタデーション量Ｒｔｈａの総和をキャンセルするようなリタデーション量を有している。ここでは、光学素子４２Ａ及び４２Ｂは、それぞれ−２４５ｎｍのリタデーション量を有しており、その総和は−４９０ｎｍである。このため、液晶層３０及び光学補償素子４０のリタデーション量Ｒｔｈａの総和は、略ゼロとなり、黒画像を表示した状態の画面を斜め方向から観察した場合において、液晶層３０でのリタデーションの影響を補償することができる。 Moreover, about the thickness direction, the sum total of the retardation amount Rtha of the liquid crystal layer 30 and the liquid crystal cell 100 is 490 nm. The optical elements 42A and 42B included in the first compensation element 40A and the second compensation element 40B have a retardation amount that cancels the sum of the retardation amounts Rtha of the liquid crystal layer 30 and the liquid crystal cell 100, respectively. Here, each of the optical elements 42A and 42B has a retardation amount of −245 nm, and the sum thereof is −490 nm. For this reason, the sum total of the retardation amount Rtha of the liquid crystal layer 30 and the optical compensation element 40 becomes substantially zero, and the influence of the retardation in the liquid crystal layer 30 is compensated when the screen in a state where a black image is displayed is observed from an oblique direction. can do.

つまり、第１表示モードにおいては、正面方向で画面を観察したときには光抜けの少ない良好な黒表示を実現することができ、また、斜め方向から画面を観察したときには良好な表示品位を実現することができ、広視野角化が可能となる。 In other words, in the first display mode, it is possible to realize a good black display with little light leakage when observing the screen in the front direction, and to realize a good display quality when observing the screen from an oblique direction. And a wide viewing angle can be achieved.

これに対して、図７に示すように、第２表示モードにおいては、液晶層３０に第１表示モードでの印加電圧Ｖ１より小さな電圧Ｖ２（例えば０Ｖ）が印加されており、面内方向において所定のリタデーション量Ｒｅｂ（例えば１３８ｎｍ）を有するとともに、厚み方向においてはリタデーション量Ｒｔｈｂ（例えば１６０ｎｍ）を有する。また、光学素子４３Ｂとしての液晶セル１００の液晶層１３０には第１表示モードと同様に電圧Ｖａが印加されており、それぞれ、面内方向において所定のリタデーション量Ｒｅｂ（例えば８７．５ｎｍ）を有するとともに、厚み方向においてはリタデーション量Ｒｔｈｂ（例えば１５０ｎｍ）を有する。また、光学素子４３Ａとしての液晶セル１００の液晶層１３０には電圧Ｖｂ（例えば５Ｖ）が印加されており、それぞれ、面内方向において所定のリタデーション量Ｒｅｂ（例えば４９．５ｎｍ）を有するとともに、厚み方向においてはリタデーション量Ｒｔｈｂ（例えば１５５ｎｍ）を有する。 On the other hand, as shown in FIG. 7, in the second display mode, a voltage V2 (for example, 0 V) smaller than the applied voltage V1 in the first display mode is applied to the liquid crystal layer 30, and in the in-plane direction. It has a predetermined retardation amount Reb (for example, 138 nm) and has a retardation amount Rthb (for example, 160 nm) in the thickness direction. Further, the voltage Va is applied to the liquid crystal layer 130 of the liquid crystal cell 100 as the optical element 43B in the same manner as in the first display mode, and each has a predetermined retardation amount Reb (for example, 87.5 nm) in the in-plane direction. At the same time, there is a retardation amount Rthb (for example, 150 nm) in the thickness direction. In addition, a voltage Vb (for example, 5 V) is applied to the liquid crystal layer 130 of the liquid crystal cell 100 as the optical element 43A, and each has a predetermined retardation amount Reb (for example, 49.5 nm) in the in-plane direction and has a thickness. In the direction, it has a retardation amount Rthb (for example, 155 nm).

このとき、面内方向については、液晶層３０及び光学補償素子４０（特に液晶セル１００）のリタデーション量Ｒｅｂの総和は、第１表示モードと略等しくなるように設定されている（この例では２７５ｎｍである）。つまり、表示モードの切り替えに伴って、液晶層３０は、光学素子４３Ａの液晶層１３０への印加電圧が変化したことによるリタデーション量の変化を補償するようなリタデーション量に設定されるよう、液晶層３０への印加電圧が設定されている。 At this time, in the in-plane direction, the sum of the retardation amounts Reb of the liquid crystal layer 30 and the optical compensation element 40 (particularly the liquid crystal cell 100) is set to be substantially equal to that in the first display mode (in this example, 275 nm). Is). That is, as the display mode is switched, the liquid crystal layer 30 is set to a retardation amount that compensates for a change in the retardation amount due to a change in the voltage applied to the liquid crystal layer 130 of the optical element 43A. An applied voltage to 30 is set.

このように、第１表示モードと第２表示モードとでリタデーション量Ｒｅｂの総和を略等しくしたことにより、いずれの表示モードにおいても正面方向から画面を観察した際に同様の表示品位が得られる。また、偏光板４１Ａ及び４１Ｂの透過軸が平行になるよう配置された場合には、液晶層３０及び光学補償素子４０を通過する光の主波長をλとしたときに、第１表示モードと第２表示モードとでリタデーション量Ｒｅｂの総和をλ／２としたことにより、いずれの表示モードにおいても、同様の表示品位の黒表示状態を形成することが可能である。 Thus, by making the total sum of the retardation amounts Reb approximately equal in the first display mode and the second display mode, the same display quality can be obtained when the screen is observed from the front direction in any display mode. Further, in the case where the transmission axes of the polarizing plates 41A and 41B are arranged in parallel, the first display mode and the first display mode when the main wavelength of light passing through the liquid crystal layer 30 and the optical compensation element 40 is λ. By setting the total retardation amount Reb to λ / 2 in the two display modes, it is possible to form a black display state with the same display quality in any display mode.

また、厚み方向については、液晶層３０及び液晶セル１００のリタデーション量Ｒｔｈｂの総和は、４６５ｎｍである。第１補償素子４０Ａ及び第２補償素子４０Ｂにそれぞれ含まれる光学素子４２Ａ及び４２Ｂは、先に説明したように、第１表示モードにおいてこれら液晶層３０及び液晶セル１００のリタデーション量Ｒｔｈａの総和をキャンセルするようなリタデーション量（例えば−４９０ｎｍ）を有している。このため、第２表示モードにおける液晶層３０及び光学補償素子４０のリタデーション量Ｒｔｈｂの総和は、第１表示モードとは異なる（−２５ｎｍ）。これは、黒画像を表示した状態の画面を斜め方向から観察した場合において、液晶層３０でのリタデーションの影響を補償できていないことを意味する。 Moreover, about the thickness direction, the sum total of the retardation amount Rthb of the liquid crystal layer 30 and the liquid crystal cell 100 is 465 nm. As described above, the optical elements 42A and 42B included in the first compensation element 40A and the second compensation element 40B cancel the total sum of the retardation amounts Rtha of the liquid crystal layer 30 and the liquid crystal cell 100 in the first display mode. Retardation amount (for example, -490 nm). For this reason, the sum total of the retardation amounts Rthb of the liquid crystal layer 30 and the optical compensation element 40 in the second display mode is different from that in the first display mode (−25 nm). This means that the effect of retardation in the liquid crystal layer 30 cannot be compensated when the screen displaying the black image is observed from an oblique direction.

つまり、第２表示モードにおいては、面内方向で画面を観察したときには第１表示モードと同様に光抜けの少ない良好な黒表示を実現することができるが、画面を斜め方向から観察したときには輝度反転を生じ、良好な表示品位を実現することができない。故に、狭視野角化が可能となる。 That is, in the second display mode, when the screen is observed in the in-plane direction, a good black display with less light leakage can be realized as in the first display mode, but when the screen is observed from an oblique direction, the luminance is increased. Inversion occurs and good display quality cannot be realized. Therefore, a narrow viewing angle can be achieved.

以上説明したように、この実施の形態によれば、液晶パネルに含まれる液晶層及び光学補償素子を構成する液晶セルに含まれる液晶層に印加する電圧を制御することにより、広視野角化が可能な表示モード及び狭視野角化が可能な表示モードを容易に切り替えることができる。また、いずれの表示モードにおいても、画面を正面方向から観察したときには、液晶パネルの透過率を十分に低減することができ、コントラストを向上することが可能となるとともに、色づきの少ない黒画像を表示することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, the viewing angle can be increased by controlling the voltage applied to the liquid crystal layer included in the liquid crystal panel and the liquid crystal layer included in the liquid crystal cell constituting the optical compensation element. It is possible to easily switch between a possible display mode and a display mode capable of narrowing the viewing angle. In any display mode, when the screen is viewed from the front, the transmittance of the liquid crystal panel can be sufficiently reduced, the contrast can be improved, and a black image with less coloring is displayed. It becomes possible to do.

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わ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. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components 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.

例えば、上述した実施の形態では、いずれの表示モードにおいても液晶パネル１における面内方向のリタデーションを補償するよう機能するとともに厚み方向のリタデーションを一方の表示モードにおいてのみ補償するよう機能する液晶セル１００は、液晶パネル１の両側に配置したが、少なくとも一方に配置されていれば良い。すなわち、図８に示すように、光学補償素子４０を構成する第１補償素子４０Ａは、偏光板４１Ａ、厚み方向のリタデーションを補償する光学素子４２Ａ、及び、正面方向のリタデーションを補償する液晶セル１００によって構成され、第２補償素子４０Ｂは、偏光板４１Ａ、厚み方向のリタデーションを補償する光学素子４２Ａ、及び、正面方向のリタデーションを補償する光学素子４３Ｂによって構成されても良い。 For example, in the above-described embodiment, the liquid crystal cell 100 functions to compensate for in-plane retardation in the liquid crystal panel 1 in any display mode and to compensate for thickness direction retardation only in one display mode. Are arranged on both sides of the liquid crystal panel 1, but may be arranged on at least one side. That is, as shown in FIG. 8, the first compensation element 40A constituting the optical compensation element 40 includes a polarizing plate 41A, an optical element 42A that compensates for retardation in the thickness direction, and a liquid crystal cell 100 that compensates for retardation in the front direction. The second compensation element 40B may be configured by a polarizing plate 41A, an optical element 42A that compensates for retardation in the thickness direction, and an optical element 43B that compensates for retardation in the front direction.

また、上述した実施の形態では、図６及び図７に示したように、液晶セル１００を液晶パネル１の両側に配置した場合、一方の液晶セル１００（４３Ｂ）に印加する電圧はＶａで固定し、他方の液晶セル１００（４３Ａ）に印加する電圧をそれぞれの表示モードに合わせてＶａまたはＶｂに制御したが、それぞれの表示モードに合わせて両方の液晶セル１００に印加する電圧を制御しても良い。 In the above-described embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, when the liquid crystal cell 100 is arranged on both sides of the liquid crystal panel 1, the voltage applied to one liquid crystal cell 100 (43B) is fixed at Va. The voltage applied to the other liquid crystal cell 100 (43A) is controlled to Va or Vb according to each display mode, but the voltage applied to both liquid crystal cells 100 is controlled according to each display mode. Also good.

さらに、液晶セル１００を液晶パネル１の外面に直接配置する場合、液晶セル１００を構成する絶縁基板が液晶パネル１を構成する絶縁基板と同一であっても良い。つまり、１枚の絶縁基板の一方の主面に液晶パネル用の対向電極または画素電極を配置するとともに、他方の主面に液晶セル用の第１共通電極または第２共通電極を配置しても良い。これにより、部材の共有化が可能であり、液晶表示装置全体の薄型化が可能である。 Further, when the liquid crystal cell 100 is directly arranged on the outer surface of the liquid crystal panel 1, the insulating substrate constituting the liquid crystal cell 100 may be the same as the insulating substrate constituting the liquid crystal panel 1. That is, a counter electrode or a pixel electrode for a liquid crystal panel is arranged on one main surface of one insulating substrate, and a first common electrode or a second common electrode for a liquid crystal cell is arranged on the other main surface. good. As a result, the members can be shared, and the entire liquid crystal display device can be thinned.

図１は、この発明の一実施の形態としてのＯＣＢ型液晶表示装置の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an OCB type liquid crystal display device as an embodiment of the present invention. 図２は、ＯＣＢ型液晶表示装置に適用される光学補償素子の構成を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an optical compensation element applied to the OCB type liquid crystal display device. 図３は、図２に示した光学補償素子を構成する各光学部材の光軸方向と液晶配向方向との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the optical axis direction and the liquid crystal alignment direction of each optical member constituting the optical compensation element shown in FIG. 図４は、図２に示した光学補償素子を構成する液晶セルの構造を概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view schematically showing the structure of the liquid crystal cell constituting the optical compensation element shown in FIG. 図５は、図１に示した液晶表示装置に適用可能なモード切替機構の構成を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a mode switching mechanism applicable to the liquid crystal display device shown in FIG. 図６は、図１に示した液晶表示装置における第１表示モードを説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a first display mode in the liquid crystal display device shown in FIG. 図７は、図１に示した液晶表示装置における第２表示モードを説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a second display mode in the liquid crystal display device shown in FIG. 図８は、図１に示した液晶表示装置に適用可能な他の構成例を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining another configuration example applicable to the liquid crystal display device shown in FIG.

Explanation of symbols

１…液晶パネル
１０…アレイ基板
２０…対向基板
３０…液晶層（第１液晶層）
３１…液晶分子
４０（Ａ、Ｂ）…光学補償素子
４１（Ａ、Ｂ）…偏光板
４２（Ａ、Ｂ）…光学素子（厚み方向にリタデーションを有する位相差板）
４３（Ａ、Ｂ）…光学素子（面内方向にリタデーションを有する位相差板）
１００…液晶セル
１１０…第１基板
１２０…第２基板
１３０…液晶層（第２液晶層）
１３１…液晶分子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal panel 10 ... Array substrate 20 ... Opposite substrate 30 ... Liquid crystal layer (1st liquid crystal layer)
31 ... Liquid crystal molecules 40 (A, B) ... Optical compensation element 41 (A, B) ... Polarizing plate 42 (A, B) ... Optical element (retardation plate having retardation in thickness direction)
43 (A, B): Optical element (retardation plate having retardation in the in-plane direction)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Liquid crystal cell 110 ... 1st board | substrate 120 ... 2nd board | substrate 130 ... Liquid crystal layer (2nd liquid crystal layer)
131 ... Liquid crystal molecules

Claims

A liquid crystal panel comprising display pixels arranged in a matrix and having a first liquid crystal layer held between a pair of substrates;
An optical compensation element that optically compensates for retardation of the first liquid crystal layer including bend-aligned liquid crystal molecules in a predetermined display state in which a voltage is applied to the first liquid crystal layer;
A liquid crystal display device that displays an image by changing a birefringence amount of the liquid crystal molecules according to a voltage applied to the first liquid crystal layer,
The optical compensation element includes a retardation plate having retardation in a thickness direction thereof, and a liquid crystal cell including a second liquid crystal layer containing liquid crystal molecules arranged in a hybrid manner,
Furthermore, the voltage applied to the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer is controlled, and a display state in which the total amount of retardation in the thickness direction of each of the first liquid crystal layer and the optical compensation element is substantially zero A liquid crystal display device comprising mode switching means for switching between a first display mode to be formed and a second display mode for forming a display state with a total retardation amount different from the first display mode.

The retardation film has a retardation amount that cancels a sum of retardation amounts of the first liquid crystal layer and the second liquid crystal layer in the first display mode in each thickness direction. A liquid crystal display device according to 1.

2. The liquid crystal according to claim 1, wherein a total sum of retardation amounts in the in-plane directions of the first liquid crystal layer and the optical compensation element is substantially equal in the first display mode and the second display mode. Display device.

4. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the second liquid crystal layer has a retardation amount that compensates for the retardation of the first liquid crystal layer in each in-plane direction. 5.

The optical compensation element includes a first compensation element disposed on one principal surface of the liquid crystal panel and a second compensation element disposed on the other principal surface of the liquid crystal panel,
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal cell is included in at least one of the first compensation element and the second compensation element.

The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal cell is configured to hold the second liquid crystal layer between a pair of solid electrodes.