JP3599176B2

JP3599176B2 - Liquid crystal display

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Publication number: JP3599176B2
Application number: JP2000261973A
Authority: JP
Inventors: 基裕山原; 威一郎井上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2004-12-08
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に液晶表示素子に位相差板を組み合わせることにより表示画面の視野角依存性を改善する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ネマティック液晶表示素子を用いた液晶表示装置は、従来、時計や電卓などの数値セグメント型表示装置に広く用いられていたが、最近においては、ワードプロセッサ、ノート型パーソナルコンピュータ、車載用液晶テレビなどにも用いられるようになっている。
【０００３】
液晶表示装置は、一般に透光性の基板を有しており、この基板上に、画素をオン・オフさせるために電極線などが形成されている。例えば、アクティブマトリクス型の液晶表示装置においては、薄膜トランジスタなどの能動素子が、液晶に電圧を印加する画素電極を選択駆動するスイッチング手段として上記の電極線とともに上記基板上に形成されている。さらにカラー表示を行う液晶表示装置では、基板上に赤色、緑色、青色などのカラーフィルタ層が設けられている。
【０００４】
上記のような液晶表示素子に用いられている液晶表示方式としては、液晶のツイスト角に応じて異なる方式が適宜選択される。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（以降、ＴＮ方式と称する）や、マルチフ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（以降、ＳＴＮ方式と称する）がよく知られている。
【０００５】
ＴＮ方式は、ネマティック液晶分子を９０°捩れた状態に配向し、その捩じれ方向にそって光を導くことにより表示を行う。ＳＴＮ方式は、ネマティック液晶分子のツイスト角を９０°以上に拡大することによって、液晶印加電圧のしきい値付近での透過率が急峻に変化することを利用している。
【０００６】
ＳＴＮ方式は、液晶の複屈折効果を利用するため、色の干渉によって表示画面の背景に特有の色が付く。このような不都合を解消し、ＳＴＮ方式で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。
【０００７】
光学補償板を用いた表示方式としては、ダブルスーパーツイストネマテイック位相補償方式（以降、ＤＳＴＮ方式と称する）と、光学異方性を有するフィルムを配置したフィルム型位相補償方式（以降、フィルム付加型方式と称する）とに大別される。
【０００８】
ＤＳＴＮ方式は、表示用液晶セルおよびこの表示用液晶セルと逆方向のツイスト角で捩じれ配向させた液晶セルを有する２層型の構造を用いている。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を用いる。軽量性、低コスト性の観点から、フィルム付加型方式が有力であると考えられている。
【０００９】
このような位相補償方式の採用により自黒表示特性が改善されたため、ＳＴＮ方式の表示装置にカラーフィルター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。
【００１０】
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。ノーマリブラック方式は、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て、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。ノーマリホワイト方式は、一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て、オフ状態で白色を表示する。表示コントラスト、色再現性、表示の視角依存性などの観点からノーマリホワイト方式が有力である。
【００１１】
ところで、上記のＴＮ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、および、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のために、観視者の見る方向や角度によって表示画像のコントラストが変化して、視角依存性が大きくなるという問題がある。
【００１２】
図１２はＴＮ液晶表示素子３１の断面構造を模式的に表したものである。この状態は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場合を示している。このＴＮ液晶表示素子３１において、一対の基板３３・３４の表面の法線方向を通過する直線偏光３５、およ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と交わる角度がそれぞれ異なっている。
【００１３】
液晶分子３２には屈折率異方性Δｎが存在するため、各方向の直線偏光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ことになり、これが視角依存性の発生源となる。
【００１４】
さらに、実際の液晶層の内部では、液晶分子３２は、基板３３と基板３４との中間部付近と基板３３または基板３４の近傍とではチルト角が異なっており、また法線方向を軸として液晶分子３２が９０°捩じれている状態にある。
【００１５】
以上のことにより、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さまざまな複屈折効果を受け、複雑な視角依存性を示すことになる。上記の視角依存性として、具体的には、画面法線方向から画面の下方向である正視角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」という）や、白黒が反転する現象（以下、「反転現象」という）が発生する。また、画面の上方向である反視角方向に視野角を傾けて行くと、急激にコントラストが低下する。
【００１６】
また、上記の液晶表示装置では、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。大きな液晶表示画面を近い距離で正面方向から見ると、視角依存性の影響のため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。これは画面全体を見る見込み角が大きくなり、表示画面をより斜め方向から見るのと同じことになるからである。
【００１７】
このような視角依存性を改善するために、光学異方性を有する光学素子としての位相差板（位相差フィルム）を液晶表示素子と一方の偏光板との間に挿入することが提案されている。
【００１８】
この方法は、屈折率異方性を有する液晶分子を通過したために直線偏光から楕円偏光へ変換された光を、屈折率異方性を有する液晶層の片側または両側に介在させた位相差板を通過させることによって、視角に生ずる正常光と異常光の位相差変化を補償して直線偏光の光に再変換し、視角依存性の改善を可能にするものである。
【００１９】
このような位相差板として、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が、例えば特開平５−３１３１５９号公報に記載されている。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には限界がある。
【００２０】
また、反転現象を解消するために、各表示パターン（画素）を複数に区分し、区分されたそれぞれの部分が独立した視角特性を有するように配向制御を施す、いわゆる画素分割法に光学位相差板を組み合わせる技術が、特開平６−１１８４０６号公報および特開平６−１９４６４５号公報には開示されている。
【００２１】
特開平６−１１８４０６号公報に開示されている液晶表示装置は、液晶パネルと偏光板との間に光学異方性フィルム（光学位相差板）が挿入されることにより、コントラストの向上などが図られている。特開平６−１９４６４５号公報に開示されている補償板（光学位相差板）は、補償板面に平行な方向の面内の屈折率より小さくなるように設定されていることにより、負の屈折率を有する。このため、電圧が印可されたときに液晶表示素子に生じる正の屈折率を補償して、視角依存性を低減させることができる。
【００２２】
しかしながら、画素分割法にこの位相差板を用いても、視角を傾けたときに斜め４５°方向で着色現象が発生したり、上下方向のコントラストの低下を均一に抑制することが難しい。
【００２３】
したがって、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である屈折率楕円体が傾斜していない位相差板を用いて視角に依存して生ずるコントラスト変化、着色現象、反転現象を改善するには限界がある。
【００２４】
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が位相差板の表面の法線方向に対して傾斜しているものを用いる方法が提案されている。この方法では、位相差板として次の２種類のものを用いている。
【００２５】
一つは、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が表面に対して平行であり、かつ残り２つの主屈折率の一方の方向が位相差板の表面に対してθの角度で傾斜し、他方の方向も位相差板表面の法線方向に対して同様にθの角度で傾斜しており、このθの値が２０°≦θ≦７０°を満たしている位相差板である。
【００２６】
もう一つは、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃがｎａ＝ｎｃ＞ｎｂという関係を有し表面内の主屈折率ｎａまたはｎｃの方向を軸として、表面の法線方向に平行な主屈折率ｎｂの方向と、表面内の主屈折率ｎｃまたはｎａの方向とが時計まわり、または反時計まわりに傾斜している、屈折率楕円体が傾斜した位相差板である。
【００２７】
上記の２種類の位相差板について、前者はそれぞれ一軸性のものと二軸性のものを用いることができる。また、後者は位相差板を１枚のみ用いるだけでなく、該位相差板を２枚組み合わせ、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設定したものを用いることができる。
【００２８】
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枚以上介在させることによって構成される液晶表示装置では、表示画像の視角に依存して生ずるコントラスト変化、着色現象、反転現象をある程度まで改善することができる。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＴＮ液晶表示素子は液晶分子のツイスト角が約９０度である為、６時方向に視角を倒した場合、見かけのツイスト角が９０度を超えてしまうことになる。正面のツイスト角が９０度を超えた場合、正面においても階調反転現象が生じることから、視角を倒した場合においても同様のことが言える。したがって、従来のＴＮ液晶表示素子は６時方向に視角を倒した場合、見かけのツイスト角が９０度を超えて階調反転現象がどうしても生じることとなる。
【００３０】
ところが、上記の特開平６−７５１１６号公報で示された位相差板を用いただけでは上記階調反転現象を充分に防止することができず、高コントラストでかつ広視野角特性を実現することができない。
【００３１】
本発明は、上記した課題に鑑みなされたもので、その目的は、上記位相差板を介在した液晶表示装置において、液晶表示素子の配向膜と液晶分子がなす見かけのプレチルト角を最良の範囲に設定することで、位相差板による補償効果に加えて視角依存性を改善することにある。
【００３２】
本発明のさらに他の目的は、中間調表示時に、正視角方向（６時方向）の階調反転を効果的に改善することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示装置は、第１の透明電極層と第１の配向膜とが形成された第１の透光性基板と、第２の透明電極層と第２の配向膜とが形成された第２の透光性基板と、前記第１の透光性基板と前記第２の透光性基板との間に配置される液晶層とを含む液晶表示素子と、前記液晶表示素子の前記第１の透光性基板側に配置される第１の偏光子と、前記液晶表示素子の前記第２の透光性基板側に配置される第２の偏光子と、前記液晶表示素子と前記第１の偏光子との間に配置される少なくとも１つの第１の位相差板とを備えた液晶表示装置であって、前記液晶層は、液晶分子を含み、前記少なくとも１つの第１の位相差板のそれぞれは、３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃを有する屈折率楕円体を含み、前記３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃは、ｎａ＝ｎｃ＞ｎｂという関係を有し、前記主屈折率ｎｂの方向と前記主屈折率ｎａおよび前記主屈折率ｎｃのうちの一方の方向とが、前記主屈折率ｎａおよび前記主屈折率ｎｃのうちの他方の方向を軸として所定の角度だけ傾斜しており、前記第１の位相差板の前記主屈折率ｎｂの方向を前記第１の位相差板の表面に投影した方向が、前記第１の配向膜のラビング方向の方位と一致しており、かつ、前記第１の偏光子の吸収軸に沿った方位と一致しており、前記液晶分子のツイスト角が８０°以上８８°以下であり、そのことにより上記目的が達成される。
前記液晶表示素子と前記第２の偏光子との間に配置される少なくとも１つの第２の位相差板をさらに備え、前記少なくとも１つの第２の位相差板のそれぞれは、３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃを有する屈折率楕円体を含み、前記３つの主屈折率ｎａ、ｎｂ、ｎｃは、ｎａ＝ｎｃ＞ｎｂという関係を有し、前記主屈折率ｎｂの方向と前記主屈折率ｎａおよび前記主屈折率ｎｃのうちの一方の方向とが、前記主屈折率ｎａおよび前記主屈折率ｎｃのうちの他方の方向を軸として所定の角度だけ傾斜しており、前記第２の位相差板の前記主屈折率ｎｂの方向を前記第２の位相差板の表面に投影した方向が、前記第２の配向膜のラビング方向の方位と一致しており、かつ、前記第２の偏光子の吸収軸に沿った方位と一致していてもよい。
前記液晶分子は、屈折率異方性を有し、波長５５０ｎｍの光に対する前記屈折率異方性Δｎ（５５０）が、０．０６０より大きく０．１２０より小さい範囲に設定されてもよい。
波長５５０ｎｍの光に対する前記屈折率異方性Δｎ（５５０）が、０．０７０以上０．０９５以下の範囲に設定されてもよい。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１〜図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００４０】
本実施の形態に係る液晶表示装置１００は、図１に示すように、液晶表示素子１と、一対の光学位相差板２・３と、一対の偏光板４・５とを備えている。液晶表示素子１は、対向して配される電極基板６・７の間に液晶層８を挟む構造をなしている。
【００４１】
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。電極基板７は、べ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。
【００４２】
簡略化のため、図１は１画素分の構成を示しているが、液晶表示素子１の全体において、所定幅の帯状の透明電極１０、１３は、ガラス基板９、１２間では基板面に垂直な方向から見て相互に直交するように形成されている。両透明電極１０、１３が交差する部分は表示に寄与する画素に相当し、これらの画素は本液晶表示装置１００の全体においてマトリクス状に配設されている。
【００４３】
電極基板６、７はシール樹脂１５により貼り合わされており、電極基板６、７とシール樹脂１５とによって形成される空間内に液晶層８が封入されている。尚、詳細については後述するが、本液晶表示装置１００における液晶層８は、位相差板２、３による位相差の補償機能と最良な特性を有する組み合わせとなるように、液晶層８を構成する液晶材料にその屈折率異方性Δｎが所定の条件を満たすようなものが選択されている。
【００４４】
本液晶表示装置１００において、上記の液晶表示素子１に光学位相差板２、３と偏光板（偏光子）４、５とが形成されてなるユニットが液晶セル１６である。
【００４５】
配向膜には、電極基板間に介在する液晶層の液晶分子が捩れ配向するように、予めラビング処理等の配向処理が施されている。
【００４６】
ここで、液晶表示素子１の基準座標系ｘｙｚを定義する。図２（ａ）は、本発明の液晶表示素子１を観察者側から、すなわち電極基板６の上方からみた平面図であり、紙面に平行な液晶表示素子１の基板面をｘｙ平面とし、１２時方向（反視角方向）および６時方向（正視角方向）をｘ軸方向、３時方向および９時方向をｙ軸方向とする。また、基板面の法線方向をｚ軸方向とする。配向膜１１のラビング方向をＲ１、配向膜１４のラビング方向をＲ２とし、ラビング方向Ｒ１とラビング方向Ｒ２とのなす角が液晶分子のツイスト角αとなる。本発明においては、ツイスト角αは８０°〜８８°の範囲となるように、予め配向処理が施されている。
【００４７】
本発明において、視角を倒していくとツイスト角が見かけ上変化することに着目し、この見かけ上のツイスト角を適切に設定することによって、後述する位相差板を用いてＴＮ液晶表示素子の視野角特性を改善、特に６時方向の反転現象をなくすことを見出した。以下、視角を６時方向に傾けた時に、ツイスト角が見かけ上変化するふるまいおよびツイスト角の見かけ上の変化量について詳述する。
【００４８】
視角を倒していくとツイスト角が見かけ上変化する。視角φを正視角方向（６時方向）に正面方向（法線方向）から傾けて観察したときの見かけのツイスト角をβとする。ただし、正面方向（法線方向）すなわち視角を傾けないφ＝０°においてもツイスト角βが定義されるとする。正面方向（法線方向）から液晶表示素子１を観察すると、ある任意の３次元座標上でラビング方向Ｒ１はｘｙ平面の原点（０，０）と（１，ｔａｎ（π／２−α／２））を通る直線の方向であり、実際の配向膜１１のラビング方向Ｒ１に一致している。したがって、当然であるがツイスト角αとツイスト角βは一致する。次に、視角φを正視角方向（６時方向）の正面方向（法線方向）から傾けていくと、図２（ｂ）に示すように、見かけ上ラビング方向が実際のラビング方向Ｒ１とは異なった方向Ｒ３の方向に見え、見かけ上のラビング方向Ｒ３は、ｘｙ平面の原点（０，０）と（１，ｔａｎ（π／２−α／２）ｃｏｓφ）を通る直線の方向に見かけ上変化している。
【００４９】
ここで、ツイスト角αをパラメータとしたときの、視角φを変化させたときの見かけのツイスト角βの変化を図９に示す。図９より、例えばツイスト角α＝８４°のとき、φ＝０°においては見かけのツイスト角β＝８４°でありツイスト角αに一致する。視角φを徐々に傾けていくと、見かけのツイスト角βは次第に大きくなり、視角φ＝２６°の時、見かけのツイスト角βは９０°になることがわかる。さらに視角φを傾けていくと、見かけのツイスト角βは９０°を超えさらに大きくなる。同様に、ツイスト角α＝９０°のとき、φ＝０°においては見かけのツイスト角β＝９０°でありツイスト角αに一致し、視角φを傾けていくと、見かけのツイスト角βは次第に大きくなり、常に９０°より大きくなる。
【００５０】
ある任意の方向からＴＮ液晶表示素子を観察した時、その方向における見かけのツイスト角が９０°を超えた場合、その方向における階調反転現象が生じやすくなる。見かけのツイスト角が大きくなればなるほど階調反転現象が顕著に生じる。従来のＴＮ液晶表示素子のように、ツイスト角αが９０°に設定されていると、視角φを傾けていくと見かけのツイスト角βは常に９０°より大きい。そのため、正面方向からわずかに視角を倒しても階調反転現象が簡単に生じる。一方、例えばツイスト角α＝８４°とすると、視角φを傾けていても見かけのツイスト角βを小さく抑えられ、階調反転現象が起きにくくなり、視野角特性を格段に改善できる。
【００５１】
位相差板２、３は、液晶表示素子１とその両側に配される偏光板４、５との間にそれぞれ介在される。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またはハイブリッド配向され、かつ架橋されることにより形成されている。これにより、位相差板２、３における後述の屈折率楕円体が、位相差板２、３に対して傾斜するように形成される。
【００５２】
位相差板２、３の支持体としては、一般に偏光板によく用いられるトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）が信頼性も高く適している。それ以外では、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）など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。
【００５３】
図３に示すように、位相差板２、３は、異なる３方向の主屈折率ｎａ、ｎｂおよびｎｃを有している。主屈折率ｎａの方向は、互いに直交座標ｘｙｚにおける各座標軸のうちｙ座標と方向が一致している。主屈折率ｎｂの方向は、位相差板２、３において画面に対応する表面に垂直なｚ軸座標（表面の法線方向）に対し矢印Ａの方向にθ傾いている。
【００５４】
位相差板２、３は、各主屈折率がｎａ＝ｎｃ＞ｎｂという関係を満たしている。これにより、光学軸が一つのみ存在するので、位相差板２、３は一軸性を備え、また、屈折率異方性が負になる。位相差板２、３の第１のリタデーション値（ｎｃ−ｎａ）×ｄは、ｎａ＝ｎｃであるため、ほぼ０ｎｍである。第２のリタデーション値（ｎｃ−ｎｂ）×ｄは、８０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内で任意の値に設定される。
【００５５】
第２のリタデーション値（ｎｃ−ｎｂ）×ｄをこのような範囲に設定することで、位相差板２、３による位相差の補償機能を確実に得ることができる。尚、上記のｎｃ−ｎａおよびｎｃ−ｎｂは屈折率異方性Δｎを表し、ｄは位相差板２・３の厚みを表している。
【００５６】
また、位相差板２、３の主屈折率ｎｂが傾いている角度θ、即ち、屈折率楕円体の傾斜角度θは、１５°≦θ≦７５°の範囲内で任意に設定される。傾斜角度θをこのような範囲に設定することで、屈折率楕円体の傾斜方向が時計回り反時計回りに係らず、位相差板２、３による位相差の補償機能を確実に得ることができる。
【００５７】
尚、位相差板２、３の配置については、位相差板２、３のうちの何れか一方のみを片側に配置した構成でも、また、位相差板２、３を片側に重ねて配置することもできる。さらに、３枚以上の位相差板を用いることもできる。
【００５８】
そして、本液晶表示装置１００においては、液晶表示素子１における偏光板４、５は、その吸収軸ＡＸ１・ＡＸ２が前記の配向膜１１、１４（図１多照）のラビング方向Ｒ１、Ｒ２と図４に示すように配置される。
【００５９】
上記のような位相差板２、３および偏光板４、５の配置により、本液晶表示装置１００は、オフ時において光を透過して白色表示を行ういわゆるノーマリホワイト表示を行う。
【００６０】
一般に液晶や位相差板（位相差フィルム）といった光学異方体においては、上記のような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。屈折率異方性Δｎは、この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。
【００６１】
次に、上記のように構成される本実施の形態に係る実施例を、比較例と共に説明する。
【００６２】
（実施例１）
本実施例では図１の液晶表示装置１００における液晶セル１６の配向膜に対して液晶分子のツイスト角が８０°、８２°、８４°、８６°および８８°となる液晶材料を用い、セル厚（液晶層８の厚み）を５μｍとした、５つのサンプル＃１〜＃５を用意した。
【００６３】
サンプル＃１〜＃５における位相差板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した後に架橋させた、上述の第１リタデーション値が０ｎｍ、上述の第２リタデーション値が１３０ｎｍであり、主屈折率ｎｂの方向がｘｙｚ軸座標におけるｚ軸方向に対して矢印Ａ（図３）で示す方向に約２５°となるように傾いており、同様に主屈折率ｎｃの方向がｘ軸に対して矢印Ｂで示す方向に約２５°の角度をなしている位相差板（即ち、屈折率楕円体の傾斜角度θ＝２５°のもの）を用いた。
【００６４】
また、本実施例に対する比較例として、図１の液晶表示装置１００における液晶セル１６の配向膜に対して液晶分子のツイスト角が７８°、９０°となる液晶材料を用いた以外は本実施例と同様の比較サンプル＃１００、＃１０１を用意した。
【００６５】
上記サンプル＃１〜＃５および比較サンプル＃１００、＃１０１について、白色光のもと目視試験を行った結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】

【００６７】
実施例のサンプル＃３〜＃５については、正面及び１２時方向７０°から見てもコントラスト比の低下も気にならないほど良好な画質であった。また、６時方向５０°から見ても、階調反転が無く良好な画質であった。サンプル＃１及び＃２では、正面及び１２時方向７０°から見て、ややコントラスト比が低下していることが確認されるが、使用に耐え得る程度であった。また、６時方向５０°から見ても、階調反転が無く良好な画質であった。
【００６８】
これに対し、比較サンプル＃１００では、正面及び１２時方向７０°においてでさえ、使用に耐えない程度のコントラスト比低下が確認された。また、＃１０１では、６時方向５０°においてでさえ階調反転することが確認された。
【００６９】
また、図５に示すように、受光素子２１、増幅器２２および記録装置２３を備えた測定系５００を用いて、液晶表示装置１００の視角依存性を測定した。液晶表示装置１００の液晶セル１６は、前記のガラス基板９側の面１６ａが直交座標ｘｙｚの基準面ｘ−ｙの位置にするように設置されている。
【００７０】
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、面１６ａに垂直なＺ方向に対して角度φ（視角）をなす方向における、座標原点から所定距離をおいた位置に配置されている。
【００７１】
測定時には、本測定系５００に設置された液晶セル１６に対し、面１６ａの反対側の面から波長５５０ｎｍの単色光を照射する。液晶セル１６を透過した単色光の一部は、受光素子２１に入射する。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、レコーダなどの記録装置２３によって記録される。
【００７２】
測定は、サンプル＃３、及び比較サンプル＃１００、及び＃１０１を用意した。このようなサンプル＃３、及び比較サンプル＃１００、及び＃１０１を、図５に示す測定系５００に設置して、受光素子２１が一定の角度φで固定された場合の、サンプル＃３、及び比較サンプル＃１００及び＃１０１への印加電圧に対する受光素子２１の出カレベルを測定した。
【００７３】
測定は、本実施例と同様に、受光素子２１を配置し、ｙ方向が画面の上側であり、ｘ方向が画面の左側であると仮定して、受光素子２１の配置位置を正面方向、６時方向５０°、１２時方向６０°にそれぞれ変えて行われた。
【００７４】
その結果を、図６（ａ）〜（ｃ）に示す。図６（ａ）〜（ｃ）は、サンプル＃３、比較サンプル＃１００及び＃１０１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）を表したグラフである。
【００７５】
図６（ａ）が図２の正面方向から測定を行った結果であり、図６（ｂ）が６時方向５０°、図６（ｃ）が１２時方向６０°から測定をそれぞれ行った結果である。
【００７６】
図６（ａ）〜（ｃ）において、それぞれ実線で示す曲線Ｌ１・Ｌ４・Ｌ７はツイスト角が９０°の比較サンプル＃１０１のものであり、破線で示す曲線Ｌ２・Ｌ５・Ｌ８が、ツイスト角８４°のサンプル＃３のもので、破線で示す曲線Ｌ３・Ｌ６・Ｌ９が、ツイスト角７８°の比較サンプル＃１００のものである。
【００７７】
本実施例のサンプル＃３と、比較例の比較サンプル＃１００、＃１０１とについて、正面方向の透過率−液晶印加電圧特性の比較した場合、図６（ａ）では、比較サンプル＃１００の曲線Ｌ３は電圧５Ｖ、６Ｖを印加しても十分に透過率が下がっていないが、サンブル＃３の曲線Ｌ２は電圧５．５Ｖ付近から十分に透過率が下がり、比較サンプル＃１０１の曲線Ｌ１についても電圧５．５Ｖ付近から十分に透過率が下がっていることが確認された。
【００７８】
また、図６（ｂ）において、６時方向５０°の透過率−液晶印加電圧特性の比較した場合、比較サンプル＃１００、及びサンプル＃３の曲線Ｌ５・Ｌ６とは、電圧３Ｖから６Ｖ付近でほぼ透過率が一定であるが、比較サンプル＃１０１の曲線Ｌ４は電圧３Ｖ付近から透過率が上がり、再び４Ｖ付近から透過率が下がり、階調反転を示す特性が示されている。
【００７９】
また、図６（ｃ）において、１２時方向６０°の透過率−液晶印加電圧特性の比較した場合、比較サンプル＃１００の曲線Ｌ９は電圧６Ｖを印加しても十分透過率が下がっていないが、サンプル＃３、及び比較サンプル＃１０１の曲線Ｌ８、Ｌ７については電圧６Ｖで十分に透過率が下がっていることが確認される。以上より、６時方向１２時方向がバランス良く改良されているのが、サンプル＃３であることが確認される。
【００８０】
また、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ハイブリッド配向させた以外は、本実施例のサンプル＃１〜サンプル＃５、比較サンプル＃１００、＃１０１と同様の比較サンプルについても、上記と同様の結果が得られた。
【００８１】
図７に、ツイスト角８６°のサンプル＃３の、中間調表示する印加電圧での、コントラストが５以上で階調反転が発生しない領域を、影の領域で示す。同心円は、視角１０°、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°および７０°を表す。図７に示すように、視角０〜５０°で全ての視角方向において、階調反転が発生していないことがわかる。
【００８２】
本実施例によれば、正視角方向（６時方向）のある視角φにおいて、視角φを正視角方向（６時方向）に傾けたときの見かけ上のツイスト角βが９０°より小さくなるように、実際のツイスト角αを設定することにより、正視角方向の中間調における反転現象を改善することができる。
【００８３】
実施例では、屈折率楕円体の傾斜について主屈折率ｎａがｙ軸方向、ｎｂがｚ軸方向、ｎｃがｘ軸方向と一致する屈折率楕円体を基準にしていたが、主屈折率ｎａがｙ軸方向、ｎｂがｘ軸方向、ｎｃがｚ軸方向と一致する屈折率楕円体を基準とした場合、前者の基準の傾斜角１５°と後者の基準の傾斜角７５°とが同一のものとなる。従って傾斜角は１５°から７５°の間に設定される。
【００８４】
（実施例２）
液晶層８の液晶材料の屈折率異方性Δｎの値を適切に選択することにより、視角特性のさらなる改善を図ることができる。実施例２においては、図１の液晶表示装置１００に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０７０、０．０８０、０，０９５に設定された液晶材料を液晶層８に用い、セル厚（液晶層の厚み）を５μｍとした、３つのサンプル＃２１〜＃２３を用意した。
【００８５】
また、これらのサンプルセル＃２１〜＃２３における光学位相差板２、３としては、ディスコティック液晶を傾斜配向した前述の実施例１における光学位相差板２、３と同様のものを用いた。
【００８６】
そして、前述の実施例１で説明したと同様の図５に示す測定系５００を用いて、受光素子２１が一定の角度φで固定された場合の、サンプルセル＃２１〜＃２３への印加電圧に対する受光素子２１の出カレベルを測定した。
【００８７】
測定は、５０°角度φとなるように受光素子２１を配置し、Ｙ方向が画面の左側であり、Ｘ方向が画面の下側（正視角方向）であると仮定して、受光素子２１の配置位置を上方向（反視角方向）、下方向（正視角方向）、左右方向にそれぞれ変えて行った。
【００８８】
その結果を、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す。図１０（ａ）〜（ｃ）は、サンプル＃２１〜＃２３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）を表したグラフである。
【００８９】
図１０（ａ）が図２の１２時方向（反視角方向）から測定を行った結果であり、図１０（ｂ）が３時方向、図１０（ｃ）が９時方向から測定をそれぞれ行った結果である。
【００９０】
図１０（ａ）〜（ｃ）において、それぞれ一点鎖線で示す曲線Ｌ２１・Ｌ２４・Ｌ２７が、液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０７０の液晶材料を用いたサンプル＃２１のもので、実線で示す曲線Ｌ２２・Ｌ２５・Ｌ２８が、液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０８０の液晶材料を用いたサンプル＃２２のもので、破線で示す曲線Ｌ２３・Ｌ２６・Ｌ２９が、液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０９５の液晶材料を用いたサンプル＃２３のものである。図１０（ａ）〜（ｃ）において、階調反転が生じず、５〜６Ｖ程度の電圧を印加した際にも十分に透過率が下がっていることが確認された。これは後述する比較例２のサンプルの特性（図１１（ａ）〜（ｃ））と比較しても有意な効果上の相違を示すことが分かる。
【００９１】
（比較例２）
実施例２に対する比較例２として、図１の液晶セル１６における液晶層８に波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎ（５５０）がそれぞれ、０．０６０、０．１２０に設定された液晶材料を用いた以外は実施例と同様の２つの比較サンプル＃２０１・＃２０２を用意し、図５に示す測定系５００に設置して、本実施例と同様の方法で受光素子２１が一定の角度φで固定された場合の比較サンプル＃２０１・＃２０２へ印加電圧に対する受光素子２１の出カレベルを測定した。
【００９２】
測定は、本実施例と同様に、測定は、５０°角度φとなるように受光素子２１を配置し、Ｙ方向が画面の左側であり、Ｘ方向が画面の下側（正視角方向）であると仮定して、受光素子２１の配置位置を上方向（反視角方向）、下方向（正視角方向）、左右方向にそれぞれ変えて行った。
【００９３】
その結果を図１１（ａ）〜（ｃ）に示す。図１１（ａ）〜（ｃ）は、比較サンプル＃２０１・＃２０２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）を表したグラフである。
【００９４】
図１１（ａ）が図２の１２時方向（反視角方向）から測定を行った結累であり、図１１（ｂ）が図２の３時方向から測定を行った結果であり、図１１（ｃ）が図２の９時方向からの測定をそれぞれ行った結果である。
【００９５】
図１１（ａ）〜（ｃ）において、それぞれの実線で示す曲線Ｌ２０１・Ｌ２０３・Ｌ２０５が、液晶層８にΔｎ（５５０）＝０．０６０の液晶材料を用いた比較サンプル＃２０１のもので、破線で示す曲線Ｌ２０２・Ｌ２０４・Ｌ２０６が、液晶層８にΔｎ（５５０）が０．１２０の液晶材料を用いた比較サンプル＃２０２のものである。
【００９６】
図１１（ａ）において、Ｌ２０１では、電圧を４Ｖ以上とすると階調反転を示す特性が示されている。他方、Ｌ２０２では、電圧を４Ｖ以上とする際に、十分に透過率が下がらないことが示されている。図１１（ｂ）において、Ｌ２０４では電圧を４Ｖ以上とすることにより階調反転を生じる特性が示されている。図１１（ｃ）において、Ｌ２０６がＬ２０３と同様に電圧を４Ｖ以上とすることにより階調反転を生じる特性が示されている。
【００９７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、上記位相差板を介在した液晶表示装置において、液晶表示素子の配向膜と液晶分子がなす見かけのプレチルト角を最良の範囲に設定することで、位相差板による補償効果に加えて視角依存性を改善することができる。
【００９８】
さらに本発明によれば、中間調表示時に、正視角方向（６時方向）の階調反転を効果的に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る液晶表示装置の構成を分解して示す断面図である。
【図２】上記液晶表示装置における配向膜のラビング方向と正視角方向との関係を示す説明図である。
【図３】上記液晶表示装置の位相差板における主屈折率を示す斜視図である。
【図４】上記液晶表示装置における偏光板および位相差板の光学的な配置を液晶表示装置の各部を分解して示す斜視図である。
【図５】上記液晶表示装置の視角依存性を測定する測定系を示す斜視図である。
【図６】実施例１と実施例１に対する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７】実施例１における液晶表示装置の視角特性を示すグラフである。
【図８】比較例１における液晶表示装置の視角特性を示すグラフである。
【図９】ツイスト角αおよび６時方向の視角φを変化させたときの見かけ上のツイスト角の変化を示す図である。
【図１０】実施例２における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１１】比較例２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１２】ＴＮ液晶表示素子の断面構造の模式図である。
【符号の説明】
１液晶表示素子
２、３位相差板
４、５偏光板（偏光子）
８液晶層
９、１２ガラス基板
１０、１３透明電極
１１、１４配向膜[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device that improves viewing angle dependence of a display screen by combining a liquid crystal display element with a retardation plate.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display devices using nematic liquid crystal display elements have been widely used in numerical segment display devices such as watches and calculators, but recently, word processors, notebook personal computers, and in-vehicle liquid crystal televisions have also been used. Is being used.
[0003]
A liquid crystal display device generally has a light-transmitting substrate, on which electrode lines and the like are formed to turn pixels on and off. For example, in an active matrix type liquid crystal display device, an active element such as a thin film transistor is formed on the substrate together with the above electrode lines as switching means for selectively driving a pixel electrode for applying a voltage to the liquid crystal. 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]
As the liquid crystal display method used in the above liquid crystal display element, a different method is appropriately selected according to the twist angle of the liquid crystal. For example, an active drive type twisted nematic liquid crystal display method (hereinafter, referred to as a TN method) and a multiflex drive type super twisted nematic liquid crystal display method (hereinafter, referred to as an STN method) are well known.
[0005]
In the TN mode, display is performed by aligning nematic liquid crystal molecules in a 90 ° twisted state and guiding light along the twisted direction. The STN system utilizes the fact that the transmittance near the threshold of the voltage applied to the liquid crystal changes sharply by expanding the twist angle of the nematic liquid crystal molecules to 90 ° or more.
[0006]
In the STN method, since the birefringence effect of the liquid crystal is used, a specific color is given to the background of the display screen due to color interference. It is considered that the use of an optical compensator is effective in eliminating such inconvenience and performing monochrome display by the STN method.
[0007]
Display methods using an optical compensator include a double super twist nematic phase compensation method (hereinafter, referred to as a DSTN method) and a film type phase compensation method in which a film having optical anisotropy is arranged (hereinafter, a film addition type). System).
[0008]
The DSTN method uses a two-layer structure including a display liquid crystal cell and a liquid crystal cell which is twisted and aligned at a twist angle opposite to that of the display liquid crystal cell. The film addition type uses a structure in which a film having optical anisotropy is arranged. From the viewpoint of lightness and low cost, a film addition type system is considered to be effective.
[0009]
Since the self-black display characteristic is improved by adopting such a phase compensation method, a color STN liquid crystal display device in which a color filter layer is provided on a display device of the STN method to enable color display has been realized.
[0010]
On the other hand, the TN method is roughly classified into a normally black method and a normally white method. In the normally black mode, a pair of polarizing plates are arranged so that their polarization directions are parallel to each other, and black is displayed in a state where no on-voltage is applied to the liquid crystal layer (off state). In the normally white mode, a pair of polarizing plates are arranged so that their polarization directions are orthogonal to each other, and white is displayed in an off state. The normally white method is effective in terms of display contrast, color reproducibility, display angle dependency, and the like.
[0011]
By the way, in the TN liquid crystal display device described above, 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 viewing angle is low. There is a problem that the contrast of the displayed image changes depending on the viewing direction and the angle of the viewer, and the viewing angle dependency increases.
[0012]
FIG. 12 schematically illustrates a cross-sectional structure of the TN liquid crystal display element 31. This state indicates a case where a voltage for halftone display is applied and the liquid crystal molecules 32 are slightly rising. In the TN liquid crystal display element 31, the linearly polarized light 35 passing through the normal direction of the surface of the pair of

substrates

33 and 34 and the linearly polarized

light

36 and 37 passing with an inclination with respect to the normal direction are formed by liquid crystal molecules 32. The angles at which they intersect are different.
[0013]
Since the liquid crystal molecules 32 have a refractive index anisotropy Δn, normal light and extraordinary light are generated when the linearly polarized

light

35, 36, 37 in each direction passes through the liquid crystal molecules 32. It is converted into elliptically polarized light, which is a source of viewing angle dependence.
[0014]
Further, inside the actual liquid crystal layer, the liquid crystal molecules 32 have different tilt angles between the vicinity of the intermediate portion between the substrate 33 and the substrate 34 and the vicinity of the substrate 33 or the substrate 34, and the liquid crystal molecules 32 The molecule 32 is twisted by 90 °.
[0015]
As described above, the linearly polarized

lights

35, 36, and 37 passing through the liquid crystal layer receive various birefringence effects depending on their directions and angles, and exhibit complicated viewing angle dependence. As the viewing angle dependency, specifically, a phenomenon in which the display screen is colored at a certain angle or more when the viewing angle is inclined from the screen normal direction to the normal viewing angle direction which is the downward direction of the screen (hereinafter, referred to as “coloring phenomenon”) ) And the phenomenon of black and white inversion (hereinafter, referred to as “inversion phenomenon”). Further, when the viewing angle is inclined in the anti-viewing angle direction, which is the upper direction of the screen, the contrast sharply decreases.
[0016]
Further, in the above liquid crystal display device, there is also a problem that the viewing angle becomes narrower as the display screen becomes larger. When a large liquid crystal display screen is viewed from the front at a short distance, colors displayed at the upper part and the lower part of the screen may be different due to the effect of viewing angle dependence. This is because the viewing angle of the entire screen is increased, which is the same as viewing the display screen from an oblique direction.
[0017]
In order to improve such viewing angle dependence, it has been proposed to insert a retardation plate (retardation film) as an optical element having optical anisotropy between a liquid crystal display element and one polarizing plate. I have.
[0018]
This method uses a retardation plate in which light that has been converted from linearly polarized light to elliptically polarized light because it has passed through liquid crystal molecules having refractive index anisotropy is interposed on one or both sides of a liquid crystal layer having refractive index anisotropy. By allowing the light to pass, the change in the phase difference between the normal light and the extraordinary light that occurs at the viewing angle is compensated for, and the light is converted back to linearly polarized light, thereby improving the viewing angle dependency.
[0019]
As such a retardation plate, one in which one principal refractive index direction of an index ellipsoid is parallel to a normal direction of the surface of the retardation plate is described in, for example, JP-A-5-313159. . However, even if this retardation plate is used, there is a limit in improving the reversal phenomenon in the normal viewing angle direction.
[0020]
Further, in order to eliminate the inversion phenomenon, each display pattern (pixel) is divided into a plurality of sections, and orientation control is performed so that each section has independent viewing angle characteristics. Techniques for combining plates are disclosed in JP-A-6-118406 and JP-A-6-194645.
[0021]
In the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-118406, the contrast is improved by inserting an optically anisotropic film (optical retardation plate) between the liquid crystal panel and the polarizing plate. Have been. The compensating plate (optical retardation plate) disclosed in JP-A-6-194645 is set to be smaller than the in-plane refractive index in a direction parallel to the compensating plate surface, so that negative refraction is obtained. Having a rate. Therefore, the positive refractive index generated in the liquid crystal display element when a voltage is applied can be compensated, and the viewing angle dependency can be reduced.
[0022]
However, even when this retardation plate is used for the pixel division method, it is difficult to uniformly generate a coloring phenomenon in an oblique direction of 45 ° when the viewing angle is inclined, and to uniformly reduce a decrease in contrast in the vertical direction.
[0023]
Therefore, the contrast generated depending on the viewing angle by using a retardation plate in which one refractive index direction of the refractive index ellipsoid is parallel to the normal direction of the surface of the retardation plate and the refractive index ellipsoid is not inclined. There is a limit to improving the change, coloring phenomenon and reversal phenomenon.
[0024]
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-75116 proposes a method using a retardation plate in which the main refractive index direction of the index ellipsoid is inclined with respect to the normal direction of the surface of the retardation plate. ing. In this method, the following two types of retardation plates are used.
[0025]
One is that, among the three main refractive indices of the index ellipsoid, the direction of the minimum main refractive index is parallel to the surface, and one of the remaining two main refractive indices is the surface of the retardation plate. And the other direction is also inclined at an angle of θ with respect to the normal direction of the surface of the retardation plate, and the value of θ satisfies 20 ° ≦ θ ≦ 70 °. Is a phase difference plate.
[0026]
The other is that the three main refractive indices na, nb, and nc of the refractive index ellipsoid have a relationship of na = nc> nb, and the normal to the surface with the direction of the main refractive index na or nc in the surface as an axis. A phase difference plate in which the direction of the main refractive index nb parallel to the direction and the direction of the main refractive index nc or na in the surface are inclined clockwise or counterclockwise, and the refractive index ellipsoid is inclined. .
[0027]
Regarding the above two types of retardation plates, the former can be a uniaxial one and a biaxial one, respectively. In addition, the latter uses not only one retardation plate but also a combination of two retardation plates, each of which is set such that the inclination directions of the main refractive indices nb form an angle of 90 ° with each other. Can be.
[0028]
In a liquid crystal display device constituted by interposing at least one such retardation plate between a liquid crystal display element and a polarizing plate, a contrast change, a coloring phenomenon, and an inversion phenomenon that occur depending on the viewing angle of a display image. Can be improved to some extent.
[0029]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional TN liquid crystal display device, since the twist angle of liquid crystal molecules is about 90 degrees, if the viewing angle is lowered at 6:00, the apparent twist angle exceeds 90 degrees. If the twist angle on the front exceeds 90 degrees, a grayscale inversion phenomenon occurs on the front, so the same can be said when the viewing angle is lowered. Therefore, when the conventional TN liquid crystal display device tilts the viewing angle at 6 o'clock, the apparent twist angle exceeds 90 degrees, so that the grayscale inversion phenomenon will inevitably occur.
[0030]
However, the use of the retardation plate disclosed in JP-A-6-75116 cannot sufficiently prevent the above-described gradation inversion phenomenon, and can realize high contrast and wide viewing angle characteristics. Can not.
[0031]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide, in a liquid crystal display device having the above-described retardation plate, to set an apparent pretilt angle between an alignment film of a liquid crystal display element and liquid crystal molecules in the best range. By setting, the viewing angle dependency is improved in addition to the compensation effect by the phase difference plate.
[0032]
It is still another object of the present invention to effectively improve grayscale inversion in the normal viewing angle direction (6 o'clock direction) during halftone display.
[0033]
[Means for Solving the Problems]
The liquid crystal display device according to the present invention,A first light-transmitting substrate on which a first transparent electrode layer and a first alignment film are formed, and a second light-transmitting substrate on which a second transparent electrode layer and a second alignment film are formed A liquid crystal display element comprising: a liquid crystal layer disposed between the first light transmissive substrate and the second light transmissive substrate; and a first light transmissive substrate side of the liquid crystal display element. And a second polarizer disposed on the liquid crystal display element on the side of the second light-transmitting substrate, and between the liquid crystal display element and the first polarizer. A liquid crystal display device comprising: at least one first retardation plate disposed in the liquid crystal display device, wherein the liquid crystal layer includes liquid crystal molecules, and each of the at least one first retardation plate includes three liquid crystal molecules. An index ellipsoid having main refractive indices na, nb, and nc is included, and the three main refractive indices na, nb, and nc are defined by a relation of na = nc> nb. And the direction of the main refractive index nb and one direction of the main refractive index na and the main refractive index nc are the other direction of the main refractive index na and the main refractive index nc. The direction in which the direction of the main refractive index nb of the first phase difference plate is projected on the surface of the first phase difference plate is rubbed of the first alignment film. Direction, and coincides with the direction along the absorption axis of the first polarizer, the twist angle of the liquid crystal molecules is 80 ° or more and 88 ° or less,Thereby, the above object is achieved.
The liquid crystal display device further includes at least one second retardation plate disposed between the liquid crystal display element and the second polarizer, and each of the at least one second retardation plate has three main refractive indices. an index ellipsoid having na, nb, and nc, wherein the three main refractive indices na, nb, and nc have a relationship of na = nc> nb, and the direction of the main refractive index nb and the main refractive index na and one direction of the main refractive index nc are inclined by a predetermined angle about the other direction of the main refractive index na and the main refractive index nc, and the second position The direction in which the direction of the main refractive index nb of the phase difference plate is projected on the surface of the second phase difference plate matches the direction of the rubbing direction of the second alignment film, and the second polarization direction is used. It may match the orientation along the absorption axis of the child.
The liquid crystal molecules may have a refractive index anisotropy, and the refractive index anisotropy Δn (550) for light having a wavelength of 550 nm may be set in a range greater than 0.060 and smaller than 0.120.
The refractive index anisotropy Δn (550) for light having a wavelength of 550 nm may be set in a range from 0.070 to 0.095.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0040]
As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 100 according to the present embodiment includes a liquid crystal display element 1, a pair of

optical retardation plates

2 and 3, and a pair of

polarizing plates

4 and 5. The liquid crystal display element 1 has a structure in which a liquid crystal layer 8 is interposed between electrode substrates 6 and 7 arranged opposite to each other.
[0041]
In the electrode substrate 6, a transparent electrode 10 made of ITO (indium tin oxide) is formed on a surface of a glass substrate (translucent substrate) 9 serving as a base on the liquid crystal layer 8 side, and an alignment film 11 is formed thereon. ing. In the electrode substrate 7, a transparent electrode 13 made of ITO is formed on a surface of a glass substrate (translucent substrate) 12 serving as a base on the liquid crystal layer 8 side, and an alignment film 14 is formed thereon.
[0042]
For simplicity, FIG. 1 shows a configuration for one pixel. However, in the entire liquid crystal display element 1, strip-shaped transparent electrodes 10 and 13 having a predetermined width are perpendicular to the substrate surface between the glass substrates 9 and 12. Are formed so as to be orthogonal to each other when viewed from various directions. The portion where the transparent electrodes 10 and 13 intersect corresponds to pixels contributing to display. These pixels are arranged in a matrix in the entire liquid crystal display device 100.
[0043]
The electrode substrates 6 and 7 are bonded together with a sealing resin 15, and a liquid crystal layer 8 is sealed in a space formed by the electrode substrates 6 and 7 and the sealing resin 15. Although details will be described later, the liquid crystal layer 8 in the present liquid crystal display device 100 is configured so as to have a combination having a function of compensating a phase difference by the

phase difference plates

2 and 3 and the best characteristic. A liquid crystal material whose refractive index anisotropy Δn satisfies a predetermined condition is selected.
[0044]
In the present liquid crystal display device 100, the liquid crystal cell 16 is a unit in which the

optical retardation plates

2, 3 and the polarizing plates (polarizers) 4, 5 are formed on the liquid crystal display element 1.
[0045]
The alignment film is previously subjected to an alignment process such as a rubbing process so that liquid crystal molecules of a liquid crystal layer interposed between the electrode substrates are twisted.
[0046]
Here, the reference coordinate system xyz of the liquid crystal display element 1 is defined. FIG. 2A is a plan view of the liquid crystal display element 1 of the present invention viewed from the observer side, that is, from above the electrode substrate 6, and the substrate surface of the liquid crystal display element 1 parallel to the paper is defined as an xy plane. The hour direction (opposite viewing angle direction) and the 6 o'clock direction (normal viewing angle direction) are defined as the x-axis direction, the 3 o'clock direction, and the 9 o'clock direction are defined as the y-axis direction. The normal direction of the substrate surface is defined as the z-axis direction. The rubbing direction of the alignment film 11 is R1, the rubbing direction of the alignment film 14 is R2, and the angle between the rubbing direction R1 and the rubbing direction R2 is the twist angle α of the liquid crystal molecules. In the present invention, the orientation processing is performed in advance so that the twist angle α is in the range of 80 ° to 88 °.
[0047]
In the present invention, attention is paid to the fact that the twist angle apparently changes as the viewing angle is lowered, and by appropriately setting the apparent twist angle, the viewing angle of the TN liquid crystal display element using a retardation plate described later is adjusted. It has been found that the angular characteristics are improved, and in particular, the phenomenon of the 6 o'clock reversal is eliminated. Hereinafter, the behavior in which the twist angle apparently changes when the viewing angle is inclined in the 6 o'clock direction, and the apparent amount of change in the twist angle will be described in detail.
[0048]
As the viewing angle decreases, the twist angle changes apparently. The apparent twist angle when observing the viewing angle φ in the normal viewing direction (6 o'clock direction) from the front direction (normal direction) is defined as β. However, it is assumed that the twist angle β is also defined in the front direction (normal direction), that is, φ = 0 ° at which the viewing angle is not inclined. When observing the liquid crystal display element 1 from the front direction (normal direction), the rubbing direction R1 on an arbitrary three-dimensional coordinate is determined by the origin (0,0) of the xy plane and (1, tan (π / 2−α / 2). )), And coincides with the actual rubbing direction R1 of the alignment film 11. Therefore, as a matter of course, the twist angle α and the twist angle β match. Next, when the viewing angle φ is inclined from the front direction (normal direction) in the normal viewing angle direction (6 o'clock direction), as shown in FIG. 2B, the apparent rubbing direction is different from the actual rubbing direction R1. The rubbing direction R3 looks different in the direction R3, and the apparent rubbing direction R3 is apparently in the direction of a straight line passing through the origin (0, 0) and (1, tan (π / 2−α / 2) cos φ) on the xy plane. Is changing.
[0049]
Here, FIG. 9 shows a change in the apparent twist angle β when the viewing angle φ is changed when the twist angle α is used as a parameter. From FIG. 9, for example, when the twist angle α = 84 °, the apparent twist angle β = 84 ° at φ = 0 °, which coincides with the twist angle α. It can be seen that as the viewing angle φ is gradually inclined, the apparent twist angle β gradually increases, and when the viewing angle φ = 26 °, the apparent twist angle β becomes 90 °. As the viewing angle φ is further inclined, the apparent twist angle β exceeds 90 ° and further increases. Similarly, when the twist angle α is 90 °, the apparent twist angle β is 90 ° at φ = 0 °, which corresponds to the twist angle α, and as the viewing angle φ is inclined, the apparent twist angle β gradually increases. And always greater than 90 °.
[0050]
When the TN liquid crystal display element is observed from an arbitrary direction, if the apparent twist angle in that direction exceeds 90 °, the grayscale inversion phenomenon in that direction tends to occur. The larger the apparent twist angle is, the more the gradation inversion phenomenon occurs. When the twist angle α is set to 90 ° as in the conventional TN liquid crystal display element, the apparent twist angle β is always larger than 90 ° as the viewing angle φ is inclined. Therefore, even if the viewing angle is slightly lowered from the front direction, the grayscale inversion phenomenon easily occurs. On the other hand, for example, when the twist angle α is set to 84 °, the apparent twist angle β can be suppressed to a small value even when the viewing angle φ is inclined, so that the grayscale inversion phenomenon hardly occurs and the viewing angle characteristics can be remarkably improved.
[0051]
The

retardation plates

2 and 3 are interposed between the liquid crystal display element 1 and the

polarizing plates

4 and 5 disposed on both sides of the liquid crystal display element 1, respectively. The

retardation plates

2 and 3 are formed by cross-linking and orienting a discotic liquid crystal in a tilted or hybrid orientation on a support made of a transparent organic polymer. As a result, a later-described refractive index ellipsoid in the

retardation films

2 and 3 is formed so as to be inclined with respect to the

retardation films

2 and 3.
[0052]
As a support for the

retardation plates

2 and 3, triacetyl cellulose (TAC), which is generally used for a polarizing plate, has high reliability and is suitable. In addition, a colorless and transparent organic polymer film having excellent environmental resistance and chemical resistance such as polycarbonate (PC) and polyethylene terephthalate (PET) is suitable.
[0053]
As shown in FIG. 3, the

retardation plates

2 and 3 have different main refractive indices na, nb and nc in three directions. The direction of the main refractive index na coincides with the direction of the y coordinate among the coordinate axes in the orthogonal coordinates xyz. The direction of the main refractive index nb is inclined by θ in the direction of arrow A with respect to the z-axis coordinate (normal direction of the surface) perpendicular to the surface of the

retardation plates

2 and 3 corresponding to the screen.
[0054]
The

retardation plates

2 and 3 satisfy the relationship that the respective main refractive indices are na = nc> nb. As a result, since only one optical axis exists, the

retardation plates

2 and 3 have uniaxiality, and the refractive index anisotropy becomes negative. The first retardation value (nc−na) × d of the

phase difference plates

2 and 3 is almost 0 nm because na = nc. The second retardation value (nc−nb) × d is set to an arbitrary value within a range from 80 nm to 250 nm.
[0055]
By setting the second retardation value (nc−nb) × d in such a range, the phase difference compensation function of the

phase difference plates

2 and 3 can be reliably obtained. Note that nc-na and nc-nb represent the refractive index anisotropy Δn, and d represents the thickness of the

phase difference plates

2 and 3.
[0056]
The angle θ at which the main refractive index nb of the

retardation plates

2 and 3 is inclined, that is, the inclination angle θ of the refractive index ellipsoid is arbitrarily set within a range of 15 ° ≦ θ ≦ 75 °. By setting the tilt angle θ in such a range, the phase difference compensating function of the

phase difference plates

2 and 3 can be reliably obtained regardless of whether the tilt direction of the index ellipsoid is clockwise or counterclockwise. .
[0057]
Regarding the arrangement of the

phase difference plates

2 and 3, either one of the

phase difference plates

2 and 3 may be arranged on one side or the

phase difference plates

2 and 3 may be arranged on one side. You can also. Further, three or more retardation plates can be used.
[0058]
In the present liquid crystal display device 100, the

polarizing plates

4 and 5 of the liquid crystal display element 1 have absorption axes AX1 and AX2 whose rubbing directions R1 and R2 correspond to the rubbing directions R1 and R2 of the alignment films 11 and 14 (FIG. 1). It is arranged as shown in FIG.
[0059]
With the arrangement of the

retardation plates

2 and 3 and the

polarizing plates

4 and 5 as described above, the present liquid crystal display device 100 performs so-called normally white display in which light is transmitted to perform white display when off.
[0060]
Generally, 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 as described above 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.
[0061]
Next, an example according to the present embodiment configured as described above will be described together with a comparative example.
[0062]
(Example 1)
In this embodiment, a liquid crystal material in which the twist angles of liquid crystal molecules are 80 °, 82 °, 84 °, 86 ° and 88 ° with respect to the alignment film of the liquid crystal cell 16 in the liquid crystal display device 100 of FIG. Five samples # 1 to # 5 having a thickness of 5 μm (the thickness of the liquid crystal layer 8) were prepared.
[0063]
As the

retardation plates

2 and 3 in samples # 1 to # 5, a discotic liquid crystal was applied to a transparent support (for example, triacetyl cellulose (TAC) or the like), and the discotic liquid crystal was cross-linked after being tilt-aligned. The first retardation value described above is 0 nm, the second retardation value is 130 nm, and the direction of the main refractive index nb is about 25 in the direction indicated by arrow A (FIG. 3) with respect to the z-axis direction in the xyz-axis coordinates. , And the direction of the main refractive index nc also forms an angle of about 25 ° with respect to the x-axis in the direction indicated by the arrow B (that is, the inclination of the refractive index ellipsoid). Angle θ = 25 °).
[0064]
In addition, as a comparative example with respect to the present embodiment, a liquid crystal material in which the twist angles of liquid crystal molecules are 78 ° and 90 ° with respect to the alignment film of the liquid crystal cell 16 in the liquid crystal display device 100 of FIG. Comparative samples # 100 and # 101 similar to those described above were prepared.
[0065]
Table 1 shows the results of a visual test performed on the samples # 1 to # 5 and the comparative samples # 100 and # 101 under white light.
[0066]
[Table 1]

[0067]
Regarding the samples # 3 to # 5 of the examples, the image quality was so good that the contrast ratio was not noticeable even when viewed from the front and at 70 ° in the 12 o'clock direction. Also, when viewed from the 6 o'clock direction of 50 °, there was no gradation inversion and the image quality was good. In the samples # 1 and # 2, when viewed from the front and at 70 ° in the 12 o'clock direction, it was confirmed that the contrast ratio was slightly lowered, but it was just enough to withstand use. Also, when viewed from the 6 o'clock direction of 50 °, there was no gradation inversion and the image quality was good.
[0068]
On the other hand, in Comparative Sample # 100, even at the front and the 12 o'clock direction of 70 °, the contrast ratio was reduced to such an extent that it could not be used. Also, in # 101, it was confirmed that the gradation was inverted even in the 6 o'clock direction at 50 °.
[0069]
Further, as shown in FIG. 5, the viewing angle dependence of the liquid crystal display device 100 was measured using a measurement system 500 including the light receiving element 21, the amplifier 22, and the recording device 23. The liquid crystal cell 16 of the liquid crystal display device 100 is installed such that the surface 16a on the glass substrate 9 side is located at the position of the reference plane xy of the orthogonal coordinates xyz.
[0070]
The light receiving element 21 is an element capable of receiving light at a constant three-dimensional light receiving angle, and is arranged at a position at a predetermined distance from the coordinate origin in a direction forming an angle φ (viewing angle) with respect to a Z direction perpendicular to the surface 16a. ing.
[0071]
At the time of measurement, the liquid crystal cell 16 provided in the main measurement system 500 is irradiated with monochromatic light having a wavelength of 550 nm from the surface opposite to the surface 16a. Part of the monochromatic light transmitted through the liquid crystal cell 16 enters the light receiving element 21. After the output of the light receiving element 21 is amplified to a predetermined level by the amplifier 22, the output is recorded by a recording device 23 such as a waveform memory or a recorder.
[0072]
For the measurement, sample # 3 and comparative samples # 100 and # 101 were prepared. Such a sample # 3 and comparative samples # 100 and # 101 are installed in the measurement system 500 shown in FIG. 5, and the sample # 3 and the sample # 3 when the light receiving element 21 is fixed at a fixed angle φ. The output level of the light receiving element 21 with respect to the voltage applied to the comparative samples # 100 and # 101 was measured.
[0073]
In the measurement, the light receiving element 21 is arranged in the same manner as in the present embodiment, and assuming that the y direction is on the upper side of the screen and the x direction is on the left side of the screen, the arrangement position of the light receiving element 21 is 6 The test was performed by changing the direction to 50 ° in the hour direction and 60 ° in the 12 o'clock direction.
[0074]
The results are shown in FIGS. FIGS. 6A to 6C are graphs showing light transmittance (transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics) with respect to voltage applied to sample # 3, comparative samples # 100 and # 101.
[0075]
FIG. 6A shows the result of measurement from the front direction in FIG. 2, FIG. 6B shows the result of measurement at 50 ° in the 6 o'clock direction, and FIG. 6C shows the result of measurement at 60 ° in the 12 o'clock direction. It is.
[0076]
6A to 6C, curves L1, L4, and L7 shown by solid lines are those of Comparative Sample # 101 having a twist angle of 90 °, and curves L2, L5, and L8 shown by broken lines are curves of twist angle. The curves L3, L6, and L9 indicated by broken lines are those of the comparative sample # 100 having the twist angle of 78 °.
[0077]
FIG. 6A shows a curve of the comparison sample # 100 in the case where the sample # 3 of the present example and the comparison samples # 100 and # 101 of the comparative example are compared in terms of the transmittance in the front direction and the voltage applied to the liquid crystal. Although the transmittance of L3 does not sufficiently decrease even when the voltages of 5V and 6V are applied, the transmittance of the curve L2 of the sample # 3 decreases sufficiently from around the voltage of 5.5V, and the curve L1 of the comparative sample # 101 also decreases. It was confirmed that the transmittance was sufficiently lowered from around the voltage of 5.5 V.
[0078]
Also, in FIG. 6B, when comparing the transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics at 50 ° in the 6 o'clock direction, the curves L5 and L6 of the comparative sample # 100 and the sample # 3 show a difference between the voltage of 3V and 6V. Although the transmittance is almost constant, the transmittance of the curve L4 of the comparative sample # 101 increases near the voltage of 3 V, decreases again from the vicinity of the voltage of 4 V, and indicates a characteristic indicating gradation inversion.
[0079]
In FIG. 6C, when comparing the transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics at 60 ° in the 12 o'clock direction, the transmittance of the curve L9 of Comparative Sample # 100 is not sufficiently lowered even when a voltage of 6 V is applied. , Sample # 3, and curves L8 and L7 of Comparative Sample # 101, it is confirmed that the transmittance is sufficiently reduced at a voltage of 6V. From the above, it is confirmed that it is sample # 3 that the 6 o'clock direction and the 12 o'clock direction are improved with good balance.
[0080]
Comparative samples similar to Samples # 1 to # 5 and Comparative Samples # 100 and # 101 of this example, except that discotic liquid crystals were hybrid-aligned on a transparent support as

retardation plates

2 and 3. Also obtained the same results as described above.
[0081]
FIG. 7 shows a region of the sample # 3 having a twist angle of 86 ° where the contrast is 5 or more and gradation inversion does not occur at an applied voltage for halftone display by a shadow region. Concentric circles represent viewing angles of 10 °, 20 °, 30 °, 40 °, 50 °, 60 ° and 70 °. As shown in FIG. 7, it can be seen that tone inversion has not occurred in all viewing angle directions at viewing angles of 0 to 50 °.
[0082]
According to this embodiment, at a certain viewing angle φ in the normal viewing angle direction (6 o'clock direction), the apparent twist angle β when the viewing angle φ is inclined in the normal viewing angle direction (6 o'clock direction) is smaller than 90 °. By setting the actual twist angle α, the reversal phenomenon in the halftone in the normal viewing angle direction can be improved.
[0083]
In the embodiment, the gradient of the refractive index ellipsoid is based on the refractive index ellipsoid whose main refractive index na coincides with the y-axis direction, nb coincides with the z-axis direction, and nc coincides with the x-axis direction. When the refractive index ellipsoid is the same as the y-axis direction, nb is the x-axis direction, and nc is the z-axis direction, the former reference angle of inclination 15 ° and the latter reference angle of inclination 75 ° are the same. It becomes. Therefore, the inclination angle is set between 15 ° and 75 °.
[0084]
(Example 2)
By appropriately selecting the value of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material of the liquid crystal layer 8, the viewing angle characteristics can be further improved. In the second embodiment, a liquid crystal material in which the refractive index anisotropy Δn (550) at a wavelength of 550 nm is set to 0.070, 0.080, and 0,095 is added to the liquid crystal display device 100 of FIG. And three samples # 21 to # 23 having a cell thickness (thickness of the liquid crystal layer) of 5 μm were prepared.
[0085]
Further, as the

optical retardation plates

2 and 3 in these sample cells # 21 to # 23, those similar to the

optical retardation plates

2 and 3 in Example 1 in which discotic liquid crystals were inclined and used were used.
[0086]
The voltage applied to sample cells # 21 to # 23 when light receiving element 21 is fixed at a fixed angle φ using measurement system 500 shown in FIG. 5 similar to that described in the first embodiment. The output level of the light receiving element 21 with respect to was measured.
[0087]
In the measurement, the light receiving element 21 is arranged at an angle φ of 50 °, and assuming that the Y direction is the left side of the screen and the X direction is the lower side of the screen (normal viewing angle direction), The arrangement was performed by changing the arrangement position in the upward direction (anti-viewing angle direction), the downward direction (normal viewing angle direction), and the left-right direction.
[0088]
The results are shown in FIGS. FIGS. 10A to 10C are graphs showing light transmittance (transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics) with respect to the voltage applied to samples # 21 to # 23.
[0089]
FIG. 10A shows the result of measurement from the 12:00 direction (opposite viewing angle direction) in FIG. 2, FIG. 10B shows the measurement from 3 o'clock, and FIG. 10C shows the measurement from 9 o'clock. It is a result.
[0090]
In FIGS. 10A to 10C, curves L21, L24, and L27 indicated by alternate long and short dash lines are for sample # 21 using a liquid crystal material of Δn (550) = 0.070 for the liquid crystal layer 8, and are indicated by solid lines. The curves L22, L25, and L28 shown in the graph are those of sample # 22 using a liquid crystal material of Δn (550) = 0.080 for the liquid crystal layer 8, and the curves L23, L26, and L29 shown by broken lines are Sample # 23 using a liquid crystal material of Δn (550) = 0.095. 10A to 10C, it was confirmed that no gradation inversion occurred and the transmittance was sufficiently reduced even when a voltage of about 5 to 6 V was applied. It can be seen that this shows a significant difference in effect even when compared with the characteristics of the sample of Comparative Example 2 described later (FIGS. 11A to 11C).
[0091]
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2 to Example 2, a liquid crystal material in which the refractive index anisotropy Δn (550) at a wavelength of 550 nm was set to 0.060 and 0.120, respectively, was used for the liquid crystal layer 8 in the liquid crystal cell 16 of FIG. Except for this, two comparative samples # 201 and # 202 similar to those of the example were prepared and installed in the measuring system 500 shown in FIG. 5, and the light receiving element 21 was fixed at a fixed angle φ in the same manner as in the present example. The output level of the light receiving element 21 with respect to the applied voltage to the comparative samples # 201 and # 202 when fixed was measured.
[0092]
The measurement is performed in the same manner as in the present embodiment. The measurement is performed by disposing the light receiving element 21 at an angle φ of 50 °, the Y direction is on the left side of the screen, and the X direction is on the lower side of the screen (normal viewing angle direction). Assuming that the light receiving element 21 is present, the arrangement position of the light receiving element 21 is changed in the upward direction (the opposite viewing angle direction), the downward direction (the normal viewing angle direction), and the left and right direction.
[0093]
The results are shown in FIGS. FIGS. 11A to 11C are graphs showing the light transmittance (transmittance-liquid crystal applied voltage characteristic) with respect to the voltage applied to the comparative samples # 201 and # 202.
[0094]
FIG. 11 (a) shows the result of measurement performed from the 12:00 direction (opposite viewing angle direction) in FIG. 2, and FIG. 11 (b) shows the result of measurement performed from the 3 o'clock direction in FIG. (C) shows the results of measurement from the 9 o'clock direction in FIG.
[0095]
11A to 11C, curves L201, L203, and L205 indicated by solid lines are those of Comparative Sample # 201 using a liquid crystal material of Δn (550) = 0.060 for liquid crystal layer 8, Curves L202, L204, and L206 indicated by broken lines are those of Comparative Sample # 202 using a liquid crystal material having Δn (550) of 0.120 for the liquid crystal layer 8.
[0096]
In FIG. 11A, L201 shows a characteristic that indicates grayscale inversion when the voltage is 4 V or more. On the other hand, L202 shows that the transmittance does not sufficiently decrease when the voltage is set to 4 V or more. In FIG. 11B, L204 shows a characteristic in which a grayscale inversion is caused by setting the voltage to 4 V or more. FIG. 11C shows a characteristic in which the grayscale inversion occurs when the voltage of L206 is set to 4 V or more similarly to L203.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a liquid crystal display device having the above-mentioned retardation plate, the apparent pretilt angle between the alignment film of the liquid crystal display element and the liquid crystal molecules is set in the best range, thereby making the retardation plate And the viewing angle dependency can be improved.
[0098]
Further, according to the present invention, it is possible to effectively improve grayscale inversion in the normal viewing angle direction (6 o'clock direction) during halftone display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between a rubbing direction of an alignment film and a normal viewing angle direction in the liquid crystal display device.
FIG. 3 is a perspective view showing a main refractive index of a retardation plate of the liquid crystal display device.
FIG. 4 is a perspective view showing an optical arrangement of a polarizing plate and a retardation plate in the liquid crystal display device by disassembling respective parts of the liquid crystal display device.
FIG. 5 is a perspective view showing a measurement system for measuring the viewing angle dependency of the liquid crystal display device.
FIG. 6 is a graph showing transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics of a liquid crystal display device of Example 1 and a comparative example of Example 1.
FIG. 7 is a graph illustrating viewing angle characteristics of the liquid crystal display device according to the first embodiment.
FIG. 8 is a graph showing viewing angle characteristics of the liquid crystal display device in Comparative Example 1.
FIG. 9 is a diagram showing an apparent change in the twist angle when the twist angle α and the viewing angle φ at 6 o'clock are changed.
FIG. 10 is a graph showing transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics of the liquid crystal display device in Example 2.
FIG. 11 is a graph showing transmittance-liquid crystal applied voltage characteristics of the liquid crystal display device of Comparative Example 2.
FIG. 12 is a schematic diagram of a cross-sectional structure of a TN liquid crystal display element.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal display device
2, 3 retardation plate
4,5 polarizing plate (polarizer)
8 Liquid crystal layer
9,12 Glass substrate
10, 13 Transparent electrode
11, 14 alignment film

Claims

A first light-transmitting substrate on which a first transparent electrode layer and a first alignment film are formed, and a second light-transmitting substrate on which a second transparent electrode layer and a second alignment film are formed A liquid crystal display element including: a liquid crystal layer disposed between the first light transmitting substrate and the second light transmitting substrate;
A first polarizer arranged on the first light-transmitting substrate side of the liquid crystal display element;
A second polarizer disposed on the second light-transmitting substrate side of the liquid crystal display element;
At least one first retardation plate disposed between the liquid crystal display element and the first polarizer;
A liquid crystal display device comprising:
The liquid crystal layer includes liquid crystal molecules,
Each of the at least one first retardation plate includes an index ellipsoid having three main refractive indices na, nb, nc, wherein the three main refractive indices na, nb, nc are: na = nc> nb, and the direction of the main refractive index nb and one of the main refractive index na and the main refractive index nc are the other of the main refractive index na and the main refractive index nc. Is inclined by a predetermined angle about the direction of
The direction in which the direction of the main refractive index nb of the first retardation plate is projected on the surface of the first retardation plate coincides with the rubbing direction of the first alignment film, and The azimuth along the absorption axis of the first polarizer,
The liquid crystal display device, wherein a twist angle of the liquid crystal molecules is 80 ° or more and 88 ° or less.

Further comprising at least one second retardation plate disposed between the liquid crystal display element and the second polarizer;
Each of the at least one second retardation plate includes an index ellipsoid having three main refractive indices na, nb, nc, wherein the three main refractive indices na, nb, nc are: na = nc> nb, and the direction of the main refractive index nb and one of the main refractive index na and the main refractive index nc are the other of the main refractive index na and the main refractive index nc. Is inclined by a predetermined angle about the direction of
The direction in which the direction of the main refractive index nb of the second retardation plate is projected on the surface of the second retardation plate coincides with the rubbing direction of the second alignment film, and The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the direction coincides with the direction along the absorption axis of the second polarizer.

The liquid crystal molecules have a refractive index anisotropy,
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the refractive index anisotropy Δn (550) for light having a wavelength of 550 nm is set in a range greater than 0.060 and smaller than 0.120.

4. The liquid crystal display device according to claim 3 , wherein the refractive index anisotropy Δn (550) for light having a wavelength of 550 nm is set in a range from 0.070 to 0.095. 5.