JP2009003432A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Mitsutaka Okita
光隆 沖田
Kazuhiro Nishiyama
和廣 西山
Morisuke Araki
盛右 新木
Emi Hyugano
絵美 日向野
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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 device applied with the OCB (optically compensated bend) mode capable of wide angle visualization. <P>SOLUTION: The liquid crystal display, which is provided with a plurality of pixels each of which is having a reflection part and transmission part, includes: the liquid crystal display panel 1 applied with the OCB mode, wherein the panel 1 has a liquid crystal layer held between a pair of substrates; and a pair of optical elements 40 and 50 for optically compensating retardation of the liquid crystal layer in such a specifically displaying state where the liquid crystal layer is impressed with a voltage while being arranged on each external surface of the liquid crystal display panel. The optical elements 40 and 50 include: the circular polarizers C provided with the polarizer plates PL and the first retardation plates R1 for giving 1/4 wave length phase difference while being arranged between the polarization plate PL and the liquid crystal display panel 1; and the second retardation plates R2 having the refractive index anisotropy with principal axis tilted to the normal line. Furthermore, the optical elements 40 and 50 are provided with the phase differences in the thickness directions. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、視野角の拡大及び応答速度の高速化の実現が可能な光学的補償ベンド(Optically Compensated Bend;OCB)配向技術を用いた半透過型の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 transflective liquid crystal display device using an optically compensated bend (OCB) alignment technique capable of realizing a wide viewing angle and a high response speed. About.

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.

近年、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モードを適用した液晶表示装置が注目されている。このようなOCBモードの液晶表示装置は、一対の基板間に所定の電圧を印加した状態でベンド配向した液晶分子を含む液晶層を保持した構成である。このようなOCBモードは、ツイステッド・ネマティック(TN)モードと比較して応答速度の高速化が可能であり、さらに液晶分子の配向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の拡大が可能であるという利点がある。   In recent years, a liquid crystal display device using an OCB mode has attracted attention as a liquid crystal display device capable of improving the viewing angle and the response speed. Such an OCB mode liquid crystal display device has a configuration in which a liquid crystal layer including liquid crystal molecules that are bend-aligned in a state where a predetermined voltage is applied between a pair of substrates is held. Such an OCB mode can increase the response speed compared to the twisted nematic (TN) mode, and optically influences the birefringence of light passing through the liquid crystal layer depending on the alignment state of the liquid crystal molecules. Since self-compensation is possible, there is an advantage that the viewing angle can be expanded.

また、近年、反射部と透過部とを有する半透過型の液晶表示装置において、OCBモードを適用した液晶表示装置が開発されている。例えば、特許文献1などによれば、OCBモードの半透過型液晶表示装置に適用可能な円偏光板が開示されている。この円偏光板は、偏光板と、光学異方素子としてネマチックハイブリッド配向構造を固定化した液晶フィルムとを含んで構成されている。
特開2005−164957号公報
In recent years, a liquid crystal display device using an OCB mode has been developed in a transflective liquid crystal display device having a reflective portion and a transmissive portion. For example, Patent Document 1 discloses a circularly polarizing plate applicable to an OCB mode transflective liquid crystal display device. This circularly polarizing plate includes a polarizing plate and a liquid crystal film having a nematic hybrid alignment structure fixed as an optically anisotropic element.
JP 2005-164957 A

しかしながら、現状において、OCBモード特有の光学設計を行った場合に適用される円偏光板の最適化については、十分に議論されておらず、特に、透過表示を行った場合の高コントラスト比(例えばCR=10:1以上)が得られる視野角が狭いといった課題がある。   However, at present, the optimization of the circularly polarizing plate applied when optical design peculiar to the OCB mode is not sufficiently discussed, and in particular, a high contrast ratio (for example, when transmissive display is performed) There is a problem that the viewing angle at which CR = 10: 1 or more is obtained is narrow.

この発明の目的は、広視野角化が可能なOCBモードを適用した半透過型の液晶表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a transflective liquid crystal display device to which an OCB mode capable of wide viewing angle is applied.

この発明の態様による液晶表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射部及び透過部を有する液晶表示装置において、
一対の基板間に液晶層を保持した構成のOCBモードを適用した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルのそれぞれの外面に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する一対の光学素子と、を備え、
前記光学素子は、
偏光板と、前記偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され1/4波長の位相差を与える第1位相差板と、を有する円偏光素子と、
前記円偏光素子と前記液晶層との間に配置され、主軸が法線に対して傾いた屈折率異方性を有する第2位相差板と、
を備えて構成され、さらに、その厚み方向に位相差を有することを特徴とする。
A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention includes:
In a liquid crystal display device having a reflective portion and a transmissive portion in each of a plurality of pixels arranged in a matrix,
A liquid crystal display panel using an OCB mode configured to hold a liquid crystal layer between a pair of substrates;
A pair of optical elements that are arranged on the respective outer surfaces of the liquid crystal display panel and optically compensate for retardation of the liquid crystal layer in a predetermined display state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer;
The optical element is
A circularly polarizing element having a polarizing plate and a first retardation plate disposed between the polarizing plate and the liquid crystal display panel to give a quarter-wave phase difference;
A second retardation plate disposed between the circularly polarizing element and the liquid crystal layer and having a refractive index anisotropy having a principal axis inclined with respect to a normal line;
And further having a phase difference in the thickness direction.

この発明によれば、広視野角化が可能なOCBモードを適用した半透過型の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 provide a transflective liquid crystal display device to which an OCB mode capable of wide viewing angle is applied.

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。なお、ここでは、液晶表示装置として、1画素内にバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過部及び外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射部を備えて構成されたOCBモードを適用した半透過型液晶表示装置について説明する。   A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, as the liquid crystal display device, a transmissive portion that displays an image by selectively transmitting backlight light in one pixel and a reflective portion that displays an image by selectively reflecting external light are provided. A transflective liquid crystal display device to which the OCB mode configured as described above is applied will be described.

図1に示すように、液晶表示装置は、OCBモードを適用した液晶表示パネル1と、液晶表示パネル1のそれぞれの外面に配置された一対の光学素子すなわち第1光学素子40及び第2光学素子50と、を備えて構成されている。また、液晶表示装置は、液晶表示パネル1を第1光学素子40側から照明するバックライト60を備えている。つまり、第1光学素子40は、液晶表示パネル1とバックライト60との間に配置されている。   As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel 1 to which the OCB mode is applied, and a pair of optical elements disposed on the outer surfaces of the liquid crystal display panel 1, that is, a first optical element 40 and a second optical element. 50. Further, the liquid crystal display device includes a backlight 60 that illuminates the liquid crystal display panel 1 from the first optical element 40 side. That is, the first optical element 40 is disposed between the liquid crystal display panel 1 and the backlight 60.

図2及び図3に示すように、液晶表示パネル1は、一対の基板すなわちアレイ基板(第1光学素子40と対向する基板)10と対向基板(第2光学素子50と対向する基板、あるいは、視認側基板)20との間に液晶層30を保持した構成であり、画像を表示するアクティブエリアDSPを備えている。このアクティブエリアDSPは、略矩形状であり、マトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている。   2 and 3, the liquid crystal display panel 1 includes a pair of substrates, that is, an array substrate (a substrate facing the first optical element 40) 10 and a counter substrate (a substrate facing the second optical element 50, or A liquid crystal layer 30 is held between the viewing side substrate) 20 and an active area DSP for displaying an image. The active area DSP has a substantially rectangular shape, and includes a plurality of pixels PX arranged in a matrix.

画素PXのそれぞれは、反射表示モードにおいて外光を選択的に反射することによって画像を表示する反射部PRと、透過表示モードにおいてバックライト60からのバックライト光を選択的に透過することによって画像を表示する透過部PTと、を有している。   Each of the pixels PX has a reflection part PR that displays an image by selectively reflecting external light in the reflective display mode, and an image that selectively transmits backlight light from the backlight 60 in the transmissive display mode. And a transmissive portion PT for displaying.

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の一方の主面すなわち液晶層30と対向する面に、画素PXの行方向に沿って延在するように配置された複数の走査線Sc、画素PXの列方向に沿って延在するように配置された複数の信号線Sg、走査線Scと信号線Sgとの交差部近傍において画素PX毎に配置されたスイッチ素子12、スイッチ素子12に接続され画素PX毎に配置された画素電極13、画素電極13を覆うように配置された配向膜16などを備えている。   The array substrate 10 is formed using an insulating substrate 11 having optical transparency such as glass. The array substrate 10 includes a plurality of scanning lines Sc and columns of pixels PX arranged on one main surface of the insulating substrate 11, that is, a surface facing the liquid crystal layer 30 so as to extend along the row direction of the pixels PX. A plurality of signal lines Sg arranged so as to extend along the direction, a switching element 12 arranged for each pixel PX in the vicinity of the intersection of the scanning line Sc and the signal line Sg, and a pixel PX connected to the switching element 12 Each pixel electrode 13 is provided, and an alignment film 16 is provided so as to cover the pixel electrode 13.

走査線Sc及び信号線Sgは、絶縁膜を介して交差するように配置されている。   The scanning line Sc and the signal line Sg are arranged so as to intersect with each other via an insulating film.

スイッチ素子12は、例えば薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT)などによって構成されている。このスイッチ素子12は、ポリシリコン、アモルファスシリコンなどによって形成された半導体層を有している。スイッチ素子12のゲートは、対応する走査線Scと電気的に接続されている(または対応する走査線と一体に形成されている)。また、スイッチ素子12のソースは、対応する信号線Sgと電気的に接続されている(または対応する信号線と一体に形成されている)。   The switch element 12 is configured by, for example, a thin film transistor (TFT). The switch element 12 has a semiconductor layer formed of polysilicon, amorphous silicon, or the like. The gate of the switch element 12 is electrically connected to the corresponding scanning line Sc (or formed integrally with the corresponding scanning line). The source of the switch element 12 is electrically connected to the corresponding signal line Sg (or formed integrally with the corresponding signal line).

画素電極13は、絶縁膜14上に配置されている。絶縁膜14は、反射部PRと透過部PTとでの液晶層3のギャップ差を形成する。各画素電極13は、反射部PRに対応して設けられた反射電極13R及び透過部PTに対応して設けられた透過電極13Tを有している。反射電極13Rは、アルミニウムなどの光反射性を有する導電材料によって形成されている。透過電極13Tは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。これらの反射電極13R及び透過電極13Tは、スイッチ素子12のドレインと電気的に接続されている。   The pixel electrode 13 is disposed on the insulating film 14. The insulating film 14 forms a gap difference of the liquid crystal layer 3 between the reflection part PR and the transmission part PT. Each pixel electrode 13 includes a reflective electrode 13R provided corresponding to the reflective part PR and a transmissive electrode 13T provided corresponding to the transmissive part PT. The reflective electrode 13R is formed of a light reflective conductive material such as aluminum. The transmissive electrode 13T is made of a light-transmitting conductive material such as indium tin oxide (ITO). The reflective electrode 13R and the transmissive electrode 13T are electrically connected to the drain of the switch element 12.

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の一方の主面すなわち液晶層30と対向する面に、複数の画素PXの画素電極13と対向するように配置された対向電極22、対向電極22を覆うように配置された配向膜23などを備えている。対向電極22は、例えばITOなどの光透過性を有する導電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 covers the counter electrode 22 and the counter electrode 22 which are arranged on one main surface of the insulating substrate 21, that is, the surface facing the liquid crystal layer 30 so as to be opposed to the pixel electrodes 13 of the plurality of pixels PX. , And the like. The counter electrode 22 is formed of a light-transmitting conductive material such as ITO.

上述したような構成のアレイ基板10と対向基板20とは、それぞれの配向膜16及び23が対向するように図示しないスペーサ(例えば、一方の基板に一体的に形成された柱状スペーサ)を介して互いに所定のギャップを維持した状態で配置され、シール材によって貼り合わせられている。液晶層30は、これらのアレイ基板10と対向基板20との間のギャップに封入されている。   The array substrate 10 and the counter substrate 20 having the above-described configuration are interposed via spacers (not shown) (for example, columnar spacers integrally formed on one substrate) so that the alignment films 16 and 23 face each other. It arrange | positions in the state which maintained the predetermined gap mutually, and is bonded together by the sealing material. The liquid crystal layer 30 is sealed in a gap between the array substrate 10 and the counter substrate 20.

この実施の形態では、液晶表示パネル1は、OCBモードを適用した構成であり、液晶層30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液晶分子31を含む液晶材料によって構成されている。この液晶層30においては、液晶層30に電圧を印加した所定の表示状態において、アレイ基板10と対向基板20との間で液晶分子31がベンド配向しており、図3に示した例では、透過部PT及び反射部PRにおいて、液晶分子31がベンド配向している。   In this embodiment, the liquid crystal display panel 1 is configured to apply an OCB mode, and the liquid crystal layer 30 includes liquid crystal molecules 31 having positive dielectric anisotropy and optically positive uniaxiality. It is composed of a liquid crystal material. In the liquid crystal layer 30, the liquid crystal molecules 31 are bend-oriented between the array substrate 10 and the counter substrate 20 in a predetermined display state where a voltage is applied to the liquid crystal layer 30, and in the example shown in FIG. In the transmission part PT and the reflection part PR, the liquid crystal molecules 31 are bend aligned.

特に、OCBモードを適用した液晶表示パネル1においては、図4に示すように、反射部PRにおけるセルギャップdRは、透過部のセルギャップdTの1/2未満、つまり、
dR<dT/2
に設定されている。ここで、セルギャップとは、実質的にアレイ基板10の配向膜16と対向基板20の配向膜23との間の液晶層30の厚みに相当する。
In particular, in the liquid crystal display panel 1 to which the OCB mode is applied, as shown in FIG. 4, the cell gap dR in the reflection part PR is less than ½ of the cell gap dT in the transmission part, that is,
dR <dT / 2
Is set to Here, the cell gap substantially corresponds to the thickness of the liquid crystal layer 30 between the alignment film 16 of the array substrate 10 and the alignment film 23 of the counter substrate 20.

すなわち、配向膜及び液晶層は、ともに画素電極13と対向電極22との間に配置された誘電体である。OCBモードに適用される液晶材料は、比較的比誘電率(ε)が高く、例えば14以上となる。このため、透過部PTの液晶層に所定の電圧が印加されるように画素電極13と対向電極22との間に電圧を印加したとき、液晶層30の容量C30に対して、配向膜16の容量C16及び配向膜23の容量C23の寄与度が高いため、反射部PRのセルギャップdRを透過部PTのセルギャップdTの1/2に設定した場合には、反射部PRの液晶層30には必要十分な電圧を印加できない。このため、反射部PRのセルギャップdRを透過部PTのセルギャップdTの1/2より小さく設定し、反射部PRでの液晶層30に分配される電圧の割合を高めることが重要である。つまり、反射部PRのセルギャップdRは、反射部PRの液晶層30に十分な電圧が印加できるような値に設定されている。   That is, the alignment film and the liquid crystal layer are both dielectrics disposed between the pixel electrode 13 and the counter electrode 22. The liquid crystal material applied to the OCB mode has a relatively high relative dielectric constant (ε), for example, 14 or more. For this reason, when a voltage is applied between the pixel electrode 13 and the counter electrode 22 so that a predetermined voltage is applied to the liquid crystal layer of the transmission part PT, the alignment film 16 has a capacitance C30 of the liquid crystal layer 30. Since the contribution of the capacitor C16 and the capacitor C23 of the alignment film 23 is high, when the cell gap dR of the reflective part PR is set to ½ of the cell gap dT of the transmissive part PT, the liquid crystal layer 30 of the reflective part PR Cannot apply a necessary and sufficient voltage. For this reason, it is important to set the cell gap dR of the reflection part PR to be smaller than ½ of the cell gap dT of the transmission part PT, and to increase the ratio of the voltage distributed to the liquid crystal layer 30 in the reflection part PR. That is, the cell gap dR of the reflective part PR is set to a value that allows a sufficient voltage to be applied to the liquid crystal layer 30 of the reflective part PR.

この実施の形態では、透過部PTのセルギャップdTは4.65μmであり、反射部PRのセルギャップdRはセルギャップdTの1/2よりも小さい2.1μmである。   In this embodiment, the cell gap dT of the transmission part PT is 4.65 μm, and the cell gap dR of the reflection part PR is 2.1 μm which is smaller than ½ of the cell gap dT.

《第1実施形態》
まず、第1実施形態に係る液晶表示装置について説明する。この第1実施形態においては、第1光学素子40及び第2光学素子50は、上述したような液晶表示パネル1における液晶層30に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層30のリタデーションを光学的に補償する機能を有している。また、これらの第1光学素子40及び第2光学素子50は、その厚み方向に位相差を有するように構成されている。
<< First Embodiment >>
First, the liquid crystal display device according to the first embodiment will be described. In the first embodiment, the first optical element 40 and the second optical element 50 perform retardation of the liquid crystal layer 30 in a predetermined display state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display panel 1 as described above. It has a function to compensate optically. The first optical element 40 and the second optical element 50 are configured to have a phase difference in the thickness direction.

図1に示すように、第1光学素子40はアレイ基板10の外面に配置され、また、第2光学素子50は対向基板20の外面に配置されている。これらの第1光学素子40及び第2光学素子50は、同一構成である。つまり、第1光学素子40及び第2光学素子50は、それぞれ偏光板PL及び第1位相差板R1を有する円偏光素子C、第2位相差板R2、及び、第3位相差板R3を備えて構成されている。また、これらの第1光学素子40及び第2光学素子50は、液晶表示パネル1について対称の構成である。つまり、第1光学素子40及び第2光学素子50においては、液晶表示パネル1側から第2位相差板R2、第3位相差板R3、第1位相差板R1、偏光板PLがこの順に積層されている。   As shown in FIG. 1, the first optical element 40 is disposed on the outer surface of the array substrate 10, and the second optical element 50 is disposed on the outer surface of the counter substrate 20. The first optical element 40 and the second optical element 50 have the same configuration. That is, the first optical element 40 and the second optical element 50 each include a circularly polarizing element C having a polarizing plate PL and a first retardation plate R1, a second retardation plate R2, and a third retardation plate R3. Configured. Further, the first optical element 40 and the second optical element 50 have a symmetric configuration with respect to the liquid crystal display panel 1. That is, in the first optical element 40 and the second optical element 50, the second retardation plate R2, the third retardation plate R3, the first retardation plate R1, and the polarizing plate PL are laminated in this order from the liquid crystal display panel 1 side. Has been.

偏光板PLは、例えば、トリアセテート・セルロース(TAC)などによって形成された一対の支持層の間にポリビニルアルコール(PVA)などによって形成された偏光層を保持した構成であり、その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。   The polarizing plate PL has a configuration in which a polarizing layer formed of polyvinyl alcohol (PVA) or the like is held between a pair of support layers formed of, for example, triacetate cellulose (TAC) or the like. It has orthogonal transmission and absorption axes.

第1位相差板R1は、偏光板PLと液晶表示パネル1との間に配置され、その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いる。この第1位相差板R1は、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光(例えば550nmの波長の光)の間に1/4波長の位相差を与えるいわゆる1/4波長板である。このような偏光板PLと第1位相差板(1/4波長板)R1との組み合わせは、理想的には偏光板PLの透過軸を透過した所定波長の直線偏光を円偏光に変換する円偏光板として機能する。   The first retardation plate R1 is disposed between the polarizing plate PL and the liquid crystal display panel 1, and has a fast axis and a slow axis that are substantially orthogonal to each other in the plane. The first retardation plate R1 is a so-called quarter-wave plate that gives a quarter-wave phase difference between light of a predetermined wavelength (for example, light with a wavelength of 550 nm) that passes through the fast axis and the slow axis. is there. Such a combination of the polarizing plate PL and the first retardation plate (¼ wavelength plate) R1 is ideally a circle that converts linearly polarized light having a predetermined wavelength that has passed through the transmission axis of the polarizing plate PL into circularly polarized light. Functions as a polarizing plate.

第2位相差板R2は、円偏光素子Cと液晶表示パネル1との間に配置され、互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有している。この第2位相差板R2は、液晶層30のリタデーションを補償する異方性フィルムであり、第2位相差板R2自身の総合的な屈折率異方性を考慮したときに、実質的な主軸が法線に対して傾いた屈折率異方性を有する異方性フィルムである。このような第2位相差板R2としては、例えばWV(ワイドビュー)フィルム(富士写真フィルム(株)製)が適用可能である。このWVフィルムは、光学的に負の1軸性の屈折率異方性を有するディスコティック液晶分子を液晶状態において光軸を法線方向(つまり、位相差板の厚み方向)に沿ってハイブリッド配向した状態(つまり、主軸がハイブリッド配向した状態)で固定化させた液晶フィルムである。このような第2位相差板R2は、その面内に位相差を有するAプレート相当の位相差板であり、ベンド配向した液晶分子の屈折率異方性の視野角依存性を光学的に補償する。   The second retardation plate R2 is disposed between the circularly polarizing element C and the liquid crystal display panel 1, and has a fast axis and a slow axis that are substantially orthogonal to each other. The second retardation plate R2 is an anisotropic film that compensates for the retardation of the liquid crystal layer 30. When the total refractive index anisotropy of the second retardation plate R2 itself is taken into consideration, the substantial retardation axis. Is an anisotropic film having refractive index anisotropy inclined with respect to the normal. As such second retardation plate R2, for example, a WV (wide view) film (manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) is applicable. This WV film is a hybrid alignment of discotic liquid crystal molecules having optically negative uniaxial refractive index anisotropy along the normal direction (that is, the thickness direction of the retardation plate) in the liquid crystal state. This is a liquid crystal film that is fixed in such a state (that is, a state in which the main axis is in a hybrid orientation). Such a second retardation plate R2 is a retardation plate equivalent to an A plate having a retardation in its plane, and optically compensates for the viewing angle dependence of the refractive index anisotropy of bend-aligned liquid crystal molecules. To do.

第3位相差板R3は、円偏光素子Cと第2位相差板R2との間に配置され、その厚み方向に位相差を有するCプレート相当の位相差板である。すなわち、この第3位相差板R3は、その面内方位での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方位の屈折率をnzとしたときに、nx=ny>nz(光学的に負)の屈折率異方性を有している。つまり、この第1実施形態においては、光学素子の厚み方向の位相差は、この第3位相差板R3によって提供される。すなわち、この第3位相差板R3は、第2位相差板R2による光学的補償に必要な厚み方向の屈折率(nz)の不足分を補っている。   The third retardation plate R3 is a retardation plate equivalent to a C plate that is disposed between the circularly polarizing element C and the second retardation plate R2 and has a retardation in the thickness direction thereof. In other words, the third retardation plate R3 has nx = ny> nz, where nx and ny are the refractive indexes of the directions orthogonal to each other in the in-plane direction, and nz is the refractive index of the normal direction. It has a refractive index anisotropy of (optically negative). That is, in the first embodiment, the retardation in the thickness direction of the optical element is provided by the third retardation plate R3. That is, the third retardation plate R3 compensates for the shortage of the refractive index (nz) in the thickness direction necessary for optical compensation by the second retardation plate R2.

上述したような液晶表示装置においては、アレイ基板10の配向膜16及び対向基板20の配向膜23のラビング方向を基準方位として、各構成は、例えば以下のような軸角度で配置されている。軸角度とは、偏光板の吸収軸及び位相差板の遅相軸が基準方位(X軸)に対して反時計回りになす角度であり、図5によって定義されるものである。すなわち、対向基板20側から液晶表示装置を観察したとき、アレイ基板10(または対向基板20)の主面に平行な平面内において、便宜上、互いに直交するX軸及びY軸を定義し、この平面の法線方向をZ軸と定義する。面内とは、X軸及びY軸で規定されるX−Y平面内に相当する。配向膜16及び配向膜23のラビング方向は、X軸と平行であり、液晶層30の液晶分子31は、X−Z平面内でベンド配向する。   In the liquid crystal display device as described above, the respective components are arranged at the following axial angles, for example, with the rubbing direction of the alignment film 16 of the array substrate 10 and the alignment film 23 of the counter substrate 20 as the reference orientation. The axis angle is an angle formed by the absorption axis of the polarizing plate and the slow axis of the retardation film counterclockwise with respect to the reference orientation (X axis), and is defined by FIG. That is, when the liquid crystal display device is observed from the counter substrate 20 side, an X axis and a Y axis orthogonal to each other are defined for convenience in a plane parallel to the main surface of the array substrate 10 (or the counter substrate 20). The normal direction is defined as the Z axis. The in-plane corresponds to an XY plane defined by the X axis and the Y axis. The rubbing directions of the alignment film 16 and the alignment film 23 are parallel to the X axis, and the liquid crystal molecules 31 of the liquid crystal layer 30 are bend-aligned in the XZ plane.

図6には、第1実施形態の構成例が示されている。   FIG. 6 shows a configuration example of the first embodiment.

すなわち、液晶表示パネル1において、液晶層30のラビング方向は、0°方位に設定されている。また、各画素PXにおいて、透過部PTのセルギャップdTは4.65μmに設定され、反射部PRのセルギャップdRは2.1μmに設定されている。また、液晶層30における液晶分子のプレチルト角Θpは7°に設定されている。   That is, in the liquid crystal display panel 1, the rubbing direction of the liquid crystal layer 30 is set to 0 ° azimuth. In each pixel PX, the cell gap dT of the transmissive part PT is set to 4.65 μm, and the cell gap dR of the reflective part PR is set to 2.1 μm. The pretilt angle Θp of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 30 is set to 7 °.

アレイ基板側の第1光学素子40においては、偏光板PLは、その吸収軸が0°方位を向くように配置されている。第1位相差板R1は、その遅相軸が135°方位を向くように配置されている。第2位相差板R2は、その厚み方向に沿ってディスコティック液晶分子がハイブリッド配向した位相差板であり、ディスコティック液晶分子の主軸の平均傾斜角は法線に対して30°をなすように設定されている。この第2位相差板R2は、総合的な主軸のX−Y平面への正射影がラビング方向と平行となるように配置されている。つまり、第2位相差板R2の主軸の傾斜方向は、0°方位に設定されている。   In the first optical element 40 on the array substrate side, the polarizing plate PL is arranged so that the absorption axis thereof faces the 0 ° azimuth. The first retardation plate R1 is arranged so that its slow axis faces the 135 ° azimuth. The second retardation plate R2 is a retardation plate in which discotic liquid crystal molecules are hybrid-aligned along the thickness direction, and the average tilt angle of the principal axis of the discotic liquid crystal molecules is 30 ° with respect to the normal line. Is set. The second retardation plate R2 is arranged so that the orthogonal projection of the overall principal axis onto the XY plane is parallel to the rubbing direction. That is, the inclination direction of the main axis of the second retardation plate R2 is set to 0 ° azimuth.

対向基板側の第2光学素子50においては、偏光板PLは、その吸収軸が90°方位を向くように配置されている。第1位相差板R1は、その遅相軸が45°方位を向くように配置されている。第2位相差板R2は、その主軸の傾斜方向が0°方位を向くように設定されている。   In the second optical element 50 on the counter substrate side, the polarizing plate PL is disposed so that the absorption axis thereof faces the 90 ° azimuth. The first retardation plate R1 is arranged such that its slow axis faces the 45 ° azimuth. The second retardation plate R2 is set so that the inclination direction of the main axis thereof is directed to the 0 ° azimuth.

このように、この第1実施形態では、特に、第1光学素子40及び第2光学素子50のいずれの第1位相差板R1もそれぞれの遅相軸がラビング方向に対して45°の角度をなし、しかも、それぞれの遅相軸が互いに直交するように配置されている。これにより、第1位相差板R1自身の波長分散の影響を緩和することが可能となり、特に、正面(液晶表示パネルの法線方向)から液晶表示装置を観察したときの波長依存性によるコントラストの低下を抑制することが可能となる。   Thus, in the first embodiment, in particular, the first retardation plate R1 of each of the first optical element 40 and the second optical element 50 has a slow axis of 45 ° with respect to the rubbing direction. None, and the slow axes are arranged so as to be orthogonal to each other. This makes it possible to reduce the influence of the wavelength dispersion of the first retardation plate R1 itself, and in particular, the contrast due to the wavelength dependency when the liquid crystal display device is observed from the front (normal direction of the liquid crystal display panel). It is possible to suppress the decrease.

また、第1光学素子40及び第2光学素子50のそれぞれに含まれる偏光板PLは、それぞれの吸収軸が円偏光素子を構成する第1位相差板R1の遅相軸に対して45°の角度をなし、しかも、それぞれの吸収軸が互いに直交するように配置されている。   In addition, the polarizing plate PL included in each of the first optical element 40 and the second optical element 50 has an absorption axis of 45 ° with respect to the slow axis of the first retardation plate R1 constituting the circularly polarizing element. They are arranged at an angle and the respective absorption axes are orthogonal to each other.

なお、第1光学素子40及び第2光学素子50について、各構成のリタデーション値は以下の通りである。ここでは、波長550nmでのリタデーション値を示している。すなわち、第1位相差板R1のリタデーションRは137.5nmであり、第2位相差板R2のリタデーション(面内位相差)Reは45nmであり、第3位相差板R3のリタデーション(厚み方向位相差)Rthは130nmである。ここでは、液晶層30を介して配置される第1光学素子40及び第2光学素子50について、それぞれのリタデーション値を等しくしたが、この発明ではそれぞれのリタデーション値が等しくなくても良い。   In addition, about the 1st optical element 40 and the 2nd optical element 50, the retardation value of each structure is as follows. Here, the retardation value at a wavelength of 550 nm is shown. That is, the retardation R of the first retardation plate R1 is 137.5 nm, the retardation (in-plane retardation) Re of the second retardation plate R2 is 45 nm, and the retardation (thickness direction position) of the third retardation plate R3. (Phase difference) Rth is 130 nm. Here, the retardation values of the first optical element 40 and the second optical element 50 arranged via the liquid crystal layer 30 are made equal, but in the present invention, the retardation values may not be equal.

上述したような第1実施形態によれば、反射部による反射表示及び透過部による透過表示の機能を兼ね備えたOCBモードの半透過型液晶表示装置において、円偏光素子Cを含めた光学素子とOCBモードの液晶表示パネルとの総合的な光学設計が最適化され、反射表示及び透過表示のいずれにおいても正面方向のみならず斜め方向から観察した場合でも高コントラスト比の表示が実現でき、高コントラスト比が得られる視野角の拡大が可能となる。   According to the first embodiment as described above, in the OCB mode transflective liquid crystal display device having the functions of reflection display by the reflection unit and transmission display by the transmission unit, the optical element including the circular polarization element C and the OCB The overall optical design with the liquid crystal display panel in the mode has been optimized, and in both the reflective display and the transmissive display, a high contrast ratio display can be realized not only in the front direction but also when viewed from an oblique direction. The viewing angle can be expanded.

次に、第1実施形態の上記構成例における効果を検証した。   Next, the effects of the above configuration example of the first embodiment were verified.

図7は、第1実施形態の液晶表示装置における透過表示でのコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示したものである。ここで、同心円の中心は液晶表示パネルの法線方向(Z軸)に相当し、法線方向を中心とした同心円は、法線に対する傾き角度(視角)であり、それぞれ20°、40°、60°、80°に相当する。ここで示した特性図は、各方位についてコントラスト比(CR)が等しい領域を結ぶことで得られたものであり、特に、コントラスト比=100:1の領域及びコントラスト比=10:1の領域を図示している。   FIG. 7 shows the result of simulating the viewing angle dependence of the contrast ratio in the transmissive display in the liquid crystal display device of the first embodiment. Here, the center of the concentric circle corresponds to the normal direction (Z-axis) of the liquid crystal display panel, and the concentric circles centered on the normal direction are inclination angles (viewing angles) with respect to the normal, and are 20 °, 40 °, respectively. It corresponds to 60 ° and 80 °. The characteristic diagram shown here is obtained by connecting regions having the same contrast ratio (CR) for each orientation, and in particular, a region having a contrast ratio = 100: 1 and a region having a contrast ratio = 10: 1. It is shown.

図7に示したように、この第1実施形態の構成例によれば、画面の全方位について、視角が60°以上の範囲でコントラスト比=10:1以上が得られ、また、0°−180°方位及び90°−270°方位については、視角が80°以上の範囲でコントラスト比=10:1以上が得られ、十分な視野角が得られることが確認できた。   As shown in FIG. 7, according to the configuration example of the first embodiment, a contrast ratio = 10: 1 or more can be obtained in a range where the viewing angle is 60 ° or more, and 0 ° − With regard to the 180 ° azimuth and 90 ° -270 ° azimuth, it was confirmed that a contrast ratio = 10: 1 or more was obtained in the range of the viewing angle of 80 ° or more, and a sufficient viewing angle was obtained.

《第2実施形態》
次に、第2実施形態に係る液晶表示装置について説明する。この第2実施形態においては、第1光学素子40及び第2光学素子50は、第1実施形態と同様に、上述したような液晶表示パネル1における液晶層30に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層30のリタデーションを光学的に補償する機能を有している。特に、この第2実施形態においては、第1光学素子40及び第2光学素子50のうちの一方に備えられる円偏光素子Cは、偏光板PLと第1位相差板R1との間に配置された第4位相差板R4を有している。つまり、第1光学素子40及び第2光学素子50は、液晶表示パネル1について非対称の構成である。
<< Second Embodiment >>
Next, a liquid crystal display device according to a second embodiment will be described. In the second embodiment, the first optical element 40 and the second optical element 50 are in a predetermined display state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display panel 1 as described above, as in the first embodiment. The liquid crystal layer 30 has a function of optically compensating for retardation of the liquid crystal layer 30. In particular, in the second embodiment, the circularly polarizing element C provided in one of the first optical element 40 and the second optical element 50 is disposed between the polarizing plate PL and the first retardation plate R1. And a fourth retardation plate R4. That is, the first optical element 40 and the second optical element 50 have an asymmetric configuration with respect to the liquid crystal display panel 1.

図8に示した例では、液晶表示パネル1に対して対向基板20側(つまり、観察面側)に配置された第2光学素子50の円偏光素子Cは、偏光板PL、第4位相差板R4、及び、第1位相差板R1を有しているが、第1光学素子40の円偏光素子Cが第4位相差板R4を有していても良い。なお、他の構成は、第1実施形態と同一である。   In the example shown in FIG. 8, the circularly polarizing element C of the second optical element 50 disposed on the counter substrate 20 side (that is, the observation surface side) with respect to the liquid crystal display panel 1 includes the polarizing plate PL and the fourth phase difference. Although the plate R4 and the first retardation plate R1 are included, the circularly polarizing element C of the first optical element 40 may include the fourth retardation plate R4. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

この第4位相差板R4は、互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、これらの進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光(例えば550nmの波長の光)の間に1/2波長の位相差を与えるいわゆる1/2波長板である。このような第4位相差板R4は、液晶表示装置全体のリタデーションの視野角依存性を補償して視野角を拡大させる機能を有しており、特に、OCBモードの半透過型液晶表示装置に必要とされる円偏光素子Cの1/4波長板(第1位相差板R1)が有するリタデーションの視野角依存性を主として補償するように構成されている。   The fourth retardation plate R4 has a fast axis and a slow axis that are substantially orthogonal to each other, and light having a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis (for example, light having a wavelength of 550 nm). It is a so-called half-wave plate that gives a half-wave phase difference between the two. The fourth retardation plate R4 has a function of expanding the viewing angle by compensating for the viewing angle dependence of the retardation of the entire liquid crystal display device. In particular, the fourth retardation plate R4 is used in an OCB mode transflective liquid crystal display device. It is configured so as to mainly compensate for the viewing angle dependency of the retardation of the required quarter-wave plate (first retardation plate R1) of the circularly polarizing element C.

すなわち、上述した第1実施形態において、特に透過表示を行った際、正面においては高コントラストの良好な表示が観察される。これは、第1位相差板R1が自身を通過する光に対して1/4波長のリタデーションを付与する1/4波長板として機能し、偏光板PLとの組み合わせによって理想的な円偏光を形成するように光学設計されているからである。   That is, in the first embodiment described above, particularly when transmissive display is performed, a good display with high contrast is observed in the front. This is because the first retardation plate R1 functions as a quarter-wave plate for imparting a quarter-wave retardation to the light passing through it, and forms an ideal circularly polarized light in combination with the polarizing plate PL. This is because the optical design is performed.

しかしながら、透過表示を行った際に、斜め方向から観察した場合には、高コントラスト比が得られる視野角には限界がある。例えば、図7に示した例においては、0°−180°方位及び90°−270°方位と比較して、45°−225°方位及び135°−315°方位における視野角が狭い。これは、主に第1位相差板R1が有するリタデーションの視野角依存性により、ある方位の視角においては1/4波長板としての機能が得られなくなる(つまり、第1位相差板R1が自身を通過する光に対して1/4波長のリタデーションを付与できなくなる)ためである。このため、ある方位の視角においては、第1位相差板R1と偏光板PLとの組み合わせによって、理想的な円偏光を形成することができず、高コントラスト表示が得られない。   However, when transmissive display is performed, when viewing from an oblique direction, there is a limit to the viewing angle at which a high contrast ratio can be obtained. For example, in the example illustrated in FIG. 7, the viewing angles in the 45 ° -225 ° azimuth and the 135 ° -315 ° azimuth are narrower than the 0 ° -180 ° azimuth and the 90 ° -270 ° azimuth. This is mainly because the retardation of the first retardation plate R1 depends on the viewing angle, and the function as a quarter-wave plate cannot be obtained at a viewing angle in a certain direction (that is, the first retardation plate R1 itself is not used). This is because it becomes impossible to give a quarter-wave retardation to the light passing through the light. For this reason, at a certain viewing angle, an ideal circularly polarized light cannot be formed by the combination of the first retardation plate R1 and the polarizing plate PL, and a high contrast display cannot be obtained.

なお、ここでは、第1位相差板R1の視野角依存性についてのみ説明したが、他の構成についても視野角依存性を有している場合があり、図7に示した例のように、視野角が狭くなる原因としては、これらの複合的な要因が考えられる。   Here, only the viewing angle dependency of the first retardation plate R1 has been described, but other configurations may also have the viewing angle dependency, as in the example shown in FIG. These complex factors can be considered as a cause of narrowing the viewing angle.

そこで、この第2実施形態では、第1位相差板R1のみならず液晶表示装置全体のリタデーションの視野角依存性を補償すべく、斜め方向から観察した場合であっても理想的な円偏光に近づけるようなリタデーションを付与できるように第4位相差板R4を配置している。これにより、高コントラスト比が得られる視野角を、第1実施形態よりもさらに拡大することが可能となる。   Therefore, in this second embodiment, in order to compensate for the viewing angle dependency of the retardation of not only the first retardation plate R1 but the entire liquid crystal display device, even when observed from an oblique direction, it becomes an ideal circularly polarized light. The fourth retardation plate R4 is arranged so that retardation that can be approached can be provided. Thereby, the viewing angle at which a high contrast ratio can be obtained can be further expanded as compared with the first embodiment.

図9には、第2実施形態の構成例が示されている。第4位相差板R4以外の構成については、図6に示した第1実施形態の構成例と同一である。   FIG. 9 shows a configuration example of the second embodiment. The configuration other than the fourth retardation plate R4 is the same as the configuration example of the first embodiment shown in FIG.

この構成例においては、第4位相差板R4は、2軸の屈折率異方性を有するものを適用している。すなわち、第4位相差板R4は、nx>ny>nzの屈折率異方性を有している。第2光学素子50において、第4位相差板R4は、その遅相軸が90°方位を向くように配置されている。つまり、第4位相差板R4の遅相軸と、偏光板PLの吸収軸とは、平行に設定されている。   In this configuration example, the fourth retardation plate R4 has a biaxial refractive index anisotropy. That is, the fourth retardation plate R4 has a refractive index anisotropy of nx> ny> nz. In the second optical element 50, the fourth retardation plate R4 is disposed so that its slow axis faces the 90 ° azimuth. That is, the slow axis of the fourth retardation plate R4 and the absorption axis of the polarizing plate PL are set in parallel.

このため、正面方向においては第4位相差板R4のリタデーションの影響はなく、第1実施形態と同様に高コントラストの良好な表示が観察される。また、斜め方向から観察した場合においては、第4位相差板R4が有するリタデーションが有効に作用して、液晶表示装置全体のリタデーションの視野角依存性を補償することができ、理想的な円偏光に近づくため、広い視野角の範囲で高コントラストの良好な表示を観察可能となる。   For this reason, there is no influence of retardation of the fourth retardation plate R4 in the front direction, and a good display with high contrast is observed as in the first embodiment. In addition, when observed from an oblique direction, the retardation of the fourth retardation plate R4 acts effectively, so that the viewing angle dependence of the retardation of the entire liquid crystal display device can be compensated, and ideal circularly polarized light Therefore, it is possible to observe a high-contrast good display in a wide viewing angle range.

なお、第1光学素子40及び第2光学素子50について、各構成のリタデーション値は図9に示した通りである。ここでは、第1実施形態と同様に、波長550nmでのリタデーション値を示している。第4位相差板R4については、そのリタデーションRは275nmであり、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で与えられるNz係数が0.4に設定されている。   For the first optical element 40 and the second optical element 50, the retardation value of each component is as shown in FIG. Here, as in the first embodiment, the retardation value at a wavelength of 550 nm is shown. The retardation R of the fourth retardation plate R4 is 275 nm, and the Nz coefficient given by Nz = (nx−nz) / (nx−ny) is set to 0.4.

ここで、第4位相差板R4のNz係数について、特に、45°−225°方位及び135°−315°方位について60°以上の視角についても理想的な円偏光に近づけるようなリタデーションを付与するためには、Nz係数を0.3以上に設定することが望ましい。また、理想的な円偏光を超えて過補償となることを防止するためには、第4位相差板R4のNz係数を0.6以下に設定することが望ましい。   Here, with respect to the Nz coefficient of the fourth retardation plate R4, in particular, a retardation is provided so that the viewing angle of 60 ° or more with respect to the 45 ° -225 ° azimuth and the 135 ° -315 ° azimuth becomes close to ideal circularly polarized light. Therefore, it is desirable to set the Nz coefficient to 0.3 or more. In order to prevent over-compensation beyond the ideal circularly polarized light, it is desirable to set the Nz coefficient of the fourth retardation plate R4 to 0.6 or less.

上述したような第2実施形態によれば、反射部による反射表示及び透過部による透過表示の機能を兼ね備えたOCBモードの半透過型液晶表示装置において、円偏光素子を含めた光学素子とOCBモードの液晶表示パネルとの総合的な光学設計がより最適化され、反射表示及び透過表示のいずれにおいても正面方向のみならず斜め方向から観察した場合でも高コントラスト比の表示が実現でき、高コントラスト比が得られる視野角のさらなる拡大が可能となる。   According to the second embodiment as described above, in the OCB mode transflective liquid crystal display device having the functions of reflection display by the reflection part and transmission display by the transmission part, the optical element including the circular polarization element and the OCB mode are provided. The overall optical design of the LCD panel has been optimized, and in both reflective and transmissive displays, high contrast ratio display can be achieved even when viewed from an oblique direction as well as in the front direction. Can be further expanded.

次に、第2実施形態の上記構成例における効果を検証した。   Next, the effects of the configuration example of the second embodiment were verified.

図10は、第2実施形態の液晶表示装置における透過表示でのコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示したものである。この第2実施形態の構成例によれば、画面の全方位について、視角が80°以上の範囲でコントラスト比=10:1以上が得られ、十分な視野角が得られることが確認できた。また、コントラスト比=10:1以上の視野角の面積は、第1実施形態と比較して1.14倍となった。   FIG. 10 shows the result of simulating the viewing angle dependence of the contrast ratio in transmissive display in the liquid crystal display device of the second embodiment. According to the configuration example of the second embodiment, it was confirmed that the contrast ratio = 10: 1 or more was obtained in the range where the viewing angle was 80 ° or more, and a sufficient viewing angle was obtained for all directions of the screen. Further, the area of the viewing angle with the contrast ratio = 10: 1 or more was 1.14 times that of the first embodiment.

上述した第2実施形態において、第4位相差板R4は、対向基板20側(視認側)の第2光学素子50に配置したことにより、透過表示のみならず、反射表示においても第4位相差板R4が作用するが、特に反射表示での特性に影響はない。透過表示についてのみ効果的に第4位相差板R4を作用させるには、アレイ基板10側(光入射側/バックライト側)の第1光学素子40において、円偏光素子Cを構成する偏光板PLと第1位相差板R1との間に第4位相差板R4を配置することが望ましい。   In the second embodiment described above, the fourth retardation plate R4 is disposed on the second optical element 50 on the counter substrate 20 side (viewing side), so that the fourth retardation is used not only in transmissive display but also in reflective display. Although the plate R4 acts, it does not affect the characteristics particularly in the reflective display. In order to effectively operate the fourth retardation plate R4 only for transmissive display, the polarizing plate PL constituting the circularly polarizing element C in the first optical element 40 on the array substrate 10 side (light incident side / backlight side). It is desirable to arrange the fourth retardation plate R4 between the first retardation plate R1 and the first retardation plate R1.

《第3実施形態》
次に、第3実施形態に係る液晶表示装置について説明する。この第3実施形態においては、第4位相差板R4は、2軸の屈折率異方性を有するものを適用している。すなわち、第4位相差板R4は、nx>ny>nzの屈折率異方性を有している。第2光学素子50において、第4位相差板R4は、偏光板PLと第1位相差板R1との間に配置されており、その遅相軸が0°方位を向くように配置されている。つまり、第4位相差板R4の遅相軸と、偏光板PLの吸収軸との位置関係が第2実施形態と異なり、第4位相差板R4は、その遅相軸が偏光板PLの吸収軸と直交するように配置されている。
<< Third Embodiment >>
Next, a liquid crystal display device according to a third embodiment will be described. In the third embodiment, the fourth retardation plate R4 has a biaxial refractive index anisotropy. That is, the fourth retardation plate R4 has a refractive index anisotropy of nx>ny> nz. In the second optical element 50, the fourth retardation plate R4 is disposed between the polarizing plate PL and the first retardation plate R1, and is disposed such that its slow axis faces the 0 ° azimuth. . That is, the positional relationship between the slow axis of the fourth retardation plate R4 and the absorption axis of the polarizing plate PL is different from that of the second embodiment, and the fourth retardation plate R4 has the slow axis of absorption of the polarizing plate PL. It arrange | positions so that an axis | shaft may be orthogonally crossed.

図11には、第3実施形態の構成例が示されている。第4位相差板R4以外の構成については、図9に示した第2実施形態の構成例と同一である。   FIG. 11 shows a configuration example of the third embodiment. The configuration other than the fourth retardation plate R4 is the same as the configuration example of the second embodiment shown in FIG.

このような第3実施形態においては、第4位相差板R4については、そのリタデーションRは例えば第2実施形態と同様の275nmであり、Nz係数が逆の関係となるように0.4以上0.7以下に設定されることにより、上記構成例と同様の効果が得られる。ここでは、第4位相差板R4のNz係数は、例えば0.7に設定されている。   In the third embodiment, the retardation R of the fourth retardation plate R4 is, for example, 275 nm as in the second embodiment, and is 0.4 or more so that the Nz coefficient has an inverse relationship. By setting it to .7 or less, the same effect as the above configuration example can be obtained. Here, the Nz coefficient of the fourth retardation plate R4 is set to 0.7, for example.

このような第3実施形態において、透過表示でのコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、第2実施形態と同様に、画面の全方位について、視角が80°以上の範囲でコントラスト比=10:1以上が得られ、十分な視野角が得られることが確認できた。   In the third embodiment, when the viewing angle dependence of the contrast ratio in the transmissive display is simulated, as in the second embodiment, the contrast ratio = within a range of viewing angles of 80 ° or more for all azimuths of the screen. 10: 1 or more was obtained, and it was confirmed that a sufficient viewing angle was obtained.

《第4実施形態》
次に、第4実施形態に係る液晶表示装置について説明する。この第4実施形態においては、第1光学素子40及び第2光学素子50は、上述したような液晶表示パネル1における液晶層30に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層30のリタデーションを光学的に補償する機能を有している。また、これらの第1光学素子40及び第2光学素子50は、その厚み方向に位相差を有するように構成されている。
<< 4th Embodiment >>
Next, a liquid crystal display device according to a fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the first optical element 40 and the second optical element 50 perform retardation of the liquid crystal layer 30 in a predetermined display state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display panel 1 as described above. It has a function to compensate optically. The first optical element 40 and the second optical element 50 are configured to have a phase difference in the thickness direction.

図12に示すように、第1光学素子40はアレイ基板10の外面に配置され、また、第2光学素子50は対向基板20の外面に配置されている。これらの第1光学素子40及び第2光学素子50は、同一構成である。つまり、第1光学素子40及び第2光学素子50は、それぞれ偏光板PL及び第1位相差板R1を有する円偏光素子C、及び、第2位相差板R2を備えて構成されている。また、これらの第1光学素子40及び第2光学素子50は、液晶表示パネル1について対称の構成である。つまり、第1光学素子40及び第2光学素子50においては、液晶表示パネル1側から第2位相差板R2、第1位相差板R1、偏光板PLがこの順に積層されている。   As shown in FIG. 12, the first optical element 40 is disposed on the outer surface of the array substrate 10, and the second optical element 50 is disposed on the outer surface of the counter substrate 20. The first optical element 40 and the second optical element 50 have the same configuration. That is, the first optical element 40 and the second optical element 50 are configured to include the circularly polarizing element C having the polarizing plate PL and the first retardation plate R1, and the second retardation plate R2, respectively. Further, the first optical element 40 and the second optical element 50 have a symmetric configuration with respect to the liquid crystal display panel 1. That is, in the first optical element 40 and the second optical element 50, the second retardation plate R2, the first retardation plate R1, and the polarizing plate PL are laminated in this order from the liquid crystal display panel 1 side.

特に、この第4実施形態においては、第1位相差板R1は、2軸の屈折率異方性を有するものを適用しており、すなわち、nx>ny>nzの屈折率異方性を有している。この第1位相差板R1において、その屈折率異方性は、広く利用されている1軸の屈折率異方性を有する1/4波長板と、その厚み方向に位相差を有するCプレート相当の位相差板との機能を併せ持つように設定されている。つまり、この第4実施形態においては、光学素子の厚み方向の位相差は、第1位相差板R1によって提供される。   In particular, in the fourth embodiment, the first retardation plate R1 has a biaxial refractive index anisotropy, that is, has a refractive index anisotropy of nx> ny> nz. is doing. In the first retardation plate R1, the refractive index anisotropy is equivalent to a widely used quarter-wave plate having a uniaxial refractive index anisotropy and a C plate having a retardation in the thickness direction. It is set so as to have the function of the other retardation plate. That is, in the fourth embodiment, the retardation in the thickness direction of the optical element is provided by the first retardation plate R1.

第2位相差板R2は、第1実施形態などで適用したものと同一である。   The second retardation plate R2 is the same as that applied in the first embodiment.

図13には、第4実施形態の構成例が示されている。   FIG. 13 shows a configuration example of the fourth embodiment.

すなわち、液晶表示パネル1の構成は、第1実施形態などと同一である。   That is, the configuration of the liquid crystal display panel 1 is the same as that of the first embodiment.

アレイ基板側の第1光学素子40においては、偏光板PLは、その吸収軸が0°方位を向くように配置されている。第1位相差板R1は、その遅相軸が135°方位を向くように配置されている。第2位相差板R2は、その厚み方向に沿ってディスコティック液晶分子がハイブリッド配向した位相差板であり、ディスコティック液晶分子の主軸の平均傾斜角は法線に対して30°をなすように設定されている。この第2位相差板R2は、総合的な主軸のX−Y平面への正射影がラビング方向と平行となるように配置されている。つまり、第2位相差板R2の主軸の傾斜方向は、0°方位に設定されている。   In the first optical element 40 on the array substrate side, the polarizing plate PL is arranged so that the absorption axis thereof faces the 0 ° azimuth. The first retardation plate R1 is arranged so that its slow axis faces the 135 ° azimuth. The second retardation plate R2 is a retardation plate in which discotic liquid crystal molecules are hybrid-aligned along the thickness direction, and the average tilt angle of the principal axis of the discotic liquid crystal molecules is 30 ° with respect to the normal line. Is set. The second retardation plate R2 is arranged so that the orthogonal projection of the overall principal axis onto the XY plane is parallel to the rubbing direction. That is, the inclination direction of the main axis of the second retardation plate R2 is set to 0 ° azimuth.

対向基板側の第2光学素子50においては、偏光板PLは、その吸収軸が90°方位を向くように配置されている。第1位相差板R1は、その遅相軸が45°方位を向くように配置されている。第2位相差板R2は、その主軸の傾斜方向が0°方位を向くように設定されている。   In the second optical element 50 on the counter substrate side, the polarizing plate PL is disposed so that the absorption axis thereof faces the 90 ° azimuth. The first retardation plate R1 is arranged such that its slow axis faces the 45 ° azimuth. The second retardation plate R2 is set so that the inclination direction of the main axis thereof is directed to the 0 ° azimuth.

このように、この第4実施形態では、特に、第1光学素子40及び第2光学素子50のいずれの第1位相差板R1もそれぞれの遅相軸がラビング方向に対して45°の角度をなし、しかも、それぞれの遅相軸が互いに直交するように配置されている。これにより、第1位相差板R1自身の波長分散の影響を緩和することが可能となり、特に、正面(液晶表示パネルの法線方向)から液晶表示装置を観察したときの波長依存性によるコントラストの低下を抑制することが可能となる。   As described above, in the fourth embodiment, in particular, each of the first retardation plates R1 of the first optical element 40 and the second optical element 50 has an angle of 45 ° with respect to the rubbing direction of each slow axis. None, and the slow axes are arranged so as to be orthogonal to each other. This makes it possible to reduce the influence of the wavelength dispersion of the first retardation plate R1 itself, and in particular, the contrast due to the wavelength dependency when the liquid crystal display device is observed from the front (normal direction of the liquid crystal display panel). It is possible to suppress the decrease.

また、第1光学素子40及び第2光学素子50のそれぞれに含まれる偏光板PLは、それぞれの吸収軸が円偏光素子を構成する第1位相差板R1の遅相軸に対して45°の角度をなし、しかも、それぞれの吸収軸が互いに直交するように配置されている。   In addition, the polarizing plate PL included in each of the first optical element 40 and the second optical element 50 has an absorption axis of 45 ° with respect to the slow axis of the first retardation plate R1 constituting the circularly polarizing element. They are arranged at an angle and the respective absorption axes are orthogonal to each other.

なお、第1光学素子40及び第2光学素子50について、各構成のリタデーション値は以下の通りである。ここでは、波長550nmでのリタデーション値を示している。すなわち、第1位相差板R1のリタデーションRは137.5nmであり、Nz係数が2.5に設定されている。第2位相差板R2のリタデーション(面内位相差)Reは45nmである。ここでは、液晶層30を介して配置される第1光学素子40及び第2光学素子50について、それぞれのリタデーション値を等しくしたが、この発明ではそれぞれのリタデーション値が等しくなくても良い。   In addition, about the 1st optical element 40 and the 2nd optical element 50, the retardation value of each structure is as follows. Here, the retardation value at a wavelength of 550 nm is shown. That is, the retardation R of the first retardation plate R1 is 137.5 nm, and the Nz coefficient is set to 2.5. The retardation (in-plane retardation) Re of the second retardation plate R2 is 45 nm. Here, the retardation values of the first optical element 40 and the second optical element 50 arranged via the liquid crystal layer 30 are made equal, but in the present invention, the retardation values may not be equal.

ここで、第1位相差板R1のNz係数について、Nz係数は2.3以上2.7以下に設定することが望ましい。これは、Nz係数が2.3より小さいと厚み方向の位相差が小さくなりすぎ、Nz係数が2.7より大きいと厚み方向の位相差が大きくなりすぎるために、液晶層の光学補償の効果が小さくなるためである。   Here, regarding the Nz coefficient of the first retardation plate R1, the Nz coefficient is preferably set to 2.3 or more and 2.7 or less. This is because the retardation in the thickness direction becomes too small when the Nz coefficient is smaller than 2.3, and the retardation in the thickness direction becomes too large when the Nz coefficient is larger than 2.7. This is because becomes smaller.

上述したような第4実施形態によれば、反射部による反射表示及び透過部による透過表示の機能を兼ね備えたOCBモードの半透過型液晶表示装置において、光学素子を構成する部材点数を削減しつつも、円偏光素子を含めた光学素子とOCBモードの液晶表示パネルとの総合的な光学設計を最適化することが可能となる。このため、コストの低減が可能となるとともに、反射表示及び透過表示のいずれにおいても正面方向のみならず斜め方向から観察した場合でも高コントラスト比の表示が実現でき、高コントラスト比が得られる視野角の拡大が可能となる。   According to the fourth embodiment as described above, in the OCB mode transflective liquid crystal display device having the functions of reflection display by the reflection part and transmission display by the transmission part, the number of members constituting the optical element is reduced. In addition, it is possible to optimize the overall optical design of the optical element including the circularly polarizing element and the OCB mode liquid crystal display panel. As a result, the cost can be reduced, and in both the reflective display and the transmissive display, a display with a high contrast ratio can be realized not only when viewed from the front but also from an oblique direction, and a viewing angle at which a high contrast ratio can be obtained. Can be expanded.

《第5実施形態》
次に、第5実施形態に係る液晶表示装置について説明する。この第5実施形態においては、第1光学素子40及び第2光学素子50は、第4実施形態と同様に、上述したような液晶表示パネル1における液晶層30に電圧を印加した所定の表示状態において、液晶層30のリタデーションを光学的に補償する機能を有するとともに、特に、この第5実施形態においては、第1光学素子40及び第2光学素子50のうちの一方に備えられる円偏光素子Cは、偏光板PLと第1位相差板R1との間に配置された第4位相差板R4を有している。つまり、第1光学素子40及び第2光学素子50は、液晶表示パネル1について非対称の構成である。
<< 5th Embodiment >>
Next, a liquid crystal display device according to a fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, the first optical element 40 and the second optical element 50 are in a predetermined display state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer 30 in the liquid crystal display panel 1 as described above, as in the fourth embodiment. In the fifth embodiment, the circularly polarizing element C provided in one of the first optical element 40 and the second optical element 50 has a function of optically compensating for the retardation of the liquid crystal layer 30. Has a fourth retardation plate R4 disposed between the polarizing plate PL and the first retardation plate R1. That is, the first optical element 40 and the second optical element 50 have an asymmetric configuration with respect to the liquid crystal display panel 1.

図14に示した例では、液晶表示パネル1に対してアレイ基板10側に配置された第1光学素子40の円偏光素子Cは、偏光板PL、第4位相差板R4、及び、第1位相差板R1を有しているが、第2光学素子50の円偏光素子Cが第4位相差板R4を有していても良い。なお、他の構成は、第4実施形態と同一である。   In the example illustrated in FIG. 14, the circularly polarizing element C of the first optical element 40 disposed on the array substrate 10 side with respect to the liquid crystal display panel 1 includes the polarizing plate PL, the fourth retardation plate R4, and the first optical element 40. Although the retardation plate R1 is included, the circularly polarizing element C of the second optical element 50 may include the fourth retardation plate R4. Other configurations are the same as those in the fourth embodiment.

この第4位相差板R4は、互いにほぼ直交する進相軸及び遅相軸を有しており、これらの進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光(例えば550nmの波長の光)の間に1/2波長の位相差を与えるいわゆる1/2波長板である。このような第4位相差板R4は、液晶表示装置全体のリタデーションの視野角依存性を補償して視野角を拡大させる機能を有しており、特に、OCBモードの半透過型液晶表示装置に必要とされる円偏光素子Cの1/4波長板(第1位相差板R1)が有するリタデーションの視野角依存性を主として補償するように構成されている。勿論、第1位相差板R1以外の他の構成についても視野角依存性を有している場合があり、視野角が狭い原因としては、これらの複合的な要因が考えられる。   The fourth retardation plate R4 has a fast axis and a slow axis that are substantially orthogonal to each other, and light having a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis (for example, light having a wavelength of 550 nm). It is a so-called half-wave plate that gives a half-wave phase difference between the two. The fourth retardation plate R4 has a function of expanding the viewing angle by compensating for the viewing angle dependence of the retardation of the entire liquid crystal display device. In particular, the fourth retardation plate R4 is used in an OCB mode transflective liquid crystal display device. It is configured so as to mainly compensate for the viewing angle dependency of the retardation of the required quarter-wave plate (first retardation plate R1) of the circularly polarizing element C. Of course, the configuration other than the first retardation plate R1 may also have viewing angle dependency, and these complex factors can be considered as the cause of the narrow viewing angle.

そこで、この第5実施形態では、透過表示を行った場合について、第1位相差板R1のみならず液晶表示装置全体のリタデーションの視野角依存性を補償すべく、斜め方向から観察した場合であっても理想的な円偏光に近づけるようなリタデーションを付与できるように第4位相差板R4を配置している。これにより、高コントラスト比が得られる視野角を、第4実施形態よりもさらに拡大することが可能となる。   Therefore, in the fifth embodiment, when transmissive display is performed, observation is performed from an oblique direction so as to compensate for the viewing angle dependency of the retardation of the entire liquid crystal display device as well as the first retardation plate R1. Even so, the fourth retardation plate R4 is arranged so that retardation can be provided so as to approach the ideal circularly polarized light. Thereby, the viewing angle at which a high contrast ratio can be obtained can be further expanded as compared with the fourth embodiment.

図15には、第5実施形態の構成例が示されている。第4位相差板R4以外の構成については、図13に示した第4実施形態の構成例と同一である。   FIG. 15 shows a configuration example of the fifth embodiment. The configuration other than the fourth retardation plate R4 is the same as the configuration example of the fourth embodiment shown in FIG.

この構成例においては、第4位相差板R4は、2軸の屈折率異方性を有するものを適用している。すなわち、第4位相差板R4は、nx>ny>nzの屈折率異方性を有している。第1光学素子40において、第4位相差板R4は、その遅相軸が0°方位を向くように配置されている。つまり、第4位相差板R4の遅相軸と、偏光板PLの吸収軸とは、平行に設定されている。   In this configuration example, the fourth retardation plate R4 has a biaxial refractive index anisotropy. That is, the fourth retardation plate R4 has a refractive index anisotropy of nx> ny> nz. In the first optical element 40, the fourth retardation plate R4 is arranged so that its slow axis faces the 0 ° azimuth. That is, the slow axis of the fourth retardation plate R4 and the absorption axis of the polarizing plate PL are set in parallel.

このため、正面方向においては第4位相差板R4のリタデーションの影響はなく、第4実施形態と同様に高コントラストの良好な表示が観察される。また、斜め方向から観察した場合においては、第4位相差板R4が有するリタデーションが有効に作用して、液晶表示装置全体のリタデーションの視野角依存性を補償することができ、理想的な円偏光に近づくため、広い視野角の範囲で高コントラストの良好な表示を観察可能となる。   For this reason, in the front direction, there is no influence of the retardation of the fourth retardation plate R4, and a good display with high contrast is observed as in the fourth embodiment. In addition, when observed from an oblique direction, the retardation of the fourth retardation plate R4 acts effectively, so that the viewing angle dependence of the retardation of the entire liquid crystal display device can be compensated, and ideal circularly polarized light Therefore, it is possible to observe a high-contrast good display in a wide viewing angle range.

なお、第1光学素子40及び第2光学素子50について、各構成のリタデーション値は図15に示した通りである。ここでは、第4実施形態と同様に、波長550nmでのリタデーション値を示している。第4位相差板R4については、そのリタデーションRは275nmであり、Nz係数が0.6に設定されている。   In addition, about the 1st optical element 40 and the 2nd optical element 50, the retardation value of each structure is as having shown in FIG. Here, as in the fourth embodiment, the retardation value at a wavelength of 550 nm is shown. For the fourth retardation plate R4, the retardation R is 275 nm, and the Nz coefficient is set to 0.6.

ここで、第4位相差板R4のNz係数について、特に、45°−225°方位及び135°−315°方位について60°以上の視角についても理想的な円偏光に近づけるようなリタデーションを付与するためには、Nz係数を0.5以上に設定することが望ましい。また、理想的な円偏光を超えて過補償となることを防止するためには、第4位相差板R4のNz係数を0.7以下に設定することが望ましい。   Here, with respect to the Nz coefficient of the fourth retardation plate R4, in particular, a retardation is provided so that the viewing angle of 60 ° or more with respect to the 45 ° -225 ° azimuth and the 135 ° -315 ° azimuth becomes close to ideal circularly polarized light. Therefore, it is desirable to set the Nz coefficient to 0.5 or more. In order to prevent over-compensation beyond the ideal circularly polarized light, it is desirable to set the Nz coefficient of the fourth retardation plate R4 to 0.7 or less.

上述したような第5実施形態によれば、反射部による反射表示及び透過部による透過表示の機能を兼ね備えたOCBモードの半透過型液晶表示装置において、光学素子を構成する部材点数を削減しつつも、第4実施形態と比較して、円偏光素子を含めた光学素子とOCBモードの液晶表示パネルとの総合的な光学設計をさらに最適化することが可能となる。このため、コストの低減が可能となるとともに、反射表示及び透過表示のいずれにおいても正面方向のみならず斜め方向から観察した場合でも高コントラスト比の表示が実現でき、高コントラスト比が得られる視野角のさらなる拡大が可能となる。   According to the fifth embodiment as described above, in the OCB mode transflective liquid crystal display device having the functions of reflection display by the reflection part and transmission display by the transmission part, the number of members constituting the optical element is reduced. However, as compared with the fourth embodiment, it is possible to further optimize the overall optical design of the optical element including the circularly polarizing element and the OCB mode liquid crystal display panel. As a result, the cost can be reduced, and in both the reflective display and the transmissive display, a display with a high contrast ratio can be realized not only when viewed from the front but also from an oblique direction, and a viewing angle at which a high contrast ratio can be obtained. Can be further expanded.

なお、この発明は、上記実施形態そのもの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せてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment itself, In the stage of implementation, it can change and implement a component within the range which does not deviate from the summary. 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 suitably the component covering different embodiment.

例えば、上述した第1光学素子40及び第2光学素子50は、液晶層30の外側に配置されていれば良い。すなわち、第1光学素子40について、上述した実施の形態の構成に限らず、アレイ基板10を構成する絶縁基板11と液晶層30との間に第1光学素子40を構成する第1位相差板R1、第3位相差板R3、第2位相差板R2の少なくとも1つを配置しても良い。また、第2光学素子50について、上述した実施の形態の構成に限らず、対向基板20を構成する絶縁基板21と液晶層30との間に第2光学素子50を構成する第1位相差板R1、第3位相差板R3、第2位相差板R2の少なくとも1つ配置しても良い。   For example, the first optical element 40 and the second optical element 50 described above may be disposed outside the liquid crystal layer 30. That is, the first optical element 40 is not limited to the configuration of the above-described embodiment, but the first retardation plate that constitutes the first optical element 40 between the insulating substrate 11 that constitutes the array substrate 10 and the liquid crystal layer 30. At least one of R1, third retardation plate R3, and second retardation plate R2 may be disposed. Further, the second optical element 50 is not limited to the configuration of the above-described embodiment, but the first retardation plate that constitutes the second optical element 50 between the insulating substrate 21 that constitutes the counter substrate 20 and the liquid crystal layer 30. At least one of R1, third retardation plate R3, and second retardation plate R2 may be disposed.

また、上記第1乃至第3実施形態において、第3位相差R3は、光学的に負のCプレート1枚で構成したが、遅相軸が直交するように配置された2枚のAプレートで構成しても良い。   In the first to third embodiments, the third phase difference R3 is composed of one optically negative C plate. However, the third phase difference R3 is composed of two A plates arranged so that the slow axes are orthogonal to each other. It may be configured.

さらに、上述した各実施形態においては、第3位相差板R3のリタデーションRthは、主とした表示が透過部である場合、即ち透過部の面積が反射部の面積よりも大きい場合(例えば透過部の面積が反射部の面積に対して4倍)、透過部において位相差が相殺されるように最適化した。しかし、主とした表示が反射部である場合、即ち反射部の面積が透過部の面積よりも大きい場合、第2光学素子50を構成する第3位相差板R3のリタデーションRthは、反射部において位相差が相殺されるように最適化してもかまわない。さらに、第2光学素子50を構成する第3位相差板R3のリタデーションRthは反射部において最適化するように設定する一方で、第1光学素子40を構成する第3位相差板R3のリタデーションRthは第2光学素子側の第3位相差板とで協同して透過表示においても位相差を相殺するように最適化しても良い。   Further, in each of the above-described embodiments, the retardation Rth of the third retardation plate R3 is the case where the main display is the transmission part, that is, the area of the transmission part is larger than the area of the reflection part (for example, the transmission part The area of the reflection part is 4 times the area of the reflection part), and the phase difference is canceled in the transmission part. However, when the main display is the reflection part, that is, when the area of the reflection part is larger than the area of the transmission part, the retardation Rth of the third retardation plate R3 constituting the second optical element 50 is You may optimize so that a phase difference may be canceled. Further, the retardation Rth of the third retardation plate R3 constituting the second optical element 50 is set so as to be optimized in the reflecting portion, while the retardation Rth of the third retardation plate R3 constituting the first optical element 40 is set. May be optimized in cooperation with the third retardation plate on the second optical element side so as to cancel the phase difference even in transmissive display.

図1は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 1 schematically shows a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した液晶表示装置に適用可能な液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of a liquid crystal display panel applicable to the liquid crystal display device shown in FIG. 図3は、図1に示した液晶表示装置に適用可能なOCBモードの半透過型液晶表示パネルの構成を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of an OCB mode transflective liquid crystal display panel applicable to the liquid crystal display device shown in FIG. 図4は、反射部と透過部とでの配向膜容量及び液晶容量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 alignment film capacitance and the liquid crystal capacitance between the reflection portion and the transmission portion. 図5は、図1に示した液晶表示装置について配向膜のラビング方向に対する軸角度の定義を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the definition of the axis angle with respect to the rubbing direction of the alignment film in the liquid crystal display device shown in FIG. 図6は、第1実施形態に係る液晶表示装置の構成例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration example of the liquid crystal display device according to the first embodiment. 図7は、第1実施形態に係る液晶表示装置における透過表示時のコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing the result of simulating the viewing angle dependence of the contrast ratio during transmissive display in the liquid crystal display device according to the first embodiment. 図8は、第2実施形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of the liquid crystal display device according to the second embodiment. 図9は、第2実施形態に係る液晶表示装置の構成例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a configuration example of the liquid crystal display device according to the second embodiment. 図10は、第2実施形態に係る液晶表示装置における透過表示時のコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing the result of simulating the viewing angle dependence of the contrast ratio during transmissive display in the liquid crystal display device according to the second embodiment. 図11は、第3実施形態に係る液晶表示装置の構成例を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration example of the liquid crystal display device according to the third embodiment. 図12は、第4実施形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 12 is a diagram schematically showing the configuration of the liquid crystal display device according to the fourth embodiment. 図13は、第4実施形態に係る液晶表示装置の構成例を説明ための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a configuration example of the liquid crystal display device according to the fourth embodiment. 図14は、第5実施形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 14 is a diagram schematically showing a configuration of a liquid crystal display device according to the fifth embodiment. 図15は、第5実施形態に係る液晶表示装置の構成例を説明ための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining a configuration example of the liquid crystal display device according to the fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…液晶表示パネル
10…アレイ基板
20…対向基板
30…液晶層
31…液晶分子
40…第1光学素子
50…第2光学素子
60…バックライト
PL…偏光板
R1…第1位相差板(1/4波長板)
R2…第2位相差板(WVフィルム)
R3…第3位相差板(Cプレート)
R4…第4位相差板(1/2波長板)
R5…第5位相差板(ポジティブCプレート)
PX…画素
PR…反射部
PT…透過部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display panel 10 ... Array substrate 20 ... Opposite substrate 30 ... Liquid crystal layer 31 ... Liquid crystal molecule 40 ... 1st optical element 50 ... 2nd optical element 60 ... Backlight PL ... Polarizing plate R1 ... 1st phase difference plate (1 / 4 wavelength plate)
R2 ... Second retardation plate (WV film)
R3 ... Third retardation plate (C plate)
R4 ... Fourth retardation plate (1/2 wavelength plate)
R5 ... Fifth retardation plate (positive C plate)
PX ... Pixel PR ... Reflection part PT ... Transmission part

Claims (12)

マトリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに反射部及び透過部を有する液晶表示装置において、
一対の基板間に液晶層を保持した構成のOCBモードを適用した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルのそれぞれの外面に配置され、前記液晶層に電圧を印加した所定の表示状態において、前記液晶層のリタデーションを光学的に補償する一対の光学素子と、を備え、
前記光学素子は、
偏光板と、前記偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され1/4波長の位相差を与える第1位相差板と、を有する円偏光素子と、
前記円偏光素子と前記液晶層との間に配置され、主軸が法線に対して傾いた屈折率異方性を有する第2位相差板と、
を備えて構成され、さらに、その厚み方向に位相差を有することを特徴とする液晶表示装置。
In a liquid crystal display device having a reflective portion and a transmissive portion in each of a plurality of pixels arranged in a matrix,
A liquid crystal display panel using an OCB mode configured to hold a liquid crystal layer between a pair of substrates;
A pair of optical elements that are arranged on the respective outer surfaces of the liquid crystal display panel and optically compensate for retardation of the liquid crystal layer in a predetermined display state in which a voltage is applied to the liquid crystal layer;
The optical element is
A circularly polarizing element having a polarizing plate and a first retardation plate disposed between the polarizing plate and the liquid crystal display panel to give a quarter-wave phase difference;
A second retardation plate disposed between the circularly polarizing element and the liquid crystal layer and having a refractive index anisotropy having a principal axis inclined with respect to a normal line;
And a liquid crystal display device characterized by having a retardation in the thickness direction.
前記光学素子は、さらに、前記円偏光素子と前記第2位相差板との間に配置され一軸の屈折率異方性を有するCプレート相当の第3位相差板を備え、前記厚み方向の位相差が付与されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The optical element further includes a third retardation plate corresponding to a C plate that is disposed between the circularly polarizing element and the second retardation plate and has a uniaxial refractive index anisotropy. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a phase difference is imparted. 前記光学素子の一方に備えられる前記円偏光素子は、前記偏光板と前記第1位相差板との間に配置され1/2波長の位相差を与える第4位相差板を有することを特徴とする請求項2に記載の液晶表示装置。   The circularly polarizing element provided in one of the optical elements has a fourth retardation plate disposed between the polarizing plate and the first retardation plate to give a half-wave phase difference. The liquid crystal display device according to claim 2. 前記第4位相差板は、2軸の屈折率異方性を有し、その遅相軸が前記偏光板の吸収軸に平行となるように配置され、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その厚み方向の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で与えられるNz係数が0.3以上0.6以下に設定されたことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。   The fourth retardation plate has a biaxial refractive index anisotropy, and is arranged so that its slow axis is parallel to the absorption axis of the polarizing plate, and in the direction perpendicular to each other in the plane. When the refractive index is nx and ny and the refractive index in the thickness direction is nz, the Nz coefficient given by Nz = (nx−nz) / (nx−ny) is 0.3 or more and 0.6 or less. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the liquid crystal display device is set. 前記第4位相差板は、2軸の屈折率異方性を有し、その遅相軸が前記偏光板の吸収軸に直交するように配置され、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その厚み方向の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で与えられるNz係数が0.4以上0.7以下に設定されたことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。   The fourth retardation plate has a biaxial refractive index anisotropy, and is arranged so that its slow axis is perpendicular to the absorption axis of the polarizing plate, and refracting in directions orthogonal to each other in the plane. The Nz coefficient given by Nz = (nx−nz) / (nx−ny) is set to 0.4 or more and 0.7 or less, where nx and ny are the rates, and nz is the refractive index in the thickness direction. The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the liquid crystal display device is a liquid crystal display device. 前記第4位相差板は、前記光学素子のうちの観察面側に配置された前記円偏光素子に備えられたことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 3, wherein the fourth retardation plate is provided in the circularly polarizing element disposed on the observation surface side of the optical element. 前記第1位相差板は、2軸の屈折率異方性を有し、前記厚み方向の位相差が付与されることをすることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first retardation plate has a biaxial refractive index anisotropy and is provided with a retardation in the thickness direction. 前記第1位相差板は、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その厚み方向の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で与えられるNz係数が2.3以上2.7以下に設定されたことを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。   The first retardation plate has Nz = (nx−nz) / (nx) where nx and ny are the refractive indexes in the directions perpendicular to each other in the plane, and nz is the refractive index in the thickness direction. The liquid crystal display device according to claim 7, wherein the Nz coefficient given by −ny) is set to 2.3 or more and 2.7 or less. 前記光学素子の一方に備えられる前記円偏光素子は、前記偏光板と前記第1位相差板との間に配置され1/2波長の位相差を与える第4位相差板を有することを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。   The circularly polarizing element provided in one of the optical elements has a fourth retardation plate disposed between the polarizing plate and the first retardation plate to give a half-wave phase difference. The liquid crystal display device according to claim 7. 前記第4位相差板は、2軸の屈折率異方性を有し、その遅相軸が前記偏光板の吸収軸に平行となるように配置され、その面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その厚み方向の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で与えられるNz係数が0.5以上0.7以下に設定されたことを特徴とする請求項9に記載の液晶表示装置。   The fourth retardation plate has a biaxial refractive index anisotropy, and is arranged so that its slow axis is parallel to the absorption axis of the polarizing plate, and in the direction perpendicular to each other in the plane. When the refractive indexes are nx and ny and the refractive index in the thickness direction is nz, the Nz coefficient given by Nz = (nx−nz) / (nx−ny) is 0.5 or more and 0.7 or less. The liquid crystal display device according to claim 9, wherein the liquid crystal display device is set. 前記第1位相差板は、その遅相軸が前記液晶層のラビング方向に対して略45°の角度をなすように配置されたことを特徴する請求項1に記載の液晶表示装置。   2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first retardation plate is disposed such that a slow axis thereof forms an angle of about 45 ° with respect to a rubbing direction of the liquid crystal layer. 前記反射部のセルギャップdRは、前記透過部のセルギャップdTに対して、
dR<dT/2
に設定されたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
The cell gap dR of the reflection part is smaller than the cell gap dT of the transmission part.
dR <dT / 2
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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RU2498370C1 (en) * 2009-09-08 2013-11-10 Шарп Кабусики Кайся Liquid crystal display device
JP2016126342A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. Anti-reflection film and organic light-emitting device including the same
US11022845B2 (en) 2018-06-05 2021-06-01 Lg Chem, Ltd. Stack and liquid crystal display device including same

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