JP3555894B2 - Manufacturing method of liquid crystal display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子と光学的異方性を有する位相差素子とを組み合わせることにより表示画面の視野角が改善された液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ネマティック液晶を用いた液晶表示装置は時計や電卓等の数値セグメント型表示装置に広く用いられていたが、最近ではワードプロセッサ、ノートブック型パーソナルコンピュータや車載用液晶テレビジョン等にも用いられるようになっている。
【0003】
この液晶表示装置は、一般に、液晶層を間に挟んで対向配置される一対の透光性基板を有しており、この基板上に画素をオン・オフさせるための電極配線等が形成されている。例えば、アクティブマトリクス型液晶表示装置においては、液晶に電圧を印加するための画素電極がマトリクス状に設けられ、各画素電極に選択的に電位を与えるためのスイッチング手段として電界効果トランジスタ等の能動素子が上記電極配線と共に基板上に設けられている。さらに、カラー表示を行う液晶表示装置においては、基板上に赤色、緑色、青色等のカラーフィルタ層が設けられている。
【0004】
このような液晶表示装置においては、液晶のツイスト角に応じて異なる表示方式が適宜選択されて用いられている。その中でも、例えば、アクティブ駆動型ツイストネマティック液晶表示方式(以下、TN方式と称する)やマルチプレックス駆動型スーパーツイストネマティック液晶表示方式(以下、STN方式と称する)が良く知られている。
【0005】
前者のTN方式は、ネマティック液晶分子を一対の基板間で90゜捩れた状態に配向させ、その捩れ方向に沿って光を導くことにより表示を行うものである。後者のSTN方式は、ネマティック液晶分子のツイスト角を一対の基板間で90゜よりも大きくすることによって液晶印加電圧の閾値付近における光透過率が急峻に変化することを利用したものである。
【0006】
これらの表示方式のうち、STN方式は液晶の複屈折効果を利用したものであるので、色の干渉によって表示画面の背景に特有の着色が生じる。従来、このような着色を防いでSTN方式により白黒表示を行うためには、光学補償板を用いることが有効であると考えられている。この光学補償板を用いる表示方式としては、ダブルスーパーツイストネマティック位相補償方式(以下、DSTN方式と称する)と、フィルム型位相補償方式(以下、フィルム付加型方式と称する)とに大別される。
【0007】
上記DSTN方式は、表示用液晶セルと、この表示用液晶セルとは逆方向のツイスト角で捩れ配向させた液晶セルとの2層の液晶セルを有する構造であり、他方のフィルム付加型方式は、光学的異方性を有するフィルムを配置した構造である。軽量性及び低コスト性の観点からはフィルム付加型方式が有力であると考えられている。
【0008】
上記STN方式においては、これらの位相補償方式を採用することにより白黒表示特性が改善されたため、カラーフィルタ層を設けてカラー表示を可能にしたカラーSTN液晶表示装置が実現されている。
【0009】
一方、TN方式はノーマリブラック方式とノーマリホワイト方式とに大別される。
【0010】
前者のノーマリブラック方式は液晶表示素子の両側を挟んで1対の偏光板をその偏光方向が相互に平行になるように配置し、液晶層にオン電圧を印加しない状態(オフ状態)で黒を表示する方式である。後者のノーマリホワイト方式は液晶表示素子の両側を挟んで1対の偏光板をその偏光方向が相互に直交するように配置し、液晶層にオフ状態で白を表示する方式である。これらのうち、表示コントラスト、色再現性及び表示の視角依存性等の観点からはノーマリホワイト方式が有力である。
【0011】
ところで、上記TN方式の液晶表示装置においては、液晶分子に屈折率異方性Δnが存在していること、及び液晶分子が上下基板に対して傾斜して配向していることにより、観察者が表示画面を見る方向や見る角度によって表示画像のコントラストが変化し、視角依存性が大きくなるという問題がある。この問題について以下に説明する。
【0012】
図8はTN方式の液晶表示素子31の断面構造を模式的に示したものであり、液晶層に中間調表示の電圧が印加され、液晶分子32がやや立ち上がっている状態を示している。
【0013】
この液晶表示素子31において、一対の基板33、34の表面の法線方向に通過する直線偏光35、及び法線方向に対して傾きを持って通過する直線偏光36、37は液晶分子32と交わる角度が各々異なっている。ここで、液晶分子32には屈折率異方性Δnが存在するため、各直線偏光35、36、37が液晶分子32を通過すると正常光と異常光とが発生し、これらの位相差に伴って楕円偏光に変換されるので、これが視角依存性の発生原因となる。
【0014】
さらに、実際の液晶層の内部において、基板33と34との中間部付近と基板33、34の近傍とでは液晶分子32のチルト角が異なっており、また、基板表面の法線方向を軸として液晶分子32が90゜捩れている状態にあるので、これらも視角依存性の発生原因となる。
【0015】
このように、液晶層を通過する直線偏光35、36、37はその方向や角度により様々な複屈折効果を受けて複雑な視角依存性を示すことになる。
【0016】
例えば、画面法線方向から正視角方向(画面の下方向)に視角を傾けて行くと、ある角度以上で表示画面が着色する現象(以下、着色現象と称する)や白黒が反転する現象(以下、反転現象と称する)が発生する。また、画面法線方向から反視角方向(画面の上方向)に視角を傾けて行くと、急激にコントラストが低下する。
【0017】
さらに、上述した液晶表示装置においては、表示画面が大きくなるにつれて視角が狭くなるという問題もある。例えば、大きな液晶表示画面を近距離で正面方向から見ると、視角依存性のために画面の上部と下部とで表示された色が異なる場合がある。これは、表示画面が大きくなると画面全体を見る見込み角が大きくなるため、表示画面を斜め方向から見たのと同じことになるからである。
【0018】
このようなTN方式における視角依存性を改善するために、光学的異方性を有する光学素子(位相差素子)としての位相差板(又は位相差フィルム)を液晶表示素子と偏光板との間に配置する方法が提案されている。
【0019】
この方法では、屈折率異方性を有する液晶分子を通過して直線偏光から楕円偏光に変換された光を、屈折率異方性を有する液晶層の片側又は両側に設けた位相差板を通過させる。これにより、視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を補償して直線偏光に再変換することができるので、視角依存性を改善することが可能となる。
【0020】
例えば特開平5−313159号公報には、位相差板として屈折率楕円体の1つの主屈折率方向を位相差板表面の法線方向に対して平行にしたものを用いる方法が提案されている。しかしながら、この位相差板を用いても正視角方向の反転現象を改善するのには限界がある。
【0021】
そこで、特開平6−75116号公報には、位相差板として屈折率楕円体の主屈折率方向を位相差板の表面の法線方向に対して傾斜させたものを用いる方法が提案されている。ここでは、位相差板として以下のような2種類のものが挙げられている。
【0022】
1つは、位相差板の屈折率楕円体の3つの主屈折率のうち、最小の主屈折率の方向を位相差板の表面に対して平行にし、かつ、残りの2つの主屈折率の一方の方向を位相差板の表面に対してθの角度で傾斜させると共に、他方の方向を位相差板表面の法線方向に対してθの角度で傾斜させ、θの値を20゜≦θ≦70゜としたものである。
【0023】
もう1つは、位相差板の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbであり、位相差板の表面に平行な主屈折率na又はncの方向を軸として、主屈折率nbの方向を表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜させると共に、主屈折率nc又はnaの方向を表面に平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜させたものであり、屈折率楕円体が傾斜した位相差板である。
【0024】
これら2種類の位相差板のうち、前者は各々一軸性のものと二軸性のものとを用いることができる。後者はこのような位相差板を1枚のみで用いてもよいが、さらに、2枚の位相差板を各々の主屈折率nbの傾斜方向が互いに90゜の角度をなすように組み合わせて用いることもできる。
【0025】
このような位相差板を液晶表示素子と偏光板との間に少なくとも1枚以上配置することにより、表示画像の視角に依存して生じるコントラストの変化、着色現象及び反転現象をある程度までは改善することができる。
【0026】
さらに、特開平8−101381号公報には、上記2種類の位相差板のうち、後者を用いた液晶表示装置において、位相差板の屈折率異方性の波長分散を液晶の屈折率異方性の波長分散に比べて小さくすることにより表示色の視角特性を改善する方法が提案されている。また、特開平5−215912号公報には、屈折率楕円体を傾斜させない従来の位相差板を用いた液晶表示装置において、位相差板の屈折率異方性の波長分散を液晶の屈折率異方性の波長分散に比べて小さくすることにより視角特性を改善する方法が提案されている。
【0027】
ここで、位相差板の波長分散を調節する方法としては、位相差板の材料を変更する方法と、位相差板の厚みを調節する方法とが挙げられる。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】
今日のように広視野角及び高表示品位の液晶表示装置が望まれている状況下においては、さらなる視角依存性の改善が要求されており、上述の特開平6−75116号公報に開示されている位相差板を用いただけでは必ずしも充分であるとは言えない。
【0029】
一方、特開平8−101381号公報及び特開平5−215912号公報に開示されている方法では、位相差板として使用可能な材料に制限があるため、適切な波長分散を有する材料からなる位相差板は現実的ではない。また、位相差板の厚みを厚くすると、視角を倒したときに光路長の変化と屈折率楕円体の変化とから位相差が変化するため、視野角拡大の妨げとなって実用上好ましくない。さらに、この方法では視角を倒したときの表示画面の着色現象を改善するには至っておらず、未だ改善の余地を有している。
【0030】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、視角に依存して生じるコントラスト変化や着色現象、反転現象等をさらに改善し、特に、視角に依存した液晶画面の着色現象を効果的に改善することができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0031】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも1枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうちの一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、
該液晶層中の液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650)))≧1
かつ、
1.65≦(no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦2.40
の範囲に該液晶材料をブレンドして調整する工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも1枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうちの一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、該液晶層中の液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650)))≧1
かつ、
前記液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)の変化度合が、
1.70≦(ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦2.30
の範囲に該液晶材料をブレンドして調整する工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも1枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうち の一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、該液晶層中の液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650)))<1
かつ、
1.00≦(no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦1.65
の範囲に該液晶材料をブレンドして調整する工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の液晶表示装置の製造方法は、各々電極層及び配向膜を有する一対の基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示素子と、該液晶表示素子の両側を挟む一対の偏光子と、少なくとも一方の偏光子及び該液晶表示素子の間に設けられた少なくとも1枚の位相差素子とを有し、該位相差素子の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうちの一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、該液晶層中の液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650)))<1
かつ、
1.20≦(ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦1.70の範囲に該液晶材料をブレンドして調整する工程を包含し、そのことにより上記目的が達成される。
【0046】
以下、本発明を完成するに至った経緯及び本発明の作用について説明する。
【0047】
本発明にあっては、位相差素子の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうちの一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜していることにより位相差素子の屈折率楕円体が傾斜している。直線偏光が複屈折性を有する液晶層を通過して正常光と異常光とが発生すると、これらの位相差に伴って通過光が楕円偏光に変化されるが、上記位相差板により正常光と異常光との位相差が補償される。
【0048】
しかしながら、このような位相差板の補償機能のみでは、さらなる視角依存性の改善要求を充分満たすことができない。
【0049】
そこで、本願発明者らは研究を重ねた結果、液晶表示素子に封入された液晶層において、液晶材料の正常光屈折率noの波長依存性や液晶材料の異常光屈折率neの波長依存性と、位相差板の屈折率の波長依存性とのマッチングが悪い場合に、視角を倒したときや中間調表示時に着色が顕著になって表示画像の状態が著しく悪化することを見い出し、特に、液晶材料の正常光屈折率noの波長に対する変化度合と液晶材料の異常光屈折率neの波長に対する変化度合とが、液晶表示画面の着色に影響を与えることを見い出して、本発明を完成させるに至った。
【0050】
本発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料の正常光屈折率noの波長に対する変化度合及び異常光屈折率neのうちの少なくとも一方を、視角に依存した画面着色が発生しない範囲に設定している。これにより画面の着色をより一層防止することが可能となり、さらに、後述する実施形態に示すように、コントラスト変化や反転現象についても、位相差板の補償機能のみの場合よりもさらに改善することができた。
【0051】
さらに、本願発明者らが研究を重ねた結果、液晶表示素子に封入された液晶層において、液晶材料の屈折率の波長に対する変化度合について、視角に依存した画面着色が発生しない範囲が異なる液晶材料が存在することが判明した。
【0052】
そこで、本発明の液晶表示装置にあっては、液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))≧1
の関係を有する場合と、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))<1
の関係を有する場合とに分けて、各々の場合について液晶材料の正常光屈折率noの波長に対する変化度合及び液晶材料の異常光屈折率neの波長に対する変化度合のうちの少なくとも一方を、視角に依存した画面着色が発生しない範囲に設定した。
【0053】
液晶材料の正常光屈折率noの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率neの波長に対する変化度合とは、具体的には以下の範囲に設定する。
【0054】
(1)液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))≧1
の関係を有する場合、
液晶材料の波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)の変化度合を、
1.65≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦2.40
の範囲に設定する。
【0055】
又は、液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)の変化度合を、
1.70≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦2.30
の範囲に設定する。
【0056】
少なくともこれらの何れかの範囲とすることで、後述する実施形態1及び実施形態2に示すように、通常の液晶表示装置に対して要求される視角50゜において、若干の色付きは生じるものの、どの方向から見ても充分使用に耐え得る表示が得られる。
【0057】
さらに好ましくは、
1.85≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦2.20
の範囲に設定する。
【0058】
又は、
1.85≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦2.10
の範囲に設定する。
【0059】
少なくともこれらの何れかの範囲とすることで、後述する実施形態1及び実施形態2に示すように、視角70゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても全く着色現象が無い表示が得られる。
【0060】
(2)液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))<1
の関係を有する場合、
液晶材料の波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)の変化度合を、
1.00≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦1.65
の範囲に設定する。
【0061】
又は、液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)の変化度合を、
1.20≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦1.70
の範囲に設定する。
【0062】
少なくともこれらの何れかの範囲とすることで、後述する実施形態3及び実施形態4に示すように、通常の液晶表示装置に対して要求される視角50゜において、若干の色付きは生じるものの、どの方向から見ても充分使用に耐え得る表示が得られる。
【0063】
さらに好ましくは、
1.15≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦1.45
の範囲に設定する。
【0064】
又は、
1.35≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦1.60
の範囲に設定する。
【0065】
少なくともこれらの何れかの範囲とすることで、後述する実施形態3及び実施形態4に示すように、視角70゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても全く着色現象が無い表示が得られる。
【0066】
本発明の液晶表示装置にあっては、波長550nmの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δn(550)を0.060より大きく0.120より小さい範囲に設定するのが好ましい。可視光領域である波長550nmの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δn(550)が0.060以下又は0.120以上である場合、後述する実施形態5に示すように、視角方向によって反転現象やコントラスト比の低下が発生することが確認されているからである。波長550nmの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δn(550)を0.060より大きく0.120より小さい範囲に設定することにより視角に応じた位相差を解消することができるので、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象は当然ながら、コントラスト変化や左右方向の反転現象等もさらに改善することができる。
【0067】
ここで、波長550nmの光に対する液晶材料の屈折率異方性Δn(550)を0.070以上0.095以下の範囲に設定することにより、後述する実施形態5に示すように、視角に応じた位相差をより効果的に解消することができる。従って、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象、コントラスト変化や左右方向の反転現象等を確実に改善することができる。
【0068】
本発明の液晶表示装置にあっては、位相差素子における屈折率楕円体の傾斜角を15゜以上75゜以下の範囲に設定するのが好ましい。このように位相差素子の屈折率楕円体の傾斜角を設定することにより、後述する実施形態5に示すように、上述した視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を、位相差素子によって確実に補償することができる。
【0069】
本発明の液晶表示装置にあっては、位相差素子の主屈折率na及びnbの差と、位相差素子の厚さdとの積(na−nb)×dを80nm以上250nm以下の範囲に設定するのが好ましい。このように位相差素子の主屈折率na及びnbの差と位相差素子の厚さdとの積を設定することにより、後述する実施形態5に示すように、上述した視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を、位相差素子によって確実に補償することができる。
【0070】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0071】
図1は、本発明の一実施形態である液晶表示装置の構造を示す断面図である。この液晶表示装置は、液晶表示素子1と一対の位相差板2、3と一対の偏光板4、5とからなる液晶セル16と駆動回路17とを備えている。
【0072】
液晶表示素子1は、対向配置された一対の電極基板6、7の間に液晶層8が挟持されている。一方の電極基板6は、ベースとなるガラス基板(透光性基板)9の液晶層8側の表面にITO(インジウム錫酸化物)からなる透明電極10が形成され、その上に配向膜11が形成されている。他方の電極基板7は、ベースとなるガラス基板(透光性基板)12の液晶層8側の表面にITOからなる透明電極13が形成され、その上に配向膜14が形成されている。
【0073】
両透明電極10、11は駆動回路17に接続されている。なお、この図1においては簡略化のために2画素分の構成を示しているが、液晶表示素子1の表示部のほぼ全体において所定幅の帯状の透明電極10、13がガラス基板9、12上に形成され、一方のガラス基板9上の透明電極10と他方のガラス基板10上の透明電極13とは基板面に垂直な方向から見て相互に交差(ここでは直交)するように形成されている。
【0074】
配向膜11、14は、液晶層8中の液晶分子が約90゜捩れ配向するように予めラビング処理が施されている。配向膜11のラビング方向R1と配向膜14のラビング方向R2とは、図2に示すように、互いに直交する方向に設定されている。
【0075】
両電極基板6、7はシール樹脂15により貼り合わせられており、電極基板6、7とシール樹脂15とで囲まれる空間内に液晶層8が封入されている。なお、この液晶層8の詳細については後述するが、位相差板2、3による位相差補償機能と組み合わせて最良な特性が得られるように、液晶層8中の液晶材料の正常光屈折率noの波長に対する変化度合及び異常光屈折率neの波長に対する変化度合が所定の範囲に設定してある。
【0076】
位相差板2、3は、液晶表示素子1とその両側の偏光板4、5との間に各々1枚ずつ配置されている。この位相差板2、3は、透明な有機高分子からなる支持体にディスコティック液晶が傾斜配向又はハイブリッド配向されて架橋されたものである。これにより、後述するように、屈折率楕円体が傾斜した位相差板2、3が得られる。
【0077】
位相差板2、3の支持体材料としては、一般に偏光板に用いられるトリアセチルセルロース(TAC)が適しており、信頼性が高い位相差板が得られる。それ以外の材料としては、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の耐環境性や耐薬品性に優れた無色透明の有機高分子フィルムが適している。
【0078】
位相差板2、3は、図3に示すように、異なる3方向の主屈折率na、nb、ncを有している。
【0079】
3つの主屈折率na、nb及びncはna=nc>nbの関係を有している。この場合、光学軸が1つのみ存在するので位相差板2、3は一軸性を備えたものとなり、屈折率異方性が負となる。
【0080】
主屈折率naの方向は、直交座標軸xyzのうち、位相差板2、3の表面に平行(画面に平行)なy軸の方向と一致している。主屈折率nbの方向は、主屈折率naの方向を軸として、位相差板2、3の表面に垂直(表面の法線方向、画面に垂直)なz軸の方向から矢印Aの方向にθ傾いている。主屈折率ncの方向は、主屈折率naの方向を軸として、位相差板2、3の表面に平行(画面に平行)なx軸の方向から矢印Bの方向にθ傾いている。この屈折率楕円体の傾斜角度θは15゜≦θ≦75゜とするのが好ましい。この範囲に設定することにより屈折率楕円体の傾斜方向が時計回り及び反時計回りに関わらず、位相差板2、3による位相差補償機能を確実に得ることができる。ここで、位相差板2、3に異方性を与える方向に傾斜する主屈折率nbの方向を位相差板2、3の表面に投影した方向をDとする。
【0081】
位相差板2、3の第1のリターデーション値は主屈折率na及びncの差(屈折率異方性Δn)と位相差素子の厚さdとの積(nc−na)×dで表されるが、na=ncであるためほぼ0nmになる。第2のリターデーション値は主屈折率na及びnbの差(屈折率異方性Δn)と位相差素子の厚さdとの積(na−nb)×dで表されるが、80nm以上250nm以下の範囲に設定するのが好ましい。この範囲に設定することにより、位相差板2、3による位相差補償機能を確実に得ることができる。
【0082】
なお、液晶や位相差板(位相差フィルム)といった光学異方体においては、3次元方向の主屈折率na、nb、ncの異方性が屈折率楕円体で表される。その屈折率異方性Δnは、屈折率異方体をどの方向から観察するかによって異なる値になる。
【0083】
本実施形態の液晶表示装置において、液晶表示素子1、位相差板2、3及び偏光板4、5は図4に示すように配置されている。
【0084】
偏光板4は、その吸収軸AX1が上述の配向膜11のラビング方向R1と平行になるように配置され、偏光板5は、その吸収軸AX2が上述の配向膜14のラビング方向R2と平行になるように配置される。この液晶表示装置においては、ラビング方向R1、R2を互いに直交させているため、吸収軸AX1、AX2も互いに直交している。
【0085】
位相差板2は、図3に示した方向D(D1)が配向膜11のラビング方向R1と平行になるように配置され、位相差板3は、図3に示した方向D(D2)が配向膜14のラビング方向R2と平行になるように配置される。
【0086】
このような液晶表示素子1、位相差板2、3及び偏光板4、5の配置により、液晶層8にオン電圧を印加しないオフ時に光を透過して白色表示を行う所謂ノーマリホワイトモードの液晶表示装置が得られる。
【0087】
なお、位相差板2、3の配置については、位相差板2、3のうちのいずれか一方のみを液晶表示素子1の片側に配置してもよく、又は位相差板2、3の両方を液晶表示素子2の片側に重ねて配置してもよい。さらに、3枚以上の位相差板を用いることも可能である。
【0088】
次に、液晶層8について、詳細に説明する。
【0089】
上述したように、位相差板2、3による位相差補償機能と組み合わせて最良な特性が得られるように、液晶層8中の液晶材料の正常光屈折率noの波長に対する変化度合及び異常光屈折率neの波長に対する変化度合とは、表示画面に視角に依存した着色が発生しない範囲に設定してある。
【0090】
具体的には、液晶材料の正常光屈折率noの波長に対する変化度合と、液晶材料の異常光屈折率neの波長に対する変化度合とは、以下に示す(1)又は(2)の条件において、各々▲1▼及び▲2▼の少なくとも一方の設定範囲の条件を満たすように設定する。
【0091】
(1)液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))≧1
の関係を有する場合
▲1▼液晶材料の波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)の変化度合を、
1.65≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦2.40
の範囲に設定する。
【0092】
より好ましくは、
1.85≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦2.20
の範囲に設定する。
【0093】
▲2▼液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)の変化度合を、
1.70≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦2.30
の範囲に設定する。
【0094】
より好ましくは、
1.85≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦2.10
の範囲に設定する。
【0095】
(2)液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))<1
の関係を有する場合
▲1▼液晶材料の波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)の変化度合を、
1.00≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦1.65
の範囲に設定する。
【0096】
より好ましくは、
1.15≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦1.45
の範囲に設定する。
【0097】
▲2▼液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)の変化度合を、
1.20≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦1.70
の範囲に設定する。
【0098】
より好ましくは、
1.35≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦1.60
の範囲に設定する。
【0099】
この構成により、本実施形態の液晶表示装置は、液晶表示素子1に視角に応じて生じる正常光と異常光との位相差変化を位相差板2、3で補償すると共に、液晶表示画面に生じる視角に依存した着色を液晶層8の液晶材料により特に効果的に補償することができる。従って、視角に依存した表示画面の着色が効果的に改善され、同時にコントラスト変化や反転現象も改善されて、高画質の画像を得ることができる。
【0100】
以下に本発明の液晶表示装置について、さらに具体的な実施形態を挙げて説明する。
【0101】
(実施形態1)
本実施形態1では、図1に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として、液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とを、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))≧1
とし、
かつ、液晶材料の波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)の変化度合を、
1.65≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦2.40
の範囲に設定したものを用いた。
【0102】
この液晶材料は、下記構造式で示される材料系をブレンドして調整した。
【0103】
【化1】
【0104】
液晶セル16のセル厚(液晶層8の厚み)は5μmとし、下記表1に示す5つの液晶表示装置(サンプル#11〜#15)を作製した。
【0105】
位相差板2、3としては、透明な支持体(例えばトリアセチルセルロース(TAC)等)にディスコティック液晶を塗布し、ディスコティック液晶を傾斜配向させて架橋させて、第1のリターデーション値(nc−na)×dが0nm、第2のリターデーション値(na−nb)×dが100nmであり、図3に示した主屈折率nbの方向がxyz座標軸におけるz軸方向から矢印Aの方向に約20゜傾き、主屈折率ncの方向がx軸方向から矢印Bの方向に約20゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ=20゜のものを作製した。
【0106】
さらに、比較のために、図1の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))が1.55及び2.50のものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表1に示した2つの液晶表示装置(比較サンプル#100及び#101)を作製した。
【0107】
上記サンプル#11〜#15及び比較サンプル#100、#101について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表1に示す。尚、下記表1及び後述する実施形態2〜4の表2〜表4において、○は着色無し、△を使用に耐え得る程度の着色あり、×は使用に耐えない程度の着色ありを示す。
【0108】
【表1】
【0109】
上記表1に示すように、本実施形態のサンプル#12〜#14については、視角70゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
1.85≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦2.20
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【0110】
また、本実施形態のサンプル#11及び#15については、視角50゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。視角60゜では左右方向から見た場合に若干の着色が確認されたが、使用に耐え得る程度の着色であった。
【0111】
これに対して、比較サンプル#100及び#101については、視角50゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【0112】
さらに、位相差板2、3として透明な支持体にディスコティック液晶を塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル#11〜サンプル#15、及び比較サンプル#100、#101と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【0113】
(実施形態2)
本実施形態2では、図1に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として、液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とを、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))≧1
とし、
かつ、液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)の変化度合を、
1.70≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦2.30
の範囲に設定したものを用いた。
【0114】
この液晶材料は、実施形態1において示した材料系をブレンドして調整した。
【0115】
液晶セル16のセル厚は5μmとし、下記表2に示す5つの液晶表示装置(サンプル#21〜#25)を作製した。
【0116】
位相差板2、3としては、透明な支持体(例えばトリアセチルセルロース(TAC)等)にディスコティック液晶を塗布し、ディスコティック液晶を傾斜配向させて架橋させて、第1のリターデーション値(nc−na)×dが0nm、第2のリターデーション値(na−nb)×dが100nmであり、図3に示した主屈折率nbの方向がxyz座標軸におけるz軸方向から矢印Aの方向に約20゜傾き、主屈折率ncの方向がx軸方向から矢印Bの方向に約20゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ=20゜のものを作製した。
【0117】
さらに、比較のために、図1の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として、
((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))が1.60及び2.40のものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表2に示した2つの液晶表示装置(比較サンプル#200及び#201)を作製した。
【0118】
上記サンプル#21〜#25及び比較サンプル#200、#201について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表2に示す。
【0119】
【表2】
【0120】
上記表2に示すように、本実施形態のサンプル#22〜#24については、視角70゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
1.85≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦2.10
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【0121】
また、本実施形態のサンプル#21及び#25については、視角50゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。視角60゜では左右方向から見た場合に若干の着色が確認されたが、使用に耐え得る程度の着色であった。
【0122】
これに対して、比較サンプル#200及び#201については、視角50゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【0123】
さらに、位相差板2、3として透明な支持体にディスコティック液晶を塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル#21〜サンプル#25、及び比較サンプル#200、#201と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【0124】
(実施形態3)
本実施形態3では、図1に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として、液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とを、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))<1
とし、
かつ、液晶材料の波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)の変化度合を、
1.00≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦1.65
の範囲に設定したものを用いた。
【0125】
この液晶材料は、実施形態1において示した材料系をブレンドして調整した。
【0126】
液晶セル16のセル厚は5μmとし、下記表3に示す5つの液晶表示装置(サンプル#31〜#35)を作製した。
【0127】
位相差板2、3としては、透明な支持体(例えばトリアセチルセルロース(TAC)等)にディスコティック液晶を塗布し、ディスコティック液晶を傾斜配向させて架橋させて、第1のリターデーション値(nc−na)×dが0nm、第2のリターデーション値(na−nb)×dが100nmであり、図3に示した主屈折率nbの方向がxyz座標軸におけるz軸方向から矢印Aの方向に約20゜傾き、主屈折率ncの方向がx軸方向から矢印Bの方向に約20゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ=20゜のものを作製した。
【0128】
さらに、比較のために、図1の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))が0.90及び1.75のものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表3に示した2つの液晶表示装置(比較サンプル#300及び#301)を作製した。
【0129】
上記サンプル#31〜#35及び比較サンプル#300、#301について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表3に示す。
【0130】
【表3】
【0131】
上記表3に示すように、本実施形態のサンプル#32〜#34については、視角70゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
1.15≦((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦1.45
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【0132】
また、本実施形態のサンプル#31、#35については、視角50゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。視角60゜では左右方向から見た場合に若干の着色が確認されたが、使用に耐え得る程度の着色であった。
【0133】
これに対して、比較サンプル#300及び#301については、視角50゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【0134】
さらに、位相差板2、3として透明な支持体にディスコティック液晶を塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル#31〜サンプル#35、及び比較サンプル#300、#301と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【0135】
(実施形態4)
本実施形態4では、図1に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として、液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とを、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))))<1
とし、
かつ、液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)の変化度合を、
1.20≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦1.70
の範囲に設定したものを用いた。
【0136】
この液晶材料は、実施形態1において示した材料系をブレンドして調整した。
【0137】
液晶セル16のセル厚は5μmとし、下記表4に示す5つの液晶表示装置(サンプル#41〜#45)を作製した。
【0138】
位相差板2、3としては、透明な支持体(例えばトリアセチルセルロース(TAC)等)にディスコティック液晶を塗布し、ディスコティック液晶を傾斜配向させて架橋させて、第1のリターデーション値(nc−na)×dが0nm、第2のリターデーション値(na−nb)×dが100nmであり、図3に示した主屈折率nbの方向がxyz座標軸におけるz軸方向から矢印Aの方向に約20゜傾き、主屈折率ncの方向がx軸方向から矢印Bの方向に約20゜傾いた屈折率楕円体の傾斜角度θ=20゜のものを作製した。
【0139】
さらに、比較のために、図1の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として、
((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))が1.10及び1.80のものを用いた以外は本実施形態と同様にして下記表2に示した2つの液晶表示装置(比較サンプル#400及び#401)を作製した。
【0140】
上記サンプル#41〜#45及び比較サンプル#400、#401について、白色光の下、目視試験を行った結果を下記表4に示す。
【0141】
【表4】
【0142】
上記表4に示すように、本実施形態のサンプル#42〜#44については、視角70゜においてどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。従って、
1.35≦((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦1.60
の範囲では、特に優れた特性が得られることがわかる。
【0143】
また、本実施形態のサンプル#41及び#45については、視角50゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。視角60゜では左右方向から見た場合に若干の着色が確認されたが、使用に耐え得る程度の着色であった。
【0144】
これに対して、比較サンプル#400及び#401については、視角50゜においてさえ左右方向から見た場合に使用に耐え得ない程の黄色から橙色の着色が確認された。
【0145】
さらに、位相差板2、3として透明な支持体にディスコティック液晶を塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル#41〜サンプル#45、及び比較サンプル#400、#401と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【0146】
(実施形態5)
本実施形態5では、図1に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として波長550nmの光に対する屈折率異方性Δn(550)を0.070、0.080、0.095に設定した材料を用い、液晶セル16のセル厚を5μmとして3つの液晶表示装置(サンプル#51〜#53)を作製した。各サンプルの正常光屈折率noの変化度合及び異常光屈折率neの変化度合を下記表5に示す。
【0147】
【表5】
【0148】
位相差板2、3としては、ディスコティック液晶を傾斜配向させた上記実施形態1と同様のものを用いた。
【0149】
さらに、比較のために、図1の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として波長550nmの光に対する屈折率異方性Δn(550)を0.060、0.120に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして2つの液晶表示装置(比較サンプル#501及び#502)を作製した。
【0150】
上記サンプル#51〜#53及び比較サンプル#501、#502について、図5に示すような受光素子21、増幅器22及び記録装置23を備えた測定系を用いて液晶表示装置の視角依存性を測定した。
【0151】
この測定系において、液晶表示装置の液晶セル16は、ガラス基板9側の面16aが直交座標軸xyzの基準面x−yの位置になるように設置される。
【0152】
受光素子21は一定の立体受光角で受光し得る素子であり、液晶セル16の面16aに垂直なz方向に対して角度φ(視角)をなす方向に、座標原点から所定距離を置いた位置に配置されている。
【0153】
測定時には、測定系に設置された液晶セル16に対して面16aの反対側の面から波長550nmの単色光を照射する。これにより、液晶セル16を透過した単色光の一部が受光素子21に入射される。そして、受光素子21の出力は、増幅器22で所定のレベルに増幅された後、波形メモリやレコーダ等を備えた記録装置23によって記録される。
【0154】
この測定系に本実施形態のサンプル#51〜#53及び比較サンプル#501、#502を設置して、受光素子21を一定の角度φで固定した場合の各液晶表示装置への印加電圧と受光素子21の出力レベルとの関係を測定した。
【0155】
ここでは、x方向が画面の下側であり、y方向が画面の左側であると仮定して、角度φが50゜となるように受光素子21の配置位置を上方向、右方向及び左方向に各々変えて測定を行った。
【0156】
本実施形態のサンプル#51〜#53についての測定結果を図6(a)〜(c)に、比較サンプル#501及び#502についての測定結果を図7(a)〜(c)に示す。図6(a)〜(c)及び図7(a)〜(c)は、各液晶表示装置に印加される電圧に対する光の透過率(透過率−液晶印加電圧特性)を示すグラフであり、図6(a)及び図7(a)が図2の上方向から測定を行った結果であり、図6(b)及び図7(b)が図2の右方向から測定を行った結果であり、図6(c)及び図7(c)が図2の左方向から測定を行った結果である。
【0157】
この図6(a)〜(c)において、一点鎖線で示した曲線L1、L4、L7が液晶層8にΔn(550)=0.070の液晶材料を用いたサンプル#51を示し、実線で示した曲線L2、L5、L8は液晶層8にΔn(550)=0.080の液晶材料を用いたサンプル#52を示し、点線で示した曲線L3、L6、L9は液晶層8にΔn(550)=0.095の液晶材料を用いたサンプル#53を示す。図7(a)〜(c)において、実線で示した曲線L10、L12、L14は液晶層8にΔn(550)=0.060の液晶材料を用いた比較サンプル#501を示し、点線で示した曲線L11、L13、L15は液晶層8にΔn(550)=0.120の液晶材料を用いた比較サンプル#502を示す。
【0158】
上方向の透過率−液晶印加電圧特性については、本実施形態のサンプル#51〜#53では図6(a)のL1〜L3に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率が充分下がることが確認された。これに対して、比較サンプル#502では図7(a)のL11に示すように、電圧を高くしても充分に透過率が下がらず、比較サンプル#501では図7(a)のL10に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇する反転現象が見られた。
【0159】
同様に、右方向の透過率−液晶印加電圧特性については、本実施形態のサンプル#51〜#53では図6(b)のL4〜L6に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ0近くまで低下することが確認された。一方、比較サンプル#501では図7(b)のL12に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ0近くまで低下するが、比較サンプル#502では図7(b)のL13に示すように、電圧が高くなるに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇する反転現象が見られた。
【0160】
同様に、左方向の透過率−液晶印加電圧特性については、本実施形態のサンプル#51〜#53では図6(c)のL7〜L9に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ0近くまで低下することが確認された。一方、比較サンプル#501では図7(c)のL14に示すように、電圧が高くなるのに伴って透過率がほぼ0近くまで低下するが、比較サンプル#502では図7(c)のL15に示すように、電圧が高くなるに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇する反転現象が見られた。
【0161】
さらに、上記サンプル#51〜#53及び比較サンプル#501、#502について、白色光の下、目視試験を行ったところ、本実施形態のサンプル#51〜#53及び比較サンプル#501については、視角50゜まではどの方向から見ても着色は確認されず、良好な画質が得られた。
【0162】
これに対して、比較サンプル#502については、視角50゜において左右方向から見た場合に黄色から橙色の着色が確認された。
【0163】
以上の結果から、液晶層8の液晶材料として波長550nmの光に対する屈折率異方性Δn(550)を0.070、0.080、0.095に設定した本実施形態の液晶表示装置(サンプル#51〜#53)では、図6(a)〜図6(c)に示したように、電圧を印加していくと透過率が充分低下して反転現象も見られないため視野角が拡大しており、また、着色現象も見られないので液晶表示装置の表示品位が格段に向上していることがわかる。
【0164】
これに対して、液晶層8の液晶材料として波長550nmの光に対する屈折率異方性Δn(550)を0.060、0.120に設定した液晶表示装置(比較サンプル#501及び#502)では、図7(a)〜図7(c)に示したように、視角依存性が充分改善されていないことがわかる。
【0165】
さらに、位相差板2、3として透明な支持体にディスコティック液晶を塗布してハイブリッド配向させた以外は本実施形態のサンプル#51〜サンプル#53、及び比較サンプル#501、#502と同様に作製した液晶表示装置についても同様の結果が得られた。
【0166】
上記位相差板2、3の屈折率楕円体の傾斜角度θを変化させて、透過率−液晶印加電圧特性の傾斜角度θに対する依存性を調べた結果、15゜≦θ≦75゜の範囲であれば、位相差板2、3におけるディスコティック液晶の配向状態に関係なく、基本的に上述したものと同様な結果が得られた。これに対して、傾斜角度が15゜未満又は75゜を超える場合には、反視角方向における視野角が拡大されないことが確認された。
【0167】
上記位相差板2、3の第2のリターデーション値(na−nb)×dを変化させて、透過率−液晶印加電圧特性の第2のリターデーション値に対する依存性を調べた結果、第2のリターデーション値が80nm以上250nm以下の範囲であれば、位相差板2、3におけるディスコティック液晶の配向状態に関係なく、基本的に上述したものと同様な結果が得られた。これに対して、第2のリターデーション値が80nm未満又は250nmを超える場合には、横方向(左右方向)における視野角が拡大されないことが確認された。
【0168】
さらに、上記比較サンプル#501及び#502の目視試験の結果を基にして、図1の液晶表示装置に示した液晶表示装置において、液晶層8の液晶材料として波長550nmの光に対する屈折率異方性Δn(550)を0.065、0.100、0.115に設定したものを用いた以外は本実施形態と同様にして3つの液晶表示装置(サンプル#54〜#56)を作製した。
【0169】
図5に示した測定系にこれらのサンプル#54〜#56を設置して、受光素子21を一定の角度φで固定した場合の各液晶表示装置への印加電圧と受光素子21の出力レベルとの関係を測定し、さらに、白色光の下、目視試験を行った。
【0170】
その結果、波長550nmの光に対する屈折率異方性Δn(550)を0.100、0.115に設定した本実施形態のサンプル#55及び#56では、角度φ=50゜とした場合に左右方向において電圧を高くするとわずかに透過率の上昇が確認された。しかしながら、目視においては反転現象が生じておらず、この程度の透過率の上昇は使用に耐え得るものであった。上方向においては、何等問題のない結果が得られた。一方、波長550nmの光に対する屈折率異方性Δn(550)を0.065に設定した本実施形態のサンプル#54では、上述した比較サンプル#501と同様に、上方向において電圧を高くするに伴って透過率が一旦低下した後で再び上昇するような反転現象があったが、図7(a)に示した比較サンプル#501(L10)に比べて透過率の上昇度合は小さく、使用に耐え得るものであった。左右方向においては、何等問題のない結果が得られた。
【0171】
また、目視試験においては、本実施形態のサンプル#55及び#56について黄色から橙色の若干の着色が確認されたが、問題にならない程度の着色であった。一方、本実施形態のサンプル#54については若干の青みを呈していることが確認されたが、問題にならない程度の青みであった。
【0172】
さらに、サンプル#54と比較サンプル#501について、1V程度の電圧を印加して液晶セル16の表面の法線方向における白表示時の透過率を測定した。その結果、比較サンプル#501では使用に耐え得ない程度の透過率の低下が見られた。これに対して、本実施形態のサンプル#54では若干の透過率の低下が確認されたが、使用に耐え得る程度のものであった。
【0173】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による場合には、屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうちの一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している位相差板を用いることにより、液晶表示素子の位相差変化を補償することができる。それに加えて、液晶層の液晶材料の正常光屈折率noの波長に対する変化度合及び異常光屈折率neの波長に対する変化度合のうちの少なくとも一方を視角に依存した画面着色が発生しない範囲に設定することにより、視角に依存した液晶表示画面の着色をより一層防止することが可能となり、さらに、反転現象や反視角方向のコントラスト比の低下についても、位相差板の補償機能のみの場合よりもさらに改善することができる。
【0174】
さらに、本発明では、液晶材料の屈折率の波長に対する変化度合について、視角に依存した画面着色が発生しない範囲が異なる材料があることを考慮して、各々の場合に応じた範囲に設定することにより視角に依存した液晶表示画面の着色をより一層防止することが可能となり、さらに、反転現象や反視角方向のコントラスト比の低下についても、位相差板の補償機能のみの場合よりもさらに改善することができる。
【0175】
特に、本発明では、通常の液晶表示装置に対して要求される視角50゜を越える視角60゜において、あらゆる方向から見て充分使用に耐え得る程度まで液晶表示画面の着色を抑えることが可能となる。
【0176】
さらに、本発明では、視角70゜というさらに広視野角の液晶表示装置において、どの方向から見ても液晶表示画面に全く着色現象が無い状態を実現することができる。
【0177】
本発明では、波長550nmの光に対する屈折率異方性Δn(550)を0.060より大きく0.120より小さい範囲に設定することにより、液晶表示素子に視角に応じて生じる位相差を解消することができる。よって、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象は当然ながら、コントラスト変化や左右方向の反転現象等もさらに改善することができる。
【0178】
さらに、本発明では、波長550nmの光に対する屈折率異方性Δn(550)を0.070以上0.095以下の範囲に設定することにより、より一層、視角に応じて生じる位相差を効果的に解消することができる。よって、液晶表示画面において視角に依存して生じる着色現象、コントラスト変化や左右方向の反転現象等をさらに確実に改善することができる。
【0179】
本発明では、屈折率楕円体の傾斜角を15゜以上75゜以下の範囲に設定することにより、位相差素子による位相差の補償機能を確実に得ることができるので、視認性を確実に向上することができる。
【0180】
本発明では、位相差素子の主屈折率na及びnbの差と、位相差素子の厚さdとの積(na−nb)×dを80nm以上250nm以下の範囲に設定することにより、位相差素子による位相差の補償機能を確実に得ることができるので、視認性を確実に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図2】図1の液晶表示装置における配向膜のラビング方向と視角方向との関係を示す図である。
【図3】図1の液晶表示装置における位相差板の主屈折率の方向を示す斜視図である。
【図4】図1の液晶表示装置における液晶表示素子、偏光板及び位相差板の光学的な配置を示す斜視図である。
【図5】実施形態5の液晶表示装置の視角依存性を測定するための測定系を示す斜視図である。
【図6】実施形態5の液晶表示装置の透過率−液晶印加電圧特性を示すグラフである。
【図7】比較例の液晶表示装置の透過率−液晶印加電圧特性を示すグラフである。
【図8】TN液晶表示素子における液晶分子の捩れ配向を示す模式図である。
【符号の説明】
1 液晶表示素子
2、3 位相差板
4、5 偏光板
6、7 電極基板
8 液晶層
9、12 透光性基板
10、13 透明電極
11、14 配向膜
15 シール樹脂
16 液晶セル
17 駆動回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device in which a viewing angle of a display screen is improved by combining a liquid crystal display element and a retardation element having optical anisotropy.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, liquid crystal display devices using nematic liquid crystal have been widely used for numerical segment type display devices such as watches and calculators, but recently, they have been used for word processors, notebook personal computers, and liquid crystal televisions for vehicles. It has become.
[0003]
This liquid crystal display device generally has a pair of light-transmitting substrates which are arranged to face each other with a liquid crystal layer interposed therebetween, and electrode wirings for turning on / off pixels are formed on the substrate. I have. For example, in an active matrix type liquid crystal display device, pixel electrodes for applying a voltage to a liquid crystal are provided in a matrix, and an active element such as a field effect transistor is used as switching means for selectively applying a potential to each pixel electrode. Are provided on the substrate together with the electrode wirings. Further, in a liquid crystal display device that performs color display, a color filter layer of red, green, blue, or the like is provided on a substrate.
[0004]
In such a liquid crystal display device, a different display method is appropriately selected and used depending on the twist angle of the liquid crystal. Among them, for example, an active drive type twisted nematic liquid crystal display method (hereinafter, referred to as a TN method) and a multiplex drive type super twisted nematic liquid crystal display method (hereinafter, referred to as an STN method) are well known.
[0005]
In the former TN mode, display is performed by aligning nematic liquid crystal molecules in a 90 ° twisted state between a pair of substrates and guiding light along the twisted direction. The latter STN system utilizes the fact that the light transmittance near the threshold of the voltage applied to the liquid crystal changes sharply by making the twist angle of the nematic liquid crystal molecules larger than 90 ° between a pair of substrates.
[0006]
Among these display methods, the STN method utilizes the birefringence effect of liquid crystal, and thus causes a coloration unique to the background of the display screen due to color interference. Conventionally, it has been considered effective to use an optical compensator in order to prevent such coloring and perform black-and-white display by the STN method. The display method using the optical compensator is roughly classified into a double super twist nematic phase compensation method (hereinafter, referred to as DSTN method) and a film type phase compensation method (hereinafter, referred to as film addition type method).
[0007]
The DSTN method is a structure having a two-layer liquid crystal cell including a display liquid crystal cell and a liquid crystal cell that is twisted at a twist angle in a direction opposite to the display liquid crystal cell. , In which a film having optical anisotropy is arranged. From the viewpoint of lightness and low cost, the film addition type system is considered to be effective.
[0008]
In the STN system, since the black-and-white display characteristics are improved by adopting these phase compensation systems, a color STN liquid crystal display device in which a color filter layer is provided to enable color display is realized.
[0009]
On the other hand, the TN method is roughly classified into a normally black method and a normally white method.
[0010]
In the former normally black mode, a pair of polarizing plates are arranged so that the polarization directions thereof are parallel to each other with both sides of the liquid crystal display element interposed therebetween, and the liquid crystal layer is black when no on-voltage is applied (off state). Is displayed. In the latter normally white mode, a pair of polarizing plates are arranged so that the polarization directions thereof are orthogonal to each other with both sides of the liquid crystal display element interposed therebetween, and white is displayed in an off state on the liquid crystal layer. Among these, the normally white method is effective from the viewpoints of display contrast, color reproducibility, display angle dependency, and the like.
[0011]
By the way, in the above-mentioned TN type liquid crystal display device, since the liquid crystal molecules have the refractive index anisotropy Δn and the liquid crystal molecules are inclined and oriented with respect to the upper and lower substrates, the observer may be disturbed. There is a problem that the contrast of the displayed image changes depending on the viewing direction and viewing angle of the display screen, and the viewing angle dependency increases. This problem will be described below.
[0012]
FIG. 8 schematically shows a cross-sectional structure of a liquid
[0013]
In the liquid
[0014]
Further, in the actual liquid crystal layer, the tilt angle of the
[0015]
As described above, the linearly polarized
[0016]
For example, when the viewing angle is inclined from the normal direction of the screen to the normal viewing angle direction (downward direction of the screen), a phenomenon that the display screen is colored at a certain angle or more (hereinafter, referred to as a coloring phenomenon) and a phenomenon that the black and white are reversed (hereinafter, referred to as a coloring phenomenon). , An inversion phenomenon) occurs. Further, when the viewing angle is inclined from the normal direction of the screen to the anti-viewing angle direction (upward direction of the screen), the contrast sharply decreases.
[0017]
Further, in the above-described liquid crystal display device, there is a problem that the viewing angle becomes narrower as the display screen becomes larger. For example, when a large liquid crystal display screen is viewed from the front at a short distance, colors displayed at the top and bottom of the screen may be different due to viewing angle dependence. This is because the larger the display screen, the greater the viewing angle of the entire screen, which is the same as viewing the display screen from an oblique direction.
[0018]
In order to improve the viewing angle dependency in such a TN mode, a retardation plate (or retardation film) as an optical element having optical anisotropy (retardation element) is provided between the liquid crystal display element and the polarizing plate. Has been proposed.
[0019]
In this method, light that has passed through liquid crystal molecules having refractive index anisotropy and has been converted from linearly polarized light to elliptically polarized light passes through a retardation plate provided on one or both sides of a liquid crystal layer having refractive index anisotropy. Let it. This makes it possible to compensate for a change in the phase difference between the normal light and the extraordinary light generated according to the viewing angle and to reconvert the light into linearly polarized light, thereby improving the viewing angle dependency.
[0020]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-313159 proposes a method of using a retardation plate in which one main refractive index direction of an index ellipsoid is parallel to a normal direction of the surface of the retardation plate. . However, there is a limit to improving the reversal phenomenon in the normal viewing direction even if this retardation plate is used.
[0021]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-75116 proposes a method of using a retardation plate in which the main refractive index direction of an index ellipsoid is inclined with respect to the normal direction of the surface of the retardation plate. . Here, the following two types of retardation plates are mentioned.
[0022]
One is to make the direction of the minimum principal refractive index of the three main refractive indices of the refractive index ellipsoid of the retardation plate parallel to the surface of the retardation plate, and One direction is inclined at an angle of θ with respect to the surface of the phase difference plate, and the other direction is inclined at an angle of θ with respect to the normal direction of the surface of the phase difference plate, so that the value of θ is 20 ° ≦ θ ≦ 70 °.
[0023]
The other is that the three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the phase difference plate are na = nc> nb, and the direction of the main refractive index na or nc parallel to the surface of the phase difference plate is changed. As an axis, the direction of the main refractive index nb is tilted clockwise or counterclockwise from the normal direction of the surface, and the direction of the main refractive index nc or na is tilted clockwise or counterclockwise from the direction parallel to the surface. This is a retardation plate in which the refractive index ellipsoid is inclined.
[0024]
Of these two types of retardation plates, the former can be a uniaxial one and a biaxial one, respectively. In the latter case, only one such retardation plate may be used, but two retardation plates are used in combination such that the inclination directions of the main refractive indices nb form an angle of 90 ° with each other. You can also.
[0025]
By arranging at least one such retardation plate between the liquid crystal display element and the polarizing plate, the change in contrast, coloring phenomenon, and inversion phenomenon depending on the viewing angle of the displayed image are improved to some extent. be able to.
[0026]
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-101381 discloses that, in a liquid crystal display device using the latter two types of retardation plates, the wavelength dispersion of the refractive index anisotropy of the retardation plate is changed by the refractive index anisotropy of the liquid crystal. There has been proposed a method for improving the viewing angle characteristics of a display color by making the wavelength dispersion smaller than the wavelength dispersion. Also, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-215912 discloses that in a liquid crystal display device using a conventional retardation plate in which a refractive index ellipsoid is not tilted, the wavelength dispersion of the refractive index anisotropy of the retardation plate is changed by the refractive index difference of the liquid crystal. There has been proposed a method of improving the viewing angle characteristics by making the wavelength dispersion smaller than the isotropic wavelength dispersion.
[0027]
Here, as a method of adjusting the wavelength dispersion of the phase difference plate, a method of changing the material of the phase difference plate and a method of adjusting the thickness of the phase difference plate are exemplified.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
In a situation where a liquid crystal display device having a wide viewing angle and a high display quality is desired as in today, further improvement of the viewing angle dependency is required, and it is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-75116. It is not always sufficient to use a phase plate.
[0029]
On the other hand, in the methods disclosed in JP-A-8-101381 and JP-A-5-215912, there are limitations on the materials that can be used as a retardation plate. Boards are not realistic. On the other hand, if the thickness of the retardation plate is increased, the phase difference changes due to the change in the optical path length and the change in the refractive index ellipsoid when the viewing angle is degraded. Furthermore, this method has not yet been able to improve the coloring phenomenon of the display screen when the viewing angle is reduced, and there is still room for improvement.
[0030]
The present invention has been made in order to solve such problems of the related art, and further improves a contrast change, a coloring phenomenon, a reversal phenomenon, and the like that occur depending on a viewing angle, and in particular, a liquid crystal screen depending on a viewing angle. It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device capable of effectively improving a coloring phenomenon.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
Liquid crystal display device of the present inventionManufacturing methodAre a liquid crystal display element in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates each having an electrode layer and an alignment film, a pair of polarizers sandwiching both sides of the liquid crystal display element, at least one polarizer and the liquid crystal. At least one phase difference element provided between the display elements.AndThe three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the phase difference element have a relationship of na = nc> nb, and among the main refractive indexes na and nc substantially parallel to the surface of the phase difference element. With one direction as an axis, the direction of the main refractive index nb is inclined clockwise or counterclockwise from the normal direction of the surface, and the other direction of the main refractive indices na and nc is from a direction substantially parallel to the surface. Tilted clockwise or counterclockwiseA method of manufacturing a liquid crystal display device,
The extraordinary light refractive index ne (450) for the light of wavelength 450 nm, the extraordinary refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm of the liquid crystal material in the liquid crystal layer The normal light refractive index no (450) for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm are as follows:
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) ) ≧ 1
And,
1.65 ≦ (no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 2.40
And the step of blending and adjusting the liquid crystal material within the range described above, whereby the above object is achieved.
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal display element in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates each having an electrode layer and an alignment film, and a pair of polarizers sandwiching both sides of the liquid crystal display element. , At least one polarizer and at least one retardation element provided between the liquid crystal display elements, and the three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the retardation element are provided. has a relationship of na = nc> nb, and the direction of the main refractive index nb is from the direction normal to the surface, with one of the main refractive indices na and nc substantially parallel to the surface of the phase difference element as the axis. A method for manufacturing a liquid crystal display device which is inclined clockwise or counterclockwise, and wherein the other direction of the main refractive indices na and nc is inclined clockwise or counterclockwise from a direction substantially parallel to the surface, 450 nm wavelength light of the liquid crystal material in the liquid crystal layer The extraordinary light refractive index ne (450), the extraordinary light refractive index ne (550) for light having a wavelength of 550 nm, the extraordinary light refractive index ne (650) for light having a wavelength of 650 nm, and the normal light refractive index no ( 450), a normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and a normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm.
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) ) ≧ 1
And,
The degree of change of the extraordinary light refractive index ne (450) for the light of wavelength 550 nm, the extraordinary light refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, and the extraordinary light refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm of the liquid crystal material is as follows:
1.70 ≦ (ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 2.30
And the step of blending and adjusting the liquid crystal material within the range described above, whereby the above object is achieved.
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal display element in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates each having an electrode layer and an alignment film, and a pair of polarizers sandwiching both sides of the liquid crystal display element. , At least one polarizer and at least one retardation element provided between the liquid crystal display elements, and the three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the retardation element are provided. na = nc> nb, and of the main refractive indices na and nc substantially parallel to the surface of the phase difference element. With one direction as an axis, the direction of the main refractive index nb is inclined clockwise or counterclockwise from the normal direction of the surface, and the other direction of the main refractive indices na and nc is from a direction substantially parallel to the surface. A method for manufacturing a liquid crystal display device which is tilted clockwise or counterclockwise, comprising: an extraordinary light refractive index ne (450) of a liquid crystal material in the liquid crystal layer with respect to light having a wavelength of 450 nm; The refractive index ne (550) and the extraordinary light refractive index ne (650) for light having a wavelength of 650 nm, the normal light refractive index no (450) for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and The normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm is:
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) ) <1
And,
1.00 ≦ (no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 1.65
And the step of blending and adjusting the liquid crystal material within the range described above, whereby the above object is achieved.
The method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal display element in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates each having an electrode layer and an alignment film, and a pair of polarizers sandwiching both sides of the liquid crystal display element. , At least one polarizer and at least one retardation element provided between the liquid crystal display elements, and the three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the retardation element are provided. has a relationship of na = nc> nb, and the direction of the main refractive index nb is from the direction normal to the surface, with one of the main refractive indices na and nc substantially parallel to the surface of the phase difference element as the axis. A method for manufacturing a liquid crystal display device which is inclined clockwise or counterclockwise, and wherein the other direction of the main refractive indices na and nc is inclined clockwise or counterclockwise from a direction substantially parallel to the surface, 450 nm wavelength light of the liquid crystal material in the liquid crystal layer The extraordinary light refractive index ne (450), the extraordinary light refractive index ne (550) for light having a wavelength of 550 nm, the extraordinary light refractive index ne (650) for light having a wavelength of 650 nm, and the normal light refractive index no ( 450), a normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and a normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm.
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) ) <1
And,
A step of blending and adjusting the liquid crystal material in a range of 1.20 ≦ (ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 1.70. Thereby, the above object is achieved.
[0046]
Hereinafter, the process of completing the present invention and the operation of the present invention will be described.
[0047]
In the present invention, the three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the phase difference element have a relationship of na = nc> nb, and the main refractive index substantially parallel to the surface of the phase difference element. With one of the directions of na and nc as an axis, the direction of the main refractive index nb is inclined clockwise or counterclockwise from the normal direction of the surface, and the other direction of the main refractive indexes na and nc is on the surface. By being inclined clockwise or counterclockwise from a substantially parallel direction, the refractive index ellipsoid of the phase difference element is inclined. When the linearly polarized light passes through the liquid crystal layer having birefringence to generate normal light and extraordinary light, the transmitted light is changed to elliptically polarized light according to the phase difference. The phase difference from the extraordinary light is compensated.
[0048]
However, such a compensating function of the retardation plate alone cannot sufficiently satisfy the demand for further improving the viewing angle dependency.
[0049]
Therefore, as a result of repeated studies by the present inventors, it has been found that the wavelength dependence of the normal refractive index no of the liquid crystal material and the wavelength dependence of the extraordinary refractive index ne of the liquid crystal material in the liquid crystal layer encapsulated in the liquid crystal display element. When the matching with the wavelength dependence of the refractive index of the retardation plate is poor, it is found that when the viewing angle is lowered or halftone display is performed, coloring becomes remarkable and the state of the displayed image is significantly deteriorated. The inventors have found that the degree of change of the normal refractive index no of the material with respect to the wavelength and the degree of change of the extraordinary refractive index ne of the liquid crystal material with respect to the wavelength affect the coloring of the liquid crystal display screen, thereby completing the present invention. Was.
[0050]
In the liquid crystal display device of the present invention, at least one of the degree of change in the normal refractive index no of the liquid crystal material with respect to the wavelength and the extraordinary refractive index ne is set to a range in which the screen coloring depending on the viewing angle does not occur. ing. This makes it possible to further prevent the coloring of the screen, and further, as shown in an embodiment described later, the contrast change and inversion phenomenon can be further improved as compared with the case where only the compensation function of the retardation plate is used. did it.
[0051]
Furthermore, as a result of repeated studies by the inventors of the present application, in the liquid crystal layer encapsulated in the liquid crystal display element, the degree of change in the refractive index of the liquid crystal material with respect to the wavelength, the range in which the viewing angle-dependent screen coloring does not occur is different. Turned out to be present.
[0052]
Therefore, in the liquid crystal display device of the present invention, the extraordinary light refractive index ne (450) for the liquid crystal material having a wavelength of 450 nm, the extraordinary light refractive index ne (550) for the light having a wavelength of 550 nm, and the abnormal light refractive index ne (550) for the light having a wavelength of 650 nm. The light refractive index ne (650), the normal light refractive index no (450) for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm And
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) ≧ 1
Has the relationship of
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) <1
In each case, at least one of the degree of change to the wavelength of the normal light refractive index no of the liquid crystal material and the degree of change to the wavelength of the extraordinary light refractive index ne of the liquid crystal material is changed to the viewing angle. The range was set so that dependent screen coloring did not occur.
[0053]
The degree of change of the normal refractive index no of the liquid crystal material with respect to the wavelength and the degree of change of the extraordinary refractive index ne of the liquid crystal material with respect to the wavelength are specifically set in the following ranges.
[0054]
(1) The extraordinary refractive index ne (450) of the liquid crystal material with respect to light having a wavelength of 450 nm, the extraordinary refractive index ne (550) with respect to light having a wavelength of 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) with respect to light having a wavelength of 650 nm. A normal light refractive index no (450) for light of 450 nm, a normal light refractive index no (550) for light of 550 nm, and a normal light refractive index no (650) for light of 650 nm,
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) ≧ 1
If you have the relationship
The degree of change of the normal light refractive index no (450) with respect to light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) with respect to light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) with respect to light having a wavelength of 650 nm of the liquid crystal material is as follows.
1.65 ≦ ((no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 2.40
Set to the range.
[0055]
Alternatively, the degree of change of the extraordinary light refractive index ne (450) with respect to light having a wavelength of 450 nm, the extraordinary light refractive index ne (550) with respect to light having a wavelength of 550 nm, and the extraordinary light refractive index ne (650) with respect to light having a wavelength of 650 nm is determined. ,
1.70 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 2.30
Set to the range.
[0056]
At least one of these ranges causes slight coloring at a viewing angle of 50 ° required for a normal liquid crystal display device, as shown in
[0057]
More preferably,
1.85 ≦ ((no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 2.20
Set to the range.
[0058]
Or
1.85 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 2.10.
Set to the range.
[0059]
By setting at least one of these ranges, as described in
[0060]
(2) The extraordinary light refractive index ne (450) for the light of wavelength 450 nm, the extraordinary light refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, the extraordinary light refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm, and the wavelength of the liquid crystal material. A normal light refractive index no (450) for light of 450 nm, a normal light refractive index no (550) for light of 550 nm, and a normal light refractive index no (650) for light of 650 nm,
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) <1
If you have the relationship
The degree of change of the normal light refractive index no (450) with respect to light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) with respect to light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) with respect to light having a wavelength of 650 nm of the liquid crystal material is as follows.
1.00 ≦ ((no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 1.65
Set to the range.
[0061]
Alternatively, the degree of change of the extraordinary light refractive index ne (450) with respect to light having a wavelength of 450 nm, the extraordinary light refractive index ne (550) with respect to light having a wavelength of 550 nm, and the extraordinary light refractive index ne (650) with respect to light having a wavelength of 650 nm is determined. ,
1.20 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 1.70
Set to the range.
[0062]
At least one of these ranges causes slight coloring at a viewing angle of 50 ° required for a normal liquid crystal display device, as described in
[0063]
More preferably,
1.15 ≦ ((no (450) −no (550))) / (no (550) −no (650)) ≦ 1.45
Set to the range.
[0064]
Or
1.35 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 1.60
Set to the range.
[0065]
By setting at least one of these ranges, as shown in
[0066]
In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the refractive index anisotropy Δn (550) of the liquid crystal material with respect to light having a wavelength of 550 nm is set in a range larger than 0.060 and smaller than 0.120. When the refractive index anisotropy Δn (550) of the liquid crystal material with respect to light having a wavelength of 550 nm, which is a visible light region, is 0.060 or less or 0.120 or more, the liquid crystal material is inverted depending on the viewing angle direction as described in a fifth embodiment described later. This is because it has been confirmed that a phenomenon and a decrease in the contrast ratio occur. By setting the refractive index anisotropy Δn (550) of the liquid crystal material with respect to light having a wavelength of 550 nm to a range larger than 0.060 and smaller than 0.120, a phase difference corresponding to a viewing angle can be eliminated, and thus a liquid crystal display can be used. Naturally, a coloring phenomenon that occurs depending on the viewing angle on the screen can further improve a contrast change, a left-right inversion phenomenon, and the like.
[0067]
Here, by setting the refractive index anisotropy Δn (550) of the liquid crystal material to a light having a wavelength of 550 nm in a range of 0.070 or more and 0.095 or less, as described in a fifth embodiment described below, depending on the viewing angle. The phase difference can be more effectively eliminated. Therefore, a coloring phenomenon, a contrast change, a left-right inversion phenomenon, and the like that occur depending on the viewing angle on the liquid crystal display screen can be reliably improved.
[0068]
In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the inclination angle of the refractive index ellipsoid in the phase difference element is set in a range of 15 ° or more and 75 ° or less. By setting the inclination angle of the refractive index ellipsoid of the phase difference element in this manner, as described in a fifth embodiment described later, the phase difference change between the normal light and the extraordinary light that occurs according to the viewing angle described above is reduced. Compensation can be ensured by the phase difference element.
[0069]
In the liquid crystal display device of the present invention, the product (na−nb) × d of the difference between the main refractive indices na and nb of the phase difference element and the thickness d of the phase difference element is set in the range of 80 nm or more and 250 nm or less. It is preferable to set. By setting the product of the difference between the main refractive indices na and nb of the phase difference element and the thickness d of the phase difference element in this manner, as shown in a fifth embodiment described later, the normality generated according to the above-described viewing angle The phase difference change between the light and the extraordinary light can be reliably compensated for by the phase difference element.
[0070]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0071]
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention. This liquid crystal display device includes a
[0072]
In the liquid
[0073]
Both
[0074]
The
[0075]
The two
[0076]
The
[0077]
As a support material of the
[0078]
As shown in FIG. 3, the
[0079]
The three main refractive indexes na, nb, and nc have a relationship of na = nc> nb. In this case, since there is only one optical axis, the
[0080]
The direction of the main refractive index na coincides with the direction of the y-axis which is parallel to the surfaces of the
[0081]
The first retardation value of each of the
[0082]
In an optically anisotropic body such as a liquid crystal or a retardation film (retardation film), the anisotropy of the main refractive indices na, nb, and nc in the three-dimensional direction is represented by a refractive index ellipsoid. The refractive index anisotropy Δn has different values depending on from which direction the refractive index anisotropic body is observed.
[0083]
In the liquid crystal display device of the present embodiment, the liquid
[0084]
The
[0085]
The
[0086]
With the arrangement of the liquid
[0087]
With respect to the arrangement of the
[0088]
Next, the
[0089]
As described above, the degree of change of the normal refractive index no of the liquid crystal material of the liquid crystal material in the
[0090]
Specifically, the degree of change of the normal refractive index no of the liquid crystal material with respect to the wavelength and the degree of change of the extraordinary refractive index ne of the liquid crystal material with respect to the wavelength are determined under the following conditions (1) or (2). Each is set so as to satisfy the conditions of at least one of the setting ranges of (1) and (2).
[0091]
(1) The extraordinary refractive index ne (450) of the liquid crystal material with respect to light having a wavelength of 450 nm, the extraordinary refractive index ne (550) with respect to light having a wavelength of 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) with respect to light having a wavelength of 650 nm. A normal light refractive index no (450) for light of 450 nm, a normal light refractive index no (550) for light of 550 nm, and a normal light refractive index no (650) for light of 650 nm,
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) ≧ 1
If you have a relationship
{Circle around (1)} The degree of change in the normal light refractive index no (450) of the liquid crystal material for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm. To
1.65 ≦ ((no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 2.40
Set to the range.
[0092]
More preferably,
1.85 ≦ ((no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 2.20
Set to the range.
[0093]
{Circle over (2)} The degree of change of the extraordinary refractive index ne (450) for the light of wavelength 450 nm, the extraordinary refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm of the liquid crystal material. To
1.70 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 2.30
Set to the range.
[0094]
More preferably,
1.85 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 2.10.
Set to the range.
[0095]
(2) The extraordinary light refractive index ne (450) for the light of wavelength 450 nm, the extraordinary light refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, the extraordinary light refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm, and the wavelength of the liquid crystal material. A normal light refractive index no (450) for light of 450 nm, a normal light refractive index no (550) for light of 550 nm, and a normal light refractive index no (650) for light of 650 nm,
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) <1
If you have a relationship
{Circle around (1)} The degree of change in the normal light refractive index no (450) of the liquid crystal material for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm. To
1.00 ≦ ((no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 1.65
Set to the range.
[0096]
More preferably,
1.15 ≦ ((no (450) −no (550))) / (no (550) −no (650)) ≦ 1.45
Set to the range.
[0097]
{Circle over (2)} The degree of change of the extraordinary refractive index ne (450) for the light of wavelength 450 nm, the extraordinary refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm of the liquid crystal material. To
1.20 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 1.70
Set to the range.
[0098]
More preferably,
1.35 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 1.60
Set to the range.
[0099]
With this configuration, in the liquid crystal display device of the present embodiment, the phase difference change between the normal light and the extraordinary light that occurs in the liquid
[0100]
Hereinafter, the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to more specific embodiments.
[0101]
(Embodiment 1)
In the first embodiment, as the liquid crystal material of the
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) ≧ 1
age,
In addition, the degree of change of the normal light refractive index no (450) for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm is determined. ,
1.65 ≦ ((no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 2.40
The one set in the range was used.
[0102]
This liquid crystal material was prepared by blending a material system represented by the following structural formula.
[0103]
Embedded image
[0104]
The cell thickness of the liquid crystal cell 16 (the thickness of the liquid crystal layer 8) was 5 μm, and five liquid crystal display devices (samples # 11 to # 15) shown in Table 1 below were produced.
[0105]
As the
[0106]
Further, for comparison, in the liquid crystal display device shown in the liquid crystal display device of FIG.
In the same manner as in this embodiment except that ((no (450) -no (550)) / (no (550) -no (650)) of 1.55 and 2.50 were used, the following Table 1 was used. The two liquid crystal display devices shown (
[0107]
Table 1 below shows the results of a visual test performed on the
[0108]
[Table 1]
[0109]
As shown in Table 1 above, with respect to the
1.85 ≦ ((no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 2.20
It is understood that particularly excellent characteristics can be obtained in the range.
[0110]
Further, with respect to the
[0111]
On the other hand, for
[0112]
Further, samples # 11 to # 15 of the present embodiment and comparative samples # 100 and # 101 were used in the same manner as the
[0113]
(Embodiment 2)
In the second embodiment, in the liquid crystal display device shown in FIG. 1, as a liquid crystal material of the
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) ≧ 1
age,
In addition, the degree of change of the extraordinary light refractive index ne (450) with respect to light having a wavelength of 450 nm, the extraordinary light refractive index ne (550) with respect to light having a wavelength of 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) with respect to light having a wavelength of 650 nm of the liquid crystal material. ,
1.70 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 2.30
The one set in the range was used.
[0114]
This liquid crystal material was adjusted by blending the material system described in the first embodiment.
[0115]
The cell thickness of the
[0116]
As the
[0117]
Further, for comparison, in the liquid crystal display device shown in the liquid crystal display device of FIG.
In the same manner as in this embodiment except that ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) was 1.60 and 2.40, the following Table 2 was used. The two liquid crystal display devices shown (comparative samples # 200 and # 201) were produced.
[0118]
Table 2 below shows the results of a visual test performed on the
[0119]
[Table 2]
[0120]
As shown in Table 2 above, with respect to the
1.85 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 2.10.
It is understood that particularly excellent characteristics can be obtained in the range.
[0121]
Further, with respect to the
[0122]
On the other hand, with respect to Comparative Samples # 200 and # 201, coloring from yellow to orange that was unusable when viewed from the left and right directions even at a viewing angle of 50 ° was confirmed.
[0123]
Further, samples # 21 to # 25 of the present embodiment and comparative samples # 200 and # 201 were formed in the same manner as the
[0124]
(Embodiment 3)
In the third embodiment, in the liquid crystal display device shown in FIG. 1, as a liquid crystal material of the
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) <1
age,
In addition, the degree of change of the normal light refractive index no (450) for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm is determined. ,
1.00 ≦ ((no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 1.65
The one set in the range was used.
[0125]
This liquid crystal material was adjusted by blending the material system described in the first embodiment.
[0126]
The cell thickness of the
[0127]
As the
[0128]
Further, for comparison, in the liquid crystal display device shown in the liquid crystal display device of FIG.
In the same manner as in the present embodiment, except that ((no (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) of 0.90 and 1.75 were used, the following Table 3 was used. The two liquid crystal display devices shown (comparative samples # 300 and # 301) were produced.
[0129]
Table 3 below shows the results of a visual test performed on the
[0130]
[Table 3]
[0131]
As shown in Table 3, with respect to the
1.15 ≦ ((no (450) −no (550))) / (no (550) −no (650)) ≦ 1.45
It is understood that particularly excellent characteristics can be obtained in the range.
[0132]
Further, with respect to the
[0133]
On the other hand, in Comparative Samples # 300 and # 301, even at a viewing angle of 50 °, coloring from yellow to orange that was unusable when viewed from the left and right directions was confirmed.
[0134]
Further, except that discotic liquid crystals were applied to transparent supports as the
[0135]
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, in the liquid crystal display device shown in FIG. 1, as the liquid crystal material of the
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) )) <1
age,
In addition, the degree of change of the extraordinary light refractive index ne (450) with respect to light having a wavelength of 450 nm, the extraordinary light refractive index ne (550) with respect to light having a wavelength of 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) with respect to light having a wavelength of 650 nm of the liquid crystal material. ,
1.20 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 1.70
The one set in the range was used.
[0136]
This liquid crystal material was adjusted by blending the material system described in the first embodiment.
[0137]
The cell thickness of the
[0138]
As the
[0139]
Further, for comparison, in the liquid crystal display device shown in the liquid crystal display device of FIG.
In the same manner as in this embodiment except that ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650))) was 1.10 and 1.80, the following Table 2 was used. The two liquid crystal display devices shown (Comparative Samples # 400 and # 401) were produced.
[0140]
Table 4 below shows the results of a visual test performed on the samples # 41 to # 45 and the comparative samples # 400 and # 401 under white light.
[0141]
[Table 4]
[0142]
As shown in Table 4 above, with respect to the samples # 42 to # 44 of the present embodiment, no coloring was observed from any direction at a viewing angle of 70 °, and good image quality was obtained. Therefore,
1.35 ≦ ((ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 1.60
It is understood that particularly excellent characteristics can be obtained in the range.
[0143]
Further, with respect to the samples # 41 and # 45 of the present embodiment, no coloring was confirmed from any direction up to a viewing angle of 50 °, and good image quality was obtained. At a viewing angle of 60 °, slight coloring was observed when viewed from the left and right directions, but the coloring was such that it could be used.
[0144]
On the other hand, with respect to Comparative Samples # 400 and # 401, coloring from yellow to orange that was unusable when viewed from the left and right directions even at a viewing angle of 50 ° was confirmed.
[0145]
Furthermore, samples # 41 to # 45 of the present embodiment and comparative samples # 400 and # 401 were used, except that discotic liquid crystals were applied to transparent supports as the
[0146]
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, in the liquid crystal display device shown in FIG. Using the set materials, three liquid crystal display devices (samples # 51 to # 53) were manufactured with the
[0147]
[Table 5]
[0148]
The
[0149]
Further, for comparison, in the liquid crystal display device shown in the liquid crystal display device of FIG. 1, the liquid crystal material of the
[0150]
With respect to the samples # 51 to # 53 and the comparative samples # 501 and # 502, the viewing angle dependence of the liquid crystal display device was measured using a measurement system including the
[0151]
In this measurement system, the
[0152]
The
[0153]
At the time of measurement, the
[0154]
In this measurement system, the samples # 51 to # 53 of this embodiment and the comparative samples # 501 and # 502 are installed, and the voltage applied to each liquid crystal display device and the light reception when the
[0155]
Here, assuming that the x direction is on the lower side of the screen and the y direction is on the left side of the screen, the arrangement position of the
[0156]
FIGS. 6A to 6C show the measurement results of the samples # 51 to # 53 of the present embodiment, and FIGS. 7A to 7C show the measurement results of the comparison samples # 501 and # 502. FIGS. 6A to 6C and FIGS. 7A to 7C are graphs showing light transmittance (transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics) with respect to a voltage applied to each liquid crystal display device. FIGS. 6A and 7A show the results of measurement from above in FIG. 2, and FIGS. 6B and 7B show the results of measurement from the right in FIG. FIG. 6 (c) and FIG. 7 (c) show the results of measurement from the left in FIG.
[0157]
6 (a) to 6 (c), curves L1, L4 and L7 indicated by alternate long and short dash lines indicate sample # 51 using a liquid crystal material of Δn (550) = 0.070 in the
[0158]
Regarding the transmittance in the upward direction and the liquid crystal applied voltage characteristic, in samples # 51 to # 53 of the present embodiment, as shown by L1 to L3 in FIG. It was confirmed that it went down. On the other hand, in the comparative sample # 502, as shown by L11 in FIG. 7A, the transmittance does not decrease sufficiently even when the voltage is increased, and in the comparative sample # 501, the transmittance is shown by L10 in FIG. 7A. As described above, an inversion phenomenon in which the transmittance once decreased with increasing voltage and then increased again was observed.
[0159]
Similarly, regarding the transmittance in the right direction-the voltage applied to the liquid crystal, in the samples # 51 to # 53 of the present embodiment, as shown by L4 to L6 in FIG. It was confirmed that the rate decreased to almost zero. On the other hand, in the comparative sample # 501, as shown in L12 of FIG. 7 (b), the transmittance decreases to almost 0 as the voltage increases, but in the comparative sample # 502, L13 in FIG. As shown in FIG. 5, the reversal phenomenon was observed in which the transmittance once decreased with increasing voltage and then increased again.
[0160]
Similarly, with respect to the transmittance in the left direction and the voltage applied to the liquid crystal, in the samples # 51 to # 53 of the present embodiment, as shown by L7 to L9 in FIG. It was confirmed that the rate decreased to almost zero. On the other hand, in the comparative sample # 501, as shown in L14 of FIG. 7 (c), the transmittance decreases to almost near 0 as the voltage increases, but in the comparative sample # 502, the transmittance of L15 in FIG. 7 (c) decreases. As shown in FIG. 5, the reversal phenomenon was observed in which the transmittance once decreased with increasing voltage and then increased again.
[0161]
Further, a visual test was performed on the samples # 51 to # 53 and the comparative samples # 501 and # 502 under white light, and the visual angles of the samples # 51 to # 53 and the comparative sample # 501 of the present embodiment were determined. No coloring was observed from any direction up to 50 °, and good image quality was obtained.
[0162]
On the other hand, for Comparative Sample # 502, coloring from yellow to orange was confirmed when viewed from the left and right directions at a viewing angle of 50 °.
[0163]
From the above results, as the liquid crystal material of the
[0164]
On the other hand, in a liquid crystal display device (comparative samples # 501 and # 502) in which the refractive index anisotropy Δn (550) for light having a wavelength of 550 nm is set to 0.060 and 0.120 as the liquid crystal material of the
[0165]
Further, the same as the samples # 51 to # 53 of the present embodiment and the comparative samples # 501 and # 502 except that the discotic liquid crystal was applied to the transparent supports as the
[0166]
As a result of examining the dependence of the transmittance-liquid crystal applied voltage characteristic on the inclination angle θ by changing the inclination angle θ of the refractive index ellipsoids of the
[0167]
As a result of examining the dependence of the transmittance-liquid crystal applied voltage characteristic on the second retardation value by changing the second retardation value (na−nb) × d of the
[0168]
Further, based on the results of the visual tests of the comparative samples # 501 and # 502, in the liquid crystal display device shown in the liquid crystal display device of FIG. Three liquid crystal display devices (samples # 54 to # 56) were produced in the same manner as in the present embodiment, except that those having the properties Δn (550) set to 0.065, 0.100, and 0.115 were used.
[0169]
When these samples # 54 to # 56 are installed in the measurement system shown in FIG. 5 and the
[0170]
As a result, in the samples # 55 and # 56 of the present embodiment in which the refractive index anisotropy Δn (550) with respect to the light having a wavelength of 550 nm was set to 0.100 and 0.115, the left and right sides when the angle φ = 50 ° were set. When the voltage was increased in the direction, a slight increase in transmittance was observed. However, the reversal phenomenon did not occur visually, and such an increase in transmittance was acceptable for use. In the upward direction, a result without any problem was obtained. On the other hand, in the sample # 54 of the present embodiment in which the refractive index anisotropy Δn (550) for the light having the wavelength of 550 nm is set to 0.065, similarly to the comparative sample # 501, the voltage is increased in the upward direction. As a result, there was an inversion phenomenon in which the transmittance once decreased and then increased again. However, the degree of increase in the transmittance was smaller than that of the comparative sample # 501 (L10) shown in FIG. It was tolerable. In the left-right direction, a result without any problem was obtained.
[0171]
Further, in the visual inspection, slight coloring from yellow to orange was confirmed for the samples # 55 and # 56 of the present embodiment, but the coloring was not a problem. On the other hand, it was confirmed that the sample # 54 of the present embodiment exhibited a slight bluish color, but the bluish color was not a problem.
[0172]
Further, with respect to Sample # 54 and Comparative Sample # 501, a voltage of about 1 V was applied, and the transmittance of the surface of the
[0173]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the case of the present invention, the three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid have a relationship of na = nc> nb, and the main refractive indices na and n are substantially parallel to the surface. The direction of the main refractive index nb is inclined clockwise or counterclockwise from the normal direction of the surface with one direction of nc as an axis, and the other direction of the main refractive indexes na and nc is substantially parallel to the surface. By using a phase difference plate that is inclined clockwise or counterclockwise from an appropriate direction, it is possible to compensate for a change in the phase difference of the liquid crystal display element. In addition, at least one of the degree of change of the normal refractive index no of the liquid crystal material of the liquid crystal material with respect to the wavelength and the degree of change of the extraordinary refractive index ne with respect to the wavelength is set in a range in which screen coloring depending on the viewing angle does not occur. This makes it possible to further prevent the coloring of the liquid crystal display screen depending on the viewing angle, and further, regarding the reversal phenomenon and the reduction of the contrast ratio in the anti-viewing angle direction, more than the case where only the compensation function of the retardation plate is used. Can be improved.
[0174]
further,In the present inventionDepends on the viewing angle by setting the degree of change of the refractive index of the liquid crystal material with respect to the wavelength in view of the fact that there are different materials in which the range in which screen coloring does not occur depending on the viewing angle is different. It is possible to further prevent the liquid crystal display screen from being colored, and to further reduce the reversal phenomenon and the decrease in the contrast ratio in the anti-viewing angle direction as compared with the case where only the compensation function of the retardation plate is used.
[0175]
In particular,In the present inventionWith a viewing angle of 60 °, which exceeds the viewing angle of 50 ° required for a normal liquid crystal display device, it is possible to suppress the coloring of the liquid crystal display screen to such an extent that the liquid crystal display screen can be sufficiently used in all directions.
[0176]
further,In the present inventionIn a liquid crystal display device having a wider viewing angle of 70 °, a state in which the liquid crystal display screen has no coloring phenomenon in any direction can be realized.
[0177]
In the present inventionIs to set the refractive index anisotropy Δn (550) for light having a wavelength of 550 nm in a range larger than 0.060 and smaller than 0.120 to eliminate a phase difference generated in a liquid crystal display element according to a viewing angle. it can. Accordingly, the coloring phenomenon which occurs depending on the viewing angle on the liquid crystal display screen can naturally be improved further, such as the contrast change and the left-right inversion phenomenon.
[0178]
further,In the present inventionIs set by setting the refractive index anisotropy Δn (550) for light having a wavelength of 550 nm in a range of 0.070 or more and 0.095 or less.ThanFurther, the phase difference generated according to the viewing angle can be effectively eliminated. Therefore, a coloring phenomenon, a contrast change, a left-right inversion phenomenon, and the like that occur depending on the viewing angle on the liquid crystal display screen can be more reliably improved.
[0179]
In the present inventionBy setting the inclination angle of the refractive index ellipsoid in the range of 15 ° or more and 75 ° or less, the function of compensating for the phase difference by the phase difference element can be reliably obtained, so that the visibility is surely improved. Can be.
[0180]
In the present inventionIs determined by setting the product (na−nb) × d of the difference between the main refractive indices na and nb of the phase difference element and the thickness d of the phase difference element in the range of 80 nm or more and 250 nm or less, Since the phase difference compensation function can be reliably obtained, the visibility can be reliably improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a rubbing direction of an alignment film and a viewing angle direction in the liquid crystal display device of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a direction of a main refractive index of a retardation plate in the liquid crystal display device of FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing an optical arrangement of a liquid crystal display element, a polarizing plate, and a retardation plate in the liquid crystal display device of FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing a measurement system for measuring the viewing angle dependency of the liquid crystal display device according to the fifth embodiment.
FIG. 6 is a graph showing transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics of the liquid crystal display device of the fifth embodiment.
FIG. 7 is a graph showing transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics of a liquid crystal display device of a comparative example.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a twisted orientation of liquid crystal molecules in a TN liquid crystal display element.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal display device
2, 3 retardation plate
4,5 polarizing plate
6, 7 electrode substrate
8 Liquid crystal layer
9,12 translucent substrate
10, 13 Transparent electrode
11, 14 alignment film
15 Seal resin
16 liquid crystal cell
17 Drive circuit
Claims (4)
該位相差素子の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうちの一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、
該液晶層中の液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650)))≧1
かつ、
1.65≦(no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦2.40
の範囲に該液晶材料をブレンドして調整する工程を包含する液晶表示装置の製造方法。A liquid crystal display element in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates each having an electrode layer and an alignment film; a pair of polarizers sandwiching both sides of the liquid crystal display element; at least one polarizer and the liquid crystal display element possess at least one of a phase difference element provided between,
The three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the phase difference element have a relationship of na = nc> nb, and among the main refractive indexes na and nc substantially parallel to the surface of the phase difference element. With one direction as an axis, the direction of the main refractive index nb is inclined clockwise or counterclockwise from the normal direction of the surface, and the other direction of the main refractive indices na and nc is from a direction substantially parallel to the surface. A method for manufacturing a liquid crystal display device that is inclined clockwise or counterclockwise ,
The extraordinary light refractive index ne (450) for the light of wavelength 450 nm, the extraordinary refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm of the liquid crystal material in the liquid crystal layer The normal light refractive index no (450) for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm are as follows:
((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) ) ≧ 1
And,
1.65 ≦ (no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 2.40
A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising the step of blending and adjusting the liquid crystal material in the range described above .
該位相差素子の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうちの一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、The three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the phase difference element have a relationship of na = nc> nb, and among the main refractive indexes na and nc substantially parallel to the surface of the phase difference element. With one direction as an axis, the direction of the main refractive index nb is inclined clockwise or counterclockwise from the normal direction of the surface, and the other direction of the main refractive indices na and nc is from a direction substantially parallel to the surface. A method for manufacturing a liquid crystal display device that is inclined clockwise or counterclockwise,
該液晶層中の液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、The extraordinary light refractive index ne (450) for the light of wavelength 450 nm, the extraordinary refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm of the liquid crystal material in the liquid crystal layer. The normal light refractive index no (450) for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm are as follows:
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650)))≧1((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) ) ≧ 1
かつ、And,
前記液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)の変化度合が、The degree of change of the extraordinary light refractive index ne (450) for the light of wavelength 550 nm, the extraordinary light refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, and the extraordinary light refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm of the liquid crystal material is as follows:
1.70≦(ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦2.301.70 ≦ (ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 2.30
の範囲に該液晶材料をブレンドして調整する工程を包含する液晶表示装置の製造方法。A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising a step of blending and adjusting the liquid crystal material in the range described above.
該位相差素子の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうちの一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、The three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the phase difference element have a relationship of na = nc> nb, and among the main refractive indexes na and nc substantially parallel to the surface of the phase difference element. With one direction as an axis, the direction of the main refractive index nb is inclined clockwise or counterclockwise from the normal direction of the surface, and the other direction of the main refractive indices na and nc is from a direction substantially parallel to the surface. A method for manufacturing a liquid crystal display device that is inclined clockwise or counterclockwise,
該液晶層中の液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、The extraordinary light refractive index ne (450) for the light of wavelength 450 nm, the extraordinary refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm of the liquid crystal material in the liquid crystal layer. The normal light refractive index no (450) for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm are as follows:
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650)))<1((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) ) <1
かつ、And,
1.00≦(no(450)−no(550))/(no(550)−no(650))≦1.651.00 ≦ (no (450) −no (550)) / (no (550) −no (650)) ≦ 1.65
の範囲に該液晶材料をブレンドして調整する工程を包含する液晶表示装置の製造方法。A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising a step of blending and adjusting the liquid crystal material in the range described above.
該位相差素子の屈折率楕円体の3つの主屈折率na、nb及びncがna=nc>nbの関係を有し、該位相差素子の表面に概ね平行な主屈折率na及びncのうちの一方の方向を軸として、主屈折率nbの方向が表面の法線方向から時計回り又は反時計回りに傾斜すると共に、主屈折率na及びncの他方の方向が表面に概ね平行な方向から時計回り又は反時計回りに傾斜している液晶表示装置の製造方法であって、The three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid of the phase difference element have a relationship of na = nc> nb, and among the main refractive indexes na and nc substantially parallel to the surface of the phase difference element. With one direction as an axis, the direction of the main refractive index nb is inclined clockwise or counterclockwise from the normal direction of the surface, and the other direction of the main refractive indices na and nc is from a direction substantially parallel to the surface. A method for manufacturing a liquid crystal display device that is inclined clockwise or counterclockwise,
該液晶層中の液晶材料の波長450nmの光に対する異常光屈折率ne(450)、波長550nmの光に対する異常光屈折率ne(550)及び波長650nmの光に対する異常光屈折率ne(650)と、波長450nmの光に対する正常光屈折率no(450)、波長550nmの光に対する正常光屈折率no(550)及び波長650nmの光に対する正常光屈折率no(650)とが、The extraordinary light refractive index ne (450) for the light of wavelength 450 nm, the extraordinary refractive index ne (550) for the light of wavelength 550 nm, and the extraordinary refractive index ne (650) for the light of wavelength 650 nm of the liquid crystal material in the liquid crystal layer. The normal light refractive index no (450) for light having a wavelength of 450 nm, the normal light refractive index no (550) for light having a wavelength of 550 nm, and the normal light refractive index no (650) for light having a wavelength of 650 nm are as follows:
((no(450)−no(550))/(no(550)−no(650)))/((ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650)))<1((No (450) -no (550)) / (no (550) -no (650))) / ((ne (450) -ne (550)) / (ne (550) -ne (650)) ) <1
かつ、And,
1.20≦(ne(450)−ne(550))/(ne(550)−ne(650))≦1.701.20 ≦ (ne (450) −ne (550)) / (ne (550) −ne (650)) ≦ 1.70
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