JP2011186086A - Display panel or display device using display panel - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that a transmittance of an in-plane switching liquid crystal display panel is lower. <P>SOLUTION: The display panel includes: a pair of substrates; a medium which is disposed between the pair of substrates, exhibits optical isotropy when no voltage is applied, and exhibits optical anisotropy when a voltage is applied; a pixel electrode formed on one of the pair of substrates; a common electrode formed on the other; and a lighting unit for emitting light to the medium. The lighting unit makes the light impinge on the medium at a prescribed angle relative to a direction from the one substrate toward the other. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、表示パネルまたは表示パネルを用いた表示装置に関するものである。   The present invention relates to a display panel or a display device using the display panel.

従来からツイステッドネマチック表示方式(以下、「TN方式」)の液晶表示パネルが知られている。また、当該TN方式の液晶表示素子における液晶のコントラスト比(以下、「CR」)と視野角特性を改善するための液晶表示素子の方式として、たとえばインプレーンスイッチング(横電界)表示方式(以下、「IPS方式」)や、マルチドメインバーチカルアライメント表示方式(以下、「VA方式」)が知られている。   Conventionally, a twisted nematic display system (hereinafter, “TN system”) liquid crystal display panel is known. Further, as a liquid crystal display element system for improving the contrast ratio (hereinafter referred to as “CR”) and viewing angle characteristics of the TN liquid crystal display element, for example, an in-plane switching (transverse electric field) display system (hereinafter referred to as “liquid crystal display device”). "IPS system") and multi-domain vertical alignment display system (hereinafter "VA system") are known.

しかし、上記のようなTN方式、IPS方式、または、VA方式において、液晶層に使用されるネマチック液晶材料は、分子の熱的な揺らぎに起因される光散乱を示す。当該光散乱により黒表示においても光が透過するため、IPS方式及びVA方式のような電圧無印加時に黒表示するいわゆるノーマリーブラックの液晶表示パネルにおいては、原理的にCRの低下が避けられない。   However, in the TN mode, IPS mode, or VA mode as described above, the nematic liquid crystal material used for the liquid crystal layer exhibits light scattering caused by molecular fluctuations. Since light is transmitted even in black display due to the light scattering, in a so-called normally black liquid crystal display panel that displays black when no voltage is applied, such as the IPS method and VA method, a reduction in CR is inevitable in principle. .

さらに、当該液晶層の自己配向性による配向変化を利用することから、十分な速度の応答性を確保することができない。よって、特に動画表示において画質が劣化するという問題がある。また、当該液晶層は、光学的に一軸的な媒体であるため、そのままでは透過率に視野角の依存性が生じる。   Furthermore, since the change in orientation due to the self-orientation property of the liquid crystal layer is used, it is not possible to ensure sufficient speed response. Therefore, there is a problem that the image quality is deteriorated particularly in moving image display. Further, since the liquid crystal layer is an optically uniaxial medium, the transmittance depends on the viewing angle as it is.

そこで、近年、光学的に3次元又は2次元で等方性を有する液晶(以下「等方液晶」)の材料を用いた液晶表示パネルが提案されている。この等方液晶は、液晶層に対し、電圧無印加時には液晶分子の配列が光学的に3次元又は2次元に等方であるが、電圧印加時には、電圧印加方向に複屈折性が誘起される性質を有する。   Therefore, in recent years, a liquid crystal display panel using a liquid crystal (hereinafter referred to as “isotropic liquid crystal”) material that is optically three-dimensional or two-dimensional isotropic has been proposed. In this isotropic liquid crystal, the alignment of liquid crystal molecules is optically isotropic in three dimensions or two dimensions when no voltage is applied to the liquid crystal layer, but when voltage is applied, birefringence is induced in the voltage application direction. Has properties.

つまり、このような等方液晶は、電圧印加時においてのみ、電圧印加方向に光学的に一軸な異方性が誘起され、電圧無印加時には、光学異方性はない。したがって、黒表示の際に上述したネマチック液晶材料を用いた場合に生じるような光散乱は生じない。   That is, such an isotropic liquid crystal induces optically uniaxial anisotropy in the voltage application direction only when a voltage is applied, and has no optical anisotropy when no voltage is applied. Therefore, light scattering that occurs when the above-described nematic liquid crystal material is used for black display does not occur.

また、等方液晶は、電気光学効果を利用するものであることから、ネマチック液晶材料と比べて高速な応答が可能である。   In addition, the isotropic liquid crystal utilizes an electro-optic effect, so that it can respond faster than a nematic liquid crystal material.

このような等方液晶の材料として下記のような材料が近年報告されている。3次元で等方性を有するものとしては、スメクチックブルー相、コレステリックブルー相が報告されている。また、2次元で等方性を有するものとしては、屈曲型液晶分子、所謂ベントコア構造が報告されている。当該ベントコア構造は液晶化合物を基板に対し垂直配向したものであり、電圧無印加時において、液晶層の面内において等方性を有する。その他にも、キュービック相、スメクチックQ相、ミセル相、逆ミセル相、又はスポンジ相等が知られている。   The following materials have recently been reported as such isotropic liquid crystal materials. A smectic blue phase and a cholesteric blue phase have been reported as being three-dimensionally isotropic. In addition, bent type liquid crystal molecules, so-called bent core structures, have been reported as having two-dimensional isotropic properties. The bent core structure is obtained by vertically aligning a liquid crystal compound with respect to a substrate, and is isotropic in the plane of the liquid crystal layer when no voltage is applied. In addition, cubic phase, smectic Q phase, micelle phase, reverse micelle phase, sponge phase and the like are known.

なお、当該等方液晶に関し、下記非特許文献1には、従来温度範囲が極めて狭く、デバイスへの実用が困難であったブルー相の温度範囲拡大について開示されている。また、下記非特許文献2には、ベントコア構造の光学的二軸性について等、等方液晶の材料及びその性質が開示されている。更に、下記特許文献1には、等方液晶を用いた液晶パネルの具体的な電極構造等について開示されている。   Regarding the isotropic liquid crystal, the following Non-Patent Document 1 discloses the expansion of the temperature range of the blue phase, which has been extremely narrow in the conventional temperature range and difficult to be applied to devices. Non-Patent Document 2 below discloses isotropic liquid crystal materials and properties such as optical biaxiality of the bent core structure. Further, Patent Document 1 below discloses a specific electrode structure of a liquid crystal panel using an isotropic liquid crystal.

特開2006−3840号公報JP 2006-3840 A

Harry J Coles、ネイチャー、436巻、997−1000頁、 2005年Harry J Coles, Nature, 436, 997-1000, 2005 Bharad R. Achayrya他、LIQUID CRYSTALS TODAY、VOL.13、 No.1、 1−4、2004年Bharad R.D. Achayrya et al., LIQUID CRYSTALS TODAY, VOL. 13, no. 1, 1-4, 2004

図22A及びBは、本発明における課題を説明するための図である。具体的には、図22Aは、等方液晶を用いた液晶表示パネルにおける表示画面の法線方向からみた画素電極及び共通電極の配置を概略的に示す図であり、図22Bは、当該液晶表示パネルにおける液晶層周辺の断面を概略的に示す図である。   22A and 22B are diagrams for explaining the problem in the present invention. Specifically, FIG. 22A is a diagram schematically showing the arrangement of pixel electrodes and common electrodes viewed from the normal direction of the display screen in a liquid crystal display panel using isotropic liquid crystal, and FIG. It is a figure which shows roughly the cross section of the liquid crystal layer periphery in a panel.

図22A及びBに示すように、当該液晶表示パネル800は、一対の透明基板805、806と、当該一対の透明基板805、806の間に配置された液晶層807とを有する。また、当該一対の透明基板805、806の一方の基板805には、櫛歯状の画素電極801、共通電極802が配置され、アクティブマトリクス駆動を可能とする。一方、他方の基板806には、液晶層807との間に、カラーフィルタ804が配置される。なお、当該画素電極等が配置された基板805上には、薄膜トランジスタ(TFT)等の電気配線、層間絶縁膜等803が配置される。   As shown in FIGS. 22A and 22B, the liquid crystal display panel 800 includes a pair of transparent substrates 805 and 806 and a liquid crystal layer 807 disposed between the pair of transparent substrates 805 and 806. Further, a comb-like pixel electrode 801 and a common electrode 802 are arranged on one substrate 805 of the pair of transparent substrates 805 and 806 to enable active matrix driving. On the other hand, a color filter 804 is disposed between the other substrate 806 and the liquid crystal layer 807. Note that an electrical wiring such as a thin film transistor (TFT) and an interlayer insulating film 803 are disposed over the substrate 805 where the pixel electrode and the like are disposed.

次に、当該液晶表示パネル800の動作について説明する。画素電極801及び共通電極802に電圧を印加すると、当該電極間の電位差により、水平方向に電界成分813が生じる。よって、液晶層807において、電気光学効果により、電界の1次に比例(ボッケルス効果)、あるいは電界の2次に比例(カー効果)した屈折率変化が生じる。これにより、液晶層807において、水平面内の複屈折が発現し、この水平電界の方位を適切に定めることにより、明表示が可能となる。   Next, the operation of the liquid crystal display panel 800 will be described. When a voltage is applied to the pixel electrode 801 and the common electrode 802, an electric field component 813 is generated in the horizontal direction due to a potential difference between the electrodes. Therefore, in the liquid crystal layer 807, a refractive index change that is proportional to the first order of the electric field (Bockels effect) or proportional to the second order of the electric field (Kerr effect) occurs due to the electrooptic effect. As a result, birefringence in the horizontal plane appears in the liquid crystal layer 807, and bright display is possible by appropriately determining the orientation of the horizontal electric field.

しかしながら、上記のように画素電極801及び共通電極802に電圧を印加すると、図22Bに示すように、電極801、802直上に位置する液晶層807においては、基板法線方向の電界814が主となる。よって、液晶層807が光学等方液晶層である場合には、電極801、802直上の液晶材料において、水平面内の複屈折は殆ど発生せず、結果として、光を殆ど透過しないという問題がある。   However, when a voltage is applied to the pixel electrode 801 and the common electrode 802 as described above, an electric field 814 in the substrate normal direction is mainly present in the liquid crystal layer 807 positioned immediately above the electrodes 801 and 802 as shown in FIG. 22B. Become. Therefore, when the liquid crystal layer 807 is an optically isotropic liquid crystal layer, the liquid crystal material immediately above the electrodes 801 and 802 hardly causes birefringence in the horizontal plane, and as a result, there is a problem that almost no light is transmitted. .

ここで、当該液晶層807が、等方液晶材料でなく、ネマチック液晶材料からなる場合は、連続体の性質が強いため、電極間水平電界によるねじれが電極直上に伝搬し、電極801、802直上にも水平面内の複屈折がある程度発現する。よって、電極801、802を透明電極とすることで、電極直上もある程度光を透過する。   Here, when the liquid crystal layer 807 is made of a nematic liquid crystal material instead of an isotropic liquid crystal material, the torsion due to the horizontal electric field between the electrodes propagates directly above the electrodes 801 and 802 immediately above because the continuum is strong. In addition, birefringence in the horizontal plane appears to some extent. Therefore, by using the electrodes 801 and 802 as transparent electrodes, light is transmitted to some extent directly above the electrodes.

しかしながら、上記のように等方液晶を用いる場合、当該等方液晶は、連続体の性質が弱いため、電極801、802直上では、水平面内の複屈折は殆ど発生せず、光を殆ど透過しない。その結果、光を透過するのは電極801、802間のみであり、ネマチック液晶材料を用いた場合と比較して、液晶層807の透過率が低くなるという問題がある。   However, when an isotropic liquid crystal is used as described above, since the isotropic liquid crystal has a weak continuum property, almost no birefringence occurs in the horizontal plane immediately above the electrodes 801 and 802 and hardly transmits light. . As a result, light is transmitted only between the electrodes 801 and 802, and there is a problem that the transmittance of the liquid crystal layer 807 is lower than that in the case of using a nematic liquid crystal material.

上記のような問題を抑制するには、電極間隔を広くすることが考えられるが、そうすると、駆動電圧が上昇する。また、電極幅を狭くすることも考えられるが、そうすると同様に駆動電圧は上昇するし、また、生産性が著しく悪化する。   In order to suppress the above problems, it is conceivable to widen the electrode interval, but if this is done, the drive voltage increases. Although it is conceivable to reduce the electrode width, the drive voltage increases in the same manner, and the productivity is remarkably deteriorated.

そこで、本発明は上記課題に鑑みて、より透過率の高い等方性媒体を用いた表示パネルを提供することを目的とする。なお、等方性媒体とは、電圧印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる媒体をいう。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a display panel using an isotropic medium having higher transmittance. The isotropic medium refers to a medium that generates optical anisotropy when a voltage is applied and optical anisotropy when a voltage is applied.

(1)本発明の表示パネルは、一対の基板と、前記一対の基板の間に配置され、電圧無印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる媒体と、前記一対の基板のうち、一方に形成される画素電極と、他方に形成される共通電極と、前記媒体へ光を出射する照明部と、を有し、前記照明部は、前記光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に対して斜めに、前記媒体に入射させることを特徴とする。   (1) A display panel according to the present invention includes a pair of substrates, a medium that is disposed between the pair of substrates, generates optical isotropy when no voltage is applied, and generates optical anisotropy when a voltage is applied; A pixel electrode formed on one of a pair of substrates, a common electrode formed on the other, and an illumination unit that emits light to the medium, wherein the illumination unit transmits the light to the one The light is incident on the medium obliquely with respect to a direction from one substrate to the other substrate.

(2)上記(1)に記載の表示パネルは、更に、前記照明部から前記一対の基板及び前記媒体を通過した前記光の方向を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に変換する光方向変換部を有することを特徴とする。   (2) The display panel according to (1) further converts a direction of the light that has passed through the pair of substrates and the medium from the illumination unit to a direction from the one substrate toward the other substrate. It has the light direction conversion part which performs.

(3)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記光は、前記照明部から出射される光のうち、最大輝度を有する光であることを特徴とする。   (3) In the display panel according to (1), the light is light having maximum luminance among light emitted from the illumination unit.

(4)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記一対の基板は、前記媒体から遠い方の面に、それぞれ、偏光板を有することを特徴とする。   (4) In the display panel according to (1), each of the pair of substrates has a polarizing plate on a surface far from the medium.

(5)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記照明部は、前記光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に対して、空気中で40度以上90度未満の角度で入射させることを特徴とする。   (5) In the display panel according to (1), the illumination unit has an angle of 40 degrees or more and less than 90 degrees in the air with respect to a direction in which the light is directed from the one substrate to the other substrate. It is made to inject with.

(6)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記媒体は、前記画素電極と前記共通電極間の電位差が0の時、3次元的に屈折率略等方であって、前記画素電極と前記共通電極間に電位差が生じた時、電気光学効果により屈折率異方性が誘起される性質を有することを特徴とする。   (6) In the display panel according to (1), when the potential difference between the pixel electrode and the common electrode is 0, the medium has a substantially three-dimensional refractive index, and the pixel electrode When a potential difference is generated between the common electrodes, refractive index anisotropy is induced by an electro-optic effect.

(7)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記照明部は、少なくとも1の光源と、前記光源に並んで配置され、前記少なくとも1の光源からの光を導光する導光板を有し、前記導光板の前記一対の基板から遠い方の面は、前記一対の基板に平行な方向に対して、1°以上の角度で傾斜することを特徴とする。   (7) In the display panel according to (1), the illumination unit includes at least one light source and a light guide plate that is arranged in line with the light source and guides light from the at least one light source. The surfaces of the light guide plate far from the pair of substrates are inclined at an angle of 1 ° or more with respect to a direction parallel to the pair of substrates.

(8)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記画素電極と前記共通電極間隔をd(nm)、前記媒体に印加される前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向の電界をE、前記媒体のEが0の時の屈折率をn、前記媒体の屈折率に比例する比例定数をk、前記媒体の前記基板法線方向の屈折率をn+kE、としたとき、前記媒体に発現する

Figure 2011186086
で表わされる実効リタデーションR’が、前記光の波長550nmに対して、240nm≦R’≦310nmであることを特徴とする。 (8) In the display panel according to (1), an interval between the pixel electrode and the common electrode is d (nm), and an electric field in a direction from the one substrate applied to the medium to the other substrate is E. When the refractive index when E of the medium is 0 is n 0 , the proportionality constant proportional to the refractive index of the medium is k, and the refractive index in the substrate normal direction of the medium is n 0 + kE 2 , Expressed in the medium
Figure 2011186086
The effective retardation R ′ represented by the formula is characterized in that 240 nm ≦ R ′ ≦ 310 nm with respect to the wavelength of 550 nm of the light.

(9)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向にから見た際、前記それぞれの偏光板の吸収軸がなす角のうち小さい方の角φが、60°≦φ≦88°であって、前記光の方位は、前記各偏光板の吸収軸とφ/2の角度をなすことを特徴とする。 (9) In the display panel according to the above (1), when viewed from the direction from the one substrate to the other substrate, the smaller angle φ among the angles formed by the absorption axes of the respective polarizing plates. P is 60 ° ≦ φ P ≦ 88 °, and the light direction is characterized by forming an angle of φ P / 2 with the absorption axis of each polarizing plate.

(10)上記(9)に記載の表示パネルにおいて、前記偏光板偏光層の屈折率をnとしたとき、前記角φ

Figure 2011186086
を満たすことを特徴とする。 (10) In the display panel according to (9), when the refractive index of the polarizing plate polarizing layer was n P, the angle phi P is
Figure 2011186086
It is characterized by satisfying.

(11)上記(1)に記載の表示パネルは、更に、前記各偏光板と前記媒体の間にそれぞれ配置された複屈折性フィルムを有し、前記照明部は、前記光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向からみて、全方位へ出射し、前記各偏光板の吸収軸は互いに直交し、前記各複屈折性フィルムの遅相軸は互いに直交し、前記各偏光板の吸収軸の一方と前記各複屈折性フィルムの遅相軸がなす小さい方の角度は45°であって、前記各複屈折性フィルムのリタデーションは、波長550nmの前記光に対して、100nm以上150nm以下であることを特徴とする。   (11) The display panel according to (1) further includes a birefringent film disposed between each polarizing plate and the medium, and the illumination unit transmits the light to the one of the ones. When viewed from the direction from the substrate to the other substrate, the light is emitted in all directions, the absorption axes of the polarizing plates are orthogonal to each other, the slow axes of the birefringent films are orthogonal to each other, The smaller angle formed by one of the absorption axes and the slow axis of each birefringent film is 45 °, and the retardation of each birefringent film is 100 nm or more and 150 nm with respect to the light having a wavelength of 550 nm. It is characterized by the following.

(12)上記(11)に記載の表示パネルにおいて、前記各複屈折性フィルムは、Nz係数が0.4以上0.6以下であることを特徴とする。   (12) In the display panel according to (11), each of the birefringent films has an Nz coefficient of 0.4 or more and 0.6 or less.

(13)上記(11)に記載の表示パネルにおいて、前記表示パネルは、更に互いに隣接する前記各偏光板の一方と、前記各複屈折性フィルムの一方の間に、光学位相補償フィルムを有し、前記光学位相補償フィルムは、Nz係数が0.4以上0.6以下であって、波長550nmの前記光に対してリタデーションが240nm以上300nm以下であって、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向からみて、前記各偏光板の吸収軸の一方と、前記光学位相補償フィルムの遅相軸は、平行または直交することを特徴とする。   (13) In the display panel according to (11), the display panel further includes an optical phase compensation film between one of the polarizing plates adjacent to each other and one of the birefringent films. The optical phase compensation film has an Nz coefficient of 0.4 or more and 0.6 or less, a retardation of 240 nm or more and 300 nm or less with respect to the light having a wavelength of 550 nm, and the one substrate to the other substrate. One of the absorption axes of the respective polarizing plates and the slow axis of the optical phase compensation film are parallel or orthogonal to each other when viewed from the direction of the light.

(14)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記光線方向変換部は、プリズムシートであることを特徴とする。   (14) In the display panel according to (1), the light beam direction conversion unit is a prism sheet.

(15)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記光線方向変換部は、プリズムシートと、前記プリズムシートから出射された光を散乱する散乱シートを有することを特徴とする。   (15) In the display panel according to (1), the light beam direction conversion unit includes a prism sheet and a scattering sheet that scatters light emitted from the prism sheet.

(16)上記(15)に記載の表示パネルにおいて、前記散乱シートは、内部に散乱された複数の粒子を有し、前記散乱粒子の平均直径をL(nm)としたとき、0.4<πL/550<3であることを特徴とする。   (16) In the display panel according to (15), the scattering sheet has a plurality of particles scattered inside, and when an average diameter of the scattering particles is L (nm), 0.4 < It is characterized by πL / 550 <3.

(17)上記(4)に記載の表示パネルにおいて、前記各偏光板は、前記媒体から遠い方の面に、反射防止膜を有することを特徴とする。   (17) In the display panel according to (4), each of the polarizing plates has an antireflection film on a surface far from the medium.

(18)上記(17)に記載の表示パネルにおいて、前記反射防止膜の波長550nmの光に対する屈折率をn、膜厚をdnmとしたとき、1≦n<1.5であって、

Figure 2011186086
を満たすことを特徴とする。 (18) In the display panel according to (17), when the refractive index of the antireflection film with respect to light having a wavelength of 550 nm is n R and the film thickness is d R nm, 1 ≦ n R <1.5. And
Figure 2011186086
It is characterized by satisfying.

(19)上記(11)に記載の表示パネルにおいて、前記照明部は、複数の点光源と、前記各点光源からの光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に対して、前記所定の角度を有して、前記媒体に入射させるレンズと、前記レンズからの光を拡散する拡散部と、を有することを特徴とする。   (19) In the display panel according to (11), the illumination unit includes a plurality of point light sources and light from each of the point light sources in a direction from the one substrate to the other substrate. It has the lens which makes the said predetermined angle and injects into the said medium, and has a diffusion part which diffuses the light from the said lens.

(20)上記(1)に記載の表示パネルにおいて、前記媒体は、電圧無印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる液晶であることを特徴とする。   (20) In the display panel described in (1) above, the medium is a liquid crystal that exhibits optical isotropy when no voltage is applied and optical anisotropy when a voltage is applied.

本発明の目的は、より透過率の高い等方性媒体を用いた表示パネルを提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかにする。   An object of the present invention is to provide a display panel using an isotropic medium having higher transmittance. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

より透過率の高い等方性媒体を用いた表示パネルを提供することができる。なお、ここで、等方性媒体とは、上記のように電圧印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる媒体をいう。   A display panel using an isotropic medium with higher transmittance can be provided. Here, the isotropic medium refers to a medium that generates optical anisotropy when a voltage is applied as described above and also has optical anisotropy when a voltage is applied.

本発明の実施の形態における液晶表示パネルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the liquid crystal display panel in embodiment of this invention. 図1における液晶表示部の1の画素を拡大した概略図である。It is the schematic which expanded one pixel of the liquid crystal display part in FIG. 本発明の実施の形態における実効リタデーションの角度依存を計算した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated the angle dependence of the effective retardation in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏光板の軸配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the axial arrangement | positioning of the polarizing plate in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏光板の軸配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the axial arrangement | positioning of the polarizing plate in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏光板の軸配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the axial arrangement | positioning of the polarizing plate in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏光板の軸配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the axial arrangement | positioning of the polarizing plate in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における吸収軸交差角度と実効吸収軸交差角度、及び出射角の関係を示す図であるIt is a figure which shows the relationship between the absorption-axis crossing angle in the embodiment of this invention, an effective absorption-axis crossing angle, and an output angle. 本発明の実施の形態における吸収軸交差角度、出射角、透過率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the absorption axis crossing angle in the embodiment of this invention, an output angle, and the transmittance | permeability. 本発明の実施の形態における照明部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the illumination part in embodiment of this invention. 本実施の形態における明表示及び暗表示時の出射角と透過率の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the outgoing angle and the transmittance | permeability at the time of the bright display and dark display in this Embodiment. 本実施の形態における光方向変換部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the light direction conversion part in this Embodiment. 変形例1における光方向変換部を示す図である。It is a figure which shows the light direction conversion part in the modification 1. 変形例2における照明部の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the illumination part in the modification 2. FIG. 変形例3における照明部を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the illumination part in the modification 3. FIG. 変形例4における液晶表示パネルを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the liquid crystal display panel in the modification 4. 変形例4における明表示時、暗表示時それぞれについて、照明部からの出射光の出射角と透過率の関係を求めた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated | required the relationship between the emission angle of the emitted light from an illumination part, and the transmittance | permeability about each at the time of the bright display in the modification 4, and a dark display. 変形例5における照明部の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the illumination part in the modification 5. FIG. 変形例5における液晶表示部の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the liquid crystal display part in the modification 5. FIG. 変形例5における偏光板等の軸配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating axial arrangement | positioning, such as a polarizing plate in the modification 5. FIG. 変形例5における明表示時、暗表示時それぞれについて、透過率を求めた結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having calculated | required the transmittance | permeability about each at the time of the bright display in the modification 5, and a dark display. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention. 本発明の課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject of this invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, about drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent element, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の実施の形態に係る液晶表示パネルを説明するための図である。図1に示すように、液晶表示パネル100は、照明部111、液晶表示部110、及び光方向変換部112を有する。   FIG. 1 is a diagram for explaining a liquid crystal display panel according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display panel 100 includes an illumination unit 111, a liquid crystal display unit 110, and a light direction conversion unit 112.

液晶表示部110は、対向して配置された第1の基板105と第2の基板106を有し、第1の基板105と第2の基板106の間には、光学等方液晶層(以下「液晶層」)107が配置される。   The liquid crystal display unit 110 includes a first substrate 105 and a second substrate 106 which are disposed to face each other, and an optically isotropic liquid crystal layer (hereinafter referred to as an “isotropic liquid crystal layer”) is interposed between the first substrate 105 and the second substrate 106. “Liquid crystal layer”) 107 is arranged.

第1の基板105は、液晶層107から近い方の面に、画素電極101を有し、遠い方の面に第1の偏光板108を有する。また、第2の基板106は、液晶層107から近い方の面に、共通電極102を有し、遠い方の面に第2の偏光板109を有する。具体的には、画素電極101及び共通電極102は、第1の基板及び第2の基板105、106の表面をそれぞれ覆うように、互いに対向して形成される。   The first substrate 105 includes the pixel electrode 101 on the surface closer to the liquid crystal layer 107 and the first polarizing plate 108 on the surface farther from the liquid crystal layer 107. The second substrate 106 includes the common electrode 102 on the surface closer to the liquid crystal layer 107 and the second polarizing plate 109 on the surface farther from the liquid crystal layer 107. Specifically, the pixel electrode 101 and the common electrode 102 are formed to face each other so as to cover the surfaces of the first substrate and the second substrates 105 and 106, respectively.

このように配置することで、画素電極101及び共通電極102の電位差により、液晶層107に第1及び第2の基板105、106の法線方向115(基板法線方向)の電界を、液晶層107において一様に印加することができる。   With this arrangement, an electric field in the normal direction 115 (substrate normal direction) of the first and second substrates 105 and 106 is applied to the liquid crystal layer 107 due to a potential difference between the pixel electrode 101 and the common electrode 102. It can be applied uniformly at 107.

また、液晶表示部110の背面には照明部111が配置され、前面には光方向変換部112が配置される。なお、図1において下方が背面、上方が前面に相当する。   In addition, an illumination unit 111 is disposed on the back surface of the liquid crystal display unit 110, and a light direction conversion unit 112 is disposed on the front surface. In FIG. 1, the lower side corresponds to the back surface, and the upper side corresponds to the front surface.

照明部111は、液晶表示部110に光を出射するいわゆるバックライトである。具体的には、照明部111は、主として第1及び第2の基板105、106の基板法線方向115に対して、空気中で角度θだけ傾いた方向に、斜めに、光を出射する。なお、照明部111の具体的な構成については後述する。なお、角度θだけ傾いた光とは、当該照明部111からの光の分布が当該θを中心としていることを意味する。いいかえれば、当該光の分布において、最大輝度を有する光が、角度θに位置することをいう。   The illumination unit 111 is a so-called backlight that emits light to the liquid crystal display unit 110. Specifically, the illumination unit 111 emits light obliquely in a direction inclined by an angle θ in the air mainly with respect to the substrate normal direction 115 of the first and second substrates 105 and 106. The specific configuration of the illumination unit 111 will be described later. The light inclined by the angle θ means that the light distribution from the illumination unit 111 is centered on the θ. In other words, the light having the maximum luminance in the light distribution is located at the angle θ.

図2は、図1における液晶表示部110の1の画素を拡大した概略図である。図1では図面の簡略化のため省略したが、図2に示すように、第1の基板105と画素電極101の間には、アクティブマトリクス駆動を可能とする薄膜トランジスタ(TFT)等の電気配線、層間絶縁膜等103が配置される。また、第2の基板106と共通電極102の間には、カラーフィルタ104が配置される。   FIG. 2 is an enlarged schematic view of one pixel of the liquid crystal display unit 110 in FIG. Although omitted in FIG. 1 for simplification of the drawing, as shown in FIG. 2, an electrical wiring such as a thin film transistor (TFT) capable of active matrix driving, between the first substrate 105 and the pixel electrode 101, An interlayer insulating film 103 or the like is disposed. In addition, a color filter 104 is disposed between the second substrate 106 and the common electrode 102.

なお、上記の液晶表示パネルの構成は一例であって、上記構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができることはいうまでもない。   The configuration of the liquid crystal display panel is an example, and it can be replaced with a configuration that is substantially the same as the configuration described above, a configuration that exhibits the same operational effects, or a configuration that can achieve the same purpose. Not too long.

次に、本実施の形態における液晶表示パネル100の動作について説明する。前述のように、照明部111からの出射光113は、基板法線方向115に対して、角度θinだけ傾いて液晶層107に入射する。   Next, the operation of the liquid crystal display panel 100 in the present embodiment will be described. As described above, the emitted light 113 from the illumination unit 111 is incident on the liquid crystal layer 107 with an angle θin with respect to the substrate normal direction 115.

明表示時の際には、対向して配置された画素電極101及び共通電極102間に電位差を与える。これにより、液晶層107に基板法線方向115に電界116が発生し、基板法線方向115の屈折率を最大とした一軸異方性の複屈折が発現する。   At the time of bright display, a potential difference is applied between the pixel electrode 101 and the common electrode 102 which are arranged to face each other. As a result, an electric field 116 is generated in the substrate normal direction 115 in the liquid crystal layer 107, and uniaxial anisotropic birefringence with the maximum refractive index in the substrate normal direction 115 appears.

ここで、図22Bで示した液晶表示パネル800のように、照明部111からの出射光が、基板法線方向115を主とする場合は、当該出射光が液晶層107の複屈折による影響を受けることは殆どない。しかし、図2に示すように、液晶層107に出射光113が斜めに入射、つまり、基板法線方向115に対して所定の角度、例えばθ、を有して入射する場合は、複屈折の影響を受ける。   Here, as in the liquid crystal display panel 800 illustrated in FIG. 22B, when the emitted light from the illumination unit 111 is mainly in the substrate normal direction 115, the emitted light is affected by the birefringence of the liquid crystal layer 107. There is little to receive. However, as shown in FIG. 2, when the outgoing light 113 is incident on the liquid crystal layer 107 obliquely, that is, with a predetermined angle, for example, θ, with respect to the substrate normal direction 115, birefringence to be influenced.

よって、電圧印加時に、液晶層107を透過する光の偏光状態を変化させることができる。つまり、液晶層107への電圧印加の有無により、液晶表示パネル100における明表示、暗表示を制御することができる。   Therefore, the polarization state of light transmitted through the liquid crystal layer 107 can be changed when a voltage is applied. That is, bright display and dark display on the liquid crystal display panel 100 can be controlled by the presence or absence of voltage application to the liquid crystal layer 107.

上記のようにして制御された液晶層107透過後の出射光113は、次に、第2の偏光板109を透過する。その後、光方向変換部112により、出射光113の進行方向が、主として基板法線方向115に平行となるように変換される。   The outgoing light 113 transmitted through the liquid crystal layer 107 controlled as described above is then transmitted through the second polarizing plate 109. Thereafter, the light direction conversion unit 112 converts the traveling direction of the emitted light 113 to be mainly parallel to the substrate normal direction 115.

上記のように構成することで、本実施の形態によれば、明表示時に、画素電極101と共通電極102の間で、基板法線方向115に電界116を一様に生成することできる。よって、上述の図22に示した櫛歯型の電極801、802を用いる場合と比べ、一様に液晶層107を透過する光に複屈折を生じさせることができる。したがって、等方液晶を液晶層107に用いた場合であっても、TN方式と同等の非常に高い透過率を有する液晶表示パネル100を得ることができる。   With the configuration described above, according to the present embodiment, the electric field 116 can be uniformly generated in the substrate normal direction 115 between the pixel electrode 101 and the common electrode 102 during bright display. Therefore, birefringence can be generated in the light that is uniformly transmitted through the liquid crystal layer 107 as compared with the case where the comb-shaped electrodes 801 and 802 shown in FIG. 22 are used. Therefore, even when an isotropic liquid crystal is used for the liquid crystal layer 107, the liquid crystal display panel 100 having a very high transmittance equivalent to that of the TN mode can be obtained.

また、本実施の形態によれば、液晶表示部110の駆動電圧を、画素電極101と共通電極102の間隔、所謂セルギャップを小さくするほど低くすることができる。具体的には、下記に説明する。   Further, according to the present embodiment, the driving voltage of the liquid crystal display unit 110 can be lowered as the distance between the pixel electrode 101 and the common electrode 102, the so-called cell gap, is reduced. Specifically, it will be described below.

セルギャップをd、画素電極101と共通電極102間の電位差、つまり、駆動電圧をVとすると、液晶層107に生成される電界Eは、次式で表わされる。
E=V/d・・・(1)
When the cell gap is d and the potential difference between the pixel electrode 101 and the common electrode 102, that is, the drive voltage is V, the electric field E generated in the liquid crystal layer 107 is expressed by the following equation.
E = V / d (1)

カー効果による液晶層107における基板法線方向115の屈折率の変化nzは、電界無印加時の液晶層107の屈折率をnとすれば、次式で表わされる。
nz=n+kE・・・(2)
The change nz of the refractive index in the substrate normal direction 115 in the liquid crystal layer 107 due to the Kerr effect is expressed by the following equation, where n 0 is the refractive index of the liquid crystal layer 107 when no electric field is applied.
nz = n 0 + kE 2 (2)

ここで、kは比例係数であり、液晶材料に依存する。
次に、空気中の屈折率を1、液晶層107の平均屈折率を(n+n)/2とし、常光、異常光は同じ光路をとるとする。図1及び図2に示すように、空気中における照明部111からの出射光の出射角θ、液晶層107中における光進行方向をθinとすれば、スネルの法則より、次式が成り立つ。
Here, k is a proportional coefficient and depends on the liquid crystal material.
Next, it is assumed that the refractive index in air is 1, the average refractive index of the liquid crystal layer 107 is (n e + n 0 ) / 2, and ordinary light and extraordinary light have the same optical path. As shown in FIGS. 1 and 2, the following equation is established from Snell's law when the emission angle θ of light emitted from the illuminating unit 111 in the air and the light traveling direction in the liquid crystal layer 107 are θ in .

Figure 2011186086
次に、上記式(3)を考慮して、屈折率楕円体の議論から照明部111からの出射光に影響する複屈折を求める。実効的常光屈折率と異常光屈折率の差をΔn’とすれば、これはnz及びθの関数として、次式で表わされる。
Figure 2011186086
Next, in consideration of the above formula (3), birefringence that affects the light emitted from the illumination unit 111 is obtained from the discussion of the refractive index ellipsoid. If the difference between the effective ordinary refractive index and the extraordinary refractive index is Δn ′, this is expressed by the following equation as a function of nz and θ.

Figure 2011186086
Figure 2011186086

これに、上記式(2)を適用することにより、次式が得られる。   By applying the above equation (2) to this, the following equation is obtained.

Figure 2011186086
Figure 2011186086

また、液晶層107中を光が進む距離はd/cosθinであるから、上記式(3)を考慮すると、照明部111からの出射光に対する液晶層107の実効リタデーションR’は、次式で表わされる。 In addition, since the distance that light travels in the liquid crystal layer 107 is d / cos θ in , considering the above equation (3), the effective retardation R ′ of the liquid crystal layer 107 with respect to the light emitted from the illumination unit 111 is expressed by the following equation: Represented.

Figure 2011186086
Figure 2011186086

この式に上記式(1)を適用すれば、実効リタデーションR’は、V、d、θの関数として得ることができる。   If the above equation (1) is applied to this equation, the effective retardation R ′ can be obtained as a function of V, d, and θ.

後述するように、波長λの光に対して、この実効リタデーションR’≒λ/2となるようにV、d、θを設定すればよい。具体的には、各光学部材に一般的波長分散を想定するならば、波長550nmに対して、240nm≦R’<310nmとするのが望ましい。あるいは、液晶表示部110がカラーフィルタ104を備える場合、各色毎にセルギャップdもしくは駆動電圧Vを調整してもよい。   As will be described later, V, d, and θ may be set so as to satisfy this effective retardation R′≈λ / 2 with respect to light of wavelength λ. Specifically, if general wavelength dispersion is assumed for each optical member, it is desirable that 240 nm ≦ R ′ <310 nm with respect to the wavelength of 550 nm. Alternatively, when the liquid crystal display unit 110 includes the color filter 104, the cell gap d or the driving voltage V may be adjusted for each color.

以上により、セルギャップdが0.1μmといった極端な場合を除き、実効リタデーションR’は、セルギャップdが小さい方が大きくなることがわかる。   From the above, it can be seen that the effective retardation R ′ becomes larger as the cell gap d is smaller, except in the extreme case where the cell gap d is 0.1 μm.

図3は、k=0.02、V=10V、n=1.5とした場合についての実効リタデーションR’の角度依存を計算した結果を示す図である。なお、図3において、縦軸は実効リタデーション(nm)を示し、横軸は、空気中における照明部111からの光の出射角度(°)を示す。 FIG. 3 is a diagram showing the results of calculating the angular dependence of the effective retardation R ′ when k = 0.02, V = 10 V, and n 0 = 1.5. In FIG. 3, the vertical axis represents effective retardation (nm), and the horizontal axis represents the emission angle (°) of light from the illumination unit 111 in the air.

図3からわかるように、セルギャップを小さくするほどR’が大きくなることが分かる。また、照明部111からの出射光角度θを大きくするほど、R’を大きくできることが分かる。   As can be seen from FIG. 3, R ′ increases as the cell gap decreases. It can also be seen that R ′ can be increased as the outgoing light angle θ from the illumination unit 111 is increased.

但し、後述するようにθを大きくすると、界面反射が増大し結果として透過率が低下する。したがって、40°≦θ<90°が望ましい。   However, when θ is increased as will be described later, the interface reflection increases and as a result, the transmittance decreases. Therefore, 40 ° ≦ θ <90 ° is desirable.

ここで、dを小さくするとR’が大きくなる性質は、従来技術における光学等方液晶を適用した液晶表示パネルと大きく異なる。当該従来技術における液晶表示パネルにおいては、例えば図22から分かる通り、実効リタデーションを大きくするには、水平電界成分813を大きくするか、セルギャップを大きくする必要がある。前者については、上述のように、明表示時の透過率が低下する問題がある。後者については、効果が期待できるのは、電極幅や電極間隔と同程度のセルギャップまでである。これは、水平電界成分813は、電極から基板厚み方向に離れるにつれ、小さくなるからである。よって、結局透過率低下の問題に繋がる。また、液晶層107の体積が増加するため、材料費用が増加する問題もある。本実施の形態による液晶表示パネル100によれば、このような問題を同時に解消することができる。   Here, the property that R 'increases when d is reduced is significantly different from the liquid crystal display panel to which optically isotropic liquid crystal is applied in the prior art. In the conventional liquid crystal display panel, as can be seen from FIG. 22, for example, in order to increase the effective retardation, it is necessary to increase the horizontal electric field component 813 or increase the cell gap. As for the former, as described above, there is a problem that the transmittance during bright display is lowered. As for the latter, the effect can be expected up to the cell gap of the same degree as the electrode width and the electrode interval. This is because the horizontal electric field component 813 decreases as the distance from the electrode increases in the substrate thickness direction. Therefore, it eventually leads to a problem of a decrease in transmittance. Further, since the volume of the liquid crystal layer 107 is increased, there is a problem that the material cost is increased. According to the liquid crystal display panel 100 according to the present embodiment, such a problem can be solved at the same time.

以上が本実施の形態における液晶表示パネル100の基本的な構成及び動作であるが、以下、各偏光板108、109の軸配置や、照明部111の具体的な構成について詳細に説明する。   The above is the basic configuration and operation of the liquid crystal display panel 100 in the present embodiment. Hereinafter, the axial arrangement of the polarizing plates 108 and 109 and the specific configuration of the illumination unit 111 will be described in detail.

まず、良好な明表示、暗表示を得るための第1の偏光板108及び第2の偏光板109の軸配置について説明する。図4は、第1の偏光板の吸収軸、第2の偏光板の吸収軸、照明部出射光の方位関係を液晶表示部正面に射影した状態を示す。   First, the axial arrangement of the first polarizing plate 108 and the second polarizing plate 109 for obtaining good bright display and dark display will be described. FIG. 4 shows a state in which the absorption axis of the first polarizing plate, the absorption axis of the second polarizing plate, and the azimuth relationship of the emitted light from the illumination unit are projected onto the front surface of the liquid crystal display unit.

従来の液晶表示パネルにおいては、偏光板吸収軸417、418のなす角φを、0°あるいは90°と設定するが、本実施の形態における液晶表示パネルにおいては、上述のように、照明部111からの出射光113を液晶層107に斜めに入射させることから、φ<90°となる。 In the conventional liquid crystal display panel, the angle φ P formed by the polarizing plate absorption axes 417 and 418 is set to 0 ° or 90 °. However, in the liquid crystal display panel according to the present embodiment, as described above, the illumination unit Since the outgoing light 113 from 111 is incident on the liquid crystal layer 107 obliquely, φ P <90 °.

また、偏光板吸収軸117、118と照明部111からの出射光の進行方向113のなす角φは、φ=φ/2とする。これにより、液晶層107電圧無印加時に良好な黒表示(暗表示)、液晶層107への電圧印加時に良好な白表示(明表示)が得られるようになる。以下、詳細に説明する。 In addition, an angle φ B formed by the polarizing plate absorption axes 117 and 118 and the traveling direction 113 of the light emitted from the illumination unit 111 is φ B = φ P / 2. As a result, a good black display (dark display) when no voltage is applied to the liquid crystal layer 107 and a good white display (bright display) when a voltage is applied to the liquid crystal layer 107 can be obtained. Details will be described below.

まず、明表示時について述べる。これは、図5のようにポアンカレ球を用いて考えれば、理解できる。第1の偏光板108の透過光の偏光状態PT1と、第2の偏光板109を透過する偏光状態PT2は、ポアンカレ球のS−S面に存在する(S、Sはストークスパラメータ)。明表示時の透過率を最大とするには、液晶層107においてPT1をPT2に変換する偏光状態変化が生じる必要がある。 First, the bright display will be described. This can be understood by using a Poincare sphere as shown in FIG. The polarization state P T1 of the transmitted light of the first polarizing plate 108 and the polarization state P T2 transmitted through the second polarizing plate 109 exist on the S 1 -S 2 plane of the Poincare sphere (S 1 and S 2 are Stokes parameters). In order to maximize the transmittance during bright display, it is necessary to cause a change in polarization state that converts P T1 to P T2 in the liquid crystal layer 107.

図5ではPT1とPT2は、S軸を対称軸として、線対象の位置にある。よって、液晶層107のリタデーションは、波長λの入射光に対して、λ/2である必要がある。また、液晶層107の遅相軸は、ポアンカレ球においてS軸の位置になければならない。前者については、図3を用いて前述した通り、駆動電圧、セルギャップを適切に設定すれば達成される。後者については、図4のような軸配置(φ=φ/2)をとることで達成される。つまり、例えば、φ=90°の場合は、φ=45°であり、これはよく知られた条件である。 In FIG. 5, P T1 and P T2 are located at line target positions with the S 1 axis as the axis of symmetry. Therefore, the retardation of the liquid crystal layer 107 needs to be λ / 2 with respect to incident light having a wavelength λ. Further, the slow axis of the liquid crystal layer 107 must be at the position of the S 1 axis in the Poincare sphere. As described above with reference to FIG. 3, the former can be achieved by appropriately setting the drive voltage and the cell gap. The latter can be achieved by taking an axial arrangement (φ B = φ P / 2) as shown in FIG. That is, for example, when φ P = 90 °, φ B = 45 °, which is a well-known condition.

次に、暗表示時について述べる。ここで、本実施の形態における3次元的な角を定義する。図6に示すように、基板105、106と平行な面119において、xyz座標を適用した場合、3次元ベクトル120のxy正射影121がx軸となす角を方位角122、ベクトル120がz軸となす角を極角123と称する。   Next, the dark display will be described. Here, a three-dimensional angle in the present embodiment is defined. As shown in FIG. 6, when xyz coordinates are applied to a plane 119 parallel to the substrates 105 and 106, the angle formed by the xy orthogonal projection 121 of the three-dimensional vector 120 and the x axis is the azimuth angle 122, and the vector 120 is the z axis. The angle formed is called the polar angle 123.

暗表示時には、液晶層107には電圧が印加されないため、液晶層107は光学的等方状態にある。つまり、暗表示に影響するのは、偏光板108、109のみとなる。   During dark display, since no voltage is applied to the liquid crystal layer 107, the liquid crystal layer 107 is in an optically isotropic state. That is, only the polarizing plates 108 and 109 affect the dark display.

本実施の形態における液晶表示パネルでは、上記のように照明部111からの出射光113は、各偏光板108、109に斜めに入射、出射する。よって、この場合、偏光板108、109の吸収軸117、118がなす角が入射角に依存する。良好な黒表示を得るためには、実効吸収軸交差角度、つまり、斜めに入射する照明部111からの出射光113からみた吸収軸交差角度が90°とならなければならない。   In the liquid crystal display panel according to this embodiment, as described above, the emitted light 113 from the illumination unit 111 enters and exits the polarizing plates 108 and 109 obliquely. Therefore, in this case, the angle formed by the absorption axes 117 and 118 of the polarizing plates 108 and 109 depends on the incident angle. In order to obtain a good black display, the effective absorption axis crossing angle, that is, the absorption axis crossing angle viewed from the outgoing light 113 from the illumination unit 111 incident obliquely must be 90 °.

上記を説明するために、図7の基板法線方向115から見た座標系を用いる。図7に示すように、第1の偏光板108の吸収軸117、第2の偏光板109の吸収軸118は、それぞれx軸、y軸とφB0の角度をなすとする。また、明表示時の透過率を最大とするためには、前述の通り、照明部111からの出射光113は、φ=φ/2とならなければならない。よって、図7より、φ=90°−2φB0となる。つまり、明表示時の透過率を最大とするためには、照明部111からの出射光113は、方位角φB0/2=45°の方向に進行し、偏光板に入射・出射する必要がある。 In order to explain the above, a coordinate system viewed from the substrate normal direction 115 in FIG. 7 is used. As shown in FIG. 7, it is assumed that the absorption axis 117 of the first polarizing plate 108 and the absorption axis 118 of the second polarizing plate 109 form an angle of φ B0 with the x axis and the y axis, respectively. In order to maximize the transmittance during bright display, as described above, the emitted light 113 from the illumination unit 111 must be φ B = φ P / 2. Therefore, from FIG. 7, φ P = 90 ° −2φ B0 . That is, in order to maximize the transmittance at the time of bright display, the emitted light 113 from the illumination unit 111 travels in the direction of the azimuth angle φ B0 + φ P / 2 = 45 °, and enters and exits the polarizing plate. There is a need to.

上記から分かる通り、実効吸収軸交差角度φ’は、基板法線方向115から見た際の吸収軸交差角度φと偏光板入射光の空気中における入射角θに依存する。我々の検討によると、この相関は次式で表わされる。なお、nは偏光板偏光層の屈折率を示す。 As can be seen from the above, the effective absorption axis crossing angle φ P ′ depends on the absorption axis crossing angle φ P when viewed from the substrate normal direction 115 and the incident angle θ of the incident light of the polarizing plate in the air. According to our study, this correlation is expressed by the following equation. N P represents the refractive index of the polarizing plate polarizing layer.

Figure 2011186086
Figure 2011186086

これを用いてφ’を算出した結果を図8に示す。なお、図8において、縦軸は、実効吸収軸交差角度φ’(°)を示し、横軸は、基板法線方向115から見た際の吸収軸交差角度φ(°)を示す。また、偏光板の屈折率nは一般的な値1.5として算出した。図8より、照明部111からの出射光の空気中における出射角θによりφとφ’の相関が変化することが理解できる。 FIG. 8 shows the result of calculating φ P ′ using this. In FIG. 8, the vertical axis represents the effective absorption axis crossing angle φ P ′ (°), and the horizontal axis represents the absorption axis crossing angle φ P (°) when viewed from the substrate normal direction 115. The refractive index n P of the polarizing plate was calculated as a general value 1.5. From FIG. 8, the correlation of phi P and phi P 'by exit angle θ in air of the light emitted from the illumination unit 111 can be understood to vary.

具体的には、θが大きくなるほど、φ’はφより大きくなる。図8より、φ’=90°となるおおよそのφを求めると、θ=40°、60°、80°それぞれの場合に対して、φ=85°、78°、75°である。よって、屈折率の幅等も考慮すれば、屈折率1.5近傍の偏光板を使用する場合は、60°≦φ≦88°とすることが望ましい。 Specifically, φ P ′ becomes larger than φ P as θ increases. From FIG. 8, when determining the approximate phi P becomes φ P '= 90 °, θ = 40 °, 60 °, relative in each case 80 °, φ P = 85 ° , 78 °, is 75 ° . Therefore, in consideration of the width of the refractive index and the like, it is desirable that 60 ° ≦ φ P ≦ 88 ° when a polarizing plate having a refractive index of about 1.5 is used.

この最適なφをφP0とすると、φP0は、上記式(7)においてφ’=90°とすることで得られ、次式で表わされる。 If this optimum phi P and phi P0, phi P0 is obtained by a φ P '= 90 ° in the above equation (7), it is expressed by the following equation.

Figure 2011186086
Figure 2011186086

当該φについては、我々の検討によると、例えば、φP0−2°≦φ≦φP0+2°とするのが望ましい。 For the phi P, according to our study, for example, φ P0 -2 ° ≦ φ P ≦ φ P0 + 2 to a ° is desirable.

図9は、J.Opt.Soc.Am.の論文タイトル“Optical in Stratified and Anisotropic Media:4×4−Matrix Formulation、” D.W.BERREMAN著、1972年、Volume 62、No.4、PP.502-510、 に開示されている44マトリクス法を用いた光学シミュレーションにより、確認した結果を示す。   FIG. Opt. Soc. Am. The title of the article “Optical in Stratified and Anisotropic Media: 4 × 4-Matrix Formulation”. W. BERREMAN, 1972, Volume 62, no. 4, PP. The results confirmed by optical simulation using the 44 matrix method disclosed in 502-510, are shown.

図9より、例えば、φ=85°とした場合、たしかにθ=40°近傍で透過率は最小となり、上記のように偏光板108、109の軸配置を設定すればよいことがわかる。なお、図9において、縦軸は、透過率(%)を示し、横軸は照明部111からの出射光の空気中における出射角θ(°)を示す。 From FIG. 9, for example, when φ P = 85 °, the transmittance is surely minimum in the vicinity of θ = 40 °, and the axial arrangement of the polarizing plates 108 and 109 may be set as described above. In FIG. 9, the vertical axis represents the transmittance (%), and the horizontal axis represents the emission angle θ (°) in the air of the emitted light from the illumination unit 111.

次に、本実施の形態における照明部111について説明する。図10は、照明部111の構成を説明するための図である。図10に示すように、照明部111は、その断面からみて、蛍光管125、反射板126、導光板124を有する。   Next, the illumination part 111 in this Embodiment is demonstrated. FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration of the illumination unit 111. As shown in FIG. 10, the illumination unit 111 includes a fluorescent tube 125, a reflection plate 126, and a light guide plate 124 as viewed from the cross section.

反射板126は、蛍光管125からの出射光を反射し、当該出射光を効率よく導光板124内部に入射する。   The reflection plate 126 reflects the emitted light from the fluorescent tube 125 and efficiently enters the emitted light into the light guide plate 124.

導光板124は、対向して配置された平板上の上面901及び下面902を有し、上記液晶表示部110に対して上面901が近い方に、下面902が遠い方に配置される。また、上面901及び下面902は、それぞれ、その一端において上記反射板126に接続される。更に、上面901の法線方向は、前述の液晶表示部110の基板法線方向115と略同一となるように配置される。下面902は、上記上面901に対して、傾斜するように、つまり、所定の角度を有するように形成される。   The light guide plate 124 has an upper surface 901 and a lower surface 902 on a flat plate arranged to face each other. The light guide plate 124 is disposed closer to the upper surface 901 and farther from the liquid crystal display unit 110. Each of the upper surface 901 and the lower surface 902 is connected to the reflecting plate 126 at one end thereof. Further, the normal direction of the upper surface 901 is arranged to be substantially the same as the substrate normal direction 115 of the liquid crystal display unit 110 described above. The lower surface 902 is formed to be inclined with respect to the upper surface 901, that is, to have a predetermined angle.

上記のように構成することで、導光板124に入射した光の殆どは、導光板124または空気界面で全反射しながら導光板124内部を伝搬するが、導光板124の下面に傾斜があるため、図10に示すように、光は伝搬するにつれ、導光板124下面の反射角が増大し(θ>θ)、導光板124から空気界面への入射角は小さくなる。このようにして、臨界角を超えた光から順次、空気中に出射される。 With the above configuration, most of the light incident on the light guide plate 124 propagates through the light guide plate 124 while being totally reflected at the light guide plate 124 or the air interface, but the lower surface of the light guide plate 124 is inclined. As shown in FIG. 10, as light propagates, the reflection angle of the lower surface of the light guide plate 124 increases (θ 2 > θ 1 ), and the incident angle from the light guide plate 124 to the air interface decreases. In this way, the light exceeding the critical angle is sequentially emitted into the air.

この空気中への出射角θは、蛍光管125出射光の出射分布に応じてある程度の広がりを有するが、半値角は一般的照明部111の場合に比べて、極端に小さい。以後、この中心値を出射角θと称する。   The emission angle θ into the air has a certain extent according to the emission distribution of the emitted light from the fluorescent tube 125, but the half-value angle is extremely small as compared with the case of the general illumination unit 111. Hereinafter, this central value is referred to as an emission angle θ.

なお、導光板124下面の傾斜角度は、液晶表示パネルの表示面積等により決定されるが、1°より大きいことが望ましい。また、出射角θは、導光板124の屈折率、下面傾斜角、下面反射特性、上面形状、あるいは導光板124と液晶表示部110間に光学部材を配置することにより制御可能である。なお、上記において、導光板124の下面902の構成を除き、反射板126や蛍光管125等の具体的な構成については、公知であるため、説明を省略する。   The tilt angle of the lower surface of the light guide plate 124 is determined by the display area of the liquid crystal display panel, but is preferably larger than 1 °. Further, the emission angle θ can be controlled by the refractive index of the light guide plate 124, the lower surface tilt angle, the lower surface reflection characteristics, the upper surface shape, or the optical member disposed between the light guide plate 124 and the liquid crystal display unit 110. In the above description, except for the configuration of the lower surface 902 of the light guide plate 124, the specific configurations of the reflector 126, the fluorescent tube 125, and the like are well known, and thus description thereof is omitted.

図11は、本実施の形態における明表示、暗表示時の空気中における照明部111からの出射光の出射角θと透過率の関係を示す。なお、図11に示した結果については、図4において、基板法線から見た際の偏光板吸収軸交差角度φ=78°、偏光板屈折率を1.5、光学等方液晶層107のn=1.5、k=0.035、セルギャップd=3μm、明表示時の画素電極101、共通電極102の間の電圧V=10Vとして算出した。 FIG. 11 shows the relationship between the outgoing angle θ of the outgoing light from the illumination unit 111 and the transmittance in the air during bright display and dark display in the present embodiment. 11, the polarizing plate absorption axis crossing angle φ P = 78 ° when viewed from the substrate normal line, the polarizing plate refractive index of 1.5, and the optically isotropic liquid crystal layer 107 are shown in FIG. N 0 = 1.5, k = 0.035, cell gap d = 3 μm, voltage V = 10 V between the pixel electrode 101 and the common electrode 102 at the time of bright display.

図11に示すように、θ=60°において、明表示時の透過率は高く、暗表示時の透過率は低くなる。また、θ=60°において、明表示時の透過率は約24%、明表示と暗表示の透過率比、所謂CRは22000である。つまり、本実施の形態によれば、明表示時の透過率及びコントラスト比ともに、従来の液晶表示パネルと比較して大きく向上することができる。   As shown in FIG. 11, at θ = 60 °, the transmittance during bright display is high and the transmittance during dark display is low. At θ = 60 °, the transmittance during bright display is about 24%, and the transmittance ratio between bright display and dark display, so-called CR is 22000. That is, according to the present embodiment, both the transmittance and contrast ratio during bright display can be greatly improved as compared with the conventional liquid crystal display panel.

次に、本実施の形態における光方向変換部の構成を説明する。図12に示すように、光方向変換部112は、斜め入射光を基板法線方向115に集光する機能を有する逆プリズムシート127により形成される。なお、プリズムシート自体は公知であることから、本実施の形態においては、プリズム頂角θに関する説明以外の詳細な説明については、省略する Next, the structure of the light direction conversion part in this Embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 12, the light direction conversion unit 112 is formed by an inverted prism sheet 127 having a function of collecting obliquely incident light in the substrate normal direction 115. In addition, since the prism sheet itself is well-known, in this Embodiment, detailed description other than the description regarding prism apex angle (theta) P is abbreviate | omitted.

本実施の形態においては、上述のように入射角θの光を基板法線方向115に変換するため、図12のように、光出射面をプリズム面とする所謂正プリズムを用いる場合、プリズム頂角θは次式を満たせばよい。 In this embodiment, in order to convert the light having the incident angle θ into the substrate normal direction 115 as described above, when using a so-called positive prism having a light exit surface as a prism surface as shown in FIG. The angle θ P may satisfy the following equation.

Figure 2011186086
Figure 2011186086

一方、光入射面をプリズム面とする所謂逆プリズムを用いる場合は、プリズム頂角θは次式を満たせばよい。 On the other hand, when using a so-called reverse prism to the light incident surface and the prism surface, the prism apex angle theta P may satisfy the following equation.

Figure 2011186086
Figure 2011186086

本実施の形態においては、例えば、光方向変換部112として、逆プリズムシート127を用い、プリズム頂角θ=71°としたが、プリズム頂角θは、上記式(9)、式(10)で決定される中心値から、±5°程度の範囲内であればよい。 In the present embodiment, for example, the inverted prism sheet 127 is used as the light direction conversion unit 112 and the prism apex angle θ P is set to 71 °. However, the prism apex angle θ P is calculated using the above formulas (9) and ( It suffices if it is within a range of about ± 5 ° from the central value determined in 10).

上記のような光方向変換部112を用いることにより、液晶表示部110からの光の方向を基板法線方向115に変換することができる。なお、例えば、カーナビゲーション用の液晶表装置のように、主として斜め方向から液晶表示パネルを見ることを想定している場合には、光線方向部を設けなくても、液晶表示パネルを見ることは可能である。そのような場合には、当該光方向変換部112を必ずしも設けなくてもよいことはいうまでもない。   By using the light direction conversion unit 112 as described above, the direction of light from the liquid crystal display unit 110 can be converted into the substrate normal direction 115. For example, when it is assumed that the liquid crystal display panel is viewed mainly from an oblique direction, such as a liquid crystal display device for car navigation, it is possible to view the liquid crystal display panel without providing a light beam direction portion. Is possible. In such a case, it goes without saying that the light direction changing unit 112 is not necessarily provided.

以上のように、本実施の形態における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。   As described above, according to the liquid crystal display panel in this embodiment, an electric field can be uniformly applied to the liquid crystal layer during bright display, and a liquid crystal display panel having a liquid crystal layer with high transmittance can be realized. it can. In addition, since the cell gap can be reduced, the liquid crystal layer can have a high transmittance and can be driven with a low driving voltage. In addition, the material cost of the liquid crystal layer can be reduced, and as a result, a highly productive liquid crystal display panel can be provided.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. That is, it can be replaced with a configuration that is substantially the same as the configuration described in the above embodiment, a configuration that exhibits the same operational effects, or a configuration that can achieve the same purpose.

例えば、上記実施の形態においては、照明部111の光源として、蛍光管125を用いたが、導光板124の端部に配置される線光源であれば他の光源、例えばLED(Light Emitting Diode)でもよい。また、上記実施の形態においては、図10に示すような照明部111を用いたが、上記のように液晶層107に光が斜めに入射する限り、例えば、下記に示すような、異なる構成の照明部111を用いてもよい。更に、光方向変換部112についても、出射光113の方向を基板法線方向115に変換できる限り、例えば、下記に示すような、異なる構成の光方向変換部を用いてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the fluorescent tube 125 is used as the light source of the illumination unit 111. However, other light sources such as LEDs (Light Emitting Diodes) may be used as long as they are linear light sources arranged at the end of the light guide plate 124. But you can. Further, in the above embodiment, the illumination unit 111 as shown in FIG. 10 is used. However, as long as the light is incident obliquely on the liquid crystal layer 107 as described above, for example, different configurations as shown below are used. The illumination unit 111 may be used. Furthermore, as for the light direction conversion unit 112, as long as the direction of the emitted light 113 can be converted into the substrate normal direction 115, for example, a light direction conversion unit having a different configuration as shown below may be used.

[変形例1]
本変形例では、光方向変換部が、プリズムシート及びMie散乱シートから形成される点が上記実施の形態と異なる。その他の点は、上記実施の形態と同様であり、同様である点については説明を省略する。
[Modification 1]
The present modification is different from the above embodiment in that the light direction changing unit is formed of a prism sheet and a Mie scattering sheet. Other points are the same as those in the above embodiment, and the description of the same points is omitted.

図13は、本変形例における光方向変換部を示す図である。図13に示すように、光方向変換部212は、逆プリズムシート127とMie散乱シート128から形成される。   FIG. 13 is a diagram illustrating a light direction conversion unit in the present modification. As shown in FIG. 13, the light direction conversion unit 212 is formed of an inverse prism sheet 127 and a Mie scattering sheet 128.

液晶表示部110からの出射光113は、上記実施の形態と同様に、まず逆プリズムシート127により、主として基板法線方向115に進行方向が変換される。その後、Mie散乱シート128により、図13に示すように、前方散乱しながら、基板法線方向115に進行、空気中へ出射される。   The outgoing light 113 from the liquid crystal display unit 110 is first converted in the traveling direction mainly into the substrate normal direction 115 by the inverted prism sheet 127 as in the above embodiment. Thereafter, as shown in FIG. 13, the Mie scattering sheet 128 travels in the substrate normal direction 115 while being scattered forward and is emitted into the air.

具体的には、Mie散乱シート128中には、図13に示すように、光の波長より大きい径の散乱粒子301が分散されている。散乱理論によれば、散乱粒子の平均直径をL、入射光波長をλとした場合、次式で表わされる粒径パラメータαが、0.4<α<3であれば、Mie散乱領域とされ、プリズムシートからの光を散乱することができる。   Specifically, as shown in FIG. 13, scattering particles 301 having a diameter larger than the wavelength of light are dispersed in the Mie scattering sheet 128. According to the scattering theory, assuming that the average diameter of the scattering particles is L and the incident light wavelength is λ, if the particle size parameter α expressed by the following equation is 0.4 <α <3, the Mie scattering region is assumed. The light from the prism sheet can be scattered.

Figure 2011186086
Figure 2011186086

以上のように、光方向変換部212に散乱特性を付与することにより、液晶表示部110からの出射光113が基板法線方向115に集光することを避け、斜めからも見えるようにすることができる。また、Mie散乱を利用することで後方散乱より前方散乱を大きくすることができ、光損失を最小限に止めることが可能となる。なお、光損失を考えなくてよい用途においては、いわゆるRayleigh散乱を利用してもよい。   As described above, by imparting scattering characteristics to the light direction conversion unit 212, it is possible to prevent the emitted light 113 from the liquid crystal display unit 110 from being condensed in the substrate normal direction 115 and to be seen from an oblique direction. Can do. Moreover, forward scattering can be made larger than backward scattering by using Mie scattering, and light loss can be minimized. In applications where light loss need not be considered, so-called Rayleigh scattering may be used.

また、上記実施の形態と同様、本変形例における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。   Further, as in the above embodiment, the liquid crystal display panel according to this modification can uniformly apply an electric field to the liquid crystal layer during bright display, and realizes a liquid crystal display panel having a liquid crystal layer with high transmittance. can do. In addition, since the cell gap can be reduced, the liquid crystal layer can have a high transmittance and can be driven with a low driving voltage. In addition, the material cost of the liquid crystal layer can be reduced, and as a result, a highly productive liquid crystal display panel can be provided.

なお、上記光方向変換部の構成は、上記に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができることはいうまでもない。   In addition, the structure of the said light direction conversion part is not limited above, A various deformation | transformation is possible. That is, it is needless to say that the configuration can be replaced with a configuration that is substantially the same as the configuration described above, a configuration that exhibits the same operational effects, or a configuration that can achieve the same purpose.

[変形例2]
本変形例では、照明部の下面の構成が上記実施の形態と異なる。その他の点は、上記実施の形態と同様であり、同様である点については説明を省略する。
[Modification 2]
In this modification, the configuration of the lower surface of the illumination unit is different from that of the above embodiment. Other points are the same as those in the above embodiment, and the description of the same points is omitted.

図14は、本変形例における照明部の構成を説明するための図である。図14に示すように、照明部311の導光板224の下面324は、所定の間隔毎に溝129を有する。具体的には、当該下面324が各溝129に向かうに従って、液晶表示部110から遠ざかるように滑らかな凹部を形成する。   FIG. 14 is a diagram for explaining the configuration of the illumination unit in the present modification. As shown in FIG. 14, the lower surface 324 of the light guide plate 224 of the illumination unit 311 has grooves 129 at predetermined intervals. Specifically, a smooth recess is formed so that the lower surface 324 moves away from the liquid crystal display unit 110 as it goes to each groove 129.

上記のように構成することで、蛍光管125を出射し、導光板224内部に入射した光は、その殆どが導光板224内部を全反射しながら伝搬する。しかしながら、図14に示すように、溝129に入射した光は、導光板224下面における反射角が小さくなり、導光板224上面325と空気界面に、臨界角より小さい角度で入射する。これにより、当該光は、主としてθ方向に出射する。なお、空気中への出射角θは、導光板224の屈折率や溝129の形状等により、制御可能であることはいうまでもない。   With the configuration described above, most of the light emitted from the fluorescent tube 125 and incident inside the light guide plate 224 propagates while being totally reflected inside the light guide plate 224. However, as shown in FIG. 14, the light incident on the groove 129 has a smaller reflection angle on the lower surface of the light guide plate 224, and enters the light guide plate 224 upper surface 325 and the air interface at an angle smaller than the critical angle. Thereby, the light is emitted mainly in the θ direction. Needless to say, the emission angle θ into the air can be controlled by the refractive index of the light guide plate 224, the shape of the groove 129, and the like.

以上のように構成することで、上記実施の形態と同様、本変形例における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。   With the configuration as described above, the liquid crystal display panel according to this modification example can apply an electric field uniformly to the liquid crystal layer during bright display, and has a high transmittance as in the above embodiment. A liquid crystal display panel having the above can be realized. In addition, since the cell gap can be reduced, the liquid crystal layer can have a high transmittance and can be driven with a low driving voltage. In addition, the material cost of the liquid crystal layer can be reduced, and as a result, a highly productive liquid crystal display panel can be provided.

なお、本変形例においては、照明部311の光源として、蛍光管125を用いたが、導光板224の端部に配置される線光源であればよく、例えばLED(Light Emitting Diode)でもよい。   In the present modification, the fluorescent tube 125 is used as the light source of the illumination unit 311. However, it may be a linear light source disposed at the end of the light guide plate 224, and may be an LED (Light Emitting Diode), for example.

また、上記照明部は、上記に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。   Moreover, the said illumination part is not limited to the above, A various deformation | transformation is possible. That is, it can be replaced with a configuration that is substantially the same as the configuration described above, a configuration that exhibits the same operational effects, or a configuration that can achieve the same purpose.

[変形例3]
本変形例では、照明部の構成が上記実施の形態と異なる。その他の点は、上記実施の形態と同様であり、同様である点については説明を省略する。
[Modification 3]
In this modification, the configuration of the illumination unit is different from that of the above embodiment. Other points are the same as those in the above embodiment, and the description of the same points is omitted.

図15は、本変形例における照明部を説明するための図である。図15に示すように、本変形例における照明部411は、上記実施の形態における照明部111を、蛍光管125と反対側の端部において、2つ接続して形成される。つまり、照明部411は、その断面の中心部に対して左右対称な構成を有する。   FIG. 15 is a diagram for explaining an illumination unit in the present modification. As shown in FIG. 15, the illumination unit 411 in this modification is formed by connecting two illumination units 111 in the above embodiment at the end opposite to the fluorescent tube 125. That is, the illumination unit 411 has a configuration that is bilaterally symmetric with respect to the center of the cross section.

したがって、照明部411からの出射光113の出射角度は、極角θにつき、左右に配置された両蛍光管125の両出射光について共通となる。一方、方位角については、両蛍光管125の両出射光について180°異なる。しかし、図7において、照明部411からの出射光113を180°回転させれば分かる通り、何れの出射光も上記φ=φ/2の条件を満たし、実効吸収軸交差角度φ’も共通となる。よって、両蛍光管125の両出射光について液晶表示パネルの暗表示、明表示ともに全く同じ特性とできる。 Therefore, the outgoing angle of the outgoing light 113 from the illumination unit 411 is common to both outgoing lights of both fluorescent tubes 125 arranged on the left and right with respect to the polar angle θ. On the other hand, the azimuth angle differs by 180 ° for both outgoing lights from both fluorescent tubes 125. However, in FIG. 7, as can be seen by rotating the outgoing light 113 from the illumination unit 411 by 180 °, any outgoing light satisfies the condition of φ B = φ P / 2, and the effective absorption axis crossing angle φ P ′. Is also common. Therefore, the light emitted from both fluorescent tubes 125 can have the same characteristics for both the dark display and the bright display of the liquid crystal display panel.

以上のように構成することで、上記実施の形態と同様、本変形例における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。   With the configuration as described above, the liquid crystal display panel according to this modification example can apply an electric field uniformly to the liquid crystal layer during bright display, and has a high transmittance as in the above embodiment. A liquid crystal display panel having the above can be realized. In addition, since the cell gap can be reduced, the liquid crystal layer can have a high transmittance and can be driven with a low driving voltage. In addition, the material cost of the liquid crystal layer can be reduced, and as a result, a highly productive liquid crystal display panel can be provided.

なお、本変形例においては、照明部411の光源として、蛍光管125を用いたが、導光板124の端部に配置される線光源であればよく、例えばLED(Light Emitting Diode)でもよい。   In this modification, the fluorescent tube 125 is used as the light source of the illuminating unit 411. However, it may be a linear light source disposed at the end of the light guide plate 124, and may be an LED (Light Emitting Diode), for example.

なお、上記光方向変換部の構成は、上記に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。   In addition, the structure of the said light direction conversion part is not limited above, A various deformation | transformation is possible. That is, it can be replaced with a configuration that is substantially the same as the configuration described above, a configuration that exhibits the same operational effects, or a configuration that can achieve the same purpose.

[変形例4]
図16は、本変形例における液晶表示パネルを説明するための図である。本変形例は、液晶表示部が、反射防止膜を有する点が上記実施の形態と異なる。その他の点は、上記実施の形態と同様であり、同様である点については説明を省略する。
[Modification 4]
FIG. 16 is a diagram for explaining a liquid crystal display panel according to this modification. This modification is different from the above embodiment in that the liquid crystal display unit has an antireflection film. Other points are the same as those in the above embodiment, and the description of the same points is omitted.

具体的には、本変形例においては、図16に示すように、第1の偏光板108の液晶層107から遠い方の表面に反射防止膜139が配置される。また、第2の偏光板109の液晶層107から遠い方の表面にも反射防止膜140が配置、つまり、反射防止膜140は、第2の偏光板109と光方向変換部112との間に配置される。   Specifically, in this modification, as shown in FIG. 16, an antireflection film 139 is disposed on the surface of the first polarizing plate 108 that is far from the liquid crystal layer 107. Further, the antireflection film 140 is also disposed on the surface of the second polarizing plate 109 far from the liquid crystal layer 107, that is, the antireflection film 140 is disposed between the second polarizing plate 109 and the light direction conversion unit 112. Be placed.

なお、本変形例においては、例えば、偏光板108、109としては、例えば、偏光板の屈折率をnとすると、偏光板に近い方から厚み方向に沿って屈折率がn〜1と変化する反射防止膜139、140を用いたが、反射防止膜としては、低屈折率膜や特開2008−233850号公報に開示の反射防止膜を用いてもよい。 In this modification, for example, as the polarizing plate 108 and 109, for example, when the refractive index of the polarizing plate and n P, the refractive index along a thickness direction from the side closer to the polarizing plate and n P to 1 The antireflection films 139 and 140 that change are used, but as the antireflection film, a low refractive index film or an antireflection film disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-233850 may be used.

なお、低屈折率膜を用いる場合、その屈折率をn、膜厚をd(nm)した場合、入射角θ、波長550nmの光に対する反射率の低減を重視し、次式が満たされることが望ましい。 When a low refractive index film is used, when the refractive index is n R and the film thickness is d R (nm), importance is placed on reducing the reflectance with respect to light having an incident angle θ and a wavelength of 550 nm, and the following equation is satisfied. It is desirable.

Figure 2011186086
Figure 2011186086

図17は、本変形例において、明表示時、暗表示時それぞれについて、空気中における照明部からの出射光の出射角θと透過率の関係を求めた結果を示す図である。図17に示すように、θ=60°において、明表示時の透過率は約29%である。よって、より高透過率の液晶表示パネルを実現することができる。   FIG. 17 is a diagram illustrating a result of obtaining the relationship between the emission angle θ of the emitted light from the illumination unit in air and the transmittance for each of bright display and dark display in this modification. As shown in FIG. 17, at θ = 60 °, the transmittance during bright display is about 29%. Therefore, a liquid crystal display panel with higher transmittance can be realized.

ここで、本変形例においては、下記のような観点から上述のような反射防止膜を用いた。上記実施の形態で用いた1対の偏光板の吸収軸を平行として、光を正面入射させた際の透過率は約32%である。上記のように、上記実施の形態で得られた明表示時の透過率約24%であるから、光損失が大きいと考えられる。この要因としては、偏光板と空気界面の反射が最も大きいと考えられる。一般的な液晶表示パネルのように主として基板法線方向の光を利用する場合は、この反射損失は全体の4%程度であるが、上記実施の形態のように法線方向から所定の角度を有して出射する光を主として利用する場合、Fresnelの反射係数によれば、角度によっては数割の反射が生じる。したがって、本変形例によれば、上述のような反射防止膜を用い、上記のような光損失を低減し、より透過率の高い液晶表示パネルを実現することができる。   Here, in the present modification, the antireflection film as described above is used from the following viewpoints. With the absorption axis of the pair of polarizing plates used in the above embodiment being parallel, the transmittance when light is incident on the front is about 32%. As described above, since the transmittance at the time of bright display obtained in the above embodiment is about 24%, it is considered that the light loss is large. As this factor, it is considered that the reflection between the polarizing plate and the air interface is the largest. When light in the substrate normal direction is mainly used as in a general liquid crystal display panel, this reflection loss is about 4% of the total, but a predetermined angle from the normal direction is set as in the above embodiment. In the case of mainly using light that has been emitted, according to the reflection coefficient of Fresnel, several percent of reflections occur depending on the angle. Therefore, according to this modification, it is possible to realize a liquid crystal display panel with higher transmittance by using the antireflection film as described above, reducing the light loss as described above.

また、本変形例における液晶表示パネルによれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができるが、この点は、上記実施の形態と同様である。また、同様に、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。更に、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。   Further, according to the liquid crystal display panel in this modification, an electric field can be uniformly applied to the liquid crystal layer during bright display, and a liquid crystal display panel having a liquid crystal layer with high transmittance can be realized. The point is the same as that of the said embodiment. Similarly, since the cell gap can be reduced, a liquid crystal layer having a high transmittance can be provided and the liquid crystal layer can be driven with a low driving voltage. Furthermore, the material cost of the liquid crystal layer can be reduced, and as a result, a highly productive liquid crystal display panel can be provided.

なお、上記液晶表示部の構成は、上記に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。つまり、上記で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。   The configuration of the liquid crystal display unit is not limited to the above, and various modifications can be made. That is, it can be replaced with a configuration that is substantially the same as the configuration described above, a configuration that exhibits the same operational effects, or a configuration that can achieve the same purpose.

[変形例5]
本変形例においては、照明部及び液晶表示部の構成が、主に上記実施の形態と異なる。なお、下記において、上記実施の形態と同様である点については説明を省略する。
[Modification 5]
In the present modification, the configurations of the illumination unit and the liquid crystal display unit are mainly different from the above embodiment. In the following, description of the same points as in the above embodiment will be omitted.

図18は、本変形例における照明部の構成を説明するための図である。図18に示すように、照明部511は、照明部511の下面512に、所定の間隔で配置された点光源130、例えば、LED光源を有する。また、当該点光源130からの光が入射するレンズ132が照明部511内部に配置される。なお、レンズ132は、点光源130に取り付けられてもよいし、その他の方法により支持されてもよい。   FIG. 18 is a diagram for explaining the configuration of the illumination unit in the present modification. As illustrated in FIG. 18, the illumination unit 511 includes point light sources 130, for example, LED light sources, arranged on the lower surface 512 of the illumination unit 511 at a predetermined interval. In addition, a lens 132 on which light from the point light source 130 enters is disposed inside the illumination unit 511. The lens 132 may be attached to the point light source 130 or may be supported by other methods.

また、照明部511は、上部に、レンズ132からの光を拡散する拡散板133を有する。なお、拡散板133は、平面形状であって、基板法線方向115に略平行に配置される。   In addition, the illumination unit 511 includes a diffusion plate 133 that diffuses light from the lens 132 at the top. Note that the diffusion plate 133 has a planar shape and is disposed substantially parallel to the substrate normal direction 115.

次に、当該点光源130からの出射光について説明する。点光源130からの出射光は、レンズ132により、その方向が、図18に示すように液晶表示部110の断面からみた場合、基板法線方向115から主として極角θを有する2つの方向に出射される。   Next, light emitted from the point light source 130 will be described. The light emitted from the point light source 130 is emitted by the lens 132 in two directions mainly having a polar angle θ from the substrate normal direction 115 when viewed from the cross section of the liquid crystal display unit 110 as shown in FIG. Is done.

レンズ132から出射された光は、拡散板133に入射し、当該拡散板133により、拡散される。したがって、当該出射光113は、上記実施の形態及び変形例1乃至3と異なり、全方位角に出射される。したがって、照明部511からの出射光113の進行方向は、ある程度の広がりを有するが、本発明にて適用できる範囲である。   Light emitted from the lens 132 enters the diffusion plate 133 and is diffused by the diffusion plate 133. Therefore, the emitted light 113 is emitted in all azimuth angles unlike the above-described embodiment and the first to third modifications. Therefore, the traveling direction of the emitted light 113 from the illumination unit 511 has a certain extent, but is within the range applicable in the present invention.

上述のように、照明部511からの光は、全方位角に出射される。このため、良好な明表示、暗表示を得るには、液晶表示部510の構成が、上記実施の形態と異なる。以下、本変形例における液晶表示部510の構成について説明する。なお、上記実施の形態と同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   As described above, the light from the illumination unit 511 is emitted in all azimuth angles. Therefore, in order to obtain good bright display and dark display, the configuration of the liquid crystal display unit 510 is different from that of the above embodiment. Hereinafter, the configuration of the liquid crystal display unit 510 in this modification will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element same or equivalent to the said embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図19は、本変形例における液晶表示部の構成を説明するための図である。図19に示すように、液晶表示部510は、第1の基板105と第1の偏光板108との間に、第1の複屈折性フィルム134を有し、また、第2の基板106と第2の偏光板109との間に、図19下方から順に、第2の複屈折性フィルム135、光学位相補償フィルム136を有する。また、本変形例においては、光方向変換部112は、全方位から入射する光を集光するシート、例えば、レンズシートで形成される。   FIG. 19 is a diagram for explaining a configuration of a liquid crystal display unit in the present modification. As illustrated in FIG. 19, the liquid crystal display unit 510 includes a first birefringent film 134 between the first substrate 105 and the first polarizing plate 108, and the second substrate 106 Between the second polarizing plate 109, a second birefringent film 135 and an optical phase compensation film 136 are provided in this order from the bottom in FIG. In this modification, the light direction conversion unit 112 is formed of a sheet that collects light incident from all directions, for example, a lens sheet.

上述のように照明部511からの光は、全方位角に出射されることから、液晶層107入射光が、全方位角において液晶層107の実効リタデーションの影響を受ける必要がある。このために、液晶層107への入射光を、第1の複屈折性フィルム134により、右回りあるいは左回り円偏光とする。次に、液晶層107の実効リタデーションがλ/2とすることにより、液晶層107の透過光を、左回りあるいは右回り円偏光とする。最後に、第2の複屈折性フィルム135で円偏光を直線偏光とすればよい。   As described above, since the light from the illumination unit 511 is emitted in all azimuth angles, the light incident on the liquid crystal layer 107 needs to be affected by the effective retardation of the liquid crystal layer 107 in all azimuth angles. For this purpose, the incident light to the liquid crystal layer 107 is converted into clockwise or counterclockwise circularly polarized light by the first birefringent film 134. Next, by setting the effective retardation of the liquid crystal layer 107 to λ / 2, the transmitted light of the liquid crystal layer 107 is made to be counterclockwise or clockwise circularly polarized light. Finally, the circularly polarized light may be converted to linearly polarized light by the second birefringent film 135.

ここで用いる複屈折性フィルムは、一般にλ/4板と呼ばれるものであるが、照明部511の出射角θで最適化されたものが望ましい。例えば、屈折率が1.5近傍の一般的なフィルムを用いる場合、波長550nmの入射光に対して、100nm≦Re≦150nmとすることが望ましい。本変形例では、一例として、広視角λ/4板として用いられるNz=0.5、Re=137nmのものを用いるものとする。   The birefringent film used here is generally called a λ / 4 plate, but is preferably optimized by the emission angle θ of the illumination unit 511. For example, when a general film having a refractive index of about 1.5 is used, it is desirable that 100 nm ≦ Re ≦ 150 nm with respect to incident light having a wavelength of 550 nm. In this modification, as an example, a plate with Nz = 0.5 and Re = 137 nm used as a wide viewing angle λ / 4 plate is used.

ここで、Nz係数とは、面内の主屈折率をそれぞれnx、ny(nx≧ny)、厚み方向の屈折率をnzとした場合Nz=(nx-nz)/(nx-ny)で定義され、Reとは、光学位相補償フィルムの厚みをdとした場合にRe=(nx-ny)dで定義されるものである。   Here, the Nz coefficient is defined as Nz = (nx−nz) / (nx−ny) where the in-plane main refractive index is nx and ny (nx ≧ ny), and the refractive index in the thickness direction is nz. Re is defined as Re = (nx−ny) d, where d is the thickness of the optical phase compensation film.

次に、液晶表示部510における作用について説明する。暗表示時には、液晶層107において複屈折が生じないため、第1、第2の複屈折性フィルム134、135で逆の偏光状態が生じ、元の直線偏光に戻るため、吸収軸が直交する1対の偏光板を斜めから見た際と同等の暗表示が可能となる。   Next, the operation in the liquid crystal display unit 510 will be described. At the time of dark display, birefringence does not occur in the liquid crystal layer 107. Therefore, the first and second birefringent films 134 and 135 generate opposite polarization states and return to the original linearly polarized light. Dark display equivalent to that when the pair of polarizing plates is viewed obliquely is possible.

但し、先述したように偏光板吸収軸交差角度は、入射光の進行方向の方位角、極角に依存する。上述のように、本変形例では全方位角について考慮する必要があるため、基板法線方向115から見た際の偏光板吸収軸交差角度は、対称性を考慮し、φ=90°とする。また、偏光板透過率の方位角依存性を補償するため、前述のように光学位相補償フィルム136が配置される。 However, as described above, the polarizing plate absorption axis crossing angle depends on the azimuth angle and polar angle in the traveling direction of incident light. As described above, since it is necessary to consider all azimuth angles in this modification, the polarizing plate absorption axis crossing angle when viewed from the substrate normal direction 115 is φ P = 90 ° in consideration of symmetry. To do. Further, in order to compensate the azimuth angle dependency of the polarizing plate transmittance, the optical phase compensation film 136 is disposed as described above.

光学位相補償フィルム136の特性については、複数の光学位相補償フィルムを組み合わせる方法を含め、種々の方式が提案されているが、本変形例では、例えば、入射光波長550nmにおけるNz係数が0.5、Re=275nmのフィルムを1枚用いる。なお、この方式をとる場合、入射光波長550nmに対して、0.4≦Nz係数≦0.6、240nm≦Re≦300 nmであれば、本変形例と同等の特性が実現可能である。   For the characteristics of the optical phase compensation film 136, various methods have been proposed including a method of combining a plurality of optical phase compensation films. In this modification, for example, the Nz coefficient at an incident light wavelength of 550 nm is 0.5. , One film of Re = 275 nm is used. Note that when this method is used, the characteristics equivalent to those of this modification can be realized as long as 0.4 ≦ Nz coefficient ≦ 0.6 and 240 nm ≦ Re ≦ 300 nm with respect to the incident light wavelength of 550 nm.

なお、図19においては、光学位相補償フィルム136は、第2の複屈折性フィルム135と第2の偏光板109の間に配置される構成としたが、第1の複屈折性フィルム134と第1の偏光板108の間に配置してもよい。   In FIG. 19, the optical phase compensation film 136 is arranged between the second birefringent film 135 and the second polarizing plate 109, but the first birefringent film 134 and the second birefringent film 134 are arranged. One polarizing plate 108 may be disposed.

図20は、上記の作用を可能とする偏光板等の軸配置の例を示す図であって、基板法線方向115から見た際の軸配置を示す。図20において、矢印217、218は、それぞれ第1の偏光板108、第2の偏光板109の吸収軸を示し、矢印237は、第1の複屈折性フィルム134の遅相軸、矢印238は第2の複屈折性フィルム135の遅相軸を示す。なお、第1、第2の複屈折性フィルム134、135の軸配置は、逆でもよい。また、光学位相補償フィルム136の遅相軸は、x軸あるいはy軸に平行である。   FIG. 20 is a diagram showing an example of an axial arrangement of a polarizing plate or the like that enables the above-described action, and shows an axial arrangement when viewed from the substrate normal direction 115. In FIG. 20, arrows 217 and 218 indicate the absorption axes of the first polarizing plate 108 and the second polarizing plate 109, the arrow 237 indicates the slow axis of the first birefringent film 134, and the arrow 238 indicates the absorption axis. The slow axis of the 2nd birefringent film 135 is shown. The axial arrangement of the first and second birefringent films 134 and 135 may be reversed. The slow axis of the optical phase compensation film 136 is parallel to the x axis or the y axis.

上記のように構成した液晶表示パネルにおいて、明表示時、暗表示時それぞれについて、透過率を求めた結果を図21に示す。なお、当該結果は空気中における照明部からの出射光の出射角θは60°とし、方位角依存性を求めた。   In the liquid crystal display panel configured as described above, the result of obtaining the transmittance for each of bright display and dark display is shown in FIG. In addition, the said result made the output angle (theta) of the emitted light from the illumination part in the air 60 degrees, and calculated | required the azimuth angle dependence.

図21に示すように、全方位において、明表示時の透過率は高く、暗表示時の透過率は低くなっている。また、θ=60°において、明表示時の透過率は約24%であり、上記実施の形態とほぼ同等の値が得られる。   As shown in FIG. 21, in all directions, the transmittance during bright display is high, and the transmittance during dark display is low. Further, at θ = 60 °, the transmittance during bright display is about 24%, and a value almost equal to that in the above embodiment can be obtained.

以上のように、上記実施の形態等と同様、本変形例によれば、明表示時に液晶層に一様に電界を印加することができ、透過率の高い液晶層を有する液晶表示パネルを実現することができる。また、セルギャップを小さくすることができることから、透過率の高い液晶層を有し、かつ、低駆動電圧で液晶層を駆動することができる。また、液晶層の材料費も削減することができ、結果として、生産性の高い液晶表示パネルを提供することもできる。   As described above, similarly to the above-described embodiment and the like, according to this modification, an electric field can be uniformly applied to the liquid crystal layer during bright display, and a liquid crystal display panel having a liquid crystal layer with high transmittance can be realized. can do. In addition, since the cell gap can be reduced, the liquid crystal layer can have a high transmittance and can be driven with a low driving voltage. In addition, the material cost of the liquid crystal layer can be reduced, and as a result, a highly productive liquid crystal display panel can be provided.

なお、本発明は、上記実施の形態または変形例1乃至5に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態または変形例1乃至5で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment or modifications 1 to 5, and various modifications are possible. For example, it can be replaced with a configuration that is substantially the same as the configuration described in the above embodiment or modifications 1 to 5, a configuration that exhibits the same operational effects, or a configuration that can achieve the same purpose.

例えば、液晶層107の代替として、タンタル酸ニオブ酸カリウムに代表されるような電気光学結晶を用いてもよい。また、上記実施形態及び変形例1乃至5においては、液晶層107に等方液晶材料を用いた液晶表示パネルについて説明したが、ネマチック液晶材料を用いた液晶表示パネルについても適用され得る。なお、上記実施の形態及び変形例1乃至5は、互いに矛盾しない限り、組み合わせて適用可能であることはいうまでもない。   For example, as an alternative to the liquid crystal layer 107, an electro-optic crystal typified by potassium tantalate niobate may be used. In the above-described embodiment and Modifications 1 to 5, the liquid crystal display panel using an isotropic liquid crystal material for the liquid crystal layer 107 has been described. However, the present invention can also be applied to a liquid crystal display panel using a nematic liquid crystal material. Needless to say, the above-described embodiment and Modifications 1 to 5 can be applied in combination as long as they do not contradict each other.

なお、例えば、上記等方液晶材料や電気光学結晶が、請求項における媒体に相当する。
For example, the isotropic liquid crystal material and the electro-optic crystal correspond to the medium in the claims.

100、800 液晶表示パネル、101、801 画素電極、102、802 共通電極、103 803 電気配線、層間絶縁膜等、104、804 カラーフィルタ、105 第1の基板、106 第2の基板、107、807 液晶層、108 第1の偏光板、109 第2の偏光板、110 液晶表示部、111 照明部、112 光方向変換部、113 出射光、115 基板法線方向、124 導光板、125 蛍光管、126 反射板、127 逆プリズムシート、128 Mie散乱シート、129 溝、133 拡散板、139、140 反射防止膜、134 第1の複屈折性フィルム、135 第2の複屈折性フィルム、136 光学位相補償フィルム、805、806 透明基板。   100, 800 Liquid crystal display panel, 101, 801 Pixel electrode, 102, 802 Common electrode, 103 803 Electrical wiring, interlayer insulating film, etc. 104, 804 Color filter, 105 First substrate, 106 Second substrate, 107, 807 Liquid crystal layer, 108 first polarizing plate, 109 second polarizing plate, 110 liquid crystal display unit, 111 illumination unit, 112 light direction changing unit, 113 outgoing light, 115 substrate normal direction, 124 light guide plate, 125 fluorescent tube, 126 reflector, 127 reverse prism sheet, 128 Mie scattering sheet, 129 groove, 133 diffuser plate, 139, 140 antireflection film, 134 first birefringent film, 135 second birefringent film, 136 optical phase compensation Film, 805, 806 Transparent substrate.

Claims (20)

一対の基板と、
前記一対の基板の間に配置され、電圧無印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる媒体と、
前記一対の基板のうち、一方に形成される画素電極と、他方に形成される共通電極と、
前記媒体へ光を出射する照明部と、を有し、
前記照明部は、前記光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に対して斜めに、前記媒体に入射させることを特徴とする表示パネル。
A pair of substrates;
A medium that is disposed between the pair of substrates and produces optical isotropy when no voltage is applied, and optical anisotropy when a voltage is applied;
A pixel electrode formed on one of the pair of substrates, a common electrode formed on the other,
An illumination unit that emits light to the medium,
The display unit, wherein the illuminating unit causes the light to enter the medium obliquely with respect to a direction from the one substrate to the other substrate.
前記表示パネルは、更に、前記照明部から前記一対の基板及び前記媒体を通過した前記光の方向を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に変換する光方向変換部を有することを特徴とする請求項1記載の表示パネル。   The display panel further includes a light direction conversion unit that converts the direction of the light that has passed through the pair of substrates and the medium from the illumination unit to a direction from the one substrate to the other substrate. The display panel according to claim 1, characterized in that: 前記光は、前記照明部から出射される光のうち、最大輝度を有する光であることを特徴とする請求項1記載の表示パネル。   The display panel according to claim 1, wherein the light is light having maximum luminance among light emitted from the illumination unit. 前記一対の基板は、前記媒体から遠い方の面に、それぞれ、偏光板を有することを特徴とする請求項1記載の表示パネル。   The display panel according to claim 1, wherein each of the pair of substrates has a polarizing plate on a surface far from the medium. 前記照明部は、前記光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に対して、空気中で40度以上90度未満の角度で入射させることを特徴とする請求項1記載の表示パネル。   2. The display according to claim 1, wherein the illuminating unit makes the light incident at an angle of 40 degrees or more and less than 90 degrees in the air with respect to a direction from the one substrate to the other substrate. panel. 前記媒体は、前記画素電極と前記共通電極間の電位差が0の時、3次元的に屈折率略等方であって、前記画素電極と前記共通電極間に電位差が生じた時、電気光学効果により屈折率異方性が誘起される性質を有することを特徴とする請求項1記載の表示パネル。   When the potential difference between the pixel electrode and the common electrode is zero, the medium has a three-dimensional refractive index substantially isotropic, and when the potential difference is generated between the pixel electrode and the common electrode, the electro-optic effect 2. The display panel according to claim 1, wherein the display panel has a property of inducing refractive index anisotropy. 前記照明部は、
少なくとも1の光源と、
前記光源に並んで配置され、前記少なくとも1の光源からの光を導光する導光板を有し、
前記導光板の前記一対の基板から遠い方の面は、前記一対の基板に平行な方向に対して、1°以上の角度で傾斜することを特徴とする請求項1記載の表示パネル。
The illumination unit is
At least one light source;
A light guide plate that is arranged alongside the light source and guides light from the at least one light source;
2. The display panel according to claim 1, wherein surfaces of the light guide plate far from the pair of substrates are inclined at an angle of 1 ° or more with respect to a direction parallel to the pair of substrates.
前記画素電極と前記共通電極間隔をd(nm)、
前記媒体に印加される前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向の電界をE、
前記媒体のEが0の時の屈折率をn
前記媒体の屈折率に比例する比例定数をk、
前記媒体の前記基板法線方向の屈折率をn+kE
としたとき、
前記媒体に発現する
Figure 2011186086
で表わされる実効リタデーションR’が、前記光の波長550nmに対して、240nm≦R’≦310nmであることを特徴とする請求項1記載の表示パネル。
The distance between the pixel electrode and the common electrode is d (nm),
An electric field in a direction from the one substrate applied to the medium to the other substrate is E,
The refractive index when E of the medium is 0 is n 0 ,
A proportionality constant proportional to the refractive index of the medium, k,
The refractive index of the medium in the normal direction of the substrate is n 0 + kE 2 ,
When
Expressed in the medium
Figure 2011186086
2. The display panel according to claim 1, wherein an effective retardation R ′ represented by the formula is 240 nm ≦ R ′ ≦ 310 nm with respect to a wavelength of 550 nm of the light.
前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向にから見た際、前記それぞれの偏光板の吸収軸がなす角のうち小さい方の角φが、60°≦φ≦88°であって、
前記光の方位は、前記各偏光板の吸収軸とφ/2の角度をなすことを特徴とする請求項1記載の表示パネル。
When viewed from the direction from the one substrate to the other substrate, the smaller angle φ P among the angles formed by the absorption axes of the respective polarizing plates is 60 ° ≦ φ P ≦ 88 °. ,
The display panel according to claim 1, wherein the light direction forms an angle of φ P / 2 with the absorption axis of each polarizing plate.
前記偏光板偏光層の屈折率をnとしたとき、前記角φP
Figure 2011186086
を満たすことを特徴とする請求項9記載の表示パネル。
When the refractive index of the polarizing plate polarizing layer is n P , the angle φ P is
Figure 2011186086
The display panel according to claim 9, wherein:
前記表示パネルは、更に、
前記各偏光板と前記媒体の間にそれぞれ配置された複屈折性フィルムを有し、
前記照明部は、前記光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向からみて、全方位へ出射し、
前記各偏光板の吸収軸は互いに直交し、
前記各複屈折性フィルムの遅相軸は互いに直交し、
前記各偏光板の吸収軸の一方と前記各複屈折性フィルムの遅相軸がなす小さい方の角度は45°であって、
前記各複屈折性フィルムのリタデーションは、波長550nmの前記光に対して、100nm以上150nm以下であることを特徴とする請求項1記載の表示パネル。
The display panel further includes:
A birefringent film disposed between each of the polarizing plates and the medium;
The illumination unit emits the light in all directions as seen from the direction from the one substrate to the other substrate,
The absorption axes of the polarizing plates are orthogonal to each other,
The slow axes of the birefringent films are perpendicular to each other,
The smaller angle formed by one of the absorption axes of each polarizing plate and the slow axis of each birefringent film is 45 °,
The display panel according to claim 1, wherein the retardation of each birefringent film is 100 nm or more and 150 nm or less with respect to the light having a wavelength of 550 nm.
前記各複屈折性フィルムは、Nz係数が0.4以上0.6以下であることを特徴とする請求項11記載の表示パネル。   The display panel according to claim 11, wherein each of the birefringent films has an Nz coefficient of 0.4 to 0.6. 前記表示パネルは、更に
互いに隣接する前記各偏光板の一方と、前記各複屈折性フィルムの一方の間に、光学位相補償フィルムを有し、
前記光学位相補償フィルムは、
Nz係数が0.4以上0.6以下であって、
波長550nmの前記光に対してリタデーションが240nm以上300nm以下であって、
前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向からみて、前記各偏光板の吸収軸の一方と、前記光学位相補償フィルムの遅相軸は、平行または直交することを特徴とする請求項11記載の表示パネル。
The display panel further includes an optical phase compensation film between one of the polarizing plates adjacent to each other and one of the birefringent films,
The optical phase compensation film is
Nz coefficient is 0.4 or more and 0.6 or less,
Retardation is 240 nm or more and 300 nm or less for the light having a wavelength of 550 nm,
The one of the absorption axes of each polarizing plate and the slow axis of the optical phase compensation film are parallel or orthogonal to each other when viewed from the direction from the one substrate to the other substrate. Display panel.
前記光線方向変換部は、プリズムシートであることを特徴とする請求項1記載の表示パネル。   The display panel according to claim 1, wherein the light beam direction conversion unit is a prism sheet. 前記光線方向変換部は、
プリズムシートと、
前記プリズムシートから出射された光を散乱する散乱シートを有することを特徴とする請求項1記載の表示パネル。
The light beam direction conversion unit is
A prism sheet,
The display panel according to claim 1, further comprising a scattering sheet that scatters light emitted from the prism sheet.
前記散乱シートは、内部に散乱された複数の粒子を有し、
前記散乱粒子の平均直径をL(nm)としたとき、
0.4<πL/550<3
であることを特徴とする請求項15記載の表示パネル。
The scattering sheet has a plurality of particles scattered inside,
When the average diameter of the scattering particles is L (nm),
0.4 <πL / 550 <3
The display panel according to claim 15, wherein the display panel is a display panel.
前記各偏光板は、前記媒体から遠い方の面に、反射防止膜を有することを特徴とする請求項4記載の表示パネル。   The display panel according to claim 4, wherein each of the polarizing plates has an antireflection film on a surface far from the medium. 前記反射防止膜の波長550nmの光に対する屈折率をnR、膜厚をdR nmとしたとき、
1≦n<1.5であって、
Figure 2011186086
を満たすことを特徴とする請求項17記載の表示パネル。
When the refractive index for light having a wavelength of 550 nm of the antireflection film is n R and the film thickness is d R nm,
1 ≦ n R <1.5,
Figure 2011186086
The display panel according to claim 17, wherein:
前記照明部は、
複数の点光源と、
前記各点光源からの光を、前記一方の基板から前記他方の基板にむかう方向に対して、前記所定の角度を有して、前記媒体に入射させるレンズと、
前記レンズからの光を拡散する拡散部と、
を有することを特徴とする請求項11記載の表示パネル。
The illumination unit is
Multiple point sources,
A lens that causes the light from each of the point light sources to enter the medium at the predetermined angle with respect to a direction from the one substrate to the other substrate;
A diffusion unit for diffusing light from the lens;
The display panel according to claim 11, further comprising:
前記媒体は、電圧無印加時に光学等方性を生じるとともに、電圧印加時に光学異方性を生じる液晶であることを特徴とする請求項1記載の表示パネル。   The display panel according to claim 1, wherein the medium is a liquid crystal that exhibits optical isotropy when no voltage is applied and also exhibits optical anisotropy when a voltage is applied.
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