JP2019008230A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、携帯電話機などの各種の電子機器の表示装置として好適に実施することができる液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device that can be suitably implemented as a display device for various electronic devices such as mobile phones.
従来から、アクティブマトリクス型液晶表示装置において、黒表示時の液晶表示パネルの光透過率が極小にならず、表示品位の高いノーマリブラックの黒レベルが得られない、いわゆる黒浮きの問題を解決する技術が求められている。 Conventionally, in the active matrix liquid crystal display device, the light transmittance of the liquid crystal display panel during black display is not minimized, and the so-called black floating problem that the black level of normally black with high display quality cannot be obtained is solved. The technology to do is demanded.
このような問題を解決する従来技術は、たとえば特許文献１に記載されている。画素内に反射領域と透過領域とを有し、液晶層を挟んで対向する一対の偏光板を備え、横電界駆動される半透過型の液晶表示装置において、一対の偏光板のうちで反射領域と透過領域とで共通の偏光板と、液晶層との間に、１／２波長板を備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置が提案されている。 A conventional technique for solving such a problem is described in Patent Document 1, for example. A transflective liquid crystal display device having a reflective region and a transmissive region in a pixel and having a pair of polarizing plates opposed to each other with a liquid crystal layer interposed therebetween. A transflective liquid crystal display device is proposed in which a half-wave plate is provided between a polarizing plate common to the transparent region and a liquid crystal layer.
上記の特許文献１に記載される従来技術は、横電界駆動（In Plane Switching；略称ＩＰＳ）型の液晶表示装置を対象としている。横電界駆動型の液晶表示装置は、電界印加によって液晶分子を、基板平行方向に回転させて表示を行うことにより、ＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶表示装置と比較して、広視野角を実現できる技術である。この従来技術は、透過領域をノーマリーブラックとすると、反射領域がノーマリーホワイトになるため、透過領域と反射領域の共通信号を反転させて、透過領域と反射領域での表示反転（黒表示と白表示の反転）の問題を解消し、偏光板と液晶層との間に１／２波長板を備えることにより、色つきと光漏れとを改善する技術を提案するものであり、反射領域と透過領域とを共にノーマリーブラックとする技術や、複屈折制御（Electrically Controlled Birefringence；略称ＥＣＢ）型の液晶表示装置に対する黒浮きを広帯域で防止し、さらに視野角を改善する技術については、何等提案されていない。 The prior art described in Patent Document 1 described above is directed to an in-plane switching (abbreviated as IPS) type liquid crystal display device. A lateral electric field drive type liquid crystal display device realizes a wider viewing angle than a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal display device by rotating the liquid crystal molecules in the direction parallel to the substrate by applying an electric field. It is a technology that can be done. In this conventional technique, when the transmission area is normally black, the reflection area becomes normally white. Therefore, the common signal of the transmission area and the reflection area is inverted, and the display inversion in the transmission area and the reflection area (black display and We propose a technology that improves the coloring and light leakage by eliminating the problem of white display reversal and providing a half-wave plate between the polarizing plate and the liquid crystal layer. What are the proposals for a technology that makes the transmissive region normally black, and a technology that prevents black float in a wide band and improves the viewing angle for an electrically controlled birefringence (ECB) liquid crystal display device? It has not been.
複屈折制御型の液晶表示装置では、液晶層に電界を印加しない状態（初期配向状態）で液晶分子が基板の表面と平行であり、この液晶層に印加する電界を徐々に高くすると、ある閾値電界を超えたときに、液晶分子が基板の表面に対して徐々に立ち上がり始め、高電圧で液晶分子の配向方向が基板の表面に対して垂直になる動作モードで駆動される。 In the birefringence control type liquid crystal display device, liquid crystal molecules are parallel to the surface of the substrate without applying an electric field to the liquid crystal layer (initial alignment state), and when the electric field applied to the liquid crystal layer is gradually increased, a certain threshold value is obtained. When the electric field is exceeded, the liquid crystal molecules start to gradually rise with respect to the surface of the substrate and are driven in an operation mode in which the alignment direction of the liquid crystal molecules is perpendicular to the surface of the substrate at a high voltage.
本発明の目的は、ノーマリブラックで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置において、広帯域で表示品位の高い黒レベルを実現して黒浮きを抑制し、さらに視野角を改善することができる液晶表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to realize a high-quality black level in a wide band to suppress black floating and further improve the viewing angle in a birefringence control type liquid crystal display device that performs display in normally black. A liquid crystal display device is provided.
本発明は、ノーマリブラックで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置であって、液晶層を有するとともに、表示面側から入射して前記液晶層を通過した光を反射する光反射部を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの前記表示面側に配置される第１の偏光板と、前記液晶表示パネルと前記第１の偏光板との間にある第１の１／２波長板と、を備え、前記液晶層は、その位相差が前記第１の１／２波長板の位相差の１／２よりも小さく、前記第１の１／２波長板は、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸と交差するとともに、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙとし、その厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たしている液晶表示装置である。 The present invention is a birefringence control type liquid crystal display device that performs display in normally black, and has a liquid crystal layer, and a light reflecting portion that reflects light that has entered the display surface and passed through the liquid crystal layer. A liquid crystal display panel, a first polarizing plate disposed on the display surface side of the liquid crystal display panel, and a first half-wave plate between the liquid crystal display panel and the first polarizing plate The liquid crystal layer has a phase difference smaller than ½ of the phase difference of the first half-wave plate, and the first half-wave plate has a slow axis thereof. When the refractive index in the direction perpendicular to each other intersects with the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied, and nx> ny, and nz represents the refractive index in the thickness direction, nx> nz> This is a liquid crystal display device satisfying the ny relationship.
また本発明は好ましくは、前記第１の１／２波長板は、ｎｘ，ｎｙ，ｎｚの関係をＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表したとき、Ｎｚが０を超え０．７以下の範囲に設定されている。 Also, in the present invention, preferably, the first half-wave plate is such that when the relationship of nx, ny, nz is expressed by Nz = (nx-nz) / (nx-ny), Nz exceeds 0 and 0. .7 or less is set.
また本発明は好ましくは、前記第１の１／２波長板の前記遅相軸と、前記電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、５３°以上７３°以下の交差角度で交差している。 In the present invention, it is preferable that the slow axis of the first half-wave plate and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied intersect at an angle of 53 ° to 73 °. Yes.
また本発明は好ましくは、前記液晶表示パネルは、反表示面側から入射した光を、前記液晶層を透過させる光透過部を有し、前記液晶表示パネルの前記反表示面側に配置される第２の偏光板と、前記液晶表示パネルと前記第２の偏光板との間に設けられる１／４波長板と、をさらに備え、前記１／４波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とはほぼ９０°で交差している。 In the present invention, it is preferable that the liquid crystal display panel has a light transmission portion that transmits light incident from the opposite display surface side through the liquid crystal layer, and is disposed on the opposite display surface side of the liquid crystal display panel. A quarter wave plate provided between the second polarizing plate and the liquid crystal display panel and the second polarizing plate, the slow axis of the quarter wave plate and when no electric field is applied Intersects with the alignment axis of the liquid crystal molecules at about 90 °.
また本発明は好ましくは、前記１／４波長板と前記第２の偏光板との間に設けられる第２の１／２波長板を備え、前記１／４波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とは９０°で交差しており、前記第２の１／２波長板の遅相軸と前記第１の１／２波長板の遅相軸とは９０°以上１１０°以下で交差している。 In addition, the present invention preferably includes a second half-wave plate provided between the quarter-wave plate and the second polarizing plate, and a slow axis of the quarter-wave plate and an electric field blank. And 90 ° or more of the slow axis of the second half-wave plate and the slow axis of the first half-wave plate. It intersects at 110 ° or less.
また本発明は好ましくは、前記光透過部の位相差は、前記光反射部の位相差よりも大きい。 In the present invention, it is preferable that the phase difference of the light transmission part is larger than the phase difference of the light reflection part.
本発明によれば、ノーマリブラックで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置において、液晶層の位相差は、１／４波長板として機能する。また、第１の１／２波長板および液晶層から出射した円偏光は、広帯域の円偏光となる。 According to the present invention, in the birefringence control type liquid crystal display device that performs display in normally black, the retardation of the liquid crystal layer functions as a quarter wavelength plate. Further, the circularly polarized light emitted from the first half-wave plate and the liquid crystal layer becomes a broadband circularly polarized light.
液晶層に電界が印加された状態では、第１の１／２波長板と液晶層を通って直線偏光となり、光反射部で反射される。直線偏光の反射光は、再び液晶層と第１の１／２波長板とを通過し、第１の偏光板の偏光方向と同じ直線偏光となるため、白表示となる。 When an electric field is applied to the liquid crystal layer, it passes through the first half-wave plate and the liquid crystal layer to become linearly polarized light, and is reflected by the light reflecting portion. The reflected light of the linearly polarized light passes through the liquid crystal layer and the first half-wave plate again and becomes the same linearly polarized light as the polarization direction of the first polarizing plate, so that white display is performed.
液晶層に電界が印加されない状態では、第１の１／２波長板および液晶層は１／４波長板として機能し、液晶層から出射した円偏光は、広帯域の円偏光となり、円偏光のまま光反射部で反射されて反射光となる。円偏光の反射光は、再び液晶層とおよび第１の１／２波長板を通過し、第１の偏光板の偏光方向に直交する直線偏光となり、広帯域でノーマリブラックの色味、すなわち表示品位の高い黒レベル、いわゆる黒浮きが抑制された黒表示となる。 When no electric field is applied to the liquid crystal layer, the first half-wave plate and the liquid crystal layer function as a quarter-wave plate, and the circularly polarized light emitted from the liquid crystal layer becomes broadband circularly polarized light and remains circularly polarized. It is reflected by the light reflecting portion and becomes reflected light. The circularly polarized reflected light passes through the liquid crystal layer and the first half-wave plate again, becomes linearly polarized light orthogonal to the polarization direction of the first polarizing plate, and has a normally black color in a wide band, ie, display A high-quality black level, so-called black floating is suppressed.
また本発明によれば、第１の１／２波長板は、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙの関係にある）とし、その厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たしている。さらに、第１の１／２波長板は、ｎｘ，ｎｙ，ｎｚの関係をＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表したとき、Ｎｚが０を超え０．７以下の範囲に設定されている場合には、視野角依存性を改善することができ、広視野角で表示品位の高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。 Further, according to the present invention, the first half-wave plate has a refractive index in the direction orthogonal to each other in the plane thereof set to nx and ny (in a relationship of nx> ny), and is refracted in the thickness direction. When the rate is nz, the relationship of nx> nz> ny is satisfied. Further, the first half-wave plate has a relationship of nx, ny, nz expressed as Nz = (nx-nz) / (nx-ny), and Nz is in the range of more than 0 and 0.7 or less. When it is set, viewing angle dependency can be improved, and normally black display with a wide viewing angle and high display quality can be realized.
また本発明によれば、第１の１／２波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸との交差角度を、５３°以上７３°以下とした場合には、さらに表示品位の高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。 Further, according to the present invention, when the crossing angle between the slow axis of the first half-wave plate and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied is 53 ° or more and 73 ° or less, the display is further performed. High-quality normally black display can be realized.
また本発明によれば、液晶表示パネルは反表示面側から入射した光は光透過部に含まれる液晶層を透過する。１／４波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸との交差角度がほぼ９０°である場合、液晶表示パネルの反表示面の側から入射した光は、第２の偏光板によって直線偏光となる。この直線偏光は、１／４波長板を通過すると円偏光となり、この円偏光は、液晶層および第１の１／２波長板を通過した後、直線偏光となる。この直線偏光の偏光方向は、第１の偏光板の偏光方向に直交する。これによって、直線偏光は、第１の偏光板から外部に出射せず、表示品位の高いノーマリブラックの黒表示が得られる、いわゆる半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。 According to the invention, the light incident from the non-display surface side of the liquid crystal display panel is transmitted through the liquid crystal layer included in the light transmission portion. When the crossing angle between the slow axis of the quarter-wave plate and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied is approximately 90 °, the light incident from the side opposite to the display surface of the liquid crystal display panel is It becomes linearly polarized light by the polarizing plate. This linearly polarized light becomes circularly polarized light when passing through the quarter wavelength plate, and this circularly polarized light becomes linearly polarized light after passing through the liquid crystal layer and the first half wavelength plate. The polarization direction of the linearly polarized light is orthogonal to the polarization direction of the first polarizing plate. Accordingly, it is possible to realize a so-called transflective liquid crystal display device in which linearly polarized light is not emitted to the outside from the first polarizing plate and a normally black black display with high display quality is obtained.
また本発明によれば、液晶表示パネルは反表示面側から入射した光は光透過部に含まれる液晶層を透過する。１／４波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸との交差角度が９０°であり、第２の１／２波長板の遅相軸と第１の１／２波長板の遅相軸との交差角度が９０°以上１１０°以下である場合には、液晶表示パネルの反表示面の側から入射した光は、第２の偏光板によって直線偏光となるが、この直線偏光は、第２の１／２波長板および１／４波長板を通過すると広帯域において円偏光となる。この円偏光は、液晶層および第１の１／２波長板を通過した後、直線偏光となる。この直線偏光の偏光方向は、第１の偏光板の偏光方向に直交する。これによって、直線偏光は、第１の偏光板から外部に出射せず、表示品位の高いノーマリブラックの黒表示が得られる、いわゆる半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。 According to the invention, the light incident from the non-display surface side of the liquid crystal display panel is transmitted through the liquid crystal layer included in the light transmission portion. The crossing angle between the slow axis of the quarter-wave plate and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied is 90 °, and the slow axis of the second half-wave plate and the first half wavelength When the crossing angle with the slow axis of the plate is 90 ° or more and 110 ° or less, the light incident from the side opposite to the display surface of the liquid crystal display panel becomes linearly polarized light by the second polarizing plate. Linearly polarized light becomes circularly polarized light in a wide band after passing through the second half-wave plate and quarter-wave plate. This circularly polarized light becomes linearly polarized light after passing through the liquid crystal layer and the first half-wave plate. The polarization direction of the linearly polarized light is orthogonal to the polarization direction of the first polarizing plate. Accordingly, it is possible to realize a so-called transflective liquid crystal display device in which linearly polarized light is not emitted to the outside from the first polarizing plate and a normally black black display with high display quality is obtained.
また本発明によれば、光透過部の位相差が光反射部の位相差よりも大きいので、液晶層の光透過部および光反射部の位相差を調整するためのマルチギャップ、すなわち液晶層の層厚調整層を設けることが可能となり、これによって反射表示および透過表示共に高いコントラストを実現することができる。 Further, according to the present invention, since the phase difference of the light transmitting portion is larger than the phase difference of the light reflecting portion, a multi-gap for adjusting the phase difference between the light transmitting portion and the light reflecting portion of the liquid crystal layer, that is, the liquid crystal layer It is possible to provide a layer thickness adjusting layer, whereby high contrast can be realized in both reflective display and transmissive display.
図１は本発明の一実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図であり、図２は液晶表示装置の電界無印加時および電界印加時の動作を説明するための図であり、図３は液晶表示装置の軸配置および位相差値を示す図であり、図４は本発明の第１の１／２波長板の各屈折率の関係を示す図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining operations of the liquid crystal display device when no electric field is applied and when an electric field is applied. FIG. 4 is a diagram showing an axial arrangement and a phase difference value of the liquid crystal display device, and FIG. 4 is a diagram showing a relationship between refractive indexes of the first half-wave plate of the present invention.
本実施形態の液晶表示装置１は、ノーマリブラックで表示を行う複屈折制御型の反射型液晶表示装置である。この液晶表示装置１は、液晶層２を有するとともに、表示面３側から入射して液晶層２を通過した光を反射する光反射層４を有する液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の表示面３側に配置される第１の偏光板６と、液晶表示パネル５と第１の偏光板６との間に、第１の１／２波長板７を備える。 The liquid crystal display device 1 of the present embodiment is a birefringence control type reflective liquid crystal display device that performs display in normally black. The liquid crystal display device 1 has a liquid crystal layer 2, a liquid crystal display panel 5 having a light reflection layer 4 that reflects light that has entered the display surface 3 and has passed through the liquid crystal layer 2, and a display of the liquid crystal display panel 5. A first half-wave plate 7 is provided between the first polarizing plate 6 disposed on the surface 3 side, the liquid crystal display panel 5 and the first polarizing plate 6.
液晶層２は、その位相差が第１の１／２波長板７の位相差の１／２よりも小さく、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸とは交差している。 The liquid crystal layer 2 has a phase difference smaller than ½ of the phase difference of the first ½ wavelength plate 7, and its slow axis intersects the alignment axis of liquid crystal molecules when no electric field is applied. .
液晶表示パネル５は、第１の基板１０、遮光層１１、カラーフィルタ層１２、共通電極１３、第１の配向層１４、柱状部１５、液晶層２、第２の配向層１６、透明電極１７、第５の層間絶縁層１８、光反射層４、第４の層間絶縁層１９、ドレイン電極２０、ソース電極２１、層間接続部２２、第３の層間絶縁層２３、第２の層間絶縁層２４、第１の層間絶縁層２５、第２のゲート絶縁層２６、第１のゲート絶縁層２７、第２の基板２８、チャネル部２９、半導体層３０およびゲート電極３１を備える。 The liquid crystal display panel 5 includes a first substrate 10, a light shielding layer 11, a color filter layer 12, a common electrode 13, a first alignment layer 14, a columnar portion 15, a liquid crystal layer 2, a second alignment layer 16, and a transparent electrode 17. , Fifth interlayer insulating layer 18, light reflecting layer 4, fourth interlayer insulating layer 19, drain electrode 20, source electrode 21, interlayer connection 22, third interlayer insulating layer 23, second interlayer insulating layer 24. , A first interlayer insulating layer 25, a second gate insulating layer 26, a first gate insulating layer 27, a second substrate 28, a channel portion 29, a semiconductor layer 30, and a gate electrode 31.
前述のドレイン電極２０、ソース電極２１、層間接続部２２、チャネル部２９、半導体層３０およびゲート電極３１は、アクティブ素子としての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；略称ＴＦＴ）を構成する。ドレイン電極２０は、画素電極である光反射層４に層間接続部２２などによって接続される。ゲート電極３１に接続されるゲート信号線は、画素の行ごとに設けられ、ソース電極２１に接続されるソース信号線は、画素の列ごとに設けられ、ゲート信号線とソース信号線との各交差部に画素がそれぞれ形成される。 The drain electrode 20, the source electrode 21, the interlayer connection portion 22, the channel portion 29, the semiconductor layer 30, and the gate electrode 31 constitute a thin film transistor (abbreviated as TFT) as an active element. The drain electrode 20 is connected to the light reflecting layer 4 that is a pixel electrode by an interlayer connection portion 22 or the like. A gate signal line connected to the gate electrode 31 is provided for each row of pixels, and a source signal line connected to the source electrode 21 is provided for each column of pixels, and each of the gate signal line and the source signal line is provided. Pixels are formed at the intersections.
第１の基板１０および第２の基板２８は、ガラス基板によって実現される。遮光層１１は、ブラックマトリクスを構成し、図１の上方から見た平面視において画素間に設けられ、各画素を区画している。共通電極１３は、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide；略称ＩＴＯ）等から成り、透明電極層を構成している。第１の配向層１４および第２の配向層１６は、ポリイミド等から成る。第４の層間絶縁層１９は、アクリル系樹脂等から成る。第１〜第３の層間絶縁層２５，２４，２３ならびに第１および第２のゲート絶縁層２６，２７は、酸化珪素（ＳｉＯ）または窒化珪素（ＳｉＮ）から成る。光反射層４は、モリブデン（Ｍｏ），アルミニウム（Ａｌ）等から成り、例えば、Ｍｏ層上にＡｌ層を積層した構成等である。 The first substrate 10 and the second substrate 28 are realized by glass substrates. The light shielding layer 11 constitutes a black matrix and is provided between pixels in a plan view as viewed from above in FIG. 1 to partition each pixel. The common electrode 13 is made of indium tin oxide (abbreviated as ITO) and constitutes a transparent electrode layer. The first alignment layer 14 and the second alignment layer 16 are made of polyimide or the like. The fourth interlayer insulating layer 19 is made of an acrylic resin or the like. The first to third interlayer insulating layers 25, 24, and 23 and the first and second gate insulating layers 26 and 27 are made of silicon oxide (SiO) or silicon nitride (SiN). The light reflecting layer 4 is made of molybdenum (Mo), aluminum (Al), or the like, and has, for example, a configuration in which an Al layer is stacked on the Mo layer.
薄膜トランジスタは、アモルファスシリコン(a-Si)、低温多結晶シリコン（Low-Temperature Poly Silicon；ＬＴＰＳ）などから成る半導体層３０を有し、ゲート電極３１、ソース電極２１、ドレイン電極２０の３端子素子であって、ゲート電極３１に所定電位の電圧(例えば、３Ｖ，６Ｖ)を印加することによって、ソース電極２１とドレイン電極２０との間の半導体層３０（チャネル）に電流を流す、スイッチング素子(ゲートトランスファ素子)として機能する。 The thin film transistor has a semiconductor layer 30 made of amorphous silicon (a-Si), low-temperature polycrystalline silicon (LTPS), or the like, and is a three-terminal element including a gate electrode 31, a source electrode 21, and a drain electrode 20. A switching element (gate that allows a current to flow through the semiconductor layer 30 (channel) between the source electrode 21 and the drain electrode 20 by applying a voltage (for example, 3 V, 6 V) of a predetermined potential to the gate electrode 31. Functions as a transfer element).
第１の偏光板６は、直線偏光板であって、外部から表示面３に入射するランダム偏光（楕円偏光）の光から光透過軸（以下、透過軸ともいう）に一致する直線偏光の光だけを透過させる。第１の偏光板６の光透過軸（または光吸収軸（以下、吸収軸ともいう））と後述の第２の偏光板４４（図４を参照）の光透過軸（または光吸収軸）との交差角度は、必ずしも９０°でなくてもよい。本実施形態において、交差角度は９０°以上１３０°以下に配置され、好ましくは１０６°に配置される。 The first polarizing plate 6 is a linear polarizing plate, and linearly polarized light that coincides with a light transmission axis (hereinafter also referred to as a transmission axis) from random polarized light (elliptical polarized light) incident on the display surface 3 from the outside. Permeate only. The light transmission axis (or light absorption axis (hereinafter also referred to as absorption axis)) of the first polarizing plate 6 and the light transmission axis (or light absorption axis) of the second polarizing plate 44 (see FIG. 4) described later. The crossing angle may not necessarily be 90 °. In the present embodiment, the crossing angle is 90 ° to 130 °, preferably 106 °.
液晶表示パネル５は、複屈折制御（Electrically Controlled Birefringence；略称ＥＣＢ）型であり、液晶層２に電界が印加されていない初期配向状態で、液晶分子が第１および第２の基板１０，２８の互いに対向する各表面と平行になるように水平配向処理を施したものを用いる。この液晶表示パネル５に印加する電圧を徐々に高くしていくと、ある閾値電圧を超えたときに液晶分子は第１および第２の基板１０，２８の各表面に対して徐々に立ち上がり始め、規定値以上の高電圧で液晶分子の配向方向は各基板１０，２８の各表面に対して垂直になる。 The liquid crystal display panel 5 is of an electrically controlled birefringence (abbreviated as ECB) type, and in an initial alignment state where no electric field is applied to the liquid crystal layer 2, the liquid crystal molecules are formed on the first and second substrates 10 and 28. A material which has been subjected to a horizontal alignment process so as to be parallel to the surfaces facing each other is used. When the voltage applied to the liquid crystal display panel 5 is gradually increased, the liquid crystal molecules start to gradually rise with respect to the surfaces of the first and second substrates 10 and 28 when a certain threshold voltage is exceeded, The orientation direction of the liquid crystal molecules becomes perpendicular to the surfaces of the substrates 10 and 28 at a high voltage higher than a specified value.
液晶は屈折率異方性媒質であるので、液晶分子の配向軸方向（Ｘ軸）の光波と、液晶分子の配向軸と直交方向（Ｙ軸）の光波では、進行速度が異なり、換言すると、Ｘ軸とＹ軸とでは光波の屈折率が異なる。Ｘ軸の屈折率（ｎｘ）とＹ軸の屈折率（ｎｙ）との差を複屈折率Δｎ（＝ｎｘ−ｎｙ）という。 Since the liquid crystal is a refractive index anisotropic medium, the traveling speed is different between the light wave in the alignment axis direction (X axis) of the liquid crystal molecule and the light wave in the direction orthogonal to the alignment axis (Y axis) of the liquid crystal molecule. The refractive index of the light wave is different between the X axis and the Y axis. The difference between the X-axis refractive index (nx) and the Y-axis refractive index (ny) is referred to as a birefringence index Δn (= nx−ny).
液晶層２に入射し、それから出射した光波は、Ｘ軸とＹ軸で速度が違うため、Ｘ軸とＹ軸で位相がずれ、この位相のずれを位相差またはリタデーション（Retardation）という。ここで、入射光の波長をλ、液晶層２の厚さをｄ、複屈折率をΔｎとすると、位相差δは、次式（１）で表わされる。また、Δｎ・ｄ（ｎｍ）でも表される。
δ＝２・π・Δｎ・ｄ／λ …（１）
Light waves that enter and exit the liquid crystal layer 2 have different velocities on the X axis and the Y axis, so that the phases are shifted on the X axis and the Y axis, and this phase shift is referred to as a phase difference or retardation. Here, when the wavelength of incident light is λ, the thickness of the liquid crystal layer 2 is d, and the birefringence is Δn, the phase difference δ is expressed by the following equation (1). It is also expressed by Δn · d (nm).
δ = 2 · π · Δn · d / λ (1)
本件発明者は、複屈折制御型であって、ノーマリブラックの液晶表示装置１において、液晶層２の位相差が第１の１／２波長板７の位相差（１／２波長である。例えば、波長が５５０ｎｍである場合、第１の１／２波長板７で約２７５ｎｍの位相差となる。本実施形態では２７０ｎｍ）の１／２よりも小さい場合（例えば、本実施形態では１０５ｎｍ）に、ノーマリブラックの色味（黒さの程度）が良好である（真黒に近い）ことを見出した。そして、この液晶表示パネル５に付加される第１の１／２波長板７の遅相軸を所定の方向に配置することによって、ノーマリブラックの色味を改善することができることを見出した。 The inventor of the present invention is a birefringence control type, and in the normally black liquid crystal display device 1, the phase difference of the liquid crystal layer 2 is the phase difference (1/2 wavelength) of the first ½ wavelength plate 7. For example, when the wavelength is 550 nm, the first half-wave plate 7 has a phase difference of about 275 nm (270 nm in this embodiment) (for example, 105 nm in this embodiment). Furthermore, it was found that the color of normally black (the degree of blackness) is good (close to true black). Then, it has been found that the color of normally black can be improved by arranging the slow axis of the first half-wave plate 7 added to the liquid crystal display panel 5 in a predetermined direction.
さらに、第１の１／２波長板７は、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙ）とし、その厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満足するように設定され、好適にはＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）が０を超え０．７以下の範囲に設定されることにより、視野角依存性を改善することができことを見出した。すなわち、Ｎｚが０以下の場合およびＮｚが０．７を超える場合には、視野角依存性を改善することが難しくなる傾向がある。ここで、第１の１／２波長板７のｎｘの方向は遅相軸と同じ方向である。 Further, the first half-wave plate 7 has nx and ny (nx> ny) in the direction perpendicular to each other in the plane thereof, and nx when the refractive index in the thickness direction is nz. > Nz> ny, preferably Nz = (nx−nz) / (nx−ny) is set in the range of more than 0 and less than or equal to 0.7. It was found that the sex could be improved. That is, when Nz is 0 or less and when Nz exceeds 0.7, it tends to be difficult to improve the viewing angle dependency. Here, the nx direction of the first half-wave plate 7 is the same direction as the slow axis.
本件発明者は、ノーマリブラックの視認性が改善されていることを確認するために、実施例１および比較例１の液晶表示装置のサンプルを作製し、液晶層２の位相差値を、１０５ｎｍとし、第１の偏光板６として、日東電工株式会社製、製品名「ＴＥＧ１４６５ＤＵＨＣ」の偏光板を使用した。また、第１の１／２波長板７として、実施例１では、日東電工株式会社製、製品名「ＮＡＺフィルム」の位相差値が２７０ｎｍで、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ、Ｎｚ＝０．５であるもの（ｎｘ＝１．５２１９６，ｎｙ＝１．５２，ｎｚ＝１．５２０９８）を使用した。比較例１では、第１の１／２波長板７として、日本ゼオン株式会社製、製品名「ゼオノアフィルム」の位相差値が２７０ｎｍ、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１．０であるもの（ｎｘ＝１．５２７９４，ｎｙ＝１．５２，ｎｚ＝１．５２）を使用した。そして、各サンプルについて、コニカミノルタジャパン株式会社製の分光測色計「ＣＭ−２６００ｄ」を用いて、黒表示の反射率、白表示の反射率、反射コントラスト比を計測した。 In order to confirm that the visibility of normally black is improved, the inventors of the present invention prepared samples of the liquid crystal display devices of Example 1 and Comparative Example 1, and set the retardation value of the liquid crystal layer 2 to 105 nm. As the first polarizing plate 6, a polarizing plate having a product name “TEG1465DUHC” manufactured by Nitto Denko Corporation was used. As the first half-wave plate 7, in Example 1, the phase difference value of the product name “NAZ film” manufactured by Nitto Denko Corporation is 270 nm, and nx> nz> ny, Nz = 0.5. Some were used (nx = 1.52196, ny = 1.52, nz = 1.52098). In Comparative Example 1, as the first half-wave plate 7, a product name “Zeonor Film” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. has a retardation value of 270 nm, nx> ny = nz, and Nz = 1.0 ( nx = 1.52794, ny = 1.52, nz = 1.52). For each sample, the reflectance of black display, the reflectance of white display, and the reflection contrast ratio were measured using a spectrocolorimeter “CM-2600d” manufactured by Konica Minolta Japan.
実験の結果、実施例１では、黒表示の反射率が０．４％、白表示の反射率が１７．２％、反射コントラスト比が４３：１であった。これに対して比較例１では、黒表示の反射率が０．５３％、白表示の反射率が１７．５％、反射コントラスト比が３３：１となり、黒表示において良好な視認性が得られることが確認された。さらに、実施例１では、液晶表示装置のサンプルの正面より上下左右の斜め方向（正面から約５０°方向）から見た場合でも黒浮きが無く良好な視認性が得られるのに対して、比較例１では、黒浮きが発生し、反射コントラスト比の低下による視認性の低下が確認された。 As a result of the experiment, in Example 1, the reflectivity for black display was 0.4%, the reflectivity for white display was 17.2%, and the reflection contrast ratio was 43: 1. On the other hand, in the comparative example 1, the reflectivity for black display is 0.53%, the reflectivity for white display is 17.5%, and the reflection contrast ratio is 33: 1, and good visibility is obtained in black display. It was confirmed. Further, in Example 1, even when viewed from an oblique direction (up to 50 ° from the front) of the sample of the liquid crystal display device from the top, bottom, left, and right, there is no black float and good visibility is obtained. In Example 1, black floating occurred, and a decrease in visibility due to a decrease in the reflection contrast ratio was confirmed.
また、液晶層２の位相差を第１の１／２波長板７の位相差の１／２よりも小さくすると、表示品位の高い黒レベルにすることができ、黒表示の視認性が向上することが確認された。ただし、第１の１／２波長板７の位相差の１／４よりも小さい場合、例えば、液晶層２の位相差値を６５ｎｍとすると、反射コントラスト比が８：１となり、黒表示の視認性が低下する傾向であった。したがって、液晶層２の位相差は、第１の１／２波長板７の位相差の１／４以上１／２よりも小さいことが好ましい。より好ましくは、１／４以上４／９以下が良い。 Further, when the phase difference of the liquid crystal layer 2 is made smaller than ½ of the phase difference of the first ½ wavelength plate 7, a black level with high display quality can be obtained, and the visibility of black display is improved. It was confirmed. However, when it is smaller than ¼ of the phase difference of the first ½ wavelength plate 7, for example, when the phase difference value of the liquid crystal layer 2 is 65 nm, the reflection contrast ratio is 8: 1 and the black display is visually recognized. There was a tendency for the sex to decline. Therefore, it is preferable that the phase difference of the liquid crystal layer 2 is ¼ or more and ½ of the phase difference of the first ½ wavelength plate 7. More preferably, 1/4 or more and 4/9 or less are good.
液晶層２の位相差は、１／４波長板として機能する。第１の１／２波長板７および液晶層２から出射した円偏光は、広帯域の円偏光となる。ただし、液晶層２から出射した円偏光は、光反射層４で反射されると、回転方向が逆転した円偏光となる。 The retardation of the liquid crystal layer 2 functions as a quarter wavelength plate. Circularly polarized light emitted from the first half-wave plate 7 and the liquid crystal layer 2 becomes broadband circularly polarized light. However, when the circularly polarized light emitted from the liquid crystal layer 2 is reflected by the light reflecting layer 4, it becomes circularly polarized light whose rotational direction is reversed.
図２、図３および図４をも参照して、液晶表示パネル５を表示面３側から見たとき、すなわち液晶分子の電界無印加時の初期配向方向（＝ラビング方向）に直交する方向を基準軸（＝０°）とし、その基準軸から各軸までの反時計まわりの角度を遅相軸等の角度とすると、例えば第１の偏光板６の吸収軸の角度θｐ１は１７１°である。第１の１／２波長板７の遅相軸の角度θｆ１は１５３°（位相差値Δｎｄ＝２７０ｎｍ）である。 2, 3, and 4, when the liquid crystal display panel 5 is viewed from the display surface 3 side, that is, the direction orthogonal to the initial alignment direction (= rubbing direction) when no electric field is applied to the liquid crystal molecules. Assuming that the reference axis (= 0 °) and the counterclockwise angle from the reference axis to each axis is an angle such as a slow axis, the angle θp1 of the absorption axis of the first polarizing plate 6 is 171 °, for example. . The slow axis angle θf1 of the first half-wave plate 7 is 153 ° (phase difference value Δnd = 270 nm).
また、第１の１／２波長板７は、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙ（ｎｘ＞ｎｙ）とし、その厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たすように設定され、好適にはＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）が０を超え０．７以下の範囲に設定され、さらに好ましくは、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）が０．３以上０．７以下の範囲に設定される。これによって、液晶表示パネル５の正面より上下左右の斜め方向（正面から約５０°方向）から見た場合の黒浮きを制御し、広視野角で表示品位の高い黒レベルの黒表示が得られ、ノーマリブラックでの視野角依存性を改善することができる。 Further, the first half-wave plate 7 has nx and ny (nx> ny) in the direction perpendicular to each other in the plane, and nx when the refractive index in the thickness direction is nz. > Nz> ny, preferably Nz = (nx−nz) / (nx−ny) is set in the range of more than 0 and 0.7 or less, more preferably Nz = ( nx-nz) / (nx-ny) is set in the range of 0.3 to 0.7. This controls the black floating when viewed from an oblique direction (approx. 50 ° from the front) of the top, bottom, left and right of the front of the liquid crystal display panel 5, and a black display with a wide viewing angle and high display quality is obtained. The viewing angle dependency in normally black can be improved.
液晶表示パネル５の液晶層２は、上下方向にラビングされるため、液晶分子は上下方向に配向される。この液晶表示パネル５を正面より上方向または下方向へ傾けていくと、液晶のΔｎが小さくなり、液晶層２の位相差は小さくなる。一方、正面より左方向または右方向へ傾けていくと、液晶２のΔｎは変化せず、液晶層２の厚さが大きくなり、液晶層２の位相差は大きくなる。 Since the liquid crystal layer 2 of the liquid crystal display panel 5 is rubbed in the vertical direction, the liquid crystal molecules are aligned in the vertical direction. When the liquid crystal display panel 5 is tilted upward or downward from the front, the Δn of the liquid crystal decreases and the phase difference of the liquid crystal layer 2 decreases. On the other hand, when tilted leftward or rightward from the front, Δn of the liquid crystal 2 does not change, the thickness of the liquid crystal layer 2 increases, and the phase difference of the liquid crystal layer 2 increases.
第１の１／２波長板７が一般的に使用されているｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を満たすもの、すなわちＮｚ＝１．０であるものの場合、液晶層２の配向軸と交差しているため、液晶表示パネル５を正面より上方向または下方向へ傾けていくと、第１の１／２波長板７の位相差は大きくなる。正面より左方向または右方向へ傾けていくと、第１の１／２波長板７の位相差は小さくなる。 When the first half-wave plate 7 satisfies the generally used relationship of nx> ny = nz, ie, Nz = 1.0, it intersects with the alignment axis of the liquid crystal layer 2. Therefore, when the liquid crystal display panel 5 is tilted upward or downward from the front, the phase difference of the first half-wave plate 7 increases. When tilted leftward or rightward from the front, the phase difference of the first half-wave plate 7 becomes smaller.
液晶層２の位相差は、第１の１／２波長板７の位相差の１／２よりも小さいことが必要であり、好適には第１の１／２波長板７の位相差の１／４以上１／２よりも小さいことが良いが、液晶層２の位相差の角度依存性と第１の１／２波長板７の位相差の角度依存性とに違いがあり、正面からの傾け角度によっては、液晶層２の位相差が、第１の１／２波長板７の位相差の１／２以上、あるいは１／４よりも小さくなるため、黒浮きが発生し、視野角依存性が大きくなり、視認性が低下することになる。 The phase difference of the liquid crystal layer 2 needs to be smaller than ½ of the phase difference of the first ½ wavelength plate 7, and preferably 1 of the phase difference of the first ½ wavelength plate 7. / 4 or more and smaller than ½, but there is a difference between the angle dependency of the phase difference of the liquid crystal layer 2 and the angle dependency of the phase difference of the first ½ wavelength plate 7. Depending on the tilt angle, the phase difference of the liquid crystal layer 2 is ½ or more of the phase difference of the first half-wave plate 7 or smaller than ¼. This increases the visibility and decreases the visibility.
これに対して、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙで、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）が０を超え０．７以下の範囲に設定された第１の１／２波長板７を使用することにより、正面からの傾け角度によっても、液晶層２の位相差は、第１の１／２波長板７の位相差の１／４以上１／２よりも小さい関係となり、正面より傾けた方向での黒浮きも制御し、広視野角で表示品位の高い黒レベルの黒表示が得られ、ノーマリブラックでの視野角依存性を改善することができる。 In contrast, the first half-wave plate 7 in which nx> nz> ny and Nz = (nx−nz) / (nx−ny) is set in a range of more than 0 and 0.7 or less is used. As a result, the phase difference of the liquid crystal layer 2 also has a relationship that is not less than 1/4 and less than 1/2 of the phase difference of the first half-wave plate 7 depending on the tilt angle from the front, and tilted from the front. The black floating in the direction is also controlled, and a black display with a wide viewing angle and high display quality can be obtained, and the viewing angle dependence in normally black can be improved.
第１の１／２波長板７の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とは交差角度α１で交差している。第１の１／２波長板７の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸との交差角度α１は、好適には５３°以上７３°以下に配置され、より好ましくは６３°に配置される。これによって、表示品位の高い黒レベルの黒表示が得られ、ノーマリブラックの色味（黒さの程度）を改善することができる。 The slow axis of the first half-wave plate 7 and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied intersect at an intersection angle α1. The crossing angle α1 between the slow axis of the first half-wave plate 7 and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied is preferably arranged in the range of 53 ° to 73 °, more preferably 63 °. Be placed. As a result, a black display with a high display quality can be obtained, and the normally black color (degree of blackness) can be improved.
次に、図２に基づいて液晶表示装置１の表示について説明すると、外部から液晶表示装置１の表示面３の側に入射したランダム偏光（楕円偏光）の光ａ１は、第１の偏光板６によって直線偏光（直線偏光ａ２とする）となる。直線偏光ａ２は、第１の１／２波長板７と液晶層２を通過すると広帯域の円偏光（円偏光ａ３とする）となる。 Next, the display of the liquid crystal display device 1 will be described with reference to FIG. 2. Randomly polarized light (elliptical polarized light) a1 incident on the display surface 3 side of the liquid crystal display device 1 from the outside is the first polarizing plate 6. Becomes linearly polarized light (referred to as linearly polarized light a2). The linearly polarized light a2 becomes broadband circularly polarized light (referred to as circularly polarized light a3) when passing through the first half-wave plate 7 and the liquid crystal layer 2.
液晶層２に電界が印加された状態では、液晶層２の位相差が０となるので、第１の１／２波長板７と液晶層２を通って直線偏光ａ４となり、光反射層４で反射される。その直線偏光ａ４の反射光ｂ３は、再び液晶層２と第１の１／２波長板７とを通過し、第１の偏光板６の偏光方向と同じ、直線偏光ｂ４となり、白表示となる。 In a state where an electric field is applied to the liquid crystal layer 2, the phase difference of the liquid crystal layer 2 becomes 0, so that the linearly polarized light a 4 passes through the first half-wave plate 7 and the liquid crystal layer 2. Reflected. The reflected light b3 of the linearly polarized light a4 passes through the liquid crystal layer 2 and the first half-wave plate 7 again, becomes the same linearly polarized light b4 as the polarization direction of the first polarizing plate 6, and becomes white display. .
また、液晶層２に電界が印加されない状態では、液晶層２を通過し、広帯域の円偏光ａ３となり、広帯域の円偏光ａ３のまま光反射層４で反射されて反射光ｂ１となる。円偏光の反射光ｂ１は、再び液晶層２と第１の１／２波長板７を通過し、第１の偏光板６の偏光方向に直交する直線偏光ｂ２となり、ノーマリブラックの色味、すなわち表示品位の高い黒レベル、いわゆる黒浮きが抑制された黒表示を得ることができる。 When no electric field is applied to the liquid crystal layer 2, the liquid crystal layer 2 passes through the liquid crystal layer 2 to become broadband circularly polarized light a <b> 3. The circularly polarized reflected light b1 passes through the liquid crystal layer 2 and the first half-wave plate 7 again, becomes linearly polarized light b2 orthogonal to the polarization direction of the first polarizing plate 6, and has a normally black color. That is, a black level with high display quality, that is, a black display in which so-called black floating is suppressed can be obtained.
図５は本発明の他の実施形態の液晶表示装置を示す断面図であり、図６は液晶表示装置の電界無印加時および電界印加時の動作を説明するための図であり、図７は液晶表示装置の軸配置を示す図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。 FIG. 5 is a sectional view showing a liquid crystal display device according to another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the liquid crystal display device when no electric field is applied and when an electric field is applied, and FIG. It is a figure which shows the axial arrangement | positioning of a liquid crystal display device. Note that portions corresponding to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施形態の液晶表示装置１ａは、液晶表示パネル５の反表示面４３側に配置される第２の偏光板４４と、液晶表示パネル５と第２の偏光板４４との間に配置される１／４波長板４５および第２の１／２波長板５０とをさらに備え、液晶表示パネル５の反表示面４３の側から入射した光を透過させる光透過部４６が液晶層２を含んで設けられ、いわゆる半透過型（光反射部と光透過部との双方を備える）の液晶表示装置１ａとして実現される。基本的には、反表示面４３側にバックライト装置は不要であるが、あってもよい。 The liquid crystal display device 1 a according to the present embodiment is disposed between the second polarizing plate 44 disposed on the side opposite to the display surface 43 of the liquid crystal display panel 5 and between the liquid crystal display panel 5 and the second polarizing plate 44. The light transmission part 46 which further includes the quarter wavelength plate 45 and the second half wavelength plate 50 and transmits the light incident from the side opposite to the display surface 43 of the liquid crystal display panel 5 includes the liquid crystal layer 2. It is provided and realized as a so-called transflective type liquid crystal display device 1a (having both a light reflection part and a light transmission part). Basically, a backlight device is not required on the side opposite to the display surface 43, but it may be provided.
１／４波長板４５は、その遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とが直交するので、位相差を打ち消すことができる。このように液晶表示パネル５と第２の偏光板４４との間には、液晶表示パネル５の側から順に１／４波長板４５および第２の１／２波長板５０が設けられる。また、第２の１／２波長板５０の遅相軸と第１の１／２波長板７の遅相軸とは、９０°以上１１０°以下の交差角度で交差している。 The quarter-wave plate 45 can cancel the phase difference because its slow axis is perpendicular to the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied. Thus, between the liquid crystal display panel 5 and the second polarizing plate 44, the quarter wavelength plate 45 and the second half wavelength plate 50 are provided in this order from the liquid crystal display panel 5 side. The slow axis of the second half-wave plate 50 and the slow axis of the first half-wave plate 7 intersect at an intersecting angle of 90 ° or more and 110 ° or less.
次に、図６に基づいて液晶表示装置１ａの表示について説明すると、液晶表示パネル５は、反表示面４３側から入射した光を透過させる光透過部４６に液晶層２が含まれ、光は液晶層２を透過するので、液晶層２に電界が印加されていない状態では、液晶表示パネル５の反表示面４３の側から入射した光は、第２の偏光板４４によって直線偏光ｃ１となる。この直線偏光ｃ１は、第２の１／２波長板５０および１／４波長板４５を通過すると広帯域の円偏光ｃ２となる。この広帯域の円偏光ｃ２は、液晶層２および第１の１／２波長板７を通過した後、直線偏光ｃ３となる。この直線偏光ｃ３の偏光方向は、第１の偏光板６の偏光方向に直交する。これによって、直線偏光ｃ３は、第１の偏光板６から外部に出射せず、表示品位の高いノーマリブラックの黒表示が得られる、いわゆる半透過型の液晶表示装置を実現することができる。 Next, the display of the liquid crystal display device 1 a will be described with reference to FIG. 6. The liquid crystal display panel 5 includes the liquid crystal layer 2 in the light transmitting portion 46 that transmits the light incident from the non-display surface 43 side. Since light is transmitted through the liquid crystal layer 2, the light incident from the side opposite to the display surface 43 of the liquid crystal display panel 5 becomes linearly polarized light c <b> 1 by the second polarizing plate 44 when no electric field is applied to the liquid crystal layer 2. . When the linearly polarized light c1 passes through the second half-wave plate 50 and the quarter-wave plate 45, it becomes a broadband circularly polarized light c2. The broadband circularly polarized light c2 passes through the liquid crystal layer 2 and the first half-wave plate 7 and then becomes linearly polarized light c3. The polarization direction of the linearly polarized light c <b> 3 is orthogonal to the polarization direction of the first polarizing plate 6. As a result, the so-called transflective liquid crystal display device can be realized in which the linearly polarized light c3 is not emitted from the first polarizing plate 6 to the outside and a normally black black display with high display quality is obtained.
また、液晶層２に電界が印加された状態では、反表示面４３側からの入射光は、第２の偏光板４４を通過し、直線偏光ｄ１となる。この直線偏光ｄ１の光は、第２の１／２波長板５０と１／４波長板４５によって広帯域の円偏光ｄ２となる。この広帯域の円偏光ｄ２は、液晶層２、第１の１／２波長板７を通過して楕円偏光ｄ３となり、楕円偏光ｄ３は第１の偏光板６の偏光方向の光だけが通過して、白表示となる。 Further, in a state where an electric field is applied to the liquid crystal layer 2, incident light from the counter display surface 43 side passes through the second polarizing plate 44 and becomes linearly polarized light d <b> 1. The light of this linearly polarized light d1 becomes broadband circularly polarized light d2 by the second half-wave plate 50 and the quarter-wave plate 45. The broadband circularly polarized light d2 passes through the liquid crystal layer 2 and the first half-wave plate 7 to become elliptically polarized light d3, and the elliptically polarized light d3 passes only light in the polarization direction of the first polarizing plate 6. White display.
図６および図７をも参照して、液晶表示パネル５を表示面３側から見たとき、すなわち液晶分子の電界無印加時の初期配向方向（＝ラビング方向）に直交する方向を基準軸（＝０°）とし、その基準軸から各軸までの反時計まわりの角度を遅相軸等の角度とすると、第１の偏光板６の吸収軸の角度θｐ１は１７１°である。第１の１／２波長板７の遅相軸の角度θｆ１は１５３°（位相差値Δｎｄ＝２７０ｎｍ）である。１／４波長板４５の遅相軸の角度θｆ２は０°（位相差値Δｎｄ＝１４０ｎｍ）であり、第２の１／２波長板５０の遅相軸の角度θｆ３は５５°（位相差値Δｎｄ＝２７０ｎｍ）、第２の偏光板４４の吸収軸の角度θｐ２は６５°である。１／４波長板４５には、日本ゼオン株式会社製、製品名「ゼオノアフィルム」、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１．０であるもの（ｎｘ＝１．５２４２４，ｎｙ＝１．５２，ｎｚ＝１．５２）を使用し、第２の１／２波長板５０には、日本ゼオン株式会社製、製品名「ゼオノアフィルム」、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１．０であるもの（ｎｘ＝１．５２７９４，ｎｙ＝１．５２，ｎｚ＝１．５２）を使用し、第２の偏光板４４には、日東電工株式会社製、製品名「ＴＥＧ１４６５ＤＵＨＣ」を使用した。 6 and 7, when the liquid crystal display panel 5 is viewed from the display surface 3 side, that is, the direction orthogonal to the initial alignment direction (= rubbing direction) when no electric field is applied to the liquid crystal molecules, the reference axis ( = 0 °), and the counterclockwise angle from the reference axis to each axis is an angle such as a slow axis, the angle θp1 of the absorption axis of the first polarizing plate 6 is 171 °. The slow axis angle θf1 of the first half-wave plate 7 is 153 ° (phase difference value Δnd = 270 nm). The slow axis angle θf2 of the quarter wave plate 45 is 0 ° (phase difference value Δnd = 140 nm), and the slow axis angle θf3 of the second half wave plate 50 is 55 ° (phase difference value). Δnd = 270 nm), and the angle θp2 of the absorption axis of the second polarizing plate 44 is 65 °. The quarter wave plate 45 is manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., product name “Zeonor Film”, nx> ny = nz, Nz = 1.0 (nx = 1.52424, ny = 1.52, nz). 1.52), and the second half-wave plate 50 has a product name “Zeonor film” manufactured by ZEON CORPORATION, nx> ny = nz, Nz = 1.0 (nx = 1.52794, ny = 1.52, nz = 1.52), and the product name “TEG1465DUHC” manufactured by Nitto Denko Corporation was used for the second polarizing plate 44.
第１の１／２波長板７の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸との交差角度は、好適には５３°以上７３°以下に選ばれ、より好ましくは６３°に選ばれる。電界無印加時の液晶分子の配向軸と１／４波長板４５の遅相軸との交差角度は９０°であり、第２の１／２波長板５０の遅相軸と第１の１／２波長板７の遅相軸との交差角度（θｆ３−θｆ１）が好適には９０°以上１１０°以下、より好ましく９８°に選ばれる。さらに第１の偏光板６の吸収軸と第２の偏光板４４の吸収軸との交差角度（θｐ１−θｐ２）は、好適には９０°以上１３０°以下、より好ましくは１０６°に選ばれる。 The crossing angle between the slow axis of the first half-wave plate 7 and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied is preferably selected from 53 ° to 73 °, more preferably 63 °. It is. The intersection angle between the alignment axis of the liquid crystal molecules and the slow axis of the quarter-wave plate 45 when no electric field is applied is 90 °, and the slow axis of the second half-wave plate 50 and the first 1 / The crossing angle (θf3-θf1) with the slow axis of the two-wavelength plate 7 is preferably selected from 90 ° to 110 °, more preferably 98 °. Furthermore, the intersection angle (θp1−θp2) between the absorption axis of the first polarizing plate 6 and the absorption axis of the second polarizing plate 44 is preferably selected from 90 ° to 130 °, more preferably 106 °.
これによって、黒レベルの表示品位が高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。 As a result, it is possible to realize normally black black display with high black level display quality.
また、光透過部４６の位相差を光反射部４７の位相差よりも大きくし、液晶層２の光透過部４６と光反射部４７とをマルチギャップ化すること、すなわち液晶層２の層厚調整層を設けることができる。これによって反射表示および透過表示共に高いコントラストを実現することができる。 Further, the phase difference of the light transmission part 46 is made larger than the phase difference of the light reflection part 47 to make the light transmission part 46 and the light reflection part 47 of the liquid crystal layer 2 multi-gap, that is, the layer thickness of the liquid crystal layer 2. An adjustment layer can be provided. As a result, high contrast can be realized in both reflective display and transmissive display.
図８は他の実施形態の液晶表示装置の電界無印加時および電界印加時の動作を説明するための図であり、図９はその液晶表示装置の軸配置を示す図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the liquid crystal display device according to another embodiment when no electric field is applied and when an electric field is applied, and FIG. 9 is a diagram showing the axial arrangement of the liquid crystal display device.
液晶表示パネル５の反表示面側に配置される第２の偏光板４４と、液晶表示パネル５と第２の偏光板４４との間に配置される１／４波長板４５とをさらに備え、液晶表示パネル５の反表示面側から入射した光を透過させる光透過部に液晶層２が含まれて設けられ、いわゆる半透過型（光反射部と光透過部との双方を備える）の液晶表示装置として実現される。基本的には、反表示面側にバックライト装置は不要であるが、あってもよい。 A second polarizing plate 44 disposed on the side opposite to the display surface of the liquid crystal display panel 5, and a quarter wavelength plate 45 disposed between the liquid crystal display panel 5 and the second polarizing plate 44, A liquid crystal layer 2 is included in a light transmitting portion that transmits light incident from the side opposite to the display surface of the liquid crystal display panel 5, and a so-called transflective liquid crystal (including both a light reflecting portion and a light transmitting portion) is provided. Realized as a display device. Basically, a backlight device is not required on the side opposite to the display surface, but it may be provided.
１／４波長板４５は、その遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とがほぼ直交するので、位相差を打ち消すことができる。このように液晶表示パネル５と第２の偏光板４４との間には１／４波長板４５が設けられる。 The quarter-wave plate 45 can cancel the phase difference because its slow axis and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied are substantially orthogonal to each other. As described above, the quarter wavelength plate 45 is provided between the liquid crystal display panel 5 and the second polarizing plate 44.
液晶層２に電界が印加されていない状態では、液晶表示パネル５の反表示面の側から入射した光は、第２の偏光板４４によって直線偏光ｅ１となるが、この直線偏光ｅ１は、１／４波長板４５を通過すると円偏光ｅ２となる。この円偏光ｅ２は、液晶層２および第１の１／２波長板７を通過した後、直線偏光ｅ３となる。この直線偏光ｅ３の偏光方向は、第１の偏光板６の偏光方向に直交する。これによって、直線偏光ｅ３は、第１の偏光板６から外部に出射せず、表示品位の高いノーマリブラックの黒表示が得られる、いわゆる半透過型の液晶表示装置を実現することができる。 In the state where no electric field is applied to the liquid crystal layer 2, the light incident from the side opposite to the display surface of the liquid crystal display panel 5 becomes linearly polarized light e <b> 1 by the second polarizing plate 44. When the light passes through the / 4 wavelength plate 45, it becomes circularly polarized light e2. The circularly polarized light e2 becomes linearly polarized light e3 after passing through the liquid crystal layer 2 and the first half-wave plate 7. The polarization direction of the linearly polarized light e <b> 3 is orthogonal to the polarization direction of the first polarizing plate 6. As a result, the so-called transflective liquid crystal display device can be realized in which the linearly polarized light e3 is not emitted from the first polarizing plate 6 to the outside and a normally black black display with high display quality is obtained.
また、液晶層２に電界が印加された状態では、反表示面側からの入射光は、第２の偏光板４４を通過し、直線偏光ｇ１となる。この直線偏光ｇ１の光は、１／４波長板４５によって円偏光ｇ２となる。この円偏光ｇ２は、液晶層２、第１の１／２波長板７を通過して楕円偏光ｇ３となり、楕円偏光ｇ３は第１の偏光板６の偏光方向の光だけが通過して、白表示となる。 In addition, in a state where an electric field is applied to the liquid crystal layer 2, incident light from the non-display surface side passes through the second polarizing plate 44 and becomes linearly polarized light g1. The light of this linearly polarized light g1 becomes circularly polarized light g2 by the quarter wavelength plate 45. The circularly polarized light g2 passes through the liquid crystal layer 2 and the first half-wave plate 7 to become elliptically polarized light g3, and the elliptically polarized light g3 passes only light in the polarization direction of the first polarizing plate 6 and passes through white light. Display.
図８および図９をも参照して、液晶表示パネル５を表示面側から見たとき、すなわち液晶分子の電界無印加時の初期配向方向（＝ラビング方向）に直交する方向を基準軸（＝０°）とし、その基準軸から各軸までの反時計まわりの角度を遅相軸等の角度とすると、第１の偏光板６の吸収軸の角度θｐ１は１７１°である。第１の１／２波長板７の遅相軸の角度θｆ１は１５３°（位相差値Δｎｄ＝２７０ｎｍ）である。１／４波長板４５の遅相軸の角度θｆ２は２°（位相差値Δｎｄ＝１４０ｎｍ）であり、第２の偏光板４４の吸収軸の角度θｐ２は４７°である。１／４波長板４５には、日本ゼオン株式会社製、製品名「ゼオノアフィルム」、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１．０であるもの（ｎｘ＝１．５２４２４，ｎｙ＝１．５２，ｎｚ＝１．５２）を使用し、第２の偏光板４４には、日東電工株式会社製、製品名「ＴＥＧ１４６５ＤＵＨＣ」を使用した。 8 and 9, when the liquid crystal display panel 5 is viewed from the display surface side, that is, the direction orthogonal to the initial alignment direction (= rubbing direction) when no electric field is applied to the liquid crystal molecules, the reference axis (= 0 °), and the counterclockwise angle from the reference axis to each axis is an angle such as a slow axis, the angle θp1 of the absorption axis of the first polarizing plate 6 is 171 °. The slow axis angle θf1 of the first half-wave plate 7 is 153 ° (phase difference value Δnd = 270 nm). The angle θf2 of the slow axis of the quarter-wave plate 45 is 2 ° (phase difference value Δnd = 140 nm), and the angle θp2 of the absorption axis of the second polarizing plate 44 is 47 °. The quarter wave plate 45 is manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., product name “Zeonor Film”, nx> ny = nz, Nz = 1.0 (nx = 1.52424, ny = 1.52, nz). = 1.52), and the product name “TEG1465DUHC” manufactured by Nitto Denko Corporation was used for the second polarizing plate 44.
第１の１／２波長板７の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸との交差角度は、好適には５３°以上７３°以下に選ばれ、より好ましくは６３°に選ばれる。電界無印加時の液晶分子の配向軸と１／４波長板４５の遅相軸との交差角度は９２°に選ばれる。さらに第１の偏光板６の吸収軸と第２の偏光板４４の吸収軸との交差角度（θｐ１−θｐ２）は、好適には９０°以上１３０°以下、より好ましくは１２４°に選ばれる。 The crossing angle between the slow axis of the first half-wave plate 7 and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied is preferably selected from 53 ° to 73 °, more preferably 63 °. It is. The crossing angle between the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied and the slow axis of the quarter wave plate 45 is selected to be 92 °. Further, the crossing angle (θp1-θp2) between the absorption axis of the first polarizing plate 6 and the absorption axis of the second polarizing plate 44 is preferably selected from 90 ° to 130 °, more preferably 124 °.
これによって、黒レベルの表示品位が高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。 As a result, it is possible to realize normally black black display with high black level display quality.
１，１ａ 液晶表示装置
２ 液晶層
３ 表示面
４ 光反射層
５ 液晶表示パネル
６ 第１の偏光板
７ 第１の１／２波長板
１０ 第１の基板
１１ 遮光層
１２ カラーフィルタ層
１３ 共通電極
１４ 第１の配向層
１５ 柱状部
１６ 第２の配向層
１７ 透明電極
１８ 第５の層間絶縁層
１９ 第４の層間絶縁層
２０ ドレイン電極
２１ ソース電極
２２ 層間接続部
２３ 第３の層間絶縁層
２４ 第２の層間絶縁層
２５ 第１の層間絶縁層
２６ 第２のゲート絶縁層
２７ 第１のゲート絶縁層
２８ 第２の基板
２９ チャネル部
３０ 半導体層
３１ ゲート電極
４３ 反表示面
４４ 第２の偏光板
４５ １／４波長板
４６ 光透過部
４７ 光反射部
５０ 第２の１／２波長板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Liquid crystal display device 2 Liquid crystal layer 3 Display surface 4 Light reflection layer 5 Liquid crystal display panel 6 1st polarizing plate 7 1st 1/2 wavelength plate 10 1st board | substrate 11 Light-shielding layer 12 Color filter layer 13 Common electrode DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 1st alignment layer 15 Columnar part 16 2nd alignment layer 17 Transparent electrode 18 5th interlayer insulation layer 19 4th interlayer insulation layer 20 Drain electrode 21 Source electrode 22 Interlayer connection part 23 3rd interlayer insulation layer 24 Second interlayer insulating layer 25 First interlayer insulating layer 26 Second gate insulating layer 27 First gate insulating layer 28 Second substrate 29 Channel portion 30 Semiconductor layer 31 Gate electrode 43 Counter display surface 44 Second polarization Plate 45 1/4 wavelength plate 46 Light transmission portion 47 Light reflection portion 50 Second half wavelength plate
Claims (6)
液晶層を有するとともに、表示面側から入射して前記液晶層を通過した光を反射する光反射部を有する液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの前記表示面側に配置される第１の偏光板と、
前記液晶表示パネルと前記第１の偏光板との間にある第１の１／２波長板と、を備え、
前記液晶層は、その位相差が前記第１の１／２波長板の位相差の１／２よりも小さく、
前記第１の１／２波長板は、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸と交差するとともに、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙとし、その厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たしている液晶表示装置。 A birefringence control type liquid crystal display device that performs display in normally black,
A liquid crystal display panel having a liquid crystal layer and having a light reflecting portion that reflects light that has entered the display surface side and passed through the liquid crystal layer;
A first polarizing plate disposed on the display surface side of the liquid crystal display panel;
A first half-wave plate between the liquid crystal display panel and the first polarizing plate,
The liquid crystal layer has a retardation smaller than ½ of the retardation of the first ½ wavelength plate,
In the first half-wave plate, the slow axis intersects the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied, and the refractive indexes in the directions perpendicular to each other in the plane are nx and ny, respectively. A liquid crystal display device satisfying a relationship of nx>nz> ny, where nz is the refractive index in the thickness direction.
前記液晶表示パネルの前記反表示面側に配置される第２の偏光板と、
前記液晶表示パネルと前記第２の偏光板との間に設けられる１／４波長板と、をさらに備え、
前記１／４波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とはほぼ９０°で交差している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display panel has a light transmission part that transmits the light incident from the non-display surface side through the liquid crystal layer,
A second polarizing plate disposed on the non-display surface side of the liquid crystal display panel;
A quarter wavelength plate provided between the liquid crystal display panel and the second polarizing plate,
4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein a slow axis of the ¼ wavelength plate and an alignment axis of liquid crystal molecules when no electric field is applied intersect at approximately 90 °. 5.
前記１／４波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とは９０°で交差しており、
前記第２の１／２波長板の遅相軸と前記第１の１／２波長板の遅相軸とは９０°以上１１０°以下で交差している請求項４に記載の液晶表示装置。 A second half-wave plate provided between the quarter-wave plate and the second polarizing plate;
The slow axis of the quarter-wave plate and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied intersect at 90 °,
5. The liquid crystal display device according to claim 4, wherein the slow axis of the second half-wave plate and the slow axis of the first half-wave plate intersect at 90 ° or more and 110 ° or less.
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