JP4496780B2 - Liquid crystal display element - Google Patents
Liquid crystal display element Download PDFInfo
- Publication number
- JP4496780B2 JP4496780B2 JP2004004240A JP2004004240A JP4496780B2 JP 4496780 B2 JP4496780 B2 JP 4496780B2 JP 2004004240 A JP2004004240 A JP 2004004240A JP 2004004240 A JP2004004240 A JP 2004004240A JP 4496780 B2 JP4496780 B2 JP 4496780B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- axis
- phase plate
- angle
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
Description
この発明は液晶表示素子に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display element.
液晶表示素子としては、対向する面それぞれに互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極が設けられた一対の基板間に、液晶分子をツイスト配向させた液晶層が設けられ、前記電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の基板面に対する立ち上がり角を制御して透過光の偏光状態を変化させるツイスト配向型液晶素子と、このツイスト配向型液晶素子を挟んで配置された一対の偏光板とからなるTN(ツイステッド・ネマティック)型のものが広く利用されているが、このTN型液晶表示素子は、表示の視野角が狭い。 As a liquid crystal display element, a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are twist-aligned is provided between a pair of substrates provided with electrodes that form a plurality of pixels arranged in a matrix by regions facing each other on opposite surfaces. A twist alignment type liquid crystal element that changes the polarization state of transmitted light by controlling the rising angle of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer with respect to the substrate surface by applying a voltage between the electrodes, and sandwiching the twist alignment type liquid crystal element Although a TN (twisted nematic) type composed of a pair of arranged polarizing plates is widely used, this TN type liquid crystal display element has a narrow display viewing angle.
そのため、前記ツイスト配向型液晶素子と一対の偏光板との間にそれぞれディスコティック液晶フィルムを配置することにより、表示の視野角を広くすることが考えられている(特許文献1参照)。
しかし、ツイスト配向型液晶素子と一対の偏光板との間にそれぞれディスコティック液晶フィルムを配置したTN型液晶表示素子でも、視野角は十分ではなく、表示の観察方位によっては、画面の法線に対してある程度の角度以上傾いた方向から観察したときに、黒表示とグレー表示の輝度が逆転するコントラスト反転現象が発生する。 However, even with a TN liquid crystal display element in which a discotic liquid crystal film is disposed between a twist alignment type liquid crystal element and a pair of polarizing plates, the viewing angle is not sufficient, and depending on the viewing direction of the display, On the other hand, when observed from a direction inclined at a certain angle or more, a contrast inversion phenomenon occurs in which the luminance of black display and gray display is reversed.
この発明は、広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる液晶表示素子を提供することを目的としたものである。 It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display element that is capable of obtaining a high-contrast display with no contrast inversion over a wide range of viewing directions and viewing angles.
この発明の液晶表示素子は、分子長軸を一方向に揃えて液晶分子をホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向液晶層を挟んで対向する一対の基板の対向する内面それぞれに、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する電極が設けられ、前記電極間への電圧の印加により前記液晶層の液晶分子の基板面に対する立ち上がり角を制御して透過光の偏光状態を変化させるホモジニアス配向型液晶素子と、前記ホモジニアス配向型液晶素子を挟んで配置された第1と第2の偏光板と、前記ホモジニアス配向型液晶素子と前記第1の偏光板及び第2の偏光板との間にそれぞれ配置された第1及び第2のディスコティック液晶フィルムと、前記第1の偏光板と第1のディスコティック液晶フィルムとの間に互いに重ねて配置された第1の一軸性位相板及び第1の二軸性位相板と、前記第2の偏光板と第2のディスコティック液晶フィルムとの間に互いに重ねて配置された第2の一軸性位相板及び第2の二軸性位相板と、を備えたことを特徴とする。 The liquid crystal display element according to the present invention includes regions facing each other on the opposing inner surfaces of a pair of substrates facing each other across a non-twisted homogeneous alignment liquid crystal layer in which the molecular long axes are aligned in one direction and the liquid crystal molecules are homogeneously aligned. Electrodes are provided to form a plurality of pixels arranged in a matrix, and the rising angle of the liquid crystal layer with respect to the substrate surface of the liquid crystal layer is controlled by applying a voltage between the electrodes to change the polarization state of the transmitted light. A homogeneous alignment type liquid crystal element, first and second polarizing plates arranged with the homogeneous alignment type liquid crystal element sandwiched therebetween, the homogeneous alignment type liquid crystal element, the first polarizing plate, and the second polarizing plate A first discotic liquid crystal film and a second discotic liquid crystal film respectively disposed between the first polarizing plate and the first discotic liquid crystal film. A first uniaxial phase plate and a first biaxial phase plate disposed on top of each other, and a second disposed on the second polarizing plate and the second discotic liquid crystal film. a uniaxial phase plate and the second biaxial phase plate, characterized by comprising a.
この発明の液晶表示素子において、
前記第1及び第2の一軸性位相板と二軸性位相板は、前記一軸性位相板を偏光板に隣接させ、前記二軸性位相板を前記ディスコティック液晶フィルムに隣接させて配置し、前記第1及び第2のディスコティック液晶フィルムの光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸と、前記第1及び第2の二軸性位相板の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸をそれぞれ、前記ホモジニアス配向型液晶素子の液晶分子配向方向と平行にし、前記第1及び第2の一軸性位相板の遅相軸と第1及び第2の偏光板の吸収軸の方向を、前記第1の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第1の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ1、前記第2の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第2の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ2、前記第1の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第1の偏光板の吸収軸のずれ角をθ1、前記第2の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第2の偏光板の吸収軸のずれ角をθ2とし、且つ、前記第1と第2の偏光板のいずれか一方の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、
φ1=60°〜80°
φ2=−60°〜−80°
θ1=135°+2φ1
θ2=135°+2φ2
の方向に設定するのが好ましい。
In the liquid crystal display element of the present invention,
The first and second uniaxial phase plates and biaxial phase plates are arranged such that the uniaxial phase plate is adjacent to a polarizing plate, and the biaxial phase plate is adjacent to the discotic liquid crystal film, An optical axis on the surface obtained by projecting the optical axes of the first and second discotic liquid crystal films onto the film surface, and a direction in which the refractive index is largest in the phase plate surface of the first and second biaxial phase plates. each along the slow axis, the absorption of the the homogeneously oriented liquid crystal molecular alignment direction and the flat line of the liquid crystal element, said first and second slow axis and the first and second polarizing plates uniaxial phase plate The axis direction is φ1, the shift angle of the slow axis of the first uniaxial phase plate with respect to the slow axis of the first biaxial phase plate is φ1, and the slow axis of the second biaxial phase plate is The angle of deviation of the slow axis of the second uniaxial phase plate with respect to is φ2, and the first biaxial phase plate is The shift angle of the absorption axis of the first polarizing plate with respect to the slow axis of the second polarizing plate is θ1, the shift angle of the absorption axis of the second polarizing plate with respect to the slow axis of the second biaxial phase plate is θ2, And, when viewed from the outer surface side of one of the first and second polarizing plates, the counterclockwise angle is a positive angle, and the clockwise angle is a negative angle,
φ1 = 60 ° -80 °
φ2 = -60 ° ~ -80 °
θ1 = 135 ° + 2φ 1
θ2 = 135 ° + 2φ 2
It is preferable to set in the direction.
さらに、前記第1と第2の一軸性位相板はそれぞれ250nm〜300nmの範囲の位相差を有しており、前記第1と第2の二軸性位相板はそれぞれ、120nm〜150nmの範囲の面内位相差を有し、且つ、位相板面における屈折率が最も大きい方向をx軸、前記位相板面における前記x軸と直交する方向をy軸、前記位相板面に垂直な方向をz軸とし、前記x軸方向の屈折率をnx、前記y軸方向の屈折率をny、前記z軸方向の屈折率をnzとしたとき、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)の値が−0.5〜+0.3の範囲のNz係数を有しているのが望ましい。 Furthermore, the first and second uniaxial phase plates each have a phase difference in the range of 250 nm to 300 nm, and the first and second biaxial phase plates are each in the range of 120 nm to 150 nm. The direction having the in-plane phase difference and having the largest refractive index on the phase plate surface is the x axis, the direction perpendicular to the x axis on the phase plate surface is the y axis, and the direction perpendicular to the phase plate surface is z. an axis, the x-axis direction of the refractive index n x, when the y-axis direction of the refractive index n y, the refractive index of the z-axis direction is n z, Nz = (n x -n z) / ( n x -n y value of) the desirably has a Nz coefficient in the range of -0.5 to + 0.3.
また、この発明の液晶表示素子において、前記ホモジニアス配向型液晶素子の一対の基板のいずれか一方の内面に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の3色のカラーフィルタを設ける場合は、前記複数の画素のうち、赤色フィルタに対応する画素と、緑色フィルタに対応する画素と、青色フィルタに対応する画素の液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積Δn・dの値をそれぞれ、前記赤色フィルタに対応する画素の液晶層厚をdR、前記緑色フィルタに対応する画素の液晶層厚をdG、前記青色フィルタに対応する画素の液晶層厚をdBとし、液晶の屈折率異方性Δnの650nm、550nm、450nmの各波長光に対する値をそれぞれΔn(650nm)、Δn(550nm)、Δn(450nm)としたとき、
255nm<Δn(550nm)・dG<355nm
−25nm<Δn(650nm)・dR−Δn(550nm)・dG<+30nm
−35nm<Δn(450nm)・dB−Δn(550nm)・dG<+10nm
の範囲に設定するのが望ましい。
In the liquid crystal display element of the present invention, when color filters of three colors of red, green, and blue respectively corresponding to a plurality of pixels are provided on the inner surface of one of the pair of substrates of the homogeneous alignment type liquid crystal element. The product Δn · d of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness d of the pixel corresponding to the red filter, the pixel corresponding to the green filter, and the pixel corresponding to the blue filter among the plurality of pixels. values, respectively, the liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the red filter d R, the liquid crystal layer thickness of d G of the pixels corresponding to the green filter, a liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the blue filter and d B When the values of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal are 650 nm , 550 nm , and 450 nm , respectively, are Δn (650 nm ), Δn (550 nm ), and Δn (450 nm ),
255 nm <Δn (550 nm ) · d G <355 nm
−25 nm <Δn (650 nm ) · d R −Δn (550 nm ) · d G <+30 nm
-35n m <Δn (450n m) · d B -Δn (550n m) · d G <+ 10n m
It is desirable to set the range.
この発明の液晶表示素子は、ホモジニアス配向型液晶素子とこの液晶素子を挟んで配置された第1と第2の偏光板との間にそれぞれ前記第1と第2のディスコティック液晶フィルムを配置し、さらに、前記第1の偏光板と第1のディスコティック液晶フィルムとの間に第1の一軸性位相板と第1の二軸性位相板を、前記第2の偏光板と第2のディスコティック液晶フィルムとの間に第2の一軸性位相板と第2の二軸性位相板とを配置しているため、広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。 In the liquid crystal display element of the present invention, the first and second discotic liquid crystal films are respectively disposed between the homogeneous alignment type liquid crystal element and the first and second polarizing plates disposed with the liquid crystal element interposed therebetween. Further, a first uniaxial phase plate and a first biaxial phase plate are disposed between the first polarizing plate and the first discotic liquid crystal film, and the second polarizing plate and the second disco. Since the second uniaxial phase plate and the second biaxial phase plate are arranged between the tick liquid crystal film, there is no contrast inversion over a wide viewing direction and viewing angle, and a high contrast display is achieved. Obtainable.
この発明の液晶表示素子において、前記第1及び第2の一軸性位相板と二軸性位相板は、前記一軸性位相板を前記偏光板に隣接させ、前記二軸性位相板を前記ディスコティック液晶フィルムに隣接させて配置し、前記第1及び第2のディスコティック液晶フィルムの光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸と、前記第1及び第2の二軸性位相板の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸をそれぞれ、前記ホモジニアス配向型液晶素子の液晶分子配向方向と平行にし、前記第1及び第2の一軸性位相板の遅相軸と前記第1及び第2の偏光板の吸収軸の方向を、前記第1と第2の偏光板のいずれか一方の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、前記第1の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第1の一軸性位相板の遅相軸のずれ角φ1が60°〜80°、前記第2の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第2の一軸性位相板の遅相軸のずれ角φ2が−60°〜−80°、前記第1の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第1の偏光板の吸収軸のずれ角θ1が135°+2φ1、前記第2の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第2の偏光板の吸収軸のずれ角θ2が135°+2φ2の方向に設定するのが好ましく、このようにすることにより、より広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
In the liquid crystal display element according to the present invention, the first and second uniaxial phase plates and the biaxial phase plate may be configured such that the uniaxial phase plate is adjacent to the polarizing plate, and the biaxial phase plate is the discotic. An on-surface optical axis that is disposed adjacent to the liquid crystal film and projects the optical axes of the first and second discotic liquid crystal films onto the film surface; and a phase plate of the first and second biaxial phase plates each slow axis in which the refractive index along the largest direction in the plane, the liquid crystal molecular alignment direction and the flat row of the homogeneously oriented liquid crystal element, wherein a slow axis of the first and second uniaxial phase plate When the absorption axes of the first and second polarizing plates are viewed from the outer surface side of one of the first and second polarizing plates, the counterclockwise angle is positive and the clockwise angle is negative. An angle with respect to the slow axis of the first biaxial phase plate. The slow axis deviation angle φ1 of the first uniaxial phase plate is 60 ° to 80 °, and the slow axis of the second uniaxial phase plate is relative to the slow axis of the second biaxial phase plate. The shift angle φ2 is −60 ° to −80 °, the shift angle θ1 of the absorption axis of the first polarizing plate with respect to the slow axis of the first biaxial phase plate is 135 ° + 2φ1, and the second biaxial It is preferably the deviation angle θ2 of the absorption axis of the polarizing plate wherein the second for slow axis of the sexual phase plate is set in the direction of 135 ° + 2 [
さらに、前記第1と第2の一軸性位相板はそれぞれ250nm〜300nmの範囲の位相差を有しており、前記第1と第2の二軸性位相板はそれぞれ、120nm〜150nmの範囲の面内位相差を有し、且つ、位相板面における屈折率が最も大きい方向をx軸、前記位相板面における前記x軸と直交する方向をy軸、前記位相板面に垂直な方向をz軸とし、前記x軸方向の屈折率をnx、前記y軸方向の屈折率をny、前記z軸方向の屈折率をnzとしたとき、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)の値が−0.5〜+0.3の範囲のNz係数を有しているのが望ましく、このようにすることにより、さらに広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。 Furthermore, the first and second uniaxial phase plates each have a phase difference in the range of 250 nm to 300 nm, and the first and second biaxial phase plates are each in the range of 120 nm to 150 nm. The direction having the in-plane phase difference and having the largest refractive index on the phase plate surface is the x axis, the direction perpendicular to the x axis on the phase plate surface is the y axis, and the direction perpendicular to the phase plate surface is z. an axis, the x-axis direction of the refractive index n x, when the y-axis direction of the refractive index n y, the refractive index of the z-axis direction is n z, Nz = (n x -n z) / ( n x -n y) values that has a Nz coefficient in the range of -0.5 to + 0.3 desirably, by doing so, over a wider viewing azimuth and viewing angle, contrast reversal is In addition, a high-contrast display can be obtained.
また、この発明の液晶表示素子において、前記ホモジニアス配向型液晶素子の一対の基板のいずれか一方の内面に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の3色のカラーフィルタを設ける場合は、赤色フィルタに対応する画素と、緑色フィルタに対応する画素と、青色フィルタに対応する画素のΔn・dの値をそれぞれ、255nm<Δn(550nm)・dG<355nm、−25nm<Δn(650nm)・dR−Δn(550nm)・dG<+30nm、−35nm<Δn(450nm)・dB−Δn(550nm)・dG<+10nmの範囲に設定するのが望ましく、このようにすることにより、前記液晶素子の赤、緑、青の各色のカラーフィルタに対応する画素を透過した赤、緑、青の着色光が他の色を帯びる帯色を無くすとともに、前記液晶素子の各画素に同じ値の黒表示電圧を印加して十分な暗さの黒を表示させ、色相が良く、しかも高コントラストのカラー画像を表示することができる。 In the liquid crystal display element of the present invention, when color filters of three colors of red, green, and blue respectively corresponding to a plurality of pixels are provided on the inner surface of one of the pair of substrates of the homogeneous alignment type liquid crystal element. The values of Δn · d of the pixel corresponding to the red filter, the pixel corresponding to the green filter, and the pixel corresponding to the blue filter are 255 nm, Δn (550 nm ), d G <355 nm , and −25 nm , respectively. <[Delta] n set in the range of (650n m) · d R -Δn (550n m) · d G <+ 30n m, -35n m <Δn (450n m) · d B -Δn (550n m) · d G <+ 10n m In this way, a red, green, and blue colored light that passes through pixels corresponding to the color filters of the red, green, and blue colors of the liquid crystal element has other colors. As well as each pixel of the liquid crystal element By applying a black display voltage of Flip value to display black sufficient darkness, good hue, yet it is possible to display a color image of high contrast.
図1〜図10はこの発明の一実施例を示しており、図1は液晶表示素子の分解斜視図、図2は前記液晶表示素子の一部分の断面図である。 1 to 10 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid crystal display element, and FIG. 2 is a sectional view of a part of the liquid crystal display element.
この実施例の液晶表示素子は、図1及び図2に示したように、ホモジニアス配向型液晶素子1と、前記液晶素子1を挟んで配置された第1と第2の偏光板12,13と、前記液晶素子1と前記第1の偏光板及び第2の偏光板12,13との間にそれぞれ配置された第1及び第2のディスコティック液晶フィルム14,15と、前記第1の偏光板12と第1のディスコティック液晶フィルム14との間に互いに重ねて配置された第1の一軸性位相板16及び第1の二軸性位相板18と、前記第2の偏光板13と第2のディスコティック液晶フィルム15との間に互いに重ねて配置された第2の一軸性位相板17及び第2の二軸性位相板19とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display element of this embodiment includes a homogeneous alignment type
前記ホモジニアス配向型液晶素子1は、図2に示したように、分子長軸を一方向に揃えて液晶分子11aをホモジニアス配向させた非ツイストのホモジニアス配向液晶層11を挟んで対向する一対の透明基板2,3の対向する内面それぞれに、互いに対向する領域によりマトリックス状に配列する複数の画素を形成する透明電極4,5を設けたものであり、前記一対の基板2,3のいずれか一方、例えば表示の観察側(図において上側)である前側の基板(以下、前基板という)2の内面には、前記複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の3色のカラーフィルタ7R,7G,7Bが設けられている。
As shown in FIG. 2, the homogeneous alignment type
この液晶素子1は、
一対の基板2,3の一方、例えば前記前基板2の内面に一枚膜状の対向電極4を設け、他方の基板である後側の基板(以下、後基板という)3の内面に複数の画素電極5を行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて設けたアクティブマトリックス液晶素子であり、前記複数の画素電極5は、前記後基板3の内面に設けられた複数のTFT(薄膜トランジスタ)6にそれぞれ接続されている。
This
One of the pair of
なお、図2ではTFT6を簡略化して示しているが、このTFT6は後基板3の基板面に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って前記後基板3の略全体に形成された透明なゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたi型半導体膜と、前記i型半導体膜の両側部の上にn型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。
In FIG. 2, the
さらに、図2では省略しているが、前記後基板3の内面には、各行のTFT6にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のTFT6にデータ信号を供給する複数のデータ配線が設けられており、前記ゲート配線は、後基板3の基板面に前記TFT6のゲート電極と一体に形成されて前記ゲート絶縁膜により覆われ、前記データ配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記TFT6のドレイン電極につながっている。
Further, although omitted in FIG. 2, on the inner surface of the
そして、前記複数の画素電極5は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記TFT6のソース電極に接続されている。
The plurality of
一方、前基板2の内面に設けられた赤、緑、青の3色のカラーフィルタ7R,7G,7Bは、前記前基板2の基板面に形成されており、その上に、前記3色のカラーフィルタ7R,7G,7Bのうち、赤色フィルタ7Rが設けられた画素(以下、赤色画素という)の液晶層厚dRと、緑色フィルタ7Gが設けられた画素(以下、緑色画素という)の液晶層厚dGと、青色フィルタ7Bが設けられた画素(以下、青色画素という)の液晶層厚dBとを、dR>dG>dBの関係に設定するための透明な液晶層厚調整膜8が設けられ、この液晶層厚調整膜8の上に前記対向電極4が形成されている。
On the other hand, the three
さらに、前記前基板2と後基板3の内面にはそれぞれ前記電極4,5を覆って水平配向膜9,10が設けられており、これらの基板2,3の内面、つまり前記水平配向膜9,10の膜面はそれぞれ、互いに平行で且つ逆方向にラビング処理されている。
Further,
図1において、矢印2aは前基板2の内面のラビング方向、矢印3aは後基板3の内面のラビング方向を示しており、この実施例では、前記第1と第2の偏光板12,13のいずれか一方、例えば観察側である前側の偏光板12の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、前基板2の内面のラビング方向2aを、液晶素子の画面の横軸xに対して135°の方向、後基板3の内面のラビング方向3aを、前記前基板2の内面のラビング方向2aと平行で且つ逆向きの方向(画面の横軸xに対して−45°の方向)とし、これらのラビング方向2a,3aに沿った方向に液晶分子11aをホモジニアス配向させている。
In Figure 1,
そして、前記一対の基板2,3は、前記複数の画素がマトリックス状に配列する表示エリアを囲む枠状のシール材(図示せず)を介して接合されており、これらの基板2,3間の前記シール材により囲まれた領域に、正の誘電異方性を有するネマティック液晶が充填されて液晶層11が形成されている。
The pair of
この液晶層11の液晶分子11aは、前記一対の基板2,3面のラビング方向2a,3aに沿った方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向しており、前記複数の画素の電極4,5間への電圧の印加により、前記基板2,3面に対して立ち上がるように配向状態を変える。
The
すなわち、前記ホモジニアス配向型液晶素子1は、前記複数の画素の電極4,5間への電圧の印加により前記液晶層11の液晶分子11aの基板2,3面に対する立ち上がり角を制御して透過光の偏光状態を変化させる。
That is, the homogeneous alignment type
そして、このホモジニアス配向型液晶素子1の赤色画素と緑色画素と青色画素の液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積Δn・dの値はそれぞれ、前記赤色画素の液晶層厚をdR、前記緑色画素の液晶層厚をdG、前記青色画素の液晶層厚をdBとし、液晶の屈折率異方性Δnの650nm、550nm、450nmの各波長光に対する値をそれぞれΔn(650nm)、Δn(550nm)、Δn(450nm)としたとき、
255nm<Δn(550nm)・dG<355nm
−25nm<Δn(650nm)・dR−Δn(550nm)・dG<+30nm
−35nm<Δn(450nm)・dB−Δn(550nm)・dG<+10nm
の範囲に設定されている。
The product Δn · d of the refractive index anisotropy Δn and the liquid crystal layer thickness d of the liquid crystals of the red, green, and blue pixels of the homogeneous alignment type
255 nm <Δn (550 nm ) · d G <355 nm
−25 nm <Δn (650 nm ) · d R −Δn (550 nm ) · d G <+30 nm
-35n m <Δn (450n m) · d B -Δn (550n m) · d G <+ 10n m
Is set in the range.
この実施例では、前記液晶層厚調整膜8を、前記赤色画素の液晶層厚dRと、緑色画素の液晶層厚dGと、青色画素の液晶層厚dBとがそれぞれ、dR=約4.2μm、dG=約4.0μm、dB=約3.7μmになる膜厚に形成するとともに、前記液晶層11を屈折率異方性ΔnがΔn=0.073の液晶材料により形成し、前記赤色画素の液晶層11のΔn・dRの値を約306.6nm、前記緑色画素の液晶層11のΔn・dGの値を約292.0nm、前記青色画素の液晶層11のΔn・dBを約270.1nmに設定している。
In this embodiment, the liquid crystal layer
なお、前記赤、緑、青の各色画素の液晶層厚dR,dG,dBは、前記液晶層厚調整膜8を設ける代わりに、赤、緑、青の各色のカラーフィルタ7R,7G,7Bの厚さを異ならせて上記のように設定してもよい。
Note that the liquid crystal layer thicknesses d R , d G , and d B of the red, green, and blue color pixels are the
一方、前記第1と第2の偏光板12,13はそれぞれ、互いに直交する方向に透過軸(図示せず)と吸収軸12a,13aを有する吸収偏光板であり、これらの偏光板12,13のうち、観察側である前側の偏光板12は、その吸収軸12aを前記画面の横軸xに対して30°(前側偏光板12の外面側から見て左回りに30°)の方向に向けて配置され、観察側とは反対側である後側の偏光板13は、その吸収軸13aを前記画面の横軸xに対して150°(前側偏光板12の外面側から見て左回りに150°)の方向に向けて配置されている。
On the other hand, the first and second
前記第1及び第2のディスコティック液晶フィルム14,15は、その構造は図示しないが、円板状のディスコティック液晶分子を、そのチルト方向を一方向に揃え、且つ一方の面から他方の面に向かって徐々にチルト角が大きくなるように配列させてポリマー化したものであり、このディスコティック液晶フィルム14,15は、液晶分子のチルト角が小さい一方のフィルム面側から液晶分子のチルト角が大きい他方のフィルム面側に向かって、前記チルト状態で配列したディスコティック液晶分子の分子軸(円板状の分子面に対して垂直な軸)の向きを平均した方向に斜めに傾いた光学軸をもっている。
Although the structure of the first and second discotic
言い換えれば、このディスコティック液晶フィルム14,15は、前記チルト状態で配列したディスコティック液晶分子の分子軸(円板状の分子面に対して垂直な軸)の向きを平均した方向で、且つフィルム厚さ方向に並ぶチルト角の異なる液晶分子の分子面間隔の開き方向とは反対方向に向いた傾斜光学軸をもっている。
In other words, the discotic
そして、前記ディスコティック液晶フィルム14,15は、前記光学軸に沿った方向の屈折率が最も小さい、負の光学異方性を有している。
The discotic
図1において、14a,15aは前記ディスコティック液晶フィルム14,15の光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸を示している。
In FIG. 1,
そして、前記第1と第2のディスコティック液晶フィルム14,15のうち、前側(観察側)のディスコティック液晶フィルム14は、その面上光学軸14aを前記画面の横軸xに対して135°(前側偏光板12の外面側から見て左回りに135°)の方向に向けて配置され、後側のディスコティック液晶フィルム15は、その面上光学軸15aを前記画面の横軸xに対して−45°(前側偏光板12の外面側から見て右回りに45°)の方向に向けて配置されている。
Of the first and second discotic
また、前記第1と第2の一軸性位相板16,17は、ノルボルネン系樹脂フィルムからなっており、これらの一軸性位相板16,17はそれぞれ、250nm〜300nmの範囲、例えば270nmの位相差を有している。
The first and second
さらに、前記第1と第2の二軸性位相板18,19は、ポリカーボネイト系樹脂フィルムからなっており、その位相板面における屈折率が最も大きい方向をx軸、前記位相板面における前記x軸と直交する方向をy軸、前記位相板面に垂直な方向をz軸とし、前記x軸方向の屈折率をnx、前記y軸方向の屈折率をny、前記z軸方向の屈折率をnzとしたとき、これらの屈折率nx,nz,nyがnx>nz>nyの関係にある特性を有している。
Further, the first and second
これらの二軸性位相板18,19の位相板面における前記x軸方向の屈折率nxとy軸方向の屈折率nyと板厚tとによる面内位相差(nx−ny)×tはそれぞれ、120nm〜150nmの範囲、例えば135nmであり、且つ、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)の値が−0.5〜+0.3の範囲、例えばNz=0.15のNz係数を有している。
Plane retardation by said x refractive index of the axis of the refractive indices n x and y-axis direction n y and the plate thickness t of the phase plate surfaces of the
第1及び第2の一軸性位相板16,17と二軸性位相板18,19はそれぞれ、前記一軸性位相板16,17を前記偏光板12,13に隣接させ、前記二軸性位相板18,19を前記ディスコティック液晶フィルム14,15に隣接させて配置されている。
The first and second
そして、前記第1と第2の二軸性位相板18,19のうち、前側の偏光板12とディスコティック液晶フィルム14との間に配置された前側二軸性位相板18は、その遅相軸18aを前記画面の横軸xに対して135°(前側偏光板12の外面側から見て左回りに135°)の方向に向けて配置され、後側の偏光板13とディスコティック液晶フィルム15との間に配置された後側二軸性位相板19は、その遅相軸19aを前記画面の横軸xに対して135°(前側偏光板12の外面側から見て左回りに135°)の方向に向けて配置されている。
Of the first and second
また、前記第1と第2の一軸性位相板16,17のうち、前側の偏光板12とディスコティック液晶フィルム14との間に配置された前側一軸性位相板16は、その遅相軸16aを前記画面の横軸xに対して15°(前側偏光板12の外面側から見て左回りに15°)の方向に向けて配置され、後側の偏光板13とディスコティック液晶フィルム15との間に配置された後側一軸性位相板17は、その遅相軸17aを前記画面の横軸xに対して75°(前側偏光板12の外面側から見て左回りに75°)の方向に向けて配置されている。
Of the first and second
したがって、前記前側及び後側のディスコティック液晶フィルム14,15の面上光学軸14a,15aと、前記前側及び後側の二軸性位相板18,19の遅相軸18a,19aはそれぞれ、前記ホモジニアス配向型液晶素子1の液晶分子配向方向(一対の基板2,3の内面のラビング方向2a,3aに沿った方向)と平行である。
Therefore, the
また、前記前側及び後側の一軸性位相板16,17の遅相軸16a,17aと前側及び後側の偏光板12,13の吸収軸12a,13aは、前記前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側一軸性位相板16の遅相軸16aのずれ角をφ1、前記後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側一軸性位相板17の遅相軸17aのずれ角をφ2、前記前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側偏光板12の吸収軸12aのずれ角をθ1、前記後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側偏光板13の吸収軸13aのずれ角をθ2とし、且つ、上述したように前側偏光板12の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、
φ1=60°
φ2=−60°
θ1=135°+2φ1
θ2=135°+2φ2
の方向にある。
The slow axes 16 a and 17 a of the front and rear
φ1 = 60 °
φ2 = -60 °
θ1 = 135 ° +
θ2 = 135 ° +
In the direction of
すなわち、図1に示したように、前側二軸性位相板18の遅相軸18aは、画面の横軸xに対し、前側偏光板12の外面側から見て左回りに135°の方向、前側一軸性位相板16の遅相軸16aは、前記横軸xに対し、前記前側偏光板12の外面側から見て左回りに15°の方向、前側偏光板12の吸収軸12aは、前記横軸xに対し、この前側偏光板12の外面側から見て左回りに30°の方向にあり、また、後側二軸性位相板19の遅相軸19aは、前記横軸xに対し、前記前側偏光板12の外面側から見て左回りに135°の方向、後側一軸性位相板17の遅相軸17aは、前記横軸xに対し、前記前側偏光板12の外面側から見て左回りに75°の方向、後側偏光板13の吸収軸13aは、前記横軸xに対し、前記前側偏光板12の外面側から見て左回りに150°の方向にある。
That is, as shown in FIG. 1, the
そして、前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側一軸性位相板16の遅相軸16aのずれ角φ1及び後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側一軸性位相板17の遅相軸17aのずれ角φ2がそれぞれ、前側偏光板12の外面側から見て、二軸性位相板18,19の遅相軸18a,19aに対して左回りにずれた方向に一軸性位相板16,17の遅相軸16a,17aがあるときに正の値をとり、前記二軸性位相板18,19の遅相軸18a,19aに対して右回りにずれた方向に一軸性位相板16,17の遅相軸16a,17aがあるときに負の値をとるとすると、この実施例では、前記前側一軸性位相板16の遅相軸16aは前記前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対して前側偏光板12の外面側から見て左回りに60°ずれ、前記後側一軸性位相板17の遅相軸17aは前記後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対して前側偏光板12の外面側から見て右回りに60°ずれているため、前記前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側一軸性位相板16の遅相軸16aのずれ角φ1は60°、前記後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側一軸性位相板17の遅相軸17aのずれ角φ2は−60°である。
The shift angle φ1 of the
また、前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側偏光板12の吸収軸12aのずれ角θ1及び後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側偏光板13の吸収軸13aのずれ角θ2がそれぞれ、前側偏光板12の外面側から見て、二軸性位相板18,19の遅相軸18a,19aに対して左回りにずれた方向に偏光板12,13の吸収軸12a,13aがあるときに正の値をとり、前記二軸性位相板18,19の遅相軸18a,19aに対して右回りにずれた方向に偏光板12,13の吸収軸12a,13aがあるときに負の値をとるとすると、この実施例では、前記前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側一軸性位相板16の遅相軸16aのずれ角φ1が60°、前記後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側一軸性位相板17の遅相軸17aのずれ角φ2が−60°であるため、前記前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側偏光板12の吸収軸12aのずれ角θ1は、
θ1=135°+2φ1=135°+2×60°=255°
であり、前記後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側偏光板13の吸収軸13aのずれ角θ2は、
θ2=135°+2φ2=135°+2×(−60°)=15°
である。
Also, the shift angle θ1 of the
θ1 = 135 ° + 2φ 1 = 135 ° + 2 × 60 ° = 255 °
The deviation angle θ2 of the
θ2 = 135 ° + 2φ 2 = 135 ° + 2 × (−60 °) = 15 °
It is.
この液晶表示素子は、その後側(表示の観察側とは反対側)に配置された図示しない面光源からの光の透過を制御して画像を表示するものであり、この液晶表示素子では、前記二軸性位相板18,19が透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるλ/4板に相当し、前記一軸性位相板16,17が透過光の常光と異常光との間に1/2波長の位相差を与えるλ/2板に相当するため、観察側の偏光板12と一軸性位相板16と二軸性位相板18とが一組となって広帯域の円偏光板として機能し、反対側の偏光板13と一軸性位相板17と二軸性位相板19とが一組となって広帯域の円偏光板として機能する。
This liquid crystal display element displays an image by controlling the transmission of light from a surface light source (not shown) disposed on the rear side (the side opposite to the display observation side). In this liquid crystal display element, The
そのため、この液晶表示素子では、その後側から後側偏光板13によりその吸収軸13aと直交する方向(透過軸方向)の直線偏光とされて入射した光が、後側一軸性位相板17及び後側二軸性位相板19により円偏光とされ、その円偏光が後側ディスコティック液晶フィルム15を透過してホモジニアス配向型液晶素子1に入射する。
For this reason, in this liquid crystal display element, the light incident as the linearly polarized light in the direction (transmission axis direction) orthogonal to the
そして、前記ホモジニアス配向型液晶素子1の複数の画素の電極4,5間に液晶層11の液晶分子11aを初期のホモジニアス配向状態に配向させる電圧を印加したときは、前記液晶層11がλ/2板に相当するため、この液晶素子1に入射した前記円偏光が液晶層11を透過する間に逆回りの円偏光となって前記液晶素子1から出射し、その光(逆回りの円偏光)が前側ディスコティック液晶フィルム14を透過し、前側二軸性位相板18及び前側一軸性位相板16により前側偏光板12の吸収軸12aと直交する方向(透過軸方向)の直線偏光とされて前記前側偏光板12に入射し、この前側偏光板12を透過して観察側に出射して明表示になる。
Then, the when a voltage is applied to align the
また、前記ホモジニアス配向型液晶素子1の複数の画素の電極4,5間に液晶層11の液晶分子11aを基板2,3面に対して予め定めた角度で立上がり配向させる電圧を印加したときは、この液晶素子1に入射した前記円偏光が、偏光状態をほとんど変えずに液晶層11を透過して前記液晶素子1から出射し、その円偏光が前側ディスコティック液晶フィルム14を透過し、前側二軸性位相板18及び前側一軸性位相板16により前側偏光板12の吸収軸12aに平行な直線偏光とされて前記前側偏光板12に入射し、この前側偏光板12により吸収されて黒が表示される。
In addition, when a voltage is applied between the
なお、前記ホモジニアス配向型液晶素子1の前記明表示電圧が印加された画素に対応する領域からの出射光は、前記液晶素子1の前基板2の内面に複数の画素にそれぞれ対応させて設けられた赤、緑、青の3色のカラーフィルタ7R,7G,7Bにより着色された赤、緑、青の3色の光であり、これらの着色光の混色によりフルカラー画像が表示される。
The emitted light from the region corresponding to the pixel to which the bright display voltage is applied of the homogeneous alignment type
この液晶表示素子は、ホモジニアス配向型液晶素子1とこの液晶素子1を挟んで配置された前側及び後側の偏光板12,13との間にそれぞれディスコティック液晶フィルム14,15を配置し、さらに、前記観察側の偏光板12とディスコティック液晶フィルム14との間に前側一軸性位相板16と前側二軸性位相板18を、反対側の偏光板13とディスコティック液晶フィルム15との間に後側一軸性位相板17と後側二軸性位相板19とを配置しているため、前側及び後側のディスコティック液晶フィルム14,15と、前側の一軸性位相板16と二軸性位相板18及び後側の一軸性位相板17と二軸性位相板19との相乗作用により、広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
In this liquid crystal display element, discotic
上記実施例では、前記前側及び後側の一軸性位相板16,17と二軸性位相板18,19を、前記一軸性位相板16,17を偏光板12,13に隣接させ、前記二軸性位相板18,19をディスコティック液晶フィルム14,15に隣接させて配置し、前側及び後側のディスコティック液晶フィルム14,15の光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸14a,15aと、前記前側及び後側の二軸性位相板18,19の遅相軸18a,19aをそれぞれ、ホモジニアス配向型液晶素子1の液晶分子配向方向と平行にし、前記前側及び後側の一軸性位相板16,17の遅相軸16a,17aと前記前側及び後側の偏光板12,13の吸収軸12a,13aの方向を、前側偏光板12の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側一軸性位相板16の遅相軸16aのずれ角φ1が60°〜80°、後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側一軸性位相板17の遅相軸17aのずれ角φ2が−60°〜−80°、前記前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側偏光板12の吸収軸12aのずれ角θ1が135°+2φ1、前記後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側偏光板13の吸収軸13aのずれ角θ2が135°+2φ2の方向に設定しているため、より広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
In the above embodiment, the front and rear
さらに、上記実施例では、前記前側と後側の一軸性位相板16,17の位相差をそれぞれ250nm〜300nmの範囲、前記前側と後側の二軸性位相板18,19の面内位相差をそれぞれ120nm〜150nmの範囲とし、且つ、前記前側と後側の二軸性位相板18,19のNz係数、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)の値をそれぞれ−0.5〜+0.3の範囲にしているため、さらに広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
Further, in the above embodiment, the phase difference between the front and rear
図3は前記液晶表示素子の左右方向(画面の横軸xに沿った方向)における視角による白表示(明表示)輝度及び黒表示(暗表示)輝度の変化とコントラストの変化を示し、図4は前記液晶表示素子の上下方向(画面の縦軸に沿った方向)における視角による白表示(明表示)輝度及び黒表示(暗表示)輝度の変化とコントラストの変化を示しており、いずれの特性も、前記ホモジニアス配向型液晶素子1を、カラーフィルタを省略し、他の構成は同じにした液晶素子に置き換えたときの特性である。
FIG. 3 shows changes in white display (bright display) luminance and black display (dark display) luminance and changes in contrast depending on the viewing angle in the left-right direction (direction along the horizontal axis x of the screen) of the liquid crystal display element. Indicates changes in white display (bright display) luminance and black display (dark display) luminance and changes in contrast depending on the viewing angle in the vertical direction (direction along the vertical axis of the screen) of the liquid crystal display element. The characteristics are obtained when the homogeneous alignment type
なお、図3及び図4において、視角は、画面の法線に対する角度であり、正の視角は前記画面の法線に対して右方向の角度、負の視角は前記画面の法線に対して左方向の角度である。 3 and 4, the viewing angle is an angle with respect to the normal line of the screen, the positive viewing angle is the right angle with respect to the normal line of the screen, and the negative viewing angle is with respect to the normal line of the screen. The angle in the left direction.
前記液晶表示素子は、図3(a)及び図4(a)のように左右方向及び上下方向の白表示輝度が十分に高く、図3(b)及び図4(b)のように左右方向及び上下方向の黒表示輝度が十分に低いため、図3(c)及び図4(c)のように、特に正面方向、つまり視角0°の付近のコントラスト比が著しく高く、また画面周囲の全方位にわたって高いコントラスト比が得られる。 The liquid crystal display element has sufficiently high white display brightness in the horizontal direction and vertical direction as shown in FIGS. 3A and 4A, and in the horizontal direction as shown in FIGS. 3B and 4B. Since the black display brightness in the vertical direction is sufficiently low, the contrast ratio is particularly high in the front direction, that is, in the vicinity of the viewing angle of 0 °, as shown in FIGS. 3 (c) and 4 (c). A high contrast ratio can be obtained over the azimuth.
図5は前記液晶表示素子の視角によるコントラスト反転特性を示しており、この特性は、前記ホモジニアス配向型液晶素子1を、カラーフィルタを省略し、他の構成は同じにした液晶素子に置き換え、その電極4,5間に正面方向輝度が白表示輝度の15%になるグレー表示電圧を印加したときの特性である。
FIG. 5 shows contrast inversion characteristics depending on the viewing angle of the liquid crystal display element. This characteristic is obtained by replacing the homogeneous alignment type
なお、図5において、同心円は画面の法線に対する視角、放射線(破線)は画面の周方向における視角方位であり、方位角0°は画面の右方向、180°は画面の左方向、90°は画面の上方向、270°は画面の下方向である。
In FIG. 5, concentric circles are viewing angles with respect to the normal of the screen, and radiation (broken lines) are viewing angle azimuths in the circumferential direction of the screen, the
前記液晶表示素子は、図5に正面方向輝度が白表示輝度の15%になるグレー表示の輝度と黒表示輝度の強さが逆転する視角範囲Aを示したように、画面の法線に対する視角が80°近くになったときに、45°、135°、225°及び315°の方位付近に前記グレー表示と黒表示の輝度逆転が発生する程度であり、画面の法線に対する視角がそれよりも小さい範囲、つまり正面方向に近い範囲では、前記グレー表示と黒表示の輝度逆転は無い。 The liquid crystal display element has a viewing angle with respect to the normal of the screen, as shown in FIG. 5 in a viewing angle range A in which the intensity of the gray display and the intensity of the black display are reversed, where the brightness in the front direction is 15% of the white display brightness. When the angle becomes close to 80 °, brightness inversion of the gray display and black display occurs in the vicinity of azimuths of 45 °, 135 °, 225 °, and 315 °, and the viewing angle with respect to the normal line of the screen is larger than that. In a small range, that is, a range close to the front direction, there is no luminance reversal between the gray display and the black display.
したがって、前記液晶表示素子は、広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。 Therefore, the liquid crystal display element has no contrast inversion over a wide viewing direction and viewing angle, and can provide a high contrast display.
また、前記液晶表示素子は、上述したように、前記ホモジニアス配向型液晶素子1の赤色フィルタ7Rに対応する赤色画素の液晶層厚dRと、緑色フィルタ7Gに対応する緑色画素の液晶層厚dGと、青色フィルタ7Gに対応する青色画素の液晶層厚dBとをそれぞれ、dR=約4.2μm、dG=約4.0μm、dB=約3.7μmにするとともに、液晶層11をΔn=0.073の液晶材料により形成し、前記赤色画素の液晶層11のΔn・dRの値を約306.6nm、前記緑色画素の液晶層11のΔn・dGの値を約292.0nm、前記青色画素の液晶層11のΔn・dBを約270.1nmに設定しているため、前記液晶素子1の赤、緑、青の各色の画素を透過した赤、緑、青の着色光が他の色を帯びる帯色を無くすとともに、前記液晶素子1の各画素の電極4,5間に同じ値の黒表示電圧を印加して十分な暗さの黒を表示させ、色相が良く、しかも高コントラストのカラー画像を表示することができる。
Further, as described above, the liquid crystal display element includes a red pixel liquid crystal layer thickness d R corresponding to the
すなわち、図6は前記液晶表示素子の液晶層厚dと光の透過率の関係を示し、図7は前記液晶表示素子の液晶層厚dと透過光の色度の関係を示しており、いずれの特性も、前記ホモジニアス配向型液晶素子1を、カラーフィルタを省略し、全ての画素の液晶層厚dを同じにした液晶素子に置き換え、液晶層を前記Δn=0.073の液晶材料により形成したときの特性を示している。
That is, FIG. 6 shows the relationship between the liquid crystal layer thickness d of the liquid crystal display element and the light transmittance, and FIG. 7 shows the relationship between the liquid crystal layer thickness d of the liquid crystal display element and the chromaticity of the transmitted light. The characteristic alignment
前記液晶表示素子は、図7に示したように液晶素子の液晶層厚dが大きいほど透過率が高くなるが、白表示の色度は、図6に示したように、液晶層厚dが4.0〜4.2μm付近であるときに無彩色点に近く、その範囲外では、白表示色度が無彩色点からずれて帯色を生じる。 The liquid crystal display element has a higher transmittance as the liquid crystal layer thickness d of the liquid crystal element is larger as shown in FIG. 7, but the chromaticity of white display is as shown in FIG. When it is in the vicinity of 4.0 to 4.2 μm, it is close to the achromatic color point, and outside the range, the white display chromaticity is shifted from the achromatic color point, and a band color is generated.
そのため、この実施例では、前記ホモジニアス配向型液晶素子1の赤、緑、青の各色の画素のうち、可視光帯域の中間波長域である緑の波長域の光を透過させる緑色画素の液晶層厚d G を、前記無彩色点に近い白表示が得られる液晶層厚に相当する約4.0μmにし、前記可視光帯域の長波長域である赤の波長域の光を透過させる赤色画素の液晶層厚dRを約4.2μm、前記可視光帯域の短波長域である青の波長域の光を透過させる青色画素の液晶層厚dBを約3.7μmにするとともに、液晶層11をΔn=0.073の液晶材料により形成し、前記赤色画素の液晶層11のΔn・dRの値を約306.6nm、前記緑色画素の液晶層11のΔn・dGの値を約292.0nm、前記青色画素の液晶層11のΔn・dBを約270.1nmに設定している。
Therefore, in this embodiment, the liquid crystal layer of the green pixel that transmits light in the green wavelength range that is the intermediate wavelength range of the visible light band among the red, green, and blue color pixels of the homogeneous alignment type
図8は前記液晶表示素子の赤色画素に対応する領域における赤の波長域の中心波長(650nm)光と、緑色画素に対応する領域における緑の波長域の中心波長(550nm)光と、青色画素に対応する領域における青の波長域の中心波長(450nm)光の電圧―透過率特性とを示しており、ここでは、正面方向から観察した透過率を示している。図9は前記図8の透過率が最も低くなった部分の拡大図である。 FIG. 8 shows the center wavelength (650 nm) light in the red wavelength region in the region corresponding to the red pixel of the liquid crystal display element, the center wavelength (550 nm) light in the green wavelength region in the region corresponding to the green pixel, and the blue pixel. 4 shows the voltage-transmittance characteristics of light having a center wavelength (450 nm) in the blue wavelength region in the region corresponding to 1. Here, the transmittance observed from the front direction is shown. FIG. 9 is an enlarged view of a portion where the transmittance in FIG. 8 is lowest.
図8及び図9のように、前記液晶表示素子は、前記液晶素子1の赤、緑、青の各色の画素の電極4,5間に液晶分子11aを初期のホモジニアス配向状態に配向させる電圧(図では0〜1V)を印加したときの赤、緑、青の着色光の透過率がいずれも十分に高く、また、前記各色の画素の電極4,5間に同じ値の黒表示電圧(図では3.4〜3.6V)を印加したときの黒表示の暗さも十分である。
As shown in FIGS. 8 and 9, the liquid crystal display device, the
図10は、前記液晶素子1の液晶層11をΔn=0.073の液晶材料により形成したときの赤の波長域の中心波長(650nm)光と、緑の波長域の中心波長(550nm)光と、青の波長域の中心波長(450nm)光とに対する最適黒表示電圧(十分な暗さの黒表示が得られる電圧)と液晶層厚との関係を示しており、赤、緑、青の光に対する最適黒表示電圧と液晶層厚との関係には図のような差があるため、前記液晶素子1の赤、緑、青の各色の画素の電極4,5間に同じ値の黒表示電圧を印加したときに前記赤、緑、青の各色の画素に対応する領域の光の透過率がいずれも最も低くなるようにするには、赤色画素の液晶層厚dR と緑色画素の液晶層厚dGと青色画素の液晶層厚dBとを、dR>dG>dBの関係にし、且つ、赤色画素と緑色画素の液晶層厚dR,dGの差を約0.2μm、緑色画素と青色画素の液晶層厚dG,dBの差を約0.3μmにするのが望ましい。
FIG. 10 shows the center wavelength (650 nm) light in the red wavelength region and the center wavelength (550 nm) light in the green wavelength region when the
そして、上記液晶表示素子では、上述したように、緑色画素の液晶層厚d G を無彩色点に近い白表示が得られる液晶層厚に相当する約4.0μmにし、赤色画素の液晶層厚dRを前記緑色画素の液晶層厚d G よりも約0.2μm大きい約4.2μm、青色画素の液晶層厚dBを前記緑色画素の液晶層厚d G よりも約0.3μm小さい約3.7μmにしているため、前記液晶素子1の赤、緑、青の各色の画素を透過した赤、緑、青の着色光が他の色を帯びる帯色を無くすとともに、前記液晶素子1の各画素の電極4,5間に同じ値の黒表示電圧を印加して十分な暗さの黒を表示させることができる。
In the liquid crystal display element, as described above, the liquid crystal layer thickness d G of the green pixel is set to about 4.0 μm corresponding to the liquid crystal layer thickness at which white display close to the achromatic point is obtained, and the liquid crystal layer thickness of the red pixel is set. d R is about 4.2 μm larger than the liquid crystal layer thickness d G of the green pixel, and the liquid crystal layer thickness d B of the blue pixel is about 0.3 μm smaller than the liquid crystal layer thickness d G of the green pixel. Since the thickness is 3.7 μm, the red, green, and blue colored light transmitted through the pixels of the red, green, and blue colors of the
なお、上記実施例では、液晶素子1の赤、緑、青の各色の画素の液晶層厚dR,dG,dBを、dR=約4.2μm、dG=約4.0μm、dB=約3.7μmとし、液晶層11を屈折率異方性ΔnがΔn=0.073の液晶材料により形成することにより、前記赤色画素の液晶層11のΔn・dRの値を約306.6nm、前記緑色画素の液晶層11のΔn・dGの値を約292.0nm、前記青色画素の液晶層11のΔn・dBを約270.1nmに設定しているが、前記赤、緑、青の各色の画素のΔn・dR,Δn・dG,Δn・dBの値はそれぞれ、
255nm<Δn(550nm)・dG<355nm
−25nm<Δn(650nm)・dR−Δn(550nm)・dG<+30nm
−35nm<Δn(450nm)・dB−Δn(550nm)・dG<+10nm
の範囲であればよく、このようにすることにより、前記液晶素子1の赤、緑、青の各色の画素を透過した赤、緑、青の着色光が他の色を帯びる帯色を無くすとともに、前記液晶素子1の各画素の電極4,5間に同じ値の黒表示電圧を印加して十分な暗さの黒を表示させ、色相が良く、しかも高コントラストのカラー画像を表示することができる。
In the above embodiment, the liquid crystal layer thicknesses d R , d G and d B of the red, green and blue pixels of the
255 nm <Δn (550 nm ) · d G <355 nm
−25 nm <Δn (650 nm ) · d R −Δn (550 nm ) · d G <+30 nm
-35n m <Δn (450n m) · d B -Δn (550n m) · d G <+ 10n m
In this way, the red, green, and blue colored light that has passed through the pixels of the red, green, and blue colors of the
また、上記実施例では、前側及び後側のディスコティック液晶フィルム14,15の光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸14a,15aと、前側及び後側の二軸性位相板18,19の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸18a,19aをそれぞれ、ホモジニアス配向型液晶素子1の液晶分子配向方向と平行にしているが、これらは、±5°程度の平行度の差は許容される。
Moreover, in the said Example, the surface
さらに、上記実施例では、前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側一軸性位相板16の遅相軸16aのずれ角φ1と、後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側一軸性位相板17の遅相軸17aのずれ角φ2とを、φ1=60°,φ2=−60°としているが、これらのずれ角φ1,φ2は、φ1=60°〜80°,φ2=−60°〜−80°の範囲であればよく、このようにすることにより、十分に広い観察方位及び観察角にわたって、コントラスト反転が無く、しかも高コントラストの表示を得ることができる。
Further, in the above embodiment, the shift angle φ1 of the
また、上記実施例では、前側偏光板12の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としているが、それと逆に、後側偏光板13の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としてもよく、その場合も、前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側一軸性位相板16の遅相軸16aのずれ角φ1と、後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側一軸性位相板17の遅相軸17aのずれ角φ2と、前記前側二軸性位相板18の遅相軸18aに対する前側偏光板12の吸収軸12aのずれ角θ1と、前記後側二軸性位相板19の遅相軸19aに対する後側偏光板13の吸収軸13aのずれ角θ2とを、
φ1=60°
φ2=−60°
θ1=135°+2φ1
θ2=135°+2φ2
の方向にすることにより、上記実施例を同じ効果を得ることができる。
In the above embodiment, the counterclockwise angle when viewed from the outer surface side of the front
φ1 = 60 °
φ2 = -60 °
θ1 = 135 ° +
θ2 = 135 ° +
The same effect as in the above embodiment can be obtained by setting the direction as described above.
さらに、上記実施例では、図1及び図2において上側を観察側としているが、それと逆に、図1及び図2において下側を観察側としてもよく、その場合も上記実施例を同じ効果を得ることができる。 Further, in the above embodiment, the upper side in FIGS. 1 and 2 is the observation side, but on the contrary, the lower side in FIGS. 1 and 2 may be the observation side. Obtainable.
1…ホモジニアス配向型液晶素子、2,3…基板、2a,3a…ラビング方向、4,5…電極、6…TFT、7R,7G,7B…カラーフィルタ、11…液晶層、11a…液晶分子、12,13…偏光板、12a,13a…吸収軸、14,15…ディスコティック液晶フィルム、14a,15a…面上光学軸、16,17…一軸性位相板、16a,17a…遅相軸、18,19…二軸性位相板、18a,19a…遅相軸。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ホモジニアス配向型液晶素子を挟んで配置された第1と第2の偏光板と、
前記ホモジニアス配向型液晶素子と前記第1の偏光板及び第2の偏光板との間にそれぞれ配置された第1及び第2のディスコティック液晶フィルムと、
前記第1の偏光板と第1のディスコティック液晶フィルムとの間に互いに重ねて配置された第1の一軸性位相板及び第1の二軸性位相板と、
前記第2の偏光板と第2のディスコティック液晶フィルムとの間に互いに重ねて配置された第2の一軸性位相板及び第2の二軸性位相板と、
を備えたことを特徴とする液晶表示素子。 A plurality of arrays arranged in a matrix by opposing regions on each of the opposing inner surfaces of a pair of substrates facing each other across a non-twisted homogeneously aligned liquid crystal layer in which the molecular long axes are aligned in one direction and the liquid crystal molecules are homogeneously aligned An electrode for forming a pixel, a homogeneous alignment type liquid crystal element that changes a polarization state of transmitted light by controlling a rising angle of a liquid crystal molecule of the liquid crystal layer with respect to a substrate surface by applying a voltage between the electrodes;
First and second polarizing plates disposed with the homogeneous alignment type liquid crystal element interposed therebetween;
First and second discotic liquid crystal films respectively disposed between the homogeneous alignment type liquid crystal element and the first polarizing plate and the second polarizing plate;
A first uniaxial phase plate and a first biaxial phase plate disposed on top of each other between the first polarizing plate and the first discotic liquid crystal film;
A second uniaxial phase plate and a second biaxial phase plate disposed to overlap each other between the second polarizing plate and the second discotic liquid crystal film;
A liquid crystal display element comprising:
第1及び第2のディスコティック液晶フィルムの光学軸をフィルム面に投影した面上光学軸と、前記第1及び第2の二軸性位相板の位相板面における屈折率が最も大きい方向に沿った遅相軸がそれぞれ、ホモジニアス配向型液晶素子の液晶分子配向方向と平行であり、
前記第1及び第2の一軸性位相板の遅相軸と第1及び第2の偏光板の吸収軸の方向が、前記第1の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第1の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ1、前記第2の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第2の一軸性位相板の遅相軸のずれ角をφ2、前記第1の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第1の偏光板の吸収軸のずれ角をθ1、前記第2の二軸性位相板の遅相軸に対する前記第2の偏光板の吸収軸のずれ角をθ2とし、且つ、前記第1と第2の偏光板のいずれか一方の外面側から見て左回りの角度を正の角度、右回りの角度を負の角度としたとき、
φ1=60°〜80°
φ2=−60°〜−80°
θ1=135°+2φ1
θ2=135°+2φ2
の方向に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示素子。 The first and second uniaxial phase plates and the biaxial phase plate are disposed with the uniaxial phase plate adjacent to a polarizing plate and the biaxial phase plate adjacent to a discotic liquid crystal film,
Along the optical axis on the surface obtained by projecting the optical axes of the first and second discotic liquid crystal films onto the film surface, and the direction in which the refractive index is largest in the phase plate surfaces of the first and second biaxial phase plates. slow axis respectively, a liquid crystal molecular alignment direction and the flat line in the homogeneous alignment liquid crystal element,
The direction of the slow axis of the first and second uniaxial phase plates and the direction of the absorption axis of the first and second polarizing plates is the first uniaxial with respect to the slow axis of the first biaxial phase plate. The angle of deviation of the slow axis of the directional phase plate is φ1, the angle of deviation of the slow axis of the second uniaxial phase plate with respect to the slow axis of the second biaxial phase plate is φ2, and the first two The shift angle of the absorption axis of the first polarizing plate with respect to the slow axis of the axial phase plate is θ1, and the shift angle of the absorption axis of the second polarizing plate with respect to the slow axis of the second biaxial phase plate. Is θ2, and when viewed from the outer surface of one of the first and second polarizing plates, the counterclockwise angle is a positive angle and the clockwise angle is a negative angle,
φ1 = 60 ° -80 °
φ2 = -60 ° ~ -80 °
θ1 = 135 ° + 2φ 1
θ2 = 135 ° + 2φ 2
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is set in a direction.
255nm<Δn(550nm)・dG<355nm
−25nm<Δn(650nm)・dR−Δn(550nm)・dG<+30nm
−35nm<Δn(450nm)・dB−Δn(550nm)・dG<+10nm
の範囲に設定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示素子。 A color filter of three colors of red, green, and blue respectively corresponding to a plurality of pixels is provided on the inner surface of one of the pair of substrates of the homogeneous alignment type liquid crystal element, and the red filter among the plurality of pixels The value of the product Δn · d of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal and the liquid crystal layer thickness d of the pixel corresponding to the green filter and the pixel corresponding to the blue filter respectively corresponds to the red filter the liquid crystal layer thickness of the pixel d R, the liquid crystal layer thickness of d G of the pixels corresponding to the green filter, the thickness of the liquid crystal layer of the pixels corresponding to the blue filter and d B, the liquid crystal refractive index anisotropy Δn 650n m, 550n m, 450n m of a value for each wavelength respectively Δn (650n m), Δn ( 550n m), when the Δn (450n m),
255 nm <Δn (550 nm ) · d G <355 nm
−25 nm <Δn (650 nm ) · d R −Δn (550 nm ) · d G <+30 nm
-35n m <Δn (450n m) · d B -Δn (550n m) · d G <+ 10n m
The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is set in a range of
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004004240A JP4496780B2 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Liquid crystal display element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004004240A JP4496780B2 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Liquid crystal display element |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010029895A Division JP4985798B2 (en) | 2010-02-15 | 2010-02-15 | Liquid crystal display element |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005196043A JP2005196043A (en) | 2005-07-21 |
JP4496780B2 true JP4496780B2 (en) | 2010-07-07 |
Family
ID=34818912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004004240A Expired - Fee Related JP4496780B2 (en) | 2004-01-09 | 2004-01-09 | Liquid crystal display element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4496780B2 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4788111B2 (en) * | 2004-05-27 | 2011-10-05 | セイコーエプソン株式会社 | Liquid crystal device and electronic device |
JP4788247B2 (en) * | 2005-09-07 | 2011-10-05 | ソニー株式会社 | Liquid crystal device and electronic device |
US7616278B2 (en) * | 2005-12-05 | 2009-11-10 | Tpo Displays Corp. | Liquid crystal displays |
KR100741127B1 (en) * | 2006-06-02 | 2007-07-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | Liquid crystal display device |
JP4974218B2 (en) * | 2006-11-29 | 2012-07-11 | 日東電工株式会社 | Laminated optical film, liquid crystal panel and liquid crystal display device using laminated optical film |
JP5404328B2 (en) * | 2009-11-06 | 2014-01-29 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Liquid crystal display |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11212078A (en) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | Liquid crystal display device |
JP2000193973A (en) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Nec Corp | Liquid crystal display device |
JP2000347188A (en) * | 1999-06-07 | 2000-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Liquid crystal display device |
JP2001117099A (en) * | 1999-08-06 | 2001-04-27 | Sharp Corp | Liquid crystal display device |
JP2002072210A (en) * | 2000-08-28 | 2002-03-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Liquid crystal display device |
JP2002090764A (en) * | 2000-09-12 | 2002-03-27 | Sharp Corp | Liquid crystal display device |
JP2002116463A (en) * | 2000-10-04 | 2002-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | Liquid crystal display device |
-
2004
- 2004-01-09 JP JP2004004240A patent/JP4496780B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11212078A (en) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Fuji Photo Film Co Ltd | Liquid crystal display device |
JP2000193973A (en) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Nec Corp | Liquid crystal display device |
JP2000347188A (en) * | 1999-06-07 | 2000-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Liquid crystal display device |
JP2001117099A (en) * | 1999-08-06 | 2001-04-27 | Sharp Corp | Liquid crystal display device |
JP2002072210A (en) * | 2000-08-28 | 2002-03-12 | Fuji Photo Film Co Ltd | Liquid crystal display device |
JP2002090764A (en) * | 2000-09-12 | 2002-03-27 | Sharp Corp | Liquid crystal display device |
JP2002116463A (en) * | 2000-10-04 | 2002-04-19 | Mitsubishi Electric Corp | Liquid crystal display device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005196043A (en) | 2005-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7864278B2 (en) | Liquid crystal display device with a pair of discotic liquid crystal compensating films | |
JP5628611B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP4332515B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP4687507B2 (en) | Liquid crystal display element | |
US7295271B2 (en) | Liquid crystal display device and multilayer phase plate | |
JP2005292709A (en) | Liquid crystal display element | |
US7995170B2 (en) | Liquid crystal display device | |
US20060050216A1 (en) | Liquid crystal display device | |
JP4496780B2 (en) | Liquid crystal display element | |
JP2007240726A (en) | Liquid crystal display device and method for manufacturing the liquid crystal display device | |
JP5254477B2 (en) | Liquid crystal display | |
TWI610096B (en) | Liquid crystal display device and head-up display device | |
JP4894319B2 (en) | Liquid crystal display element | |
JP4314186B2 (en) | Transflective liquid crystal display device | |
JP4366985B2 (en) | Liquid crystal display | |
CN110908169B (en) | Liquid crystal display panel | |
US20050140901A1 (en) | Fringe field switching liquid crystal display | |
JP4985798B2 (en) | Liquid crystal display element | |
JP2011112952A (en) | Liquid crystal display element and optical compensation method thereof | |
JP4846231B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP5316270B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP2005164742A (en) | Liquid crystal display device | |
JP5177861B2 (en) | Liquid crystal display | |
JP2005107278A (en) | Liquid crystal display element | |
JP2006091114A (en) | Liquid crystal display element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061130 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100112 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100215 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100323 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100405 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4496780 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140423 Year of fee payment: 4 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |