JP3342417B2 - Liquid crystal display - Google Patents
Liquid crystal displayInfo
- Publication number
- JP3342417B2 JP3342417B2 JP23930898A JP23930898A JP3342417B2 JP 3342417 B2 JP3342417 B2 JP 3342417B2 JP 23930898 A JP23930898 A JP 23930898A JP 23930898 A JP23930898 A JP 23930898A JP 3342417 B2 JP3342417 B2 JP 3342417B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- phase difference
- difference compensating
- compensating element
- crystal layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ用モ
ニターディスプレイ及び、ビデオ映像等を表示する液晶
表示装置に関し、特に視角特性に優れた液晶表示装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a monitor display for a computer and a liquid crystal display device for displaying video images and the like, and more particularly to a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics.
【0002】[0002]
【従来の技術】液晶表示装置の視角を拡大するために、
様々な表示モードが提案されている。代表的な例とし
て、横電界を用いることで液晶分子を基板表面に平行
に運動させるIPS(In−P1aneSwitchi
ng)モード、電圧無印加時に液晶分子を基板表面に
対して概ね垂直配向させておき、電圧印加時の液晶分子
の傾斜方向を分割する液晶表示装置(特開平7−280
68号公報)や電圧無印加時に液晶分子を基板表面に
概ね水平に配向させておき、電圧印加時に液晶分子の立
ち上がり方向の異なる領域を形成することにより視角を
拡大する液晶表示装置(特開平10−3081号公報)
を挙げることができる。2. Description of the Related Art In order to increase the viewing angle of a liquid crystal display device,
Various display modes have been proposed. As a typical example, IPS (In-P1aneSwitch) that moves liquid crystal molecules in parallel to the substrate surface by using a lateral electric field is used.
ng) mode, a liquid crystal display device in which liquid crystal molecules are oriented substantially perpendicular to the substrate surface when no voltage is applied and the tilt direction of the liquid crystal molecules is divided when a voltage is applied (Japanese Patent Laid-Open No. 7-280).
No. 68) or a liquid crystal display device in which a liquid crystal molecule is oriented substantially horizontally on the substrate surface when no voltage is applied, and a region where the rising direction of the liquid crystal molecule rises when a voltage is applied is formed to enlarge the viewing angle (Japanese Patent Laid-Open No. -3081)
Can be mentioned.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】IPSモードでは、
表示絵素内に非透明の電極を複数設ける必要があるた
め、開口部分が減少し、表示装置の透過率(表示輝度)
が低くなるという問題があった。特開平7−2806
8号公報に開示の液晶表示装置は、誘電率異方性が負の
液晶材料(n型液晶)と垂直配向処理した基板を用いて
いるので、通常の誘電率異方性が正の液晶材料(p型液
晶)と水平配向処理した基板を用いる場合に比べて液晶
材料の注入に要する時間が2倍以上長くなり、製造効率
が低下するという問題があった。特開平10−308
1号公報に開示の液晶表示装置では基板の上下に配置し
た透明電極により液晶分子を駆動するので、IPSモー
ドで問題となった透過率の低下は生じず、また誘電率異
方性が正の液晶材料と水平配向処理した基板を用いるの
で特開平7−28068号公報で問題となった製造効率
が低下する問題は生じないが、視角特性が特開平7−2
8068号公報に開示されている液晶表示装置よりも劣
るという問題があった。特開平10−3081号公報に
開示の液晶表示装置は、特に、表示面の上下方向での階
調特性が非対称であるという問題があった。In the IPS mode,
Since it is necessary to provide a plurality of non-transparent electrodes in a display picture element, the number of openings is reduced and the transmittance (display luminance) of the display device is reduced.
There was a problem that it became low. JP-A-7-2806
No. 8 discloses a liquid crystal display device having a negative dielectric anisotropy (n-type liquid crystal) and a substrate which has been subjected to a vertical alignment process. There is a problem that the time required for injecting the liquid crystal material is more than twice as long as the case where the substrate (p-type liquid crystal) and the substrate subjected to the horizontal alignment treatment are used, and the manufacturing efficiency is reduced. JP-A-10-308
In the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1 (1993) -1994, liquid crystal molecules are driven by transparent electrodes disposed above and below the substrate, so that the transmittance, which is a problem in the IPS mode, does not decrease, and the dielectric anisotropy is positive. Since the liquid crystal material and the substrate subjected to the horizontal alignment treatment are used, there is no problem that the manufacturing efficiency is reduced, which is a problem in JP-A-7-28068, but the viewing angle characteristics are reduced.
There is a problem that it is inferior to the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent No. 8068. The liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-3081 has a problem that the gradation characteristics in the vertical direction of the display surface are asymmetric.
【0004】本発明は、上述の従来技術の問題を解決す
るためになされたものであり、製造効率及び透過率を犠
牲にすることなく視角の特性に優れた液晶表示装置を提
供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics without sacrificing manufacturing efficiency and transmittance. And
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、両方が透明な第1及び第2基板と、該第1と第2基
板との間に挟持され、正の誘電異方性を有するネマティ
ック液晶材料からなる液晶層と、該第1及び第2基板に
それぞれ設けられ、該第1及び第2基板に略垂直な電界
を該液晶層に印加する第1及び第2電極と、該第1及び
第2基板のそれぞれの外側に設けられ、直交ニコル状態
に配置された第1及び第2偏光板とを有する液晶表示装
置において、該液晶層は、表示絵素領域ごとに、液晶分
子の配向が互いに異なる第1及び第2ドメインを少なく
とも有し、該第1偏光板と該第1基板との間に、正の屈
折率異方性を有する第1位相差補償素子を、該第2偏光
板と該第2基板との間に、正の屈折率異方性を有する第
2位相差補償素子を、該第1位相差補償素子と該第2位
相差補償素子の遅相軸を基板表面に平行で且つ互いに平
行に、電圧無印加状態にある該液晶層の遅相軸と略直交
するように配置し、該第1偏光板と該第1位相差補償素
子との間、または該第2偏光板と該第2位相差補償素子
との間に、少なくとも1枚の第3位相差補償素子を配置
してなり、該第3位相差補償素子の屈折率楕円体は、3
つの主軸a,b,cを有し、それぞれの主軸a,b,c
の方向の屈折率をna,nb,ncとし、nc>na>
nbの関係をなしており、主軸a及び主軸bが基板に平
行な面内にあり、主軸cが基板面法線方向に平行であっ
て、主軸aが該位相差補償素子に隣接した偏光板の偏光
軸に直交しており、該第1、第2及び第3の位相差補償
素子が、電圧無印加時に基板表面に対してほぼ平行に配
向する該液晶層の液晶分子の屈折率異方性を補償する構
成を有し、そのことによって上記目的が達成される。According to the liquid crystal display device of the present invention, both are sandwiched between transparent first and second substrates, and the first and second substrates have a positive dielectric anisotropy. A liquid crystal layer comprising a nematic liquid crystal material having first and second electrodes provided on the first and second substrates, respectively, for applying an electric field substantially perpendicular to the first and second substrates to the liquid crystal layer; In a liquid crystal display device having first and second polarizers provided outside each of the first and second substrates and arranged in a crossed Nicols state, the liquid crystal layer comprises liquid crystal molecules for each display pixel region. A first phase difference compensating element having a positive refractive index anisotropy between the first polarizing plate and the first substrate. A second phase difference compensating element having a positive refractive index anisotropy is provided between the two polarizing plates and the second substrate. The slow axes of the first phase difference compensating element and the second phase difference compensating element are arranged parallel to the substrate surface and parallel to each other so as to be substantially orthogonal to the slow axis of the liquid crystal layer in a state where no voltage is applied. And disposing at least one third phase difference compensating element between the first polarizing plate and the first phase difference compensating element or between the second polarizing plate and the second phase difference compensating element. And the refractive index ellipsoid of the third phase difference compensating element is 3
Has two main axes a, b, c, and each main axis a, b, c
Are defined as na, nb, and nc, and nc>na>
nb, the main axis a and the main axis b are in a plane parallel to the substrate, the main axis c is parallel to the normal direction of the substrate surface, and the main axis a is adjacent to the phase difference compensating element. And the first, second, and third phase difference compensating elements are oriented substantially parallel to the substrate surface when no voltage is applied. The above-mentioned object is achieved by having a configuration for compensating the characteristics.
【0006】前記液晶層リタデーション値をdlc・Δ
n、前記第3の位相差補償素子の前記屈折率楕円体のそ
れぞれの主軸a,b,cの方向の屈折率をna,nb,
ncとし、該第3の位相差補償素子の面内リタデーショ
ンをd・(na−nb)、厚さ方向のリタデーションを
d・(na−nc)とし、パラメータRL、NZをそれ
ぞれ、RL=d・(na−nc)/(dlc・Δn)、N
Z=(na−nc)/(na−nb)、と定義し、前記
第3の位相差補償素子が第1偏光板と第1相差補償素子
との間及び第2偏光板と第2補償素子との間に各々設け
られ、それら2枚の第3位相差補償素子のRLの和をR
Lsumと定義するとき、0≦|RLsum|≦2であ
り、且つ、前記2枚の第3位相差補償素子のそれぞれ
が、log(|NZ|)≧2.0・|RL|−1.2を
満足し、但し、RL<0、NZ<0である構成とするこ
とが好ましい。The retardation value of the liquid crystal layer is represented by d lc · Δ
n, the refractive indices in the directions of the principal axes a, b, c of the refractive index ellipsoid of the third phase difference compensating element are na, nb,
nc, the in-plane retardation of the third phase difference compensating element is d · (na−nb), the retardation in the thickness direction is d · (na−nc), and the parameters RL and NZ are respectively RL = d · (Na−nc) / (d lc · Δn), N
Z = (na−nc) / (na−nb), wherein the third phase difference compensating element is provided between the first polarizing plate and the first phase difference compensating element and between the second polarizing plate and the second compensating element. And the sum of RL of the two third phase difference compensating elements is represented by R
When defined as Lsum, 0 ≦ | RLsum | ≦ 2, and each of the two third phase difference compensating elements has log (| NZ |) ≧ 2.0 · | RL | −1.2. Is satisfied, provided that RL <0 and NZ <0.
【0007】前記2枚の第3位相差補償素子のRL及び
NZがそれぞれ互いに等しいことが好ましい。Preferably, RL and NZ of the two third phase difference compensating elements are equal to each other.
【0008】以下、作用について説明する。Hereinafter, the operation will be described.
【0009】本発明の液晶表示装置は、直交ニコル状態
に配置された一対の偏光板の間に配置された正の誘電異
方性を有するネマティック液晶材料からなる液晶層に略
垂直な電界を印加することによって、ノーマリーブラッ
クモード(電圧無印加時に黒表示)を行う。液晶層は、
表示絵素領域毎に、液晶分子の配向が互いに異なる第1
及び第2ドメインを少なくとも有するので、視角方向に
よる表示品位を向上させることができる。In the liquid crystal display device according to the present invention, a substantially vertical electric field is applied to a liquid crystal layer made of a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy disposed between a pair of polarizing plates disposed in a crossed Nicols state. Thus, a normally black mode (black display when no voltage is applied) is performed. The liquid crystal layer
The first liquid crystal molecules having different orientations are different for each display picture element region.
And at least the second domain, the display quality in the viewing angle direction can be improved.
【0010】液晶セルと偏光板との間に位相差補償素子
を設けることにより、電圧無印加時において基板の表面
に対して概ね平行に配向する液晶分子の屈折率異方性を
補償し、正面方向を含む全ての視角方向において、視角
依存性の極めて少ない黒表示を実現する。すなわち、正
の屈折率異方性を有する第1の位相差補償素子および第
2の位相差補償素子をそれぞれ液晶セルの両側に、それ
らの遅相軸を基板表面に平行で、互いの遅相軸が平行
で、且つ、液晶層の遅相軸と直交するように配置するこ
とによって、正面方向から見たときの液晶分子の屈折率
異方性を効果的に補償することができる。さらに、正の
屈折率異方性を有する第3の位相差補償素子を、その遅
相軸を基板表面の法線方向に平行に配置することによっ
て、視角変化に伴う透過率変化を補償し、黒浮きを無く
すことができる。また、第3の位相差補償素子の面内で
の屈折率が最大である主軸を、該位相差補償素子に近い
側の偏光板の偏光軸と概ね直交するように配置すること
によって、楕円偏光の偏光軸の回転を補償し、更に視角
特性の優れた表示を提供することができる。[0010] By providing a phase difference compensating element between the liquid crystal cell and the polarizing plate, the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules oriented substantially parallel to the surface of the substrate when no voltage is applied is compensated for. In all viewing angle directions including the direction, black display with extremely little viewing angle dependency is realized. That is, the first phase difference compensating element and the second phase difference compensating element having positive refractive index anisotropy are respectively provided on both sides of the liquid crystal cell, and their slow axes are parallel to the substrate surface. By arranging the liquid crystal molecules so that their axes are parallel and perpendicular to the slow axis of the liquid crystal layer, the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules when viewed from the front can be effectively compensated. Further, by disposing a third phase difference compensating element having a positive refractive index anisotropy in such a manner that its slow axis is parallel to the normal direction of the substrate surface, the transmittance change accompanying the viewing angle change is compensated, Black floating can be eliminated. In addition, the elliptically polarized light can be obtained by arranging the principal axis of the third phase difference compensating element having the maximum refractive index in the plane so as to be substantially orthogonal to the polarization axis of the polarizing plate closer to the phase difference compensating element. Can be compensated for, and a display with further excellent viewing angle characteristics can be provided.
【0011】また、液晶層のリタデーション値(dlc・
Δn)、第3の位相差補償素子の面内リタデーション
(d・(na−nb))、厚さ方向のリタデーション
(d・(na−nc))として、さらに、2つのパラメ
ータRLとNZを以下のように定義すると、 RL=d・(na−nc)/(dlc・Δn) NZ=(na−nc)/(na−nb) パラメータRLとNZとを適切に選んで組み合わせるこ
とによって、ほぼ全方位に亘って極めて優れた視角特性
を有し、且つ、所望のコントラスト比が得られる液晶表
示装置を実現することができる。The retardation value of the liquid crystal layer (d lc ·
Δn), in-plane retardation (d · (na−nb)) of the third phase difference compensating element, and retardation in the thickness direction (d · (na−nc)). RL = d · (na−nc) / (d lc · Δn) NZ = (na−nc) / (na−nb) By appropriately selecting and combining the parameters RL and NZ, It is possible to realize a liquid crystal display device having extremely excellent viewing angle characteristics in all directions and obtaining a desired contrast ratio.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】まず、以下の実施例の説明で共通
して使用する、液晶層、偏光板、位相差板の構成を特徴
付けるパラメータを次のように定義する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, parameters that are commonly used in the description of the following embodiments and that characterize the structures of a liquid crystal layer, a polarizing plate, and a retardation plate are defined as follows.
【0013】各パラメータ、特に角度の値の定義は液晶
パネルに上に適当に設定したXYZ直交座標系を基準と
して行う。図1(a)〜(c)に示したように基準とな
る座標系は、XY平面が液晶パネル表面に平行であれば
よく、X軸及びY軸の向きは何ら制限されない(図1
(a)〜(c)のいずれでもよい)。ただし、一つの液
晶表示装置においては、液晶層、偏光板、位相差板何れ
に対しても共通の軸とする。以下の説明ではこの基準と
なる座標系の主軸をX_REF,Y_REF,Z_RE
Fとする。The definition of each parameter, particularly the value of the angle, is based on an XYZ orthogonal coordinate system appropriately set on the liquid crystal panel. As shown in FIGS. 1A to 1C, the reference coordinate system only needs to have the XY plane parallel to the liquid crystal panel surface, and the directions of the X axis and the Y axis are not limited at all.
(A) to (c)). However, in one liquid crystal display device, a common axis is used for all of the liquid crystal layer, the polarizing plate, and the retardation plate. In the following description, X_REF, Y_REF, Z_RE
F.
【0014】液晶層の液晶分子の配向状態を特徴付ける
パラメータについて図2を用いて説明する。図2(a)
は液晶セルの斜視図である。以下の説明は、簡単の為に
均一な配向状態にあるドメインについて説明する。絵素
領域が複数のドメインに配向分割された構成において、
各ドメインの液晶層を特徴付けるパラメータは、液晶
層のリタデーション値、液晶層のツイスト角度及び
液晶分子(液晶層の厚み方向の中間に位置する液晶分
子)の配向方向(液晶層の遅相軸)である。The parameters that characterize the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer will be described with reference to FIG. FIG. 2 (a)
FIG. 3 is a perspective view of a liquid crystal cell. In the following description, domains in a uniform alignment state will be described for simplicity. In the configuration in which the picture element region is orientation-divided into a plurality of domains,
The parameters that characterize the liquid crystal layer in each domain are the retardation value of the liquid crystal layer, the twist angle of the liquid crystal layer, and the orientation direction of liquid crystal molecules (liquid crystal molecules located in the middle of the thickness direction of the liquid crystal layer) (slow axis of the liquid crystal layer). is there.
【0015】図2(b)は液晶層の断面図である。液晶
層のリタデーション値は、基板5101及び5102で
挟持された液晶層の液晶5103の屈折率異方性△n
と、基板5101(例えば、カラーフィルタを形成した
基板)と基板5102(例えばTFTアレイを形成した
基板)との距離(液晶層の厚さ=セルギャップ)dlcと
の積dlc・△nとする。FIG. 2B is a sectional view of the liquid crystal layer. The retardation value of the liquid crystal layer is equal to the refractive index anisotropy of the liquid crystal 5103 of the liquid crystal layer sandwiched between the substrates 5101 and 5102.
And the product d lc · △ n of the distance (the thickness of the liquid crystal layer = cell gap) d lc between the substrate 5101 (for example, the substrate on which the color filter is formed) and the substrate 5102 (for example, the substrate on which the TFT array is formed) I do.
【0016】図2(c)は液晶セルを観測者側から観測
したときの平面図である。直線5104は光源側基板5
102に隣接した液晶分子の長軸に平行な直線であり、
直線5105は観測者側基板5101に隣接した液晶分
子の長軸に平行な直線である。簡単の為に液晶分子のツ
イスト角度が90°以下の場合について説明する。この
場合、液晶層のツイスト角は直線5104を直線510
4が直線5105に一致するまで回転させたときの回転
角度であって、反時計回りの回転を正とする。この角度
を、図中にθtwistとして示した。FIG. 2C is a plan view when the liquid crystal cell is observed from the observer side. The straight line 5104 is the light source side substrate 5
A straight line parallel to the long axis of the liquid crystal molecule adjacent to 102;
The straight line 5105 is a straight line parallel to the long axis of the liquid crystal molecules adjacent to the observer-side substrate 5101. For simplicity, a case where the twist angle of the liquid crystal molecules is 90 ° or less will be described. In this case, the twist angle of the liquid crystal layer is changed from the straight line 5104 to the straight line 510.
4 is a rotation angle when rotated until it coincides with the straight line 5105, and a counterclockwise rotation is defined as positive. This angle is shown as θtwist in the figure.
【0017】液晶層の配向方向は次のように定義する。
図2(c)に示したθtwistを二等分する直線を直線5
106とする。この直線5106は、液晶層の厚さ方向
の中間に位置する液晶分子が電界によって立ち上がる方
向と一致し、液晶層の配向方向または遅相軸と呼ぶ。液
晶層に中間的な透過率を与える電圧(中間調電圧)を印
加したとき、液晶層中の液晶分子の中でその長軸が直線
5106と平行な液晶分子を考える。液晶セルの直線5
106に平行な断面図を図2(d)に示す。液晶分子の
起き上がり方向を矢先とし、かつ直線5106に平行な
矢印を5107とする。液晶層の配向方向は反時計回り
を正としたときの基準軸X_REFとの成す角度βとす
る。The orientation direction of the liquid crystal layer is defined as follows.
The straight line bisecting θtwist shown in FIG.
106. This straight line 5106 coincides with the direction in which the liquid crystal molecules located in the middle of the thickness direction of the liquid crystal layer rise due to the electric field, and is called the orientation direction or slow axis of the liquid crystal layer. When a voltage (halftone voltage) giving an intermediate transmittance is applied to the liquid crystal layer, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer whose major axis is parallel to the straight line 5106 are considered. Liquid crystal cell straight line 5
A cross-sectional view parallel to 106 is shown in FIG. The rising direction of the liquid crystal molecules is indicated by an arrow, and the arrow parallel to the straight line 5106 is indicated by 5107. The orientation direction of the liquid crystal layer is an angle β formed with the reference axis X_REF when counterclockwise is defined as positive.
【0018】偏光板のパラメータは、偏光軸(透過軸)
の方向(角度)である。偏光軸の方向の規定の仕方を説
明する(図示せず)。偏光軸の方向は、基準軸X_RE
Fとの成す角度で規定し、反時計回りを正として表し
た。無論、任意の偏光軸の方向αで表される偏光板と、
α+180°及びα−180°で表される偏光板の偏光
軸の方向はすべて等価である。The parameter of the polarizing plate is a polarization axis (transmission axis).
Direction (angle). A method of defining the direction of the polarization axis will be described (not shown). The direction of the polarization axis is the reference axis X_RE.
The angle was defined as an angle with F, and the counterclockwise direction was defined as positive. Of course, a polarizing plate represented by any polarization axis direction α,
The directions of the polarization axes of the polarizing plates represented by α + 180 ° and α−180 ° are all equivalent.
【0019】位相差板のパラメータについて定義する。
位相差板のパラメータは面内リタデーション値(表示
面に平行な面内)、厚さ方向リタデーション値(液晶
表示面に垂直な方向)、主軸aの角度(X_REFと
主軸aの成す角度)、パラメータRL(厚さ方向のリ
タデーション値の液晶層のリタデーション値に対する
比、パラメータNZ(厚さ方向のリタデーション値の
面内リタデーション値に対する比)である。The parameters of the phase difference plate are defined.
The parameters of the retardation plate include an in-plane retardation value (in a plane parallel to the display surface), a thickness direction retardation value (a direction perpendicular to the liquid crystal display surface), an angle of the main axis a (an angle between X_REF and the main axis a), and a parameter. RL (the ratio of the retardation value in the thickness direction to the retardation value of the liquid crystal layer) and the parameter NZ (the ratio of the retardation value in the thickness direction to the in-plane retardation value).
【0020】位相差板の屈折率楕円体を図3に示す。本
実施例で用いる位相差板の屈折率楕円体の3つの主軸を
a,b及びcとする。主軸a,b及びcは直交座標系を
成している。また主軸a,bは位相板表面に平行な面
内、即ち表示面に平行な面内にある。この時、主軸a,
b及びcに沿った屈折率の値をそれぞれna,nb及び
ncとする。また、位相差板の厚さをdとする。FIG. 3 shows a refractive index ellipsoid of the retardation plate. The three main axes of the refractive index ellipsoid of the retardation plate used in this embodiment are a, b, and c. The main axes a, b and c form an orthogonal coordinate system. The main axes a and b are in a plane parallel to the phase plate surface, that is, in a plane parallel to the display surface. At this time, the spindle a,
The values of the refractive index along b and c are defined as na, nb and nc, respectively. Further, the thickness of the phase difference plate is d.
【0021】 位相差板の面内リタデーションは、d
・(na−nb)と定義する。The in-plane retardation of the retardation plate is d
-It is defined as (na-nb).
【0022】 厚さ方向リタデーションは、d・(n
a−nc)と定義する。The retardation in the thickness direction is d · (n
a-nc).
【0023】 主軸aの角度は、基準軸X_REFと
主軸aの成す角度γと定義する。角度の符号は反時計回
りを正とする。The angle of the main axis a is defined as an angle γ between the reference axis X_REF and the main axis a. The sign of the angle is positive in the counterclockwise direction.
【0024】 パラメータRLは、d・(na−n
c)/(dlc・Δn)と定義する。The parameter RL is d · (na−n
c) / (d lc · Δn)
【0025】 パラメータNZは、(na−nc)/
(na−nb)と定義する。The parameter NZ is (na−nc) /
(Na-nb).
【0026】以下、図面を参照しながら、本発明の実施
形態を説明する。先ず、図4を参照しながら、本発明の
液晶表示装置の動作原理を説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the operation principle of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to FIG.
【0027】図4は、本発明による液晶表示装置100
を模式的に表した図である。図4では、透過型液晶表示
装置を例示する。FIG. 4 shows a liquid crystal display device 100 according to the present invention.
It is the figure which represented typically. FIG. 4 illustrates a transmission type liquid crystal display device.
【0028】液晶表示装置100は、液晶層101と、
液晶層101に電圧を印加する一対の電極100a及び
100bと、液晶層101の両側に配置された一対の位
相差板(勿論、位相差補償フィルム、液晶セル等適切な
屈折率異方性を有するものであれば何を用いてもよい)
102及び103と、さらに、位相差板102及び10
3のそれぞれの外側に設けられた位相差板104及び1
05、これらの構成要素を挟持し、直交ニコル状態に配
置された一対の偏光板108及び109を有している。
図4中の偏光板108及び109中の矢印は偏光板の偏
光軸(透過軸)である。The liquid crystal display device 100 includes a liquid crystal layer 101,
A pair of electrodes 100a and 100b for applying a voltage to the liquid crystal layer 101, and a pair of retardation plates disposed on both sides of the liquid crystal layer 101 (of course, having a suitable refractive index anisotropy such as a retardation compensation film and a liquid crystal cell). Anything can be used.)
102 and 103, and further, retardation plates 102 and 10
3 and retarders 104 and 1 provided outside each of
05, a pair of polarizing plates 108 and 109 sandwiching these components and arranged in a crossed Nicols state.
Arrows in the polarizers 108 and 109 in FIG. 4 indicate the polarization axis (transmission axis) of the polarizer.
【0029】図4に示した液晶層101は、電圧を印加
していない状態における、1表示絵素領域内の液晶分子
の配向を示している。図4中の楕円は液晶分子を模式的
に表している。液晶材料としては、正の誘電異方性を有
するネマティック液晶材料(Np液晶材料と略す)を用
いる。液晶分子は、電圧無印加状態において、一対の基
板(不図示)及び電極の表面に概ね平行に配向してい
る。液晶層101を挟持するように一対の基板の液晶層
101側に形成された電極100a及び100bに電圧
を印加することによって、基板の表面に略垂直な方向の
電界が液晶層に印加される。The liquid crystal layer 101 shown in FIG. 4 shows the orientation of liquid crystal molecules in one display picture element region when no voltage is applied. The ellipses in FIG. 4 schematically represent liquid crystal molecules. As a liquid crystal material, a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy (abbreviated as Np liquid crystal material) is used. The liquid crystal molecules are aligned substantially parallel to the surfaces of the pair of substrates (not shown) and the electrodes when no voltage is applied. By applying a voltage to the electrodes 100a and 100b formed on the liquid crystal layer 101 side of the pair of substrates so as to sandwich the liquid crystal layer 101, an electric field in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate is applied to the liquid crystal layer.
【0030】液晶層101は、図4に示したように、各
表示絵素領域内で、互いに異なる配向状態を有する第1
ドメイン101a及び第2ドメイン101bを有してい
る。図4の例では、第1ドメイン101a内の液晶分子
と第2ドメイン101b内の液晶分子のダイレクターが
互いに180°異なる方位角方向に配向している。電極
100aと100bとの間に電圧を印加すると、第1ド
メイン101a内の液晶分子は時計回りに立ち上がり、
第2ドメイン101b内の液晶分子は反時計回りに立ち
上がるように、すなわち互いに反対方向に立ち上がるよ
うに、液晶分子の配向が制御されている。この様な液晶
分子のダイレクターの配向は、配向膜を用いた公知の配
向制御技術を用いて実現できる。ダイレクターの配向方
向が180°異なる第1ドメインと第2ドメインを1つ
の表示絵素領域内に複数形成すると、視角特性を更に均
一にすることができる。As shown in FIG. 4, the liquid crystal layer 101 has first alignment states different from each other in each display picture element region.
It has a domain 101a and a second domain 101b. In the example of FIG. 4, the directors of the liquid crystal molecules in the first domain 101a and the directors of the liquid crystal molecules in the second domain 101b are oriented in azimuthal directions different from each other by 180 °. When a voltage is applied between the electrodes 100a and 100b, the liquid crystal molecules in the first domain 101a rise clockwise,
The orientation of the liquid crystal molecules in the second domain 101b is controlled so as to rise in the counterclockwise direction, that is, in the directions opposite to each other. Such director alignment of liquid crystal molecules can be realized using a known alignment control technique using an alignment film. By forming a plurality of first domains and second domains in which the director orientations differ by 180 ° in one display pixel region, the viewing angle characteristics can be made more uniform.
【0031】このように、配向分割された表示絵素を有
する液晶表示装置100の中間調表示画像を、表示面の
法線方向から第1ドメイン101a側に視角を倒して観
察した画像の輝度変化と、第2ドメイン101b側に倒
して観察した画像の輝度変化とは、対称になる。第1ド
メイン101aの面積と第2ドメイン101bの面積は
ほぼ同じであることが好ましい。なお、各表示絵素領域
ごとに各ドメインの面積を同じにする必要は必ずしも無
く、表示面全体で、第1ドメイン101aの面積の和と
第2ドメイン101bの面積の和とが互いに等しい構成
としてもよい。配向分割の構成は上記の例に限られな
い。As described above, the luminance change of the image obtained by observing the halftone display image of the liquid crystal display device 100 having the display pixels divided in the orientation direction from the normal direction of the display surface to the first domain 101a side. And the luminance change of the image observed while tilted toward the second domain 101b is symmetric. It is preferable that the area of the first domain 101a and the area of the second domain 101b are substantially the same. It is not always necessary to make the area of each domain the same for each display picture element region, and the sum of the area of the first domain 101a and the sum of the area of the second domain 101b are equal to each other over the entire display surface. Is also good. The configuration of the orientation division is not limited to the above example.
【0032】図4に示したように、第1ドメイン101
a内の液晶分子のダイレクターと第2ドメイン101b
内の液晶分子のダイレクターとは、方位角方向が互いに
180°異なる方向に配向しており、この方向は、図4
中の矢印609で表される方向と平行である。本願明細
書においては、方向609を電圧無印加状態における液
晶層の遅相軸方向とする。より一般的には、電圧無印加
状態における液晶層の遅相軸方向は、液晶層の厚さ方向
の中央付近の液晶分子が電圧によって立ち上がる方向の
方位角方向と定義する。この定義は、液晶分子が基板表
面に対して平行配向(反平行も含む)した液晶層だけで
なく、ツイスト配向した液晶層についても適用できる。As shown in FIG. 4, the first domain 101
a of the liquid crystal molecules in a and the second domain 101b
The azimuth directions are different from each other by 180 ° with respect to the director of the liquid crystal molecules in this case.
It is parallel to the direction represented by the arrow 609 in the middle. In the specification of the present application, the direction 609 is the slow axis direction of the liquid crystal layer in the state where no voltage is applied. More generally, the direction of the slow axis of the liquid crystal layer in the state where no voltage is applied is defined as the azimuthal direction in which the liquid crystal molecules near the center in the thickness direction of the liquid crystal layer rise by voltage. This definition can be applied not only to a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are aligned parallel to the substrate surface (including antiparallel), but also to a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are twisted.
【0033】第1の位相差補償素子102、第2の位相
差補償素子103は、典型的には正の一軸性の屈折率異
方性を有し、その屈折率楕円体の最大の屈折率を有する
軸(すなわち遅相軸)(図4の矢印125、126方
向)は、基板表面に平行で、電圧無印加時の液晶層10
1の遅相軸と直交するように配置されている。従って、
電圧無印加状態における液晶分子の屈折率異方性に起因
する光漏れを抑制し、その結果として、優れた黒表示
(ノーマリーブラック特性)が得られる。The first phase difference compensating element 102 and the second phase difference compensating element 103 typically have a positive uniaxial refractive index anisotropy, and the maximum refractive index of the index ellipsoid. (That is, the slow axis) (the directions of arrows 125 and 126 in FIG. 4) are parallel to the substrate surface, and the liquid crystal layer 10 when no voltage is applied.
It is arranged to be orthogonal to one slow axis. Therefore,
Light leakage due to the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules in a state where no voltage is applied is suppressed, and as a result, excellent black display (normally black characteristics) is obtained.
【0034】第3の位相差補償素子は104及び105
は、典型的には二軸性の屈折率異方性を有し、その遅相
軸(図4の矢印121、122方向)は、基板表面の法
線方向に平行に配置されており、視角変化に伴う透過率
変化を補償する。さらに、第3の位相差補償素子104
及び105の基板の表面に平行な屈折率楕円体の主軸の
内で屈折率の大きい方の主軸(図4の矢印123、12
4)を、それぞれの位相差補償素子に近い側の偏光板の
偏光軸と直交するように配置することにより、楕円偏光
の偏光軸の回転を補償し、さらに、視角特性の優れた表
示を提供することが可能となる。なお、第3の位相差補
償素子104及び105は、いずれか一方のみを配置し
てもよい。The third phase difference compensating elements 104 and 105
Typically has biaxial refractive index anisotropy, and its slow axis (in the directions indicated by arrows 121 and 122 in FIG. 4) is arranged parallel to the normal direction of the substrate surface, and the viewing angle Compensate for the change in transmittance due to the change. Further, the third phase difference compensating element 104
And 105, the principal axes having the larger refractive index (indicated by arrows 123 and 12 in FIG. 4) among the principal axes of the refractive index ellipsoid parallel to the surface of the substrate.
4) is arranged so as to be orthogonal to the polarization axis of the polarizing plate on the side close to the respective phase difference compensating elements, thereby compensating for rotation of the polarization axis of elliptically polarized light and providing a display with excellent viewing angle characteristics. It is possible to do. Note that only one of the third phase difference compensating elements 104 and 105 may be arranged.
【0035】以下に、本発明の構成要素について、さら
に詳細に説明する。Hereinafter, the components of the present invention will be described in more detail.
【0036】(正の誘電異方性を有するネマティック液
晶材料:Np液晶材料)本発明では、現在広く用いられ
ているTNモードの液晶表示装置と同様、水平配向処理
を施した基板とNp液晶材料を用いる。従って、特開平
7−28068号公報の液晶表示装置のように垂直配向
処理を施した基板とNn液晶材料を用いる場合に比べ
て、液晶材料の注入時間を約1/2以下に短縮できる。
一般に、Np液晶材料はNn液晶材料に比べて低粘度で
あること、及び、水平配向処理基板表面は垂直配向処理
基板表面に比べて液晶材料に対して高い濡れ性を有して
いること等の要因が相乗的に影響し、その結果、液晶材
料を高速で注入できる。液晶表示装置の製造の各工程に
要する時間の中で、液晶材料の注入時間は大きな割合を
占めており、その時間を大幅に短縮することは、液晶表
示装置の製造効率の大幅な向上につながる。(Nematic Liquid Crystal Material Having Positive Dielectric Anisotropy: Np Liquid Crystal Material) In the present invention, like a TN mode liquid crystal display device widely used at present, a substrate subjected to a horizontal alignment treatment and an Np liquid crystal material are used. Is used. Therefore, the time required for injecting the liquid crystal material can be reduced to about に or less as compared with the case where the substrate subjected to the vertical alignment treatment and the Nn liquid crystal material are used as in the liquid crystal display device of JP-A-7-28068.
Generally, the Np liquid crystal material has a lower viscosity than the Nn liquid crystal material, and the horizontal alignment processing substrate surface has higher wettability to the liquid crystal material than the vertical alignment processing substrate surface. The factors have a synergistic effect, and as a result, the liquid crystal material can be injected at a high speed. Injection time of liquid crystal material accounts for a large percentage of the time required for each process of manufacturing a liquid crystal display device, and greatly reducing the time leads to a significant improvement in manufacturing efficiency of the liquid crystal display device. .
【0037】(垂直電界)本発明では、液晶層を挟持す
るように配設された一対の電極によって、液晶層に垂直
(基板に垂直)な電界を印加し、液晶分子を駆動する。
すなわち、従来のTNモードの液晶表示装置と同様の開
口率が得られるので、IPSモードのように不透明な電
極を表示絵素領域内に形成する必要がないので、IPS
モードの液晶表示装置よりも高い絵素開口率を有する液
晶表示装置が得られる。(Vertical Electric Field) In the present invention, a liquid crystal molecule is driven by applying a vertical electric field (perpendicular to the substrate) to the liquid crystal layer by a pair of electrodes disposed so as to sandwich the liquid crystal layer.
That is, since the same aperture ratio as that of the conventional TN mode liquid crystal display device can be obtained, it is not necessary to form an opaque electrode in the display pixel region unlike the IPS mode.
A liquid crystal display device having a higher pixel aperture ratio than the liquid crystal display device in the mode can be obtained.
【0038】(配向分割)現在、広く用いられているT
Nモードを含め、液晶分子を液晶層の厚さ方向に運動さ
せることにより透過率を変化させる液晶表示装置では、
表示輝度の視角依存性が大きい(視角特性が劣る)とい
う問題がある。この問題を図5A、5B、5Cを参照し
ながら説明する。図5A及び5Bは、ツイスト配向した
液晶層203を有する液晶表示装置を模式的に示す。こ
られの図において、直交ニコル状態に配置された一対の
偏光板206と207の間で、一対の電極201と20
2に液晶層203が挟持されている。液晶層203の厚
さ方向の中央付近に位置する液晶分子の長軸が図面の面
内に位置する(一番長く見える)ように描いてある。図
5Aは電圧無印加状態、図5Bは電圧印加状態を示す。(Orientation Division) At present, T is widely used.
In a liquid crystal display device that changes the transmittance by moving liquid crystal molecules in the thickness direction of the liquid crystal layer, including the N mode,
There is a problem that viewing angle dependence of display luminance is large (viewing angle characteristics are inferior). This problem will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, and 5C. FIGS. 5A and 5B schematically show a liquid crystal display device having a liquid crystal layer 203 twisted. In these figures, a pair of electrodes 201 and 20 are disposed between a pair of polarizing plates 206 and 207 arranged in a crossed Nicols state.
2 sandwiches the liquid crystal layer 203. The long axis of the liquid crystal molecules located near the center in the thickness direction of the liquid crystal layer 203 is drawn so as to be positioned in the plane of the drawing (looking longest). 5A shows a state where no voltage is applied, and FIG. 5B shows a state where a voltage is applied.
【0039】図5Aに示したように、電圧無印加状態に
おいては、厚さ方向の中央付近の液晶分子203aは基
板表面とほぼ平行に配向している。この状態を、視角方
向204と205とから観察しても、差は認められな
い。一方、図5Bに示したように、中間調を表示する電
圧を印加した状態では、視角方向によって、観察される
状態は異なる。これは、液晶分子が正の一軸性の屈折率
異方性(葉巻状の屈折率楕円体)を有していることに起
因する。電圧を印加すると、液晶分子203bは、プレ
チルトで決められた方向に立ち上がる(この例では、反
時計回り)。この液晶分子203bを204方向(液晶
分子203bの長軸方向に一致)から観察すると、葉巻
状の液晶分子203bの屈折率異方性は消失する(液晶
分子203bは円形に見える)。一方、205方向か
ら、液晶分子203bを観察すると、屈折率異方性は最
大となる。As shown in FIG. 5A, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules 203a near the center in the thickness direction are oriented substantially parallel to the substrate surface. Even if this state is observed from the viewing angle directions 204 and 205, no difference is recognized. On the other hand, as shown in FIG. 5B, when a voltage for displaying a halftone is applied, the observed state differs depending on the viewing angle direction. This is because the liquid crystal molecules have a positive uniaxial refractive index anisotropy (cigar-shaped refractive index ellipsoid). When a voltage is applied, the liquid crystal molecules 203b rise in the direction determined by the pretilt (counterclockwise in this example). When the liquid crystal molecules 203b are observed from the 204 direction (coincident with the long axis direction of the liquid crystal molecules 203b), the anisotropy of the refractive index of the cigar-shaped liquid crystal molecules 203b disappears (the liquid crystal molecules 203b look circular). On the other hand, when the liquid crystal molecules 203b are observed from the 205 direction, the refractive index anisotropy becomes maximum.
【0040】従って、矢印204の方向から液晶セル中
の液晶分子203bを見ると、大多数の液晶分子は円形
に見える、即ち液晶層の屈折率異方性は小さくなる。故
に、偏光板206を透過した直線偏光は液晶層203で
何ら偏光状態を変化させること無く偏光板207に到達
し、偏光板206の偏光軸に直交した偏光軸を持つ偏光
板207によって遮断されるため透過率が低下する。一
方、矢印205の方向から液晶セル中の液晶分子203
bを見るとき大多数の液晶分子は棒状に見える。即ち、
液晶層203の屈折率異方性は最大となる。故に、偏光
板206を通過した偏光は液晶層203によってその偏
光状態が変化し、偏光板207を透過する光の量は最大
となる。Therefore, when the liquid crystal molecules 203b in the liquid crystal cell are viewed from the direction of the arrow 204, most of the liquid crystal molecules look circular, that is, the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer becomes small. Therefore, the linearly polarized light transmitted through the polarizing plate 206 reaches the polarizing plate 207 without any change in the polarization state in the liquid crystal layer 203, and is blocked by the polarizing plate 207 having a polarizing axis orthogonal to the polarizing axis of the polarizing plate 206. Therefore, the transmittance decreases. On the other hand, the liquid crystal molecules 203 in the liquid crystal cell
When viewing b, most of the liquid crystal molecules look like rods. That is,
The liquid crystal layer 203 has the maximum refractive index anisotropy. Therefore, the polarization state of the polarized light that has passed through the polarizing plate 206 is changed by the liquid crystal layer 203, and the amount of light transmitted through the polarizing plate 207 is maximized.
【0041】その結果、図5Cに示すように液晶分子の
立ち上がり方向(図5Bの矢印204の方向)と、その
逆方向(図5Bの矢印205の方向)に視角を変化させ
たときの表示の輝度変化が大きく異なる。液晶表示装置
は、一般的には、上方向(12時方向)が205方向、
下方向(6時方向))が204方向となるように設定さ
れている。なお、図5中のそれぞれの曲線は、異なる印
加電圧に対する透過率を示す。As a result, as shown in FIG. 5C, the display when the viewing angle is changed in the rising direction of the liquid crystal molecules (the direction of arrow 204 in FIG. 5B) and in the opposite direction (the direction of arrow 205 in FIG. 5B). Brightness changes greatly. In general, the liquid crystal display device has an upward direction (12 o'clock direction) of 205 directions,
The downward direction (6 o'clock direction) is set to be the 204 direction. Note that each curve in FIG. 5 shows the transmittance for different applied voltages.
【0042】即ち、従来のTNモードでは、液晶分子の
配向方向に沿って視角を変化させた場合に著しく輝度変
化を生じていた。前述の説明から理解されるように、こ
のような階調特性の非対称性は、TNモードに限らず、
液晶分子が液晶セルのセル厚方向に運動する表示モード
であって、かつ配向分割が成されていないモードに共通
してみられる。That is, in the conventional TN mode, when the viewing angle is changed along the alignment direction of the liquid crystal molecules, the luminance significantly changes. As understood from the above description, such asymmetry of the gradation characteristic is not limited to the TN mode.
This is common to display modes in which liquid crystal molecules move in the cell thickness direction of a liquid crystal cell, and in which alignment division is not performed.
【0043】絵素領域毎に配向分割することによって、
階調特性の視角方向に対する非対称性を改善し、上下、
左右対称な階調特性(視角特性)が得られる。このこと
を図6A〜6Eを参照しながら説明する。図6A、6B
に示すように、例えば一絵素領域を電圧による液晶分子
の立ち上がり方向が180°異なるA、B二つの領域
(第1ドメイン及び第2ドメイン)に分割する。電圧無
印加状態においては、図6Aに示すように、いずれの領
域の液晶分子も基板表面に対してほぼ平行に配向してい
る(プレチルト角を簡単のために無視する)。中間調表
示の電圧を印加すると、図6Bに示したように、領域A
の液晶分子303aは反時計回り、領域Bの液晶分子3
03bは時計回り方向にそれぞれ立ち上がる(この立ち
上がり方向はプレチルト方向によって決められる)。領
域A及びBのそれぞれの階調特性は、先に説明したよう
に、視角方向304及び305に依存し、それぞれ、図
6C及び図6Dのようになる。領域Aと領域Bは一つの
絵素領域内に存在するため、一絵素領域全体の階調特性
は、図6Cと図6Dの階調特性を、それぞれの領域の面
積比を考慮して平均したものとなる。従って、領域Aの
面積SAと領域Bの面積をSBを1:1に設定すれば、
図6Eに示すように矢印304方向と矢印305の両方
向で対称な階調特性が得られる。By performing orientation division for each picture element region,
Improves the asymmetry of the gradation characteristics with respect to the viewing angle direction,
A symmetrical gradation characteristic (viewing angle characteristic) is obtained. This will be described with reference to FIGS. 6A and 6B
As shown in (1), for example, one pixel region is divided into two regions A and B (first domain and second domain) in which the rising directions of liquid crystal molecules by voltage differ by 180 °. In the state where no voltage is applied, as shown in FIG. 6A, the liquid crystal molecules in any region are oriented substantially parallel to the substrate surface (the pretilt angle is ignored for simplicity). When a voltage for halftone display is applied, as shown in FIG.
Of the liquid crystal molecules 303a of the region B are counterclockwise.
03b rises clockwise (the rising direction is determined by the pretilt direction). As described above, the tone characteristics of the regions A and B depend on the viewing angle directions 304 and 305, respectively, as shown in FIGS. 6C and 6D. Since the region A and the region B exist in one pixel region, the gradation characteristics of the whole one pixel region are calculated by averaging the gradation characteristics of FIGS. 6C and 6D in consideration of the area ratio of each region. It will be. Therefore, by setting the area SA of the area A and the area B of the area B to 1: 1,
As shown in FIG. 6E, symmetrical gradation characteristics are obtained in both directions of arrow 304 and arrow 305.
【0044】次に、配向分割の効果が得られる範囲を見
積もる為に、SAとSBの比率と階調特性について説明
する。図6Eで示した階調特性のうち、正面での透過率
が50%の電圧印加状態の視角依存性を図7Aに示す。
上下の対称性の目安として、図6A及び6Bの矢印30
4(上)及び305(下)の方向の視角50°の透過率
TA及びTBの比TA/TBと、領域A及び領域Bの面
積SAとSBとの割合SA/(SA+SB)との関係を
図7Bに示す。図7Bより、SAの割合が、0.5付近
で上下の階調特性がほぼ対称(TA/TB=約1)であ
ることがわかる。Next, the ratio between SA and SB and the gradation characteristics will be described in order to estimate the range in which the effect of the orientation division can be obtained. FIG. 7A shows the viewing angle dependency of a voltage application state where the transmittance at the front is 50% among the gradation characteristics shown in FIG. 6E.
6A and 6B, as a measure of vertical symmetry.
The relationship between the ratio TA / TB of the transmittances TA and TB at a viewing angle of 50 ° in the directions of 4 (upper) and 305 (lower) and the ratio SA / (SA + SB) of the areas SA and SB of the regions A and B is shown. As shown in FIG. 7B. FIG. 7B shows that the upper and lower gradation characteristics are almost symmetric (TA / TB = about 1) when the ratio of SA is around 0.5.
【0045】なお、配向分割は、2分割に限られず、表
示面全体で電圧印加時の液晶分子の起上り方向が逆の2
つの領域の面積の和が実質的に同じであれば良い。表示
の均一性を考慮すると、配向分割の単位は小さいほうが
好ましく、一絵素領域ごとに2つ以上に配向分割するこ
とが好ましい。さらに、図7C及び図7Dに示したよう
に、絵素領域毎に複数の領域Aと複数の領域Bとを設
け、2つの領域A及びBを交互に配置する構成としても
良い。絵素領域ごとに領域Aと領域Bをそれぞれ複数形
成し、配向分割の単位を小さくすることによって、視角
特性を更に均一にすることができる。その理由は、図7
Eに示すように、液晶表示装置を斜め方向から観測する
ときにA,B各領域のみを透過してくる光(矢印402
A,402B)に対して、AB2領域をまたがって透過
する光(矢印401)の割合が増加するからである。Note that the alignment division is not limited to the two divisions, and the liquid crystal molecules rise in the opposite direction when voltage is applied on the entire display surface.
It is sufficient that the sum of the areas of the two regions is substantially the same. In consideration of display uniformity, it is preferable that the unit of the alignment division is smaller, and it is preferable to perform the alignment division into two or more for each picture element region. Further, as shown in FIGS. 7C and 7D, a plurality of regions A and a plurality of regions B may be provided for each picture element region, and the two regions A and B may be alternately arranged. By forming a plurality of regions A and regions B for each pixel region and reducing the unit of orientation division, the viewing angle characteristics can be made more uniform. The reason is shown in FIG.
As shown in E, the light (arrow 402) transmitted only through the regions A and B when observing the liquid crystal display device from an oblique direction.
This is because the ratio of the light (arrow 401) transmitted across the AB2 region to A, 402B) increases.
【0046】(ノーマリーブラックモード及びコントラ
スト比の改善)本発明では電圧無印加時に黒表示状態と
なるノーマリーブラックモードに対して、第3の位相差
補償素子を用いることによって、視角特性を改善する。
視角特性とは、液晶表示装置の表示面に垂直な方向から
ずれた方向(斜め方向)から観察した際に生じる表示画
像の見かけ上の変化である。表示画像の見かけ上の変化
には、階調変化、コントラスト比の変化、色変化などが
ある。階調変化に関しては、上述のように、配向分割に
よって改善できる。以下では、まずコントラスト比変化
を抑制する為に成すべき事について説明し、ついで第
1、第2の位相差補償素子によるノーマリーブラックモ
ードの実現方法について説明し、最後に第3の位相差補
償素子との組み合わせにより創出された、コントラスト
比の変化(コントラスト比の視角依存性の改善)の抑制
効果について説明し、最後に比較のためにノーマリーホ
ワイト型のコントラスト比の変化の抑制が困難である点
に付いて説明する。(Normal Black Mode and Improvement of Contrast Ratio) In the present invention, a viewing angle characteristic is improved by using a third phase difference compensating element in a normally black mode in which a black display state is obtained when no voltage is applied. I do.
The viewing angle characteristic is an apparent change of a display image generated when the display image is observed from a direction (oblique direction) shifted from a direction perpendicular to the display surface of the liquid crystal display device. The apparent change of the display image includes a gradation change, a contrast ratio change, a color change, and the like. The gradation change can be improved by the orientation division as described above. Hereinafter, first, what must be done to suppress the change in contrast ratio will be described, then a method of realizing the normally black mode by the first and second phase difference compensating elements will be described, and finally, the third phase difference compensation will be described. The effect of suppressing the change in the contrast ratio (improvement of the dependence of the contrast ratio on the viewing angle) created by the combination with the element is explained. Finally, it is difficult to suppress the change in the normally white type contrast ratio for comparison. Some points will be described.
【0047】コントラスト比(CR)とは最大透過率
(白表示時の透過率)を最低透過率(黒表示時の透過
率)で除した値で定義される。通常の液晶表示装置で
は、斜め方向からの観測に伴なう透過率変化は、白表示
状態場合に比して黒表示状態の場合の方が大きい。従っ
て、コントラスト比の視角特性を改善する為には、黒表
示時の斜め観測にともなる透過率変化(黒浮き)を改善
すればよい。The contrast ratio (CR) is defined as a value obtained by dividing the maximum transmittance (the transmittance at the time of displaying white) by the minimum transmittance (the transmittance at the time of displaying black). In a normal liquid crystal display device, the change in transmittance due to observation in an oblique direction is larger in the black display state than in the white display state. Therefore, in order to improve the viewing angle characteristics of the contrast ratio, it is sufficient to improve the transmittance change (floating black) due to oblique observation during black display.
【0048】ノーマリーブラックモードを実現する為に
電圧無印加時に水平配向した液晶層の持つ屈折率異方性
を補償する(キャンセルする)。本発明では、この補償
は、図4の位相差板102,103によって成される。
図8Aにおいては位相差板502,503が位相差板1
02,103と同一の役割を果たしている。本発明の液
晶層は図8Aに示したように電圧無印加時に概ね水平配
向している。液晶層を液晶表示装置の正面方向からみた
とき、図8Bの矢印508の方向(配向方向)の屈折率
が最大で、それに直行する方向の屈折率は最小である。
本発明では、最大の屈折率と最小の屈折率の差に液晶層
の厚さを乗じた値、即ち液晶層のリタデーション値は慨
ね250nm(50nm〜500nm)程度に設定す
る。このとき、ノーマリーブラックの特性を実現する為
に正の一軸性の屈折率異方性を有する第1、第2の位相
差板502,503を用いる。具体的には、位相差板5
02及び503のリタデーション値は概ね液晶層のリタ
デーション値の1/2の値、即ち慨ね125nmとし、
その遅相軸を矢印509、510(508に直交)に一
致させればよい。これにより、電圧無印加時の液晶層に
よる複屈折効果を第1、第2の位相差板によって相殺す
ることができる。In order to realize the normally black mode, the liquid crystal layer which is horizontally aligned when no voltage is applied compensates for the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer. In the present invention, this compensation is performed by the retarders 102 and 103 in FIG.
In FIG. 8A, retardation plates 502 and 503 are retardation plate 1
It plays the same role as 02,103. The liquid crystal layer of the present invention is substantially horizontally aligned when no voltage is applied as shown in FIG. 8A. When the liquid crystal layer is viewed from the front of the liquid crystal display device, the refractive index in the direction of the arrow 508 (orientation direction) in FIG. 8B is maximum, and the refractive index in the direction perpendicular thereto is minimum.
In the present invention, the value obtained by multiplying the difference between the maximum refractive index and the minimum refractive index by the thickness of the liquid crystal layer, that is, the retardation value of the liquid crystal layer is set to about 250 nm (50 nm to 500 nm). At this time, the first and second retardation plates 502 and 503 having positive uniaxial refractive index anisotropy are used to realize normally black characteristics. Specifically, the phase difference plate 5
The retardation values of 02 and 503 are approximately の of the retardation value of the liquid crystal layer, that is, approximately 125 nm.
What is necessary is just to make the slow axis coincide with the arrows 509 and 510 (perpendicular to 508). Thus, the birefringence effect of the liquid crystal layer when no voltage is applied can be canceled by the first and second retardation plates.
【0049】次に、本発明の配向分割が成された液晶表
示装置においてはノーマリブラック型がノーマリホワイ
ト型にくらべて黒浮き改善のための位相差補償が容易で
あり、結果ノーマリブラック型では良好なコントラスト
の視角変化を有する液晶表示装置が得られるのに対し
て、ノーマリーホワイト型ではそれが困難であることに
ついて説明する。Next, in the liquid crystal display device of the present invention in which the alignment is divided, the normally black type can easily compensate for the phase difference for improving the floating of black as compared with the normally white type. A description will be given of the fact that a liquid crystal display device having a good contrast viewing angle change can be obtained with the type, but it is difficult with the normally white type.
【0050】図8Aに示すように電圧無印加時に黒表示
となる液晶表示装置の場合、領域Aと領域Bの液晶層は
略同一の配向状態にある。そして、この配向状態は基板
表面に平行である。即ち、領域A、領域Bいずれもほぼ
同一の配向状態であり、且つ液晶層を代表する屈折率楕
円体の主軸の一つは基板の法線に平行であり且つ二つの
主軸は基板表面に平行な面内にある。また、第1、第2
の位相差板を代表する屈折率楕円体の主軸の一つも基板
の法線に平行であり且つ他の二つの主軸は基板表面に平
行な面内にある。As shown in FIG. 8A, in the case of a liquid crystal display device that displays black when no voltage is applied, the liquid crystal layers in the region A and the region B are in substantially the same alignment state. This orientation is parallel to the substrate surface. That is, both the regions A and B are in substantially the same alignment state, and one of the main axes of the refractive index ellipsoid representing the liquid crystal layer is parallel to the normal line of the substrate, and the two main axes are parallel to the substrate surface. In the plane. In addition, the first and second
One of the principal axes of the refractive index ellipsoid representing the retardation plate is also parallel to the normal line of the substrate, and the other two principal axes are in a plane parallel to the substrate surface.
【0051】図8Bにおいて矢印520及び521の方
向から観測した場合のA,B各領域のリタデーション値
の変化を図8Cに、矢印522及び523の方向に変化
させた場合のリタデーション値の変化を図8Gに示す。FIG. 8C shows the change in the retardation value of each of the A and B regions when observed in the directions of arrows 520 and 521 in FIG. 8B, and the change of the retardation value in the case of being changed in the directions of arrows 522 and 523. 8G.
【0052】領域Aのリタデーション値の角度依存性は
領域Bのそれに一致している。加えて、520、52
1、522及び523何れの方向への角度変化でもリタ
デーション値の極点(図では下に凸の点)が一致してい
る。(図では0deg)。視角変化に伴う黒浮き(コン
トラスト比の視野角変化)を抑制する為には上記リタデ
ーション変化を補償すればよい。The angle dependence of the retardation value of the area A matches that of the area B. In addition, 520, 52
The extreme point of the retardation value (the downwardly convex point in the figure) coincides with the angle change in any direction of 1, 522 and 523. (0 deg in the figure). In order to suppress the floating of black (a change in the viewing angle of the contrast ratio) due to the change in the viewing angle, the above-described change in the retardation may be compensated.
【0053】上記リタデーション変化の特徴から解るよ
うに、本発明の液晶表示装置では領域A、領域Bとも同
一の位相差補償素子(第3の位相差板)による位相差補
償が可能となる。加えて、第3の位相差補償素子に、そ
の屈折率楕円体の主軸の一つが位相差板表面の法線に平
行で、残る二つの主軸が位相差板表面に平行な面内にあ
る位相差板を用いることが出来る。このような特徴を有
する位相差板は延伸法等の従来技術を用いて容易且つ安
価に作製することが出来る。上述のように、配向分割の
成された液晶表示装置において、ノーマリブラック型と
することでいずれの領域に対しても同一特性の位相差板
(第3の位相差板)を用いて、コントラスト変化の視角
依存性を抑制する事が、本発明の本質の一つである。As can be seen from the characteristic of the retardation change, in the liquid crystal display device of the present invention, the same phase difference compensating element (third phase difference plate) can be used for the regions A and B to compensate for the phase difference. In addition, the third retardation compensating element has a position where one of the principal axes of the refractive index ellipsoid is parallel to the normal to the retardation plate surface and the other two principal axes are in a plane parallel to the retardation plate surface. A phase difference plate can be used. A retardation plate having such characteristics can be easily and inexpensively manufactured using a conventional technique such as a stretching method. As described above, in the liquid crystal display device in which the alignment is divided, the normally black type liquid crystal display device is provided with a phase difference plate (third phase difference plate) having the same characteristics for any region, thereby providing contrast. It is one of the essences of the present invention to suppress the viewing angle dependence of the change.
【0054】一方、図8Dに示すノーマリホワイト型、
即ち電圧印加時に黒表示を行う場合では、黒表示時の領
域Aと領域Bの配向が異なっており、且つ液晶層を代表
する屈折率楕円体の主軸が基板の法線から傾斜してい
る。図8Eに示したノーマリホワイト型での矢印520
及び521の方向から観測した場合のA,B領域のリタ
デーション値の変化を図8Fに、矢印522及び523
の方向に傾いて観測した場合のリタデーション値の変化
を図8Hに示す。On the other hand, a normally white type shown in FIG.
That is, when black display is performed when a voltage is applied, the orientations of the region A and the region B during black display are different, and the main axis of the refractive index ellipsoid representing the liquid crystal layer is inclined from the normal line of the substrate. Arrow 520 in normally white type shown in FIG. 8E
8F show changes in the retardation values of the A and B regions when observed from the directions of 522 and 523.
FIG. 8H shows a change in the retardation value when the observation is performed in a tilted direction.
【0055】図8Fによれば矢印520,521の方向
への角度変化に対するリタデーション値の変化は、領域
Aと領域Bで大きく異なっている。一例を示せば、領域
Aのリタデーション値は矢印520の方向に傾けたとき
に最小値をとるのに対して領域Bのリタデーション値は
矢印521の方向に傾けたときに最小値をとる。According to FIG. 8F, the change in the retardation value with respect to the change in the angle in the directions of the arrows 520 and 521 is greatly different between the region A and the region B. As an example, the retardation value of the area A takes the minimum value when it is tilted in the direction of the arrow 520, whereas the retardation value of the area B takes the minimum value when it is tilted in the direction of the arrow 521.
【0056】以上より、図8Dの液晶表示装置で黒浮き
を改善するためには、領域A,領域Bそれぞれに対応す
る、異なった位相差補償素子を必要とする。領域A,領
域Bは一つの絵素を分割した領域であり、それぞれの面
積が非常に微小である点から、実際には黒浮き改善のた
めの位相差補償素子を作製することは極めて困難とな
る。As described above, in order to improve the floating of black in the liquid crystal display device of FIG. 8D, different phase difference compensating elements corresponding to the regions A and B are required. The regions A and B are regions obtained by dividing one picture element, and since their respective areas are very small, it is extremely difficult to actually manufacture a phase difference compensating element for improving black floating. Become.
【0057】(第3の位相差補償素子による視角補償)
上述したように、屈折率楕円体の主軸の1つが位相差板
表面の法線に平行で、且つ残る2つの主軸が位相差板表
面に平行な面内にある位相差補償素子を用いることによ
り、図4の液晶層101、第1位相差補償素子102、
第2位相差補償素子103の斜め観測に伴うリタデーシ
ョンの変化、すなわち、黒浮き改善が可能である。本発
明においては、第3位相差補償素子によって、黒浮きを
補償する。(Viewing angle compensation by third phase difference compensating element)
As described above, by using a phase difference compensating element in which one of the main axes of the refractive index ellipsoid is parallel to the normal to the phase difference plate surface and the other two main axes are in a plane parallel to the phase difference plate surface. 4, the liquid crystal layer 101, the first phase difference compensating element 102,
A change in retardation due to oblique observation of the second phase difference compensating element 103, that is, an improvement in black floating can be achieved. In the present invention, the floating black is compensated for by the third phase difference compensating element.
【0058】第3位相差補償素子によって黒浮き補償が
可能であることを、液晶分子及び位相差補償素子の屈折
率異方性の角度変化に注目しながら図9を参照して説明
する。図9は、本発明で用いられる液晶層及び位相差補
償素子の屈折率楕円体を表している。図9においては、
図4の液晶層101の屈折率楕円体を601、第1位相
差補償素子102及び第2位相差補償素子103の屈折
率楕円体をそれぞれ602,603で示す。これらの屈
折率楕円体は、いずれも正の一軸性を有しており、且
つ、その光学軸は液晶表示素子の表面に平行な面内にあ
る。また、第3位相差補償素子104、105の屈折率
楕円体604、605は、いずれも液晶表示素子表面の
法線に平行な面内にある。The fact that black floating can be compensated for by the third phase difference compensating element will be described with reference to FIG. 9 while paying attention to the angle change of the liquid crystal molecules and the refractive index anisotropy of the phase difference compensating element. FIG. 9 shows a refractive index ellipsoid of the liquid crystal layer and the phase difference compensating element used in the present invention. In FIG.
In FIG. 4, reference numeral 601 denotes a refractive index ellipsoid of the liquid crystal layer 101, and reference numerals 602 and 603 denote refractive index ellipses of the first phase difference compensating element 102 and the second phase difference compensating element 103, respectively. Each of these refractive index ellipsoids has positive uniaxiality, and its optical axis is in a plane parallel to the surface of the liquid crystal display element. Further, the refractive index ellipsoids 604 and 605 of the third phase difference compensating elements 104 and 105 are all in a plane parallel to the normal to the surface of the liquid crystal display element.
【0059】これら屈折率楕円体706(遅相軸70
4、遅相軸に直交する円705)を斜め方向から見たと
きの屈折率変化を図10A〜10Eを用いて説明する。
先ず、液晶表示装置を正面から見る場合を考える。液晶
層あるいは位相差板の複屈折に寄与する屈折率異方性は
入射直線偏光の進行方向を法線とする平面内にあって直
線偏光の偏光軸701と45°を成す二軸702と70
3に平行な方向の屈折率差である。従って、正面方向の
透過率に寄与する屈折率異方性は図10Aのna1とn
b1の差na1−nb1である。The refractive index ellipsoid 706 (slow axis 70
4, a change in the refractive index when a circle 705) orthogonal to the slow axis is viewed from an oblique direction will be described with reference to FIGS.
First, consider a case where the liquid crystal display device is viewed from the front. The refractive index anisotropy that contributes to the birefringence of the liquid crystal layer or the retardation plate is biaxially 702 and 70 that are in a plane whose normal line is the traveling direction of the incident linearly polarized light and form 45 ° with the polarization axis 701 of the linearly polarized light.
3 is the refractive index difference in the direction parallel to 3. Accordingly, the refractive index anisotropy contributing to the transmittance in the front direction is na1 and n in FIG. 10A.
This is the difference na1-nb1 of b1.
【0060】液晶分子あるいは位相差板の屈折率楕円体
の長軸方向に視角を傾斜させた場合に透過率に寄与する
屈折率異方性は、図10Bのna2とnb2の差na2
−nb2となる。この場合図10Bに示すように屈折率
na2は、図10Aに示したna1に比して小さくな
る。一方、nb1とnb2は等しい(nb1=nb
2)。即ち、屈折率楕円体の長軸に沿って視角を傾斜さ
せる場合屈折率異方性は減少していく方向にある。When the viewing angle is inclined in the major axis direction of the refractive index ellipsoid of the liquid crystal molecules or the retardation plate, the refractive index anisotropy that contributes to the transmittance is the difference na2 between na2 and nb2 in FIG. 10B.
−nb2. In this case, as shown in FIG. 10B, the refractive index na2 is smaller than na1 shown in FIG. 10A. On the other hand, nb1 and nb2 are equal (nb1 = nb
2). That is, when the viewing angle is inclined along the major axis of the refractive index ellipsoid, the refractive index anisotropy is in a direction of decreasing.
【0061】図10Cに示すように屈折率楕円体の短軸
に沿って視角を変化させる場合透過率に寄与する屈折率
異方性はna3とnb3との差na3−nb3となる。
即ち、屈折率楕円体の短軸方向に沿って視角を変化させ
る場合には屈折率異方性は変化しない。As shown in FIG. 10C, when the viewing angle is changed along the minor axis of the refractive index ellipsoid, the refractive index anisotropy contributing to the transmittance is the difference na3-nb3 between na3 and nb3.
That is, when the viewing angle is changed along the minor axis direction of the refractive index ellipsoid, the refractive index anisotropy does not change.
【0062】最後に、屈折率楕円体の主軸が表示装置の
表示面の法線に一致している場合について考える。正面
方向から見た場合に透過率に寄与する屈折率は図10D
に示したna4とnb4の差na4−nb4となる。即
ち、na4=nb4なる屈折率楕円体を有する位相差板
を用いる場合には正面方向の透過率は何ら変化しないこ
とになる。視角を斜め方向に変化させた場合、図10E
に示すna5とnb5との差na5−nb5となる。即
ち、このような屈折率楕円体では視角を正面方向から傾
斜させるに連れて屈折率異方性は増加する。つまり、図
10Bの屈折率変化を補償する効果がある。Finally, consider the case where the main axis of the refractive index ellipsoid coincides with the normal of the display surface of the display device. The refractive index contributing to the transmittance when viewed from the front is shown in FIG. 10D.
Is the difference na4-nb4 between na4 and nb4. That is, when a retardation plate having a refractive index ellipsoid of na4 = nb4 is used, the transmittance in the front direction does not change at all. When the viewing angle is changed in an oblique direction, FIG.
Is the difference na5-nb5 between na5 and nb5. That is, in such a refractive index ellipsoid, the refractive index anisotropy increases as the viewing angle is inclined from the front direction. That is, there is an effect of compensating for the change in the refractive index shown in FIG. 10B.
【0063】上記の説明では、図10Dの屈折率楕円体
を一軸性の屈折率楕円体で説明した。一方これに対応す
る図4の位相差補償素子104及び105は液晶表示素
子表面に平行な面内にも屈折率異方性を有する(矢印1
23の方向の屈折率が大きい)2軸性位相差補償素子で
ある。しかしながら、この場合でも上記の説明はなりた
つ。なぜなら、矢印123は概ね入射直線偏光の偏光軸
に直交しているからである。In the above description, the refractive index ellipsoid in FIG. 10D has been described as a uniaxial refractive index ellipsoid. On the other hand, the corresponding phase difference compensating elements 104 and 105 in FIG. 4 also have a refractive index anisotropy in a plane parallel to the liquid crystal display element surface (arrow 1).
(Having a large refractive index in the direction of 23). However, even in this case, the above description has been made. This is because the arrow 123 is substantially orthogonal to the polarization axis of the incident linearly polarized light.
【0064】尚、図4に示すように2軸性の位相差補償
素子を用いれば斜め方向から入射する直線偏光の偏光
軸、及び位相差補償素子103を斜めに透過した楕円偏
光の主軸の回転を補償できるため、一軸性の位相差補償
素子を用いる場合よりもより良好な視野角特性が得られ
る。その具体性は実施例にて容易に理解できる。As shown in FIG. 4, if a biaxial phase difference compensating element is used, the rotation of the polarization axis of linearly polarized light entering from an oblique direction and the rotation of the principal axis of elliptically polarized light transmitted obliquely through the phase difference compensating element 103 will be described. , It is possible to obtain better viewing angle characteristics than in the case where a uniaxial phase difference compensating element is used. The specificity can be easily understood in the examples.
【0065】図10A〜図10Eにおいて述べた単一の
屈折率楕円体の場合の議論を踏まえて、本発明の一実施
形態である図9の屈折率楕円体群おける位相差補償効果
をまとめる。図9に示した本発明の一実施形態における
電圧無印加時の液晶層及び位相差板を表す屈折率楕円体
群において、直線偏光(偏光方向607)が入射した場
合に、2つの方位角方向608及び609で示される方
位角方向に視角を変化した場合の透過率に影響する屈折
率異方性の変化、増減を表1にまとめる。The phase difference compensation effect in the refractive index ellipsoid group of FIG. 9, which is one embodiment of the present invention, will be summarized based on the discussion on the single refractive index ellipsoid described in FIGS. 10A to 10E. In the refractive index ellipsoid group representing the liquid crystal layer and the retardation plate when no voltage is applied according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 9, when linearly polarized light (polarization direction 607) is incident, two azimuth directions are used. Table 1 summarizes changes and increases / decreases in refractive index anisotropy that affect the transmittance when the viewing angle is changed in the azimuthal directions indicated by 608 and 609.
【0066】[0066]
【表1】 [Table 1]
【0067】上表により、液晶表示装置表面に平行な面
内の屈折率に比して法線方向の屈折率が大きい屈折率楕
円体を持つ位相差板によって斜め方向の視角変化を補償
できることが解る。さらに、透過率に寄与する屈折率は
入射直線偏光の偏光軸と45°を成す方向の屈折率であ
る。よって、この方向の屈折率が液晶表示装置表面の法
線方向の屈折率よりも小さければ良いことは容易に理解
できる。From the above table, it can be seen that oblique viewing angle changes can be compensated for by a retardation plate having a refractive index ellipsoid whose refractive index in the normal direction is larger than that in a plane parallel to the surface of the liquid crystal display device. I understand. Further, the refractive index that contributes to the transmittance is a refractive index in a direction forming 45 ° with the polarization axis of the incident linearly polarized light. Therefore, it can be easily understood that the refractive index in this direction should be smaller than the refractive index in the normal direction of the surface of the liquid crystal display device.
【0068】(液晶セルの作製・配向分割)本実施例で
用いる液晶セルの作製方法、とくに配向分割の方法につ
いて説明する。本発明の液晶表示装置は公知の製造方法
を適宜組み合わせることによって製造することができ
る。(Production of Liquid Crystal Cell / Orientation Division) A method of producing a liquid crystal cell used in this embodiment, particularly a method of orientation division will be described. The liquid crystal display device of the present invention can be manufactured by appropriately combining known manufacturing methods.
【0069】液晶セルは、通常のTFT(薄膜トランジ
スタ)基板上に現行のTN液晶セルを作製するのとほぼ
同様の条件で作製する。但し、本実施例では、ラビング
方向(角度)が、従来のTN型液晶セルと異なる。ま
た、二分割配向を形成する為に、配向膜に対するUV光
照射によってプレチルト角度を制御する。The liquid crystal cell is manufactured on a normal TFT (thin film transistor) substrate under substantially the same conditions as those for manufacturing a current TN liquid crystal cell. However, in this embodiment, the rubbing direction (angle) is different from the conventional TN type liquid crystal cell. Further, in order to form a two-divided alignment, the pretilt angle is controlled by irradiating the alignment film with UV light.
【0070】図11(a)は本実施例における液晶セル
を観測者側基板からみた模式図である。図中の矢印12
02はカラーフィルタ基板側のラビング方向、矢印12
03はTFT基板側のラビング方向である。FIG. 11A is a schematic view of the liquid crystal cell in this embodiment as viewed from the observer side substrate. Arrow 12 in the figure
02 is the rubbing direction on the color filter substrate side;
03 is the rubbing direction on the TFT substrate side.
【0071】上記のラビング方向でラビング処理を施し
た基板に液晶を注入し、再配向処理を施した後の液晶分
子の配向状態について説明する。図11(a)のX−
X’断面、即ちラビング方向に平行な断面の液晶分子1
206の配向は、模式的に図11(b)のように表され
ると考えられる。液晶分子1206と観測者側基板12
05あるいは光源側基板1204との成す角度はほぼ同
一であり、しかも液晶セルのほぼ中間層の液晶分子は基
板表面とほぼ平行に配向している。この液晶層に電圧を
印加すれば中間層の液晶分子は矢印1207あるいは1
208の方向に同一の確率で回転し得る(立ち上がり得
る)。The alignment state of the liquid crystal molecules after the liquid crystal is injected into the substrate subjected to the rubbing process in the rubbing direction and subjected to the realignment process will be described. X- in FIG.
X 'cross section, that is, liquid crystal molecules 1 having a cross section parallel to the rubbing direction
It is considered that the orientation of 206 is schematically represented as shown in FIG. Liquid crystal molecules 1206 and observer side substrate 12
05 or the light source side substrate 1204, and the liquid crystal molecules in the intermediate layer of the liquid crystal cell are oriented substantially parallel to the substrate surface. If a voltage is applied to this liquid crystal layer, the liquid crystal molecules in the intermediate layer will become the arrows 1207 or 1
It can rotate (get up) in the direction of 208 with the same probability.
【0072】そこで、本発明では上下基板のいずれか一
方にUV光を照射してからラビングを行った。この状態
でのX−X’断面の液晶分子の配向を模式的に図11
(c)に示す。一つの絵素を二つの領域A,Bに分割し
てUV照射を行った。領域Aでは対向基板の配向膜に対
してUV光を照射し、領域BではTFT基板側の配向膜
のみにUV光を照射する。このような処理を施した液晶
セルの光学特性を評価した結果、領域Aの中間層の液晶
分子は矢印1207の方向に、領域Bの液晶分子は矢印
1208の方向に回転したことを確認した。即ち、液晶
層の厚さ方向の中間付近に位置する液晶分子の配向(プ
レチルト)を制御することができた。なお、ラビング処
理を行った後で、UV照射を行ってもよい。さらに、U
V照射とラビング以外の手段で分割配向を行ってもよ
い。Therefore, in the present invention, rubbing was performed after irradiating one of the upper and lower substrates with UV light. FIG. 11 schematically shows the orientation of the liquid crystal molecules in the XX ′ section in this state.
It is shown in (c). One picture element was divided into two areas A and B, and UV irradiation was performed. In region A, the alignment film on the opposite substrate is irradiated with UV light, and in region B, only the alignment film on the TFT substrate side is irradiated with UV light. As a result of evaluating the optical characteristics of the liquid crystal cell subjected to such treatment, it was confirmed that the liquid crystal molecules in the intermediate layer in the region A rotated in the direction of arrow 1207 and the liquid crystal molecules in the region B rotated in the direction of arrow 1208. That is, the alignment (pretilt) of the liquid crystal molecules located near the middle in the thickness direction of the liquid crystal layer could be controlled. Note that UV irradiation may be performed after the rubbing treatment. Furthermore, U
Split orientation may be performed by means other than V irradiation and rubbing.
【0073】(実施例1)本発明の一実施例を図4に示
した。図4において101は液晶セルを、102,10
3,104,105は位相差板を、108,109は偏
光板を表している。(Embodiment 1) One embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 4, reference numeral 101 denotes a liquid crystal cell;
Reference numerals 3, 104 and 105 denote retardation plates, and 108 and 109 denote polarizing plates.
【0074】液晶セル101は絵素毎にA,B二つの領
域に配向分割されている。各領域の配向パラメータは次
の通りである。The liquid crystal cell 101 is divided into two regions, A and B, for each picture element. The orientation parameters for each region are as follows.
【0075】[0075]
【表2】 [Table 2]
【0076】偏光板のパラメータは以下の通りである。The parameters of the polarizing plate are as follows.
【0077】[0077]
【表3】 [Table 3]
【0078】位相差板のパラメータを以下に示す。The parameters of the phase difference plate are shown below.
【0079】[0079]
【表4】 [Table 4]
【0080】図12に、印加電圧4Vの時の透過率を印
加電圧0Vの時の透過率で除した値(コントラスト比)
の等コントラスト線図を示す。円の中心は表示面の法線
方向(視角0°)、各同心円は内側から、視角20°、
40°、60°、80°をそれぞれ示す。また、図の横
軸はX_REF軸、縦軸はY_REFをそれぞれ示して
いる。等コントラスト曲線は、コントラスト比(CR)
=50を示す。この図より明らかに様に、本実施例の液
晶表示装置は、全ての方位角方向において、CR=50
以上の表示が、視角60°以上の範囲で得られ、優れた
視角特性に有することが分かる。FIG. 12 shows a value obtained by dividing the transmittance at an applied voltage of 4 V by the transmittance at an applied voltage of 0 V (contrast ratio).
FIG. The center of the circle is the normal direction of the display surface (viewing angle 0 °), and each concentric circle has a viewing angle of 20 ° from the inside,
40 °, 60 °, and 80 ° are shown, respectively. In addition, the horizontal axis of the drawing indicates the X_REF axis, and the vertical axis indicates Y_REF. The isocontrast curve is the contrast ratio (CR)
= 50. As is apparent from this figure, the liquid crystal display device of this embodiment has a CR = 50 in all azimuth directions.
It can be seen that the above display is obtained at a viewing angle of 60 ° or more, and has excellent viewing angle characteristics.
【0081】(比較例1)比較例1を図13に示す。図
13において6301は液晶セルを、6302、630
3は第1及び第2位相差補償素子を、6305、630
6は偏光板を表している。Comparative Example 1 Comparative Example 1 is shown in FIG. In FIG. 13, reference numeral 6301 denotes a liquid crystal cell, 6302 and 630.
Reference numeral 3 denotes first and second phase difference compensating elements, 6305 and 630
Reference numeral 6 denotes a polarizing plate.
【0082】液晶セル6301は絵素毎にA,B二つの
領域に配向分割されている。各領域の配向パラメータは
次の通りである。The liquid crystal cell 6301 is orientation-divided into two regions A and B for each picture element. The orientation parameters for each region are as follows.
【0083】[0083]
【表5】 [Table 5]
【0084】偏光板のパラメータは以下の通りである。The parameters of the polarizing plate are as follows.
【0085】[0085]
【表6】 [Table 6]
【0086】位相差板のパラメータを以下に示す。The parameters of the phase difference plate are shown below.
【0087】[0087]
【表7】 [Table 7]
【0088】図14に、印加電圧4Vの時の透過率を印
加電圧0Vの時の透過率で除した値(コントラスト比)
の等コントラスト線図を示す。円の中心は表示面の法線
方向(視角0°)、各同心円は内側から、視角20°、
40°、60°、80°をそれぞれ示す。また、図の横
軸はX_REF軸、縦軸はY_REFをそれぞれ示して
いる。等コントラスト曲線は、コントラスト比(CR)
=50を示す。この図より明らかに様に、本比較例の液
晶表示装置は、X_REF及びY_REFの方向におい
て、視角特性が悪くなっている。FIG. 14 shows a value obtained by dividing the transmittance at an applied voltage of 4 V by the transmittance at an applied voltage of 0 V (contrast ratio).
FIG. The center of the circle is the normal direction of the display surface (viewing angle 0 °), and each concentric circle has a viewing angle of 20 ° from the inside,
40 °, 60 °, and 80 ° are shown, respectively. In addition, the horizontal axis of the drawing indicates the X_REF axis, and the vertical axis indicates Y_REF. The isocontrast curve is the contrast ratio (CR)
= 50. As is clear from this figure, the liquid crystal display device of this comparative example has a poor viewing angle characteristic in the directions of X_REF and Y_REF.
【0089】(実施例2)本実施例では、位相差補償素
子104、105が効果的に機能するパラメータの範囲
を見積もった。ここで、パラメータとは、位相差補償素
子の面内リタデーションd・(na−nb)、厚さ方向
のリタデーションをd・(na−nc)及びna軸の角
度である。ここでは、位相差補償素子のリタデーション
d・(na−nb)及びd・(na−nc)の好ましい
範囲を見積もる。(Embodiment 2) In the present embodiment, the range of parameters in which the phase difference compensating elements 104 and 105 function effectively is estimated. Here, the parameters are the in-plane retardation d · (na−nb) of the phase difference compensator, the retardation in the thickness direction d · (na−nc), and the angle of the na axis. Here, a preferable range of the retardation d · (na−nb) and d · (na−nc) of the phase difference compensating element is estimated.
【0090】上記パラメータを変化させるに当たり、こ
れらを一義的に決定することができ、且つ液晶層のリタ
デーション値(dlc・Δn)との相対的な比較が可能
な、パラメータRLとNZを以下のように定義する。In changing the above parameters, the parameters RL and NZ can be uniquely determined, and the parameters RL and NZ can be relatively compared with the retardation value ( dlc · Δn) of the liquid crystal layer. As follows.
【0091】 RL=d・(na−nc)/(dlc・Δn) NZ=(na−nc)/(na−nb) 実施例1と同様の液晶表示装置を用いて、リタデーショ
ンの影響を検討した。位相差補償素子104及び105
のパラメータは互いに等しいとし、パラメータを以下の
範囲で変化させた。RL = d · (na−nc) / (d lc · Δn) NZ = (na−nc) / (na−nb) The influence of retardation is examined using the same liquid crystal display device as in the first embodiment. did. Phase difference compensating elements 104 and 105
Were made equal to each other, and the parameters were changed in the following ranges.
【0092】0<|RL|<1、且つ、RL<0 0.1<|NZ|<100、且つ NZ<0 位相差補償素子の効果は、液晶表示装置の視角60°に
おけるコントラスト比を用いて評価した。比較例で示し
た位相差補償素子を用いないときのX_REFとY_R
EF方向の視角60°でのコントラスト比CRrefX
_REFとCRrefY_REFを基準とし、位相差板
を用いたときのそれぞれに対応するコントラスト比CR
compX_REFとCRcompY_REFとの比を
評価パラメータηX_REFとηY_REFとした。す
なわち、 ηX_REF=CRcompX_REF/CRrefX
_REF ηY_REF=CRcompY_REF/CRrefY
_REF とした。ηX_REF>1、ηY_REF>1であれ
ば、位相差補償素子によってコントラスト比が改善され
たと言える。0 <| RL | <1 and RL <0 0.1 <| NZ | <100 and NZ <0 The effect of the phase difference compensating element is based on the contrast ratio at a viewing angle of 60 ° of the liquid crystal display device. Was evaluated. X_REF and Y_R when the phase difference compensating element shown in the comparative example is not used
Contrast ratio CRrefX at a viewing angle of 60 ° in the EF direction
_REF and CRrefY_REF as the reference, and the contrast ratio CR corresponding to each using a retardation plate
The ratio between compX_REF and CRcompY_REF was defined as evaluation parameters ηX_REF and ηY_REF. That is, ηX_REF = CRcompX_REF / CRrefX
_REF ηY_REF = CRcompY_REF / CRrefY
_REF. If ηX_REF> 1 and ηY_REF> 1, it can be said that the contrast ratio has been improved by the phase difference compensating element.
【0093】図15及び図16に、リタデーションを変
化させた場合の、ηX_REFおよびηY_REFの結
果をそれぞれ示す。図15および図16の横軸は、−R
Lであり、縦軸は、log(−NZ)である。ηX_R
EF>1およびηY_REF>1となる領域を図中にハ
ッチングで示した。FIGS. 15 and 16 show the results of ηX_REF and ηY_REF when the retardation is changed, respectively. The horizontal axis of FIG. 15 and FIG.
L, and the vertical axis is log (−NZ). ηX_R
The regions where EF> 1 and ηY_REF> 1 are indicated by hatching in the figure.
【0094】図から明らかなように、ηX_REF>1
の範囲はηY_REF>1の範囲よりも広い。そこで、
位相差補償素子104及び105の総合的な効果を評価
するために、ηX_REFとηY_REFとの平均値が
1よりも大きい範囲(ηX_REF+ηY_REF)/
2>1となる範囲を見積もった。得られた結果を図17
に示す。As is apparent from the figure, ηX_REF> 1
Is wider than the range of ηY_REF> 1. Therefore,
In order to evaluate the overall effect of the phase difference compensating elements 104 and 105, a range where the average value of ηX_REF and ηY_REF is larger than 1 (ηX_REF + ηY_REF) /
The range where 2> 1 was estimated. FIG. 17 shows the obtained results.
Shown in
【0095】図17の横軸は、−RLであり、縦軸は、
log(−NZ)であり、(ηX_REF+ηY_RE
F)/2>1となる領域を図中にハッチングで示した。
さらに、特に効果の大きい、(ηX_REF+ηY_R
EF)/2>10となる範囲をダブルハッチングで示し
た。The horizontal axis in FIG. 17 is -RL, and the vertical axis is
log (-NZ) and (ηX_REF + ηY_RE
The region where F) / 2> 1 is indicated by hatching in the figure.
Furthermore, (ηX_REF + ηY_R
The range where EF) / 2> 10 is indicated by double hatching.
【0096】以上の結果から、位相差補償素子104及
び105の効果が得られるパラメータの範囲は、図17
中のハッチングで示した領域であることが分かる。From the above results, the range of the parameters in which the effects of the phase difference compensating elements 104 and 105 can be obtained is as shown in FIG.
It can be seen that the region is indicated by hatching in the middle.
【0097】特に、概ね図17に示した点A(-RL=
0.1,log(-NZ)=-1.0)と点B(-RL=
0.7,log(-NZ)=0.2)を含む直線よりも上
方、即ち、log(-NZ)の値が大きい領域、即ち、
0<|-RL|<1であり、且つ、log(|-NZ|)
>2.0・|-RL|-1.2を満足するパラメータを有
する位相差補償素子を用いれば、位相差補償素子の特性
のばらつきに対するマージンを拡大できるため、実用上
好ましい。In particular, the point A (-RL =
0.1, log (-NZ) =-1.0) and point B (-RL =
Area above the line containing 0.7, log (-NZ) = 0.2), that is, a region where the value of log (-NZ) is large,
0 <| -RL | <1 and log (| -NZ |)
It is practically preferable to use a phase difference compensating element having a parameter satisfying> 2.0 · | -RL | -1.2 because a margin for variation in characteristics of the phase difference compensating element can be increased.
【0098】本実施例においては、位相差補償素子10
4および105として同一特性(同一のパラメータ)を
有するものを用いて評価したが、本発明の効果は上記の
組み合わせに限定されないことは容易に推察できる。位
相差補償板104及び105のそれぞれのパラメータを
RL_104、NZ_104、RL_105、NZ_1
05とし、RLsum=RL_104+RL_105と
すれば、本願発明の効果が得られる範囲は、概略、0≦
|RLsum|≦2であり、且つ、 log(|NZ_104|)≧2.0・|RL_104
|−1.2 log(|NZ_105|)≧2.0・|RL_105
|−1.2 であればよいと考えられる。In this embodiment, the phase difference compensating element 10
Although evaluation was performed using the same characteristics (same parameters) as 4 and 105, it can be easily inferred that the effects of the present invention are not limited to the above combinations. Respective parameters of the phase difference compensating plates 104 and 105 are represented by RL_104, NZ_104, RL_105, NZ_1.
05 and RLsum = RL_104 + RL_105, the range in which the effects of the present invention can be obtained is approximately 0 ≦
| RLsum | ≦ 2, and log (| NZ_104 |) ≧ 2.0 · | RL_104
| -1.2 log (| NZ_105 |) ≧ 2.0 · | RL_105
| −1.2 may be sufficient.
【0099】また、実施例1と比較例で示したように、
X_REF±45°の方向では、位相差補償素子の有無
に拘わらず、十分に良好な視角特性が得られている。さ
らに、本実施例で検討した、すべてのパラメータに対し
ても良好な視覚特性が確認されている。従って、位相差
補償素子104及び105のパラメータが上記の範囲に
あれば、視角特性を向上できると考えられる。As shown in Example 1 and Comparative Example,
In the direction of X_REF ± 45 °, sufficiently good viewing angle characteristics are obtained regardless of the presence or absence of the phase difference compensating element. Further, good visual characteristics have been confirmed for all parameters studied in the present embodiment. Therefore, it is considered that the viewing angle characteristics can be improved if the parameters of the phase difference compensating elements 104 and 105 are in the above range.
【0100】[0100]
【発明の効果】上述したように、本発明によると、視角
方向による表示品質の変化が著しく小さいノーマリーブ
ラックモードの液晶表示装置が提供される。本発明の液
晶表示装置は、従来の広視角液晶表示装置のように製造
効率や透過率を犠牲にすることがない。本発明の液晶表
示装置は、コンピュータ用モニターディスプレイ及びビ
デオ映像等を表示する液晶表示装置など、広視角が要求
される表示装置に好適に用いられる。As described above, according to the present invention, a normally black mode liquid crystal display device in which a change in display quality depending on the viewing angle direction is extremely small is provided. The liquid crystal display device of the present invention does not sacrifice the manufacturing efficiency and transmittance unlike the conventional wide viewing angle liquid crystal display device. INDUSTRIAL APPLICABILITY The liquid crystal display device of the present invention is suitably used for a display device requiring a wide viewing angle, such as a monitor display for a computer and a liquid crystal display device for displaying video images and the like.
【図1】実施例の構成を説明するための主軸方向の定義
をあらわす図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a definition of a main axis direction for describing a configuration of an embodiment.
【図2】実施例の構成を説明するための模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a configuration of an embodiment.
【図3】実施例で用いられる位相差板の屈折率楕円体を
模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a refractive index ellipsoid of a retardation plate used in an example.
【図4】本発明の液晶表示装置の一実施例を模式的に示
した斜視図である。FIG. 4 is a perspective view schematically showing one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention.
【図5A】電圧無印加時の液晶分子配向を模式的に示す
断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal molecule alignment when no voltage is applied.
【図5B】電圧印加時の液晶分子配向を模式的に示す模
式図である。FIG. 5B is a schematic diagram schematically showing the liquid crystal molecular alignment when a voltage is applied.
【図5C】領域AとBの断面内で視角を変化した場合の
領域Aの透過率変化を正面の透過率をパラメータとして
あらわしたグラフである。FIG. 5C is a graph showing the transmittance change of the area A when the viewing angle is changed in the cross section of the areas A and B, using the transmittance of the front as a parameter.
【図6A】黒表示状態における配向分割した液晶領域A
及びB内の液晶分子の配向状態を模式的に示す断面図で
ある。FIG. 6A is an alignment-divided liquid crystal region A in a black display state.
3A and 3B are cross-sectional views schematically showing alignment states of liquid crystal molecules in B.
【図6B】中間調表示状態における配向分割した液晶領
域A及びB内の液晶分子の配向状態を模式的に示す断面
図である。FIG. 6B is a cross-sectional view schematically showing an alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal regions A and B that have undergone alignment division in a halftone display state.
【図6C】領域Aの視角変化に対する透過率変化を正面
の透過率をパラメータとしてあらわしたグラフである。FIG. 6C is a graph showing a change in transmittance with respect to a change in viewing angle in a region A, using the transmittance of the front as a parameter.
【図6D】領域Bの視角変化に対する透過率変化を正面
の透過率をパラメータとしてあらわしたグラフである。FIG. 6D is a graph showing a change in transmittance with respect to a change in viewing angle in a region B, using the transmittance of the front as a parameter.
【図6E】領域AとBとの視角変化に対する総合的な透
過率変化を正面の透過率をパラメータとしてあらわした
グラフである。FIG. 6E is a graph showing a change in overall transmittance with respect to a change in viewing angle between regions A and B, using the transmittance of the front as a parameter.
【図7A】絵素分割比(領域A,Bの面積比)と階調の
対称性を説明する図であり、対称性の評価に用いる透過
率の定義を説明する図である。FIG. 7A is a diagram illustrating a pixel division ratio (area ratio of areas A and B) and symmetry of gradation, and is a diagram illustrating a definition of transmittance used for evaluation of symmetry.
【図7B】絵素分割比(領域A,Bの面積比)と階調の
対称性を説明する図であり、領域A、Bの面積比と階調
の対称性を示す図である。FIG. 7B is a diagram illustrating the pixel division ratio (area ratio of regions A and B) and the symmetry of gradation, and is a diagram illustrating the area ratio of regions A and B and the symmetry of gradation.
【図7C】本発明による1表示絵素領域の配向分割の変
形例を模式的に示す図である。FIG. 7C is a diagram schematically showing a modified example of the orientation division of one display picture element region according to the present invention.
【図7D】本発明による1表示絵素領域の配向分割のた
他の変形例を模式的に示す図である。FIG. 7D is a diagram schematically showing another modified example of the orientation division of one display picture element region according to the present invention.
【図7E】配向分割の単位を小さくすることによって、
視角特性を更に均一にすることができる理由を説明する
ための模式図である。FIG. 7E: By reducing the unit of orientation division,
It is a schematic diagram for demonstrating the reason that a viewing angle characteristic can be made more uniform.
【図8A】ノーマリーブラックの液晶表示装置におい
て、黒表示時の液晶分子配向の模式断面図である。FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal molecule orientation during black display in a normally black liquid crystal display device.
【図8B】水平配向セルにおいて、ノーマリーブラック
特性を得る為の偏光板の吸収軸、液晶分子の配向軸、位
相差板の遅相軸の相対的な関係を示す図である。FIG. 8B is a view showing a relative relationship among an absorption axis of a polarizing plate, an alignment axis of liquid crystal molecules, and a slow axis of a retardation plate for obtaining a normally black characteristic in a horizontal alignment cell.
【図8C】ノーマリーブラックの表示装置において、黒
表示状態で液晶分子の配向方向に沿って視角を変化させ
た場合のリタデーション値の変化を示すグラフである。FIG. 8C is a graph showing a change in a retardation value when a viewing angle is changed along the alignment direction of liquid crystal molecules in a black display state in a normally black display device.
【図8D】ノーマリーホワイトの液晶表示装置におい
て、黒表示時の液晶分子配向の模式断面図である。FIG. 8D is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal molecule alignment during black display in a normally white liquid crystal display device.
【図8E】水平配向セルにおいて、ノーマリーホワイト
特性を得る為の偏光板の吸収軸、液晶分子の配向軸の相
対的な関係を示す図である。FIG. 8E is a diagram showing a relative relationship between an absorption axis of a polarizing plate and an alignment axis of liquid crystal molecules for obtaining a normally white characteristic in a horizontal alignment cell.
【図8F】ノーマリーホワイトの液晶表示装置におい
て、黒表示状態で液晶分子の配向方向に沿って視角を変
化させた場合のリタデーション値の変化を示すグラフで
ある。FIG. 8F is a graph showing a change in retardation value when the viewing angle is changed along the alignment direction of liquid crystal molecules in a normally white liquid crystal display device in a black display state.
【図8G】ノーマリーブラックの表示装置において、黒
表示状態で液晶分子の配向方向に直交する向に沿って視
角を変化させた場合のリタデーション値の変化を示すグ
ラフである。FIG. 8G is a graph showing a change in a retardation value when a viewing angle is changed along a direction orthogonal to an alignment direction of liquid crystal molecules in a black display state in a normally black display device.
【図8H】ノーマリーホワイトの液晶表示装置におい
て、黒表示状態で液晶分子の配向方向に直交する方向に
沿って視角を変化させた場合のリタデーション値の変化
を示すグラフである。FIG. 8H is a graph showing a change in retardation value when a viewing angle is changed in a normally white liquid crystal display device in a black display state along a direction orthogonal to the alignment direction of liquid crystal molecules.
【図9】本発明においてコントラストの視角特性の改善
について説明する図である。本発明の一実施形態におけ
る、液晶層、位相差板群の屈折率楕円体及び入射直線偏
光の偏光軸を示してある。FIG. 9 is a diagram illustrating an improvement in viewing angle characteristics of contrast in the present invention. FIG. 3 shows a liquid crystal layer, a refractive index ellipsoid of a retardation plate group, and a polarization axis of incident linearly polarized light in one embodiment of the present invention.
【図10A】正の一軸性の屈折率異方性を有する屈折率
楕円体を示す図である。FIG. 10A is a diagram showing a refractive index ellipsoid having a positive uniaxial refractive index anisotropy.
【図10B】平面の法線方向から、その遅相軸との成す
角度が45°である直線偏光を入射した場合の透過光を
説明する図である。FIG. 10B is a diagram illustrating transmitted light when linearly polarized light having an angle of 45 ° with the slow axis from the normal direction of the plane is incident.
【図10C】正の一軸性の屈折率異方性を有する屈折率
楕円体に、その遅相軸が含まれる平面の法線に遅相軸に
沿って傾斜した方向から、その遅相軸との成す角度が4
5°である直線偏光を入射した場合の透過光を説明する
図である。FIG. 10C shows a refractive index ellipsoid having a positive uniaxial refractive index anisotropy, in which the slow axis and the slow axis are inclined from the direction inclined along the slow axis with respect to the normal of a plane including the slow axis. Angle of 4
It is a figure explaining transmitted light at the time of injecting linearly polarized light which is 5 degrees.
【図10D】正の一軸性の屈折率異方性を有する屈折率
楕円体に、その遅相軸の方向から、直線偏光を入射した
場合の透過光を説明する図である。FIG. 10D is a diagram illustrating transmitted light when linearly polarized light is incident on a refractive index ellipsoid having a positive uniaxial refractive index anisotropy from the direction of its slow axis.
【図10E】正の一軸性の屈折率異方性を有する屈折率
楕円体に、その遅相から傾斜した方向から、直線偏光を
入射した場合の透過光を説明する図である。FIG. 10E is a diagram illustrating transmitted light when linearly polarized light is incident on a refractive index ellipsoid having a positive uniaxial refractive index anisotropy from a direction inclined from its slow phase.
【図11】本発明の液晶表示装置における液晶セルを説
明する模式図である。(a)はラビング方向を示す図で
あり、(b)は、(a)のラビング処理によるセル厚方
向の液晶分子の配向状態を示す模式図である。(c)
は、(a)のラビング処理と、配向分割処理を併用した
場合のセル厚方向の液晶分子の配向状態を示す模式図で
ある。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a liquid crystal cell in the liquid crystal display device of the present invention. (A) is a diagram showing a rubbing direction, and (b) is a schematic diagram showing an alignment state of liquid crystal molecules in a cell thickness direction by the rubbing process of (a). (C)
FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an alignment state of liquid crystal molecules in a cell thickness direction when the rubbing treatment of FIG.
【図12】本発明による実施例の液晶表示装置の等コン
トラスト線図を示す。FIG. 12 is an isocontrast diagram of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
【図13】比較例の液晶表示装置を模式的に示した斜視
図である。FIG. 13 is a perspective view schematically showing a liquid crystal display device of a comparative example.
【図14】比較例の液晶表示装置の等コントラスト線図
を示す。FIG. 14 shows an isocontrast diagram of a liquid crystal display device of a comparative example.
【図15】本発明による実施例の液晶表示装置の位相差
補償素子のリタデーション(X_REF方向)の好まし
い範囲を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing a preferable range of retardation (X_REF direction) of the phase difference compensating element of the liquid crystal display device according to the example of the present invention.
【図16】本発明による実施例の液晶表示装置の位相差
補償素子のリタデーション(Y_REF方向)の好まし
い範囲を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing a preferable range of the retardation (Y_REF direction) of the phase difference compensating element of the liquid crystal display device according to the example of the present invention.
【図17】本発明による実施例の液晶表示装置の位相差
補償素子のリタデーション(平均値)の好ましい範囲を
示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing a preferable range of the retardation (average value) of the phase difference compensating element of the liquid crystal display device according to the example of the present invention.
100 液晶表示装置 100a、100b 電極 101 配向二分割液晶層 101a、101b 配向分割された領域 102、103、104、105 位相差板 108、109 偏光板 1201 対向基板のラビング方向 1202 TFT基板のラビング方向 1204 TFT基板 1205 対向基板 1206 液晶分子 1207 電圧印加により液晶分子が起き上がる方向を
示す矢印 1208 電圧印加により液晶分子が起き上がる方向を
示す矢印DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Liquid crystal display device 100a, 100b Electrode 101 Orientation bipartite liquid crystal layer 101a, 101b Orientation-divided area | region 102, 103, 104, 105 Retardation plate 108, 109 Polarizer 1201 Rubbing direction of counter substrate 1202 Rubbing direction of TFT substrate 1204 TFT substrate 1205 Opposite substrate 1206 Liquid crystal molecules 1207 Arrow indicating the direction in which liquid crystal molecules rise when voltage is applied 1208 Arrow indicating the direction in which liquid crystal molecules rise when voltage is applied
Claims (3)
有するネマティック液晶材料からなる液晶層と、 該第1及び第2基板にそれぞれ設けられ、該第1及び第
2基板に略垂直な電界を該液晶層に印加する第1及び第
2電極と、 該第1及び第2基板のそれぞれの外側に設けられ、直交
ニコル状態に配置された第1及び第2偏光板とを有する
液晶表示装置において、 該液晶層は、表示絵素領域ごとに、液晶分子の配向が互
いに異なる第1及び第2ドメインを少なくとも有し、 該第1偏光板と該第1基板との間に、正の屈折率異方性
を有する第1位相差補償素子を、該第2偏光板と該第2
基板との間に、正の屈折率異方性を有する第2位相差補
償素子を、該第1位相差補償素子と該第2位相差補償素
子の遅相軸を基板表面に平行で且つ互いに平行に、電圧
無印加状態にある該液晶層の遅相軸と略直交するように
配置し、 該第1偏光板と該第1位相差補償素子との間、または該
第2偏光板と該第2位相差補償素子との間に、少なくと
も1枚の第3位相差補償素子を配置してなり、 該第3位相差補償素子の屈折率楕円体は、3つの主軸
a,b,cを有し、それぞれの主軸a,b,cの方向の
屈折率をna,nb,ncとし、nc>na>nbの関
係をなしており、主軸a及び主軸bが基板に平行な面内
にあり、主軸cが基板面法線方向に平行であって、主軸
aが該位相差補償素子に隣接した偏光板の偏光軸に直交
しており、 該第1、第2及び第3の位相差補償素子が、電圧無印加
時に基板表面に対してほぼ平行に配向する該液晶層の液
晶分子の屈折率異方性を補償する、液晶表示装置。A first liquid crystal layer sandwiched between the first and second substrates, and a liquid crystal layer made of a nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy; First and second electrodes provided on the first and second substrates, respectively, for applying an electric field substantially perpendicular to the first and second substrates to the liquid crystal layer; provided on the outside of each of the first and second substrates And a first polarizer and a second polarizer arranged in a crossed Nicols state, wherein the liquid crystal layer includes first and second domains in which the orientation of liquid crystal molecules is different for each display picture element region. At least a first phase difference compensating element having a positive refractive index anisotropy between the first polarizing plate and the first substrate;
A second phase difference compensating element having a positive refractive index anisotropy is provided between the first phase difference compensating element and the second phase difference compensating element so that the slow axes of the first phase difference compensating element and the second phase difference compensating element are parallel to the substrate surface. The liquid crystal layer is disposed in parallel so as to be substantially orthogonal to the slow axis of the liquid crystal layer in a state where no voltage is applied, and is disposed between the first polarizing plate and the first phase difference compensating element, or between the second polarizing plate and the second polarizing plate. At least one third phase difference compensating element is disposed between the second phase difference compensating element, and the refractive index ellipsoid of the third phase difference compensating element has three principal axes a, b, and c. The refractive indices in the directions of the respective main axes a, b, and c are defined as na, nb, and nc, and the relation of nc>na> nb is established. The main axes a and b are in a plane parallel to the substrate. The main axis c is parallel to the normal direction of the substrate surface, and the main axis a is orthogonal to the polarization axis of the polarizing plate adjacent to the phase difference compensating element; Second and third retardation compensation element compensates the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer oriented substantially parallel to the substrate surface when no voltage is applied, the liquid crystal display device.
n、前記第3の位相差補償素子の前記屈折率楕円体のそ
れぞれの主軸a,b,cの方向の屈折率をna,nb,
ncとし、該第3の位相差補償素子の面内リタデーショ
ンをd・(na−nb)、厚さ方向のリタデーションを
d・(na−nc)とし、パラメータRL、NZをそれ
ぞれ、 RL=d・(na−nc)/(dlc・Δn)、 NZ=(na−nc)/(na−nb)、と定義し、 前記第3の位相差補償素子が第1偏光板と第1相差補償
素子との間及び第2偏光板と第2補償素子との間に各々
設けられ、それら2枚の第3位相差補償素子のRLの和
をRLsumと定義するとき、 0≦|RLsum|≦2であり、且つ、 前記2枚の第3位相差補償素子のそれぞれが、 log(|NZ|)≧2.0・|RL|−1.2 を満足し、但し、RL<0、NZ<0である、請求項1
に記載の液晶表示装置。2. The liquid crystal layer having a retardation value of d lc · Δ
n, the refractive indices in the directions of the principal axes a, b, c of the refractive index ellipsoid of the third phase difference compensating element are na, nb,
nc, the in-plane retardation of the third phase difference compensating element is d · (na−nb), the retardation in the thickness direction is d · (na−nc), and the parameters RL and NZ are RL = d · (Na−nc) / (d lc · Δn), NZ = (na−nc) / (na−nb), wherein the third phase difference compensating element is a first polarizing plate and a first phase difference compensating element. And between the second polarizing plate and the second compensating element, and when the sum of RL of the two third phase difference compensating elements is defined as RLsum, 0 ≦ | RLsum | ≦ 2 And each of the two third phase difference compensating elements satisfies log (| NZ |) ≧ 2.0 · | RL | −1.2, provided that RL <0 and NZ <0 Claim 1
3. The liquid crystal display device according to 1.
びNZがそれぞれ互いに等しい、請求項2に記載の液晶
表示装置。3. The liquid crystal display device according to claim 2, wherein RL and NZ of the two third phase difference compensating elements are respectively equal to each other.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23930898A JP3342417B2 (en) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | Liquid crystal display |
US09/342,776 US6650386B1 (en) | 1998-06-29 | 1999-06-29 | Nematic liquid crystal display device with multi-domain pixels and compensation with nc>na>nb |
TW088110986A TW548468B (en) | 1998-06-29 | 1999-06-29 | Liquid crystal display device |
KR1019990025195A KR100306545B1 (en) | 1998-06-29 | 1999-06-29 | Liquid crystal display device |
US10/621,167 US7327424B2 (en) | 1998-06-29 | 2003-07-15 | Nematic liquid crystal display device with multi-domain pixels and six phase difference compensators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23930898A JP3342417B2 (en) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | Liquid crystal display |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000066196A JP2000066196A (en) | 2000-03-03 |
JP3342417B2 true JP3342417B2 (en) | 2002-11-11 |
Family
ID=17042794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23930898A Expired - Fee Related JP3342417B2 (en) | 1998-06-29 | 1998-08-25 | Liquid crystal display |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3342417B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7435456B2 (en) | 2005-03-25 | 2008-10-14 | Fujifilm Corporation | Optical compensation film, polarizing plate and liquid crystal display |
US7982826B2 (en) | 2006-02-28 | 2011-07-19 | Fujifilm Corporation | Polarizing plate and liquid crystal display |
US8025936B2 (en) | 2005-12-01 | 2011-09-27 | Fujifilm Corporation | Optical compensation film, polarizing plate and liquid crystal display device |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002148623A (en) | 2000-08-31 | 2002-05-22 | Sharp Corp | Liquid crystal display device |
GB2371372A (en) * | 2001-01-18 | 2002-07-24 | Sharp Kk | Liquid Crystal Device |
JP3983574B2 (en) | 2002-03-08 | 2007-09-26 | シャープ株式会社 | Method for setting retardation of liquid crystal display device |
JP4145535B2 (en) | 2002-03-08 | 2008-09-03 | シャープ株式会社 | Method for setting retardation of liquid crystal display device |
JP2005283612A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Fuji Photo Film Co Ltd | Liquid crystal display device |
JP3926824B2 (en) | 2004-11-29 | 2007-06-06 | 日東電工株式会社 | Liquid crystal panel and liquid crystal display device |
JP2006189781A (en) | 2004-12-08 | 2006-07-20 | Nitto Denko Corp | Liquid crystal panel and liquid crystal display device |
JP2008003264A (en) * | 2006-06-22 | 2008-01-10 | Jsr Corp | Optical film, polarizing plate and liquid crystal panel |
US7948593B2 (en) | 2007-03-23 | 2011-05-24 | Seiko Epson Corporation | Projector having an adjustment mechanism |
-
1998
- 1998-08-25 JP JP23930898A patent/JP3342417B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7435456B2 (en) | 2005-03-25 | 2008-10-14 | Fujifilm Corporation | Optical compensation film, polarizing plate and liquid crystal display |
US8025936B2 (en) | 2005-12-01 | 2011-09-27 | Fujifilm Corporation | Optical compensation film, polarizing plate and liquid crystal display device |
US7982826B2 (en) | 2006-02-28 | 2011-07-19 | Fujifilm Corporation | Polarizing plate and liquid crystal display |
US8400592B2 (en) | 2006-02-28 | 2013-03-19 | Fujifilm Corporation | Polarizing plate and liquid crystal display |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000066196A (en) | 2000-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7932980B2 (en) | Liquid crystal display device having patterned electrodes for repetitive divided horizontal electric field and fringing electric field | |
JP3763401B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP2982869B2 (en) | Liquid crystal display | |
KR100426551B1 (en) | Liquid crystal display device | |
US7176999B2 (en) | Liquid crystal display device | |
USRE43217E1 (en) | Homeotropic alignment type liquid crystal display device | |
US7864276B2 (en) | Liquid crystal display device | |
JP3544348B2 (en) | Liquid crystal display | |
US7397525B2 (en) | Liquid crystal display device | |
JP2001013501A (en) | Liquid crystal display device | |
US6650386B1 (en) | Nematic liquid crystal display device with multi-domain pixels and compensation with nc>na>nb | |
JP3342417B2 (en) | Liquid crystal display | |
KR100319467B1 (en) | Liquid Crystal Display device | |
JPH11133413A (en) | Liquid crystal display device | |
JP2004151525A (en) | Liquid crystal display | |
JP3807584B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP4541129B2 (en) | Liquid crystal display | |
KR100392313B1 (en) | Liquid crystal display device | |
JP3183647B2 (en) | Parallel alignment liquid crystal display | |
JP3776844B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP2006085203A (en) | Liquid crystal display | |
JP2006091083A (en) | Liquid crystal display device | |
JP3207374B2 (en) | Liquid crystal display device | |
JP2002072215A (en) | Liquid crystal display device | |
JPH06235914A (en) | Liquid crystal display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020809 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070823 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080823 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080823 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090823 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090823 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100823 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110823 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110823 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120823 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120823 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130823 Year of fee payment: 11 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |