JP5072481B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Description

この発明は、液晶表示装置に係り、特に、ホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を備えた透過型の液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a transmissive liquid crystal display device including a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules that are homogeneously aligned.

ツイステッドネマティック(TN)モードの液晶表示装置と同様に正面から見た場合の表示特性が優れている垂直配向(VA;Vertically Aligned)モードの液晶表示装置において、視野角補償用位相差フィルムを適用することで、広視野角化を実現しようとする技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Similar to a twisted nematic (TN) mode liquid crystal display device, a viewing angle compensation phase difference film is applied to a vertically aligned (VA) mode liquid crystal display device having excellent display characteristics when viewed from the front. Thus, a technique for realizing a wide viewing angle has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、STN(Super Twisted Nematic)モードなどの液晶表示装置において適用可能な2軸性の複屈折フィルムを製造する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2005−099236号公報 特開2005−181451号公報
In addition, a technique for manufacturing a biaxial birefringent film that can be applied to a liquid crystal display device such as a super twisted nematic (STN) mode has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
JP 2005-099236 A JP-A-2005-181451

近年、一対の基板間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持することによって構成された液晶表示装置においては、さらなるコントラストの向上及び視野角の拡大といった表示品位の改善が要求されている。   In recent years, liquid crystal display devices configured by holding a liquid crystal layer containing liquid crystal molecules that are homogeneously aligned between a pair of substrates have been required to improve display quality such as further improvement of contrast and expansion of viewing angle.

この発明の目的は、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device with good display quality.

この発明の態様による液晶表示装置は、
互いに対向して配置された第1基板と第2基板との間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、第1偏光板と、前記第1偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置されその進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に所定の位相差を与えるとともにネマティック液晶分子を法線方向に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた第1位相差板と、前記第1偏光板と前記第1位相差板との間に配置され1軸または負の2軸の屈折率異方性を有する第2位相差板と、を有する第1光学素子と、
前記液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板と、前記第2偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され2軸の屈折率異方性を有する第3位相差板と、前記第3位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置されネガティブCプレート相当の屈折率異方性を有する第4位相差板と、を有する第2光学素子と、を備え、
前記第1光学素子及び前記液晶表示パネルを透過した光の偏光状態は、前記第2光学素子を透過した光と略同一の楕円率を有する直線偏光であることを特徴とする。
A liquid crystal display device according to an aspect of the present invention includes:
A liquid crystal display panel holding a liquid crystal layer containing homogeneously aligned liquid crystal molecules between a first substrate and a second substrate disposed to face each other;
The first polarizing plate is disposed on one outer surface of the liquid crystal display panel, and is disposed between the first polarizing plate and the liquid crystal display panel, and transmits light having a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis. A first retardation plate in which nematic liquid crystal molecules are fixed in a hybrid alignment along a normal direction and a predetermined retardation is provided between the first polarizing plate and the first retardation plate A first optical element having a uniaxial or negative biaxial refractive index anisotropy,
A third retardation plate provided on the other outer surface of the liquid crystal display panel, disposed between the second polarizing plate and the liquid crystal display panel, and having a biaxial refractive index anisotropy; A second optical element having a fourth retardation plate disposed between the third retardation plate and the liquid crystal display panel and having a refractive index anisotropy equivalent to a negative C plate,
The polarization state of the light transmitted through the first optical element and the liquid crystal display panel is linearly polarized light having substantially the same ellipticity as the light transmitted through the second optical element.

この発明によれば、表示品位の良好な液晶表示装置を提供することができる。   According to the present invention, a liquid crystal display device with good display quality can be provided.

以下、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置について図面を参照して説明する。ここでは、バックライト光を利用して(選択的に透過して)画像を表示する透過型の液晶表示装置を例に説明する。   A liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, a transmissive liquid crystal display device that displays an image using backlight light (selectively transmits) will be described as an example.

図1及び図2に示すように、液晶表示装置は、アクティブマトリクスタイプのカラー液晶表示装置であって、透過型の液晶表示パネルLPNを備えている。この液晶表示パネルLPNは、アレイ基板(第1基板)ARと、アレイ基板ARと互いに対向して配置された対向基板(第2基板)CTと、これらのアレイ基板ARと対向基板CTとの間に保持された液晶層LQと、を備えて構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid crystal display device is an active matrix type color liquid crystal display device and includes a transmissive liquid crystal display panel LPN. The liquid crystal display panel LPN includes an array substrate (first substrate) AR, a counter substrate (second substrate) CT disposed opposite to the array substrate AR, and a space between the array substrate AR and the counter substrate CT. And a liquid crystal layer LQ held in the liquid crystal layer LQ.

また、この液晶表示装置は、液晶表示パネルLPNの一方の外面(すなわちアレイ基板ARの液晶層LQと接触する面とは反対側の外面)に設けられた第1光学素子OD1、及び、液晶表示パネルLPNの他方の外面(すなわち対向基板CTの液晶層LQと接触する面とは反対側の外面)に設けられた第2光学素子OD2を備えている。さらに、このように透過型の液晶表示装置は、第1光学素子OD1側から液晶表示パネルLPNを照明するバックライトユニットBLを備えている。   In addition, the liquid crystal display device includes a first optical element OD1 provided on one outer surface of the liquid crystal display panel LPN (that is, an outer surface opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer LQ of the array substrate AR), and a liquid crystal display. A second optical element OD2 provided on the other outer surface of the panel LPN (that is, the outer surface opposite to the surface in contact with the liquid crystal layer LQ of the counter substrate CT) is provided. Further, the transmissive liquid crystal display device includes a backlight unit BL that illuminates the liquid crystal display panel LPN from the first optical element OD1 side.

このような液晶表示パネルLPNは、画像を表示する表示領域DSPを備えている。表示領域DSPは、m×n個のマトリクス状に配置された複数の画素PXによって構成されている。   Such a liquid crystal display panel LPN includes a display area DSP for displaying an image. The display area DSP is composed of a plurality of pixels PX arranged in an mxn matrix.

アレイ基板ARは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板10を用いて形成されている。すなわち、このアレイ基板ARは、表示領域DSPにおいて、画素毎に配置されたm×n個の画素電極EP、これらの画素電極EPの行方向に沿ってそれぞれ形成されたn本の走査線Y(Y1〜Yn)、これらの画素電極EPの列方向に沿ってそれぞれ形成されたm本の信号線X(X1〜Xm)、各画素PXにおいて走査線Yと信号線Xとの交差部を含む領域に配置されたm×n個のスイッチング素子Wなどを有している。   The array substrate AR is formed using an insulating substrate 10 having optical transparency such as a glass plate or a quartz plate. In other words, the array substrate AR includes m × n pixel electrodes EP arranged for each pixel in the display area DSP, and n scanning lines Y () formed along the row direction of these pixel electrodes EP. Y1 to Yn), m signal lines X (X1 to Xm) formed along the column direction of these pixel electrodes EP, and regions including intersections of the scanning lines Y and the signal lines X in each pixel PX M × n switching elements W, etc.

アレイ基板ARは、さらに、表示領域DSPの周辺の駆動回路領域DCTにおいて、n本の走査線Yに接続された走査線ドライバYDを構成する少なくとも一部、及び、m本の信号線Xに接続された信号線ドライバXDを構成する少なくとも一部を備えている。走査線ドライバYDは、コントローラCNTによる制御に基づいてn本の走査線Yに順次走査信号(駆動信号)を供給する。また、信号線ドライバXDは、コントローラCNTによる制御に基づいて各行のスイッチング素子Wが走査信号によってオンするタイミングでm本の信号線Xに映像信号(駆動信号)を供給する。これにより、各行の画素電極EPは、対応するスイッチング素子Wを介して供給される映像信号に応じた画素電位にそれぞれ設定される。   The array substrate AR is further connected to at least a part of the scanning line driver YD connected to the n scanning lines Y and the m signal lines X in the driving circuit area DCT around the display area DSP. At least a part of the signal line driver XD. The scanning line driver YD sequentially supplies scanning signals (driving signals) to the n scanning lines Y based on control by the controller CNT. Further, the signal line driver XD supplies video signals (drive signals) to the m signal lines X at the timing when the switching elements W in each row are turned on by the scanning signal based on the control by the controller CNT. Thereby, the pixel electrode EP of each row is set to a pixel potential corresponding to the video signal supplied via the corresponding switching element W.

各スイッチング素子Wは、例えば、nチャネル薄膜トランジスタであり、絶縁基板10上に配置された半導体層12を備えている。この半導体層12は、例えば、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどによって形成可能であり、ここではポリシリコンによって形成されている。半導体層12は、チャネル領域12Cを挟んだ両側にそれぞれソース領域12S及びドレイン領域12Dを有している。この半導体層12は、ゲート絶縁膜14によって覆われている。   Each switching element W is, for example, an n-channel thin film transistor, and includes a semiconductor layer 12 disposed on the insulating substrate 10. The semiconductor layer 12 can be formed of, for example, polysilicon or amorphous silicon, and is formed of polysilicon here. The semiconductor layer 12 has a source region 12S and a drain region 12D on both sides of the channel region 12C. The semiconductor layer 12 is covered with a gate insulating film 14.

スイッチング素子Wのゲート電極WGは、走査線Yに接続されている(あるいは走査線Yと一体的に形成されている)。ゲート電極WG及び走査線Yは、ともにゲート絶縁膜14上に配置されている。これらのゲート電極WG及び走査線Yは、層間絶縁膜16によって覆われている。   The gate electrode WG of the switching element W is connected to the scanning line Y (or formed integrally with the scanning line Y). Both the gate electrode WG and the scanning line Y are disposed on the gate insulating film 14. These gate electrodes WG and scanning lines Y are covered with an interlayer insulating film 16.

スイッチング素子Wのソース電極WS及びドレイン電極WDは、層間絶縁膜16上においてゲート電極WGの両側に配置されている。ソース電極WSは、信号線Xに接続される(あるいは信号線Xと一体に形成される)とともに、半導体層12のソース領域12Sにコンタクトしている。ドレイン電極WDは、画素電極EPに接続される(あるいは画素電極EPと一体に形成される)とともに、半導体層12のドレイン領域12Dにコンタクトしている。これらのソース電極WS、ドレイン電極WD、及び、信号線Xは、有機絶縁膜18によって覆われている。   The source electrode WS and the drain electrode WD of the switching element W are disposed on both sides of the gate electrode WG on the interlayer insulating film 16. The source electrode WS is connected to the signal line X (or formed integrally with the signal line X) and is in contact with the source region 12S of the semiconductor layer 12. The drain electrode WD is connected to the pixel electrode EP (or formed integrally with the pixel electrode EP) and is in contact with the drain region 12D of the semiconductor layer 12. These source electrode WS, drain electrode WD, and signal line X are covered with an organic insulating film 18.

画素電極EPは、有機絶縁膜18上に配置され、ドレイン電極WDと電気的に接続されている。この画素電極EPは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する導電材料によって形成される。すべての画素PXに対応した画素電極EPは、配向膜20によって覆われている。   The pixel electrode EP is disposed on the organic insulating film 18 and is electrically connected to the drain electrode WD. The pixel electrode EP is formed of a light-transmitting conductive material such as indium tin oxide (ITO). The pixel electrodes EP corresponding to all the pixels PX are covered with the alignment film 20.

一方、対向基板CTは、ガラス板や石英板などの光透過性を有する絶縁基板30を用いて形成されている。すなわち、この対向基板CTは、表示領域DSPにおいて、対向電極ETなどを備えている。対向電極ETは、複数の画素PXに対応して画素電極EPに対向するように配置されている。この対向電極ETは、インジウム・ティン・オキサイド(ITO)などの光透過性を有する導電材料によって形成されている。また、この対向電極ETは、配向膜36によって覆われている。   On the other hand, the counter substrate CT is formed using an insulating substrate 30 having optical transparency such as a glass plate or a quartz plate. That is, the counter substrate CT includes a counter electrode ET and the like in the display area DSP. The counter electrode ET is disposed so as to face the pixel electrode EP corresponding to the plurality of pixels PX. The counter electrode ET is made of a light-transmitting conductive material such as indium tin oxide (ITO). The counter electrode ET is covered with an alignment film 36.

カラー表示タイプの液晶表示装置は、各画素に対応して液晶表示パネルLPNの内面に設けられたカラーフィルタ層34を備えている。図2に示した例では、カラーフィルタ層34は、対向基板CTに設けられている。カラーフィルタ層34は、互いに異なる複数の色、例えば赤色、青色、緑色といった3原色にそれぞれ着色された着色樹脂によって形成されている。赤色着色樹脂、青色着色樹脂、及び緑色着色樹脂は、それぞれ赤色画素、青色画素、及び緑色画素に対応して配置されている。なお、このようなカラーフィルタ層34は、アレイ基板AR側に配置しても良い。   The color display type liquid crystal display device includes a color filter layer 34 provided on the inner surface of the liquid crystal display panel LPN corresponding to each pixel. In the example shown in FIG. 2, the color filter layer 34 is provided on the counter substrate CT. The color filter layer 34 is formed of a plurality of different colors, for example, colored resins that are colored in three primary colors such as red, blue, and green. The red colored resin, the blue colored resin, and the green colored resin are disposed corresponding to the red pixel, the blue pixel, and the green pixel, respectively. Such a color filter layer 34 may be arranged on the array substrate AR side.

また、各画素PXは、図示しないブラックマトリクスによって区画されている。このブラックマトリクスは、アレイ基板ARに設けられた走査線Yや信号線X、スイッチング素子Wなどの配線部に対向するように配置されている。   Each pixel PX is partitioned by a black matrix (not shown). This black matrix is arranged so as to face wiring portions such as the scanning lines Y, the signal lines X, and the switching elements W provided on the array substrate AR.

このような対向基板CTと、上述したようなアレイ基板ARとをそれぞれの配向膜20及び配向膜36を対向するように配置したとき、両者の間に配置された図示しないスペーサ(例えば樹脂材料によって形成された柱状スペーサ)により、所定のギャップが形成される。液晶層LQは、これらアレイ基板ARの配向膜20と対向基板CTの配向膜36との間に形成されたギャップに封入された液晶分子40を含む液晶組成物で構成されている。この実施の形態では、液晶層LQは、ツイスト角が0deg(ホモジニアス配向)の液晶分子40を含んでいる。   When the counter substrate CT and the array substrate AR as described above are arranged so that the alignment film 20 and the alignment film 36 face each other, a spacer (for example, a resin material) arranged between them is arranged. A predetermined gap is formed by the formed columnar spacer. The liquid crystal layer LQ is composed of a liquid crystal composition including liquid crystal molecules 40 enclosed in a gap formed between the alignment film 20 of the array substrate AR and the alignment film 36 of the counter substrate CT. In this embodiment, the liquid crystal layer LQ includes liquid crystal molecules 40 having a twist angle of 0 deg (homogeneous alignment).

この実施の形態に係る液晶表示装置においては、図3に示すように、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2は、これらを通過した光の偏光状態を制御する。すなわち、第1光学素子OD1は、楕円偏光あるいは略直線偏光の偏光状態を有する光が液晶表示パネルLPNに入射するように自身を通過する光の偏光状態を制御する。つまり、第1光学素子OD1に入射したバックライト光の偏光状態は、第1光学素子OD1を通過した際に所定の偏光状態に変換される。その後、第1光学素子OD1を通過したバックライト光は、所定の偏光状態を保って液晶層LQに入射する。そして、液晶表示パネルLPNから出射された出射光は、楕円偏光あるいは略直線偏光の偏光状態を有している。   In the liquid crystal display device according to this embodiment, as shown in FIG. 3, the first optical element OD1 and the second optical element OD2 control the polarization state of the light that has passed through them. That is, the first optical element OD1 controls the polarization state of the light passing through the first optical element OD1 so that the light having the polarization state of elliptical polarization or substantially linear polarization enters the liquid crystal display panel LPN. That is, the polarization state of the backlight light incident on the first optical element OD1 is converted into a predetermined polarization state when passing through the first optical element OD1. Thereafter, the backlight light that has passed through the first optical element OD1 is incident on the liquid crystal layer LQ while maintaining a predetermined polarization state. The outgoing light emitted from the liquid crystal display panel LPN has a polarization state of elliptically polarized light or substantially linearly polarized light.

また、第2光学素子OD2は、楕円偏光あるいは略直線偏光の偏光状態を有する光が液晶表示パネルLPNに入射するように自身を通過する光の偏光状態を制御する。つまり、第2光学素子OD2に入射した光の偏光状態は、第2光学素子OD2を通過した際に所定の偏光状態に変換される。   In addition, the second optical element OD2 controls the polarization state of the light passing through the second optical element OD2 so that the light having the polarization state of elliptical polarization or substantially linear polarization enters the liquid crystal display panel LPN. That is, the polarization state of the light incident on the second optical element OD2 is converted into a predetermined polarization state when passing through the second optical element OD2.

このとき、第2光学素子OD2を通過する光の偏光状態は、液晶表示パネルLPNから出射された光の偏光状態と略一致する。つまり、第1光学素子OD1及び液晶表示パネルLPNを透過した光の偏光状態は、第2光学素子OD2を透過した光と略同一の楕円率(=短軸方向の振幅Es/長軸方向の振幅Ep)を有する略直線偏光(楕円率<0.1)あるいは楕円偏光(楕円率>0.7)である。このような構成により、液晶表示パネルLPNの法線方向におけるコントラストの向上が可能となるとともに、視野角の拡大が可能となる。   At this time, the polarization state of the light passing through the second optical element OD2 substantially matches the polarization state of the light emitted from the liquid crystal display panel LPN. In other words, the polarization state of the light transmitted through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN is substantially the same ellipticity as the light transmitted through the second optical element OD2 (= minor axis direction amplitude Es / major axis direction amplitude). Ep) and substantially linearly polarized light (ellipticity <0.1) or elliptically polarized light (ellipticity> 0.7). With such a configuration, the contrast in the normal direction of the liquid crystal display panel LPN can be improved and the viewing angle can be increased.

以下に、略直線偏光を利用した第1実施形態と、楕円偏光を利用した第2実施形態について説明する。   The first embodiment using substantially linearly polarized light and the second embodiment using elliptically polarized light will be described below.

《第1実施形態》
図3に示すように、第1実施形態に係る液晶表示装置においては、第1光学素子OD1は、1つの第1偏光板51と、第1偏光板51と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第1位相差板RF1及び第2位相差板RF2と、を備えて構成されている。図3に示した例では、第1位相差板RF1は、第1偏光板51と液晶表示パネルLPN(アレイ基板AR)との間に配置されている。また、第2位相差板RF2は、第1偏光板51と第1位相差板RF1との間に配置されている。
<< First Embodiment >>
As shown in FIG. 3, in the liquid crystal display device according to the first embodiment, the first optical element OD1 is disposed between one first polarizing plate 51 and the first polarizing plate 51 and the liquid crystal display panel LPN. The first phase difference plate RF1 and the second phase difference plate RF2 are provided. In the example shown in FIG. 3, the first retardation plate RF1 is disposed between the first polarizing plate 51 and the liquid crystal display panel LPN (array substrate AR). The second retardation plate RF2 is disposed between the first polarizing plate 51 and the first retardation plate RF1.

第2光学素子OD2は、1つの第2偏光板52と、第2偏光板52と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第3位相差板RF3及び第4位相差板RF4と、を備えて構成されている。図3に示した例では、第3位相差板RF3は、第2偏光板52と液晶表示パネルLPN(対向基板CT)との間に配置されている。また、第4位相差板RF4は、第3位相差板RF3と液晶表示パネルLPN(対向基板CT)との間に配置されている。   The second optical element OD2 includes one second polarizing plate 52, and a third retardation plate RF3 and a fourth retardation plate RF4 disposed between the second polarizing plate 52 and the liquid crystal display panel LPN. Configured. In the example shown in FIG. 3, the third retardation plate RF3 is disposed between the second polarizing plate 52 and the liquid crystal display panel LPN (counter substrate CT). The fourth retardation plate RF4 is disposed between the third retardation plate RF3 and the liquid crystal display panel LPN (counter substrate CT).

ここで適用される第1偏光板51及び第2偏光板52は、光の進行方向に直交する平面内において、互いに直交する吸収軸及び透過軸を有している。このような偏光板は、ランダムな方向の振動面を有する光から、透過軸と平行な1方向の振動面を有する光すなわち直線偏光の偏光状態を有する光を取り出すものである。   The first polarizing plate 51 and the second polarizing plate 52 applied here have an absorption axis and a transmission axis orthogonal to each other in a plane orthogonal to the light traveling direction. Such a polarizing plate extracts light having a vibrating surface in one direction parallel to the transmission axis, that is, light having a linearly polarized light state, from light having a vibrating surface in a random direction.

ここで適用される第1位相差板RF1は、光学的に異方性を有する位相差板であり、光学的に正の1軸性の屈折率異方性を有するネマティック液晶分子61を液晶状態において法線方向(すなわち位相差板の厚み方向)に沿ってハイブリッド配向した状態で固定化させた液晶フィルム層60を有している。   The first retardation plate RF1 applied here is an optically anisotropic retardation plate, and nematic liquid crystal molecules 61 having optically positive uniaxial refractive index anisotropy are converted into a liquid crystal state. The liquid crystal film layer 60 is fixed in a state of being hybrid-aligned along the normal direction (that is, the thickness direction of the retardation plate).

このような液晶フィルム層60において、例えば、アレイ基板AR側の界面近傍では、液晶分子61Aが界面に対して比較的小さなチルト角をなすように配向している(すなわち液晶分子61Aが界面とほぼ平行に配向している)のに対して、第2位相差板RF2側の海面近傍では、液晶分子61Bが界面に対して比較的大きなチルト角をなすように配向している(すなわち液晶分子61Bが界面に対してほぼ垂直に配向している)。このような第1位相差板RF1としては、NHフィルム(新日本石油(株)製)を適用可能である。このような液晶フィルムは、液晶層LQに含まれる液晶分子40の配向により視角に依存して変化する液晶層LQのリタデーションを光学的に補償する機能を有しており、視野角拡大機能を有した位相差板に相当する。   In such a liquid crystal film layer 60, for example, in the vicinity of the interface on the array substrate AR side, the liquid crystal molecules 61A are aligned so as to form a relatively small tilt angle with respect to the interface (that is, the liquid crystal molecules 61A are substantially aligned with the interface). On the other hand, in the vicinity of the sea surface on the second retardation plate RF2 side, the liquid crystal molecules 61B are aligned so as to form a relatively large tilt angle with respect to the interface (that is, the liquid crystal molecules 61B). Is oriented almost perpendicular to the interface). As such a first retardation plate RF1, an NH film (manufactured by Nippon Oil Corporation) can be applied. Such a liquid crystal film has a function of optically compensating for the retardation of the liquid crystal layer LQ that changes depending on the viewing angle due to the orientation of the liquid crystal molecules 40 included in the liquid crystal layer LQ, and has a function of expanding the viewing angle. This corresponds to the retardation plate.

屈折率異方性を有する液晶分子40の配列が印加電圧に応じて変化する液晶層LQや、屈折率異方性を有する位相差板において、複屈折を議論する上では、相対的に屈折率の大きな軸が遅相軸に対応し、相対的に屈折率の小さな軸が進相軸に対応する。遅相軸は、異常光線の振動面と一致するものとする。進相軸は、常光線の振動面と一致するものとする。液晶層LQを通過する常光線及び異常光線の屈折率をそれぞれno及びneとし、それぞれの光線の進行方向に沿った液晶層LQの厚さをdとしたとき、液晶層LQの位相差値(リタデーション値)は、Δn・d(nm)=(ne・d−no・d)で定義される(つまり、Δn=ne−no)。また、位相差板については、互いに直交する3つの軸に対応した主屈折率を適用し、位相差板の面内での互いに直交する軸に対応した主屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方向(すなわち位相差板の厚み方向)の軸に対応した主屈折率をnzとしたとき、位相差板の厚みをdとすると、位相差板の正面位相差値(正面リタデーション値)は、R=(nx−ny)×dで定義される。また、位相差板の法線位相差値は、Rth=[(nx+ny)/2−nz]×dで定義される。
In discussing birefringence in the liquid crystal layer LQ in which the alignment of the liquid crystal molecules 40 having refractive index anisotropy changes according to the applied voltage and the retardation plate having refractive index anisotropy, the refractive index is relatively The large axis corresponds to the slow axis, and the relatively small refractive index axis corresponds to the fast axis. The slow axis coincides with the vibration plane of the extraordinary ray. The fast axis coincides with the plane of vibration of ordinary rays. When the refractive indices of ordinary rays and extraordinary rays passing through the liquid crystal layer LQ are no and ne, respectively, and the thickness of the liquid crystal layer LQ along the traveling direction of each ray is d, the retardation value of the liquid crystal layer LQ ( The retardation value is defined by Δn · d (nm) = (ne · d−no · d) (that is, Δn = ne−no). For the phase difference plate, main refractive indexes corresponding to three axes orthogonal to each other are applied, and main refractive indexes corresponding to the axes orthogonal to each other in the plane of the phase difference plate are set to nx and ny, respectively. When the main refractive index corresponding to the axis in the normal direction (that is, the thickness direction of the retardation plate) is nz, and the thickness of the retardation plate is d, the front retardation value (front retardation value) of the retardation plate is , R = (nx−ny) × d. The normal phase difference value of the retardation plate is defined by Rth = [ (nx + ny) / 2−nz] × d.

第1光学素子OD1に含まれる第1位相差板RF1及び第2位相差板RF2、及び、第2光学素子OD2に含まれる第3位相差板RF3及び第4位相差板RF4は、それぞれ互いに直交する遅相軸及び進相軸を有している。   The first retardation plate RF1 and the second retardation plate RF2 included in the first optical element OD1, and the third retardation plate RF3 and the fourth retardation plate RF4 included in the second optical element OD2 are orthogonal to each other. It has a slow axis and a fast axis.

すなわち、この第1位相差板RF1は、上述した視野角拡大機能のほかに、液晶分子61の配向方位(ダイレクター)を遅相軸とし、それに直交する面内方位を進相軸とし、これらをそれぞれ透過する所定波長(例えば550nm)の光の間に所定の位相差(λを波長とし、mを正数としたとき、λ/mの位相差)を与える位相差板としての機能を有している。   That is, the first retardation plate RF1 has, in addition to the above-described viewing angle widening function, the orientation direction (director) of the liquid crystal molecules 61 as a slow axis and the in-plane direction orthogonal thereto as a fast axis. It functions as a phase difference plate that gives a predetermined phase difference (λ is the wavelength and m is a positive number) between light of a predetermined wavelength (for example, 550 nm) that passes through is doing.

第2位相差板RF2は、1軸または負の2軸の屈折率異方性(つまり、nx>ny≧nz)を有している。この第2位相差板RF2は、その面内に進相軸及び遅相軸を有し、これらの進相軸及び遅相軸を透過する所定波長(例えば550nm)の光の間に所定の位相差(λを波長とし、nを正数としたとき、λ/nの位相差)を与える位相差板としての機能を有している。   The second retardation plate RF2 has a uniaxial or negative biaxial refractive index anisotropy (that is, nx> ny ≧ nz). The second retardation plate RF2 has a fast axis and a slow axis in its plane, and has a predetermined position between light of a predetermined wavelength (for example, 550 nm) that passes through the fast axis and the slow axis. It has a function as a phase difference plate that gives a phase difference (λ / n phase difference where λ is a wavelength and n is a positive number).

第3位相差板RF3は、2軸の屈折率異方性を有している。この第3位相差板RF3は、Nz=(nx−nz)/(nx−ny)で与えられるNz係数が0.5である。このような第3位相差板RF3は、その面内に進相軸及び遅相軸を有し、進相軸及び遅相軸を透過する所定波長(例えば550nm)の光の間に所定の位相差(λ/nの位相差)を与える位相差板としての機能を有している。   The third retardation plate RF3 has biaxial refractive index anisotropy. The third retardation plate RF3 has an Nz coefficient of 0.5 given by Nz = (nx−nz) / (nx−ny). The third retardation plate RF3 has a fast axis and a slow axis in the plane thereof, and has a predetermined position between light of a predetermined wavelength (for example, 550 nm) that transmits the fast axis and the slow axis. It has a function as a phase difference plate that gives a phase difference (λ / n phase difference).

第4位相差板RF4は、ネガティブCプレート相当の屈折率異方性(つまり、nx=ny>nz)を有している。この第4位相差板RF4は、その法線方向(厚み方向)に光軸を有している。   The fourth retardation plate RF4 has a refractive index anisotropy equivalent to a negative C plate (that is, nx = ny> nz). The fourth retardation plate RF4 has an optical axis in the normal direction (thickness direction).

このような第2位相差板RF2及び第3位相差板RF3としては、ゼオノア((株)オプテス製)や、アートン(JSR製)などが適用可能である。また、第4位相差板RF4としては、VACフィルム(住友化学(株)製)、NCフィルム(日東電工(株)製)などが適用可能である。   As such second retardation plate RF2 and third retardation plate RF3, ZEONOR (manufactured by Optes Co., Ltd.), Arton (manufactured by JSR), or the like can be applied. As the fourth retardation plate RF4, a VAC film (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), an NC film (manufactured by Nitto Denko Corporation), or the like is applicable.

次に、この第1実施形態における第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2の液晶表示パネルLPNへの配置の具体例について検討する。   Next, a specific example of the arrangement of the first optical element OD1 and the second optical element OD2 in the liquid crystal display panel LPN in the first embodiment will be considered.

ここでは、対向基板CT側から液晶表示装置を観察した図4に基づき説明する。アレイ基板AR(または対向基板CT)の主面に平行な平面内において、便宜上、互いに直交するX軸及びY軸を定義し、この平面の法線方向をZ軸と定義する。面内とは、X軸及びY軸で規定される平面内に相当する。ここで、例えば、X軸は画面の水平方向に対応し、Y軸は画面の垂直方向に対応するものとする。また、X軸の正(+)の方向(0°方位)が画面の右側に対応し、X軸の負(−)の方向(180°方位)が画面の左側に対応するものとする。さらに、Y軸の正(+)の方向(90°方位)が画面の上側に対応し、Y軸の負(−)の方向(270°方位)が画面の下側に対応するものとする。   Here, description will be made based on FIG. 4 in which the liquid crystal display device is observed from the counter substrate CT side. For convenience, an X axis and a Y axis orthogonal to each other are defined in a plane parallel to the main surface of the array substrate AR (or the counter substrate CT), and a normal direction of the plane is defined as a Z axis. In-plane corresponds to a plane defined by the X-axis and the Y-axis. Here, for example, the X axis corresponds to the horizontal direction of the screen, and the Y axis corresponds to the vertical direction of the screen. Further, the positive (+) direction (0 ° azimuth) of the X axis corresponds to the right side of the screen, and the negative (−) direction (180 ° azimuth) of the X axis corresponds to the left side of the screen. Furthermore, the positive (+) direction (90 ° azimuth) of the Y axis corresponds to the upper side of the screen, and the negative (−) direction (270 ° azimuth) of the Y axis corresponds to the lower side of the screen.

液晶表示パネルLPNにおいては、アレイ基板AR側の配向膜20のラビング方向は、X軸に対して45°の方位に設定されている。   In the liquid crystal display panel LPN, the rubbing direction of the alignment film 20 on the array substrate AR side is set at an angle of 45 ° with respect to the X axis.

第1光学素子OD1の液晶表示パネルLPNへの配置は、配向膜20のラビング方向に基づいて設定される。すなわち、第1位相差板RF1は、その遅相軸D1が配向膜20のラビング方向(つまり、液晶層LQに含まれる液晶分子40のダイレクター)とほぼ平行となるように45°の方位を向くように配置される。つまり、第1位相差板RF1は、第1位相差板RF1に含まれる液晶分子のハイブリッド方向は、配向膜20のラビング方向とは逆方向となる225°の方位を向くように配置される。また、第2位相差板RF2の遅相軸D2は、第1位相差板RF1の遅相軸D1とほぼ直交するように135°の方位を向くように配置される。さらに、第1偏光板1は、その吸収軸A1が第1位相差板RF1の遅相軸D1及び第2位相差板RF2の遅相軸D2に対しほぼ45°の角度をなすように、90°の方位を向くように配置される。   The arrangement of the first optical element OD1 on the liquid crystal display panel LPN is set based on the rubbing direction of the alignment film 20. That is, the first retardation plate RF1 has an orientation of 45 ° so that the slow axis D1 is substantially parallel to the rubbing direction of the alignment film 20 (that is, the director of the liquid crystal molecules 40 included in the liquid crystal layer LQ). It is arranged to face. That is, the first retardation plate RF1 is arranged so that the hybrid direction of the liquid crystal molecules contained in the first retardation plate RF1 is oriented in the direction of 225 ° which is opposite to the rubbing direction of the alignment film 20. Further, the slow axis D2 of the second phase difference plate RF2 is disposed so as to face a direction of 135 ° so as to be substantially orthogonal to the slow axis D1 of the first phase difference plate RF1. Further, the first polarizing plate 1 is 90 so that its absorption axis A1 forms an angle of approximately 45 ° with respect to the slow axis D1 of the first retardation plate RF1 and the slow axis D2 of the second retardation plate RF2. It is arranged to face the azimuth.

一方、第2光学素子OD2の液晶表示パネルLPNへの配置については、例えば黒表示時の液晶層LQを透過した直線偏光の方位(この場合にはX軸と平行な方位)に基づいて設定される。すなわち、第2光学素子OD2においては、第2偏光板52は、その吸収軸A2が第1光学素子OD1及び液晶層LQを透過した後の略直線偏光の長軸方向に対して略平行となるように配置される。すなわち、第2偏光板52は、その吸収軸A2が第1偏光板51の吸収軸A1と略直交するように0°の方位を向くように配置される。また、第3位相差板RF3は、その遅相軸D3が第2偏光板52の吸収軸A2に対して略直交するように90°の方位を向くように配置される。第4位相差板RF4は、第3位相差板RF3の上に蒸着もしくはコーティングによって形成される。   On the other hand, the arrangement of the second optical element OD2 on the liquid crystal display panel LPN is set based on, for example, the direction of linearly polarized light transmitted through the liquid crystal layer LQ during black display (in this case, the direction parallel to the X axis). The That is, in the second optical element OD2, the second polarizing plate 52 has its absorption axis A2 substantially parallel to the major axis direction of the substantially linearly polarized light after passing through the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ. Are arranged as follows. That is, the second polarizing plate 52 is arranged so that its absorption axis A2 is oriented at 0 ° so that the absorption axis A1 of the first polarizing plate 51 is substantially orthogonal to the absorption axis A1. The third retardation plate RF3 is arranged so that its slow axis D3 is oriented 90 ° so as to be substantially orthogonal to the absorption axis A2 of the second polarizing plate 52. The fourth retardation plate RF4 is formed on the third retardation plate RF3 by vapor deposition or coating.

このような構成により、第1光学素子OD1は、所定の楕円率を有する略直線偏光あるいは楕円偏光に変換する機能を有している。また、第2光学素子OD2は、第1光学素子OD1と液晶表示パネルLPNとを透過した光の楕円率と略同等の楕円率(<0.1)を有する略直線偏光に変換する機能を有している。   With such a configuration, the first optical element OD1 has a function of converting into substantially linearly polarized light or elliptically polarized light having a predetermined ellipticity. The second optical element OD2 has a function of converting into substantially linearly polarized light having an ellipticity (<0.1) substantially equal to the ellipticity of the light transmitted through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN. is doing.

《第2実施形態》
図5に示すように、第2実施形態に係る液晶表示装置においては、第1光学素子OD1は、1つの第1偏光板51と、第1偏光板51と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第1位相差板RF1及び第3位相差板RF3と、を備えて構成されている。図5に示した例では、第1位相差板RF1は、第1偏光板51と液晶表示パネルLPN(アレイ基板AR)との間に配置されている。また、第3位相差板RF3は、第1偏光板51と第1位相差板RF1との間に配置されている。
<< Second Embodiment >>
As shown in FIG. 5, in the liquid crystal display device according to the second embodiment, the first optical element OD1 is disposed between one first polarizing plate 51 and the first polarizing plate 51 and the liquid crystal display panel LPN. The first phase difference plate RF1 and the third phase difference plate RF3 are provided. In the example shown in FIG. 5, the first retardation plate RF1 is disposed between the first polarizing plate 51 and the liquid crystal display panel LPN (array substrate AR). The third retardation plate RF3 is disposed between the first polarizing plate 51 and the first retardation plate RF1.

第2光学素子OD2は、1つの第2偏光板52と、第2偏光板52と液晶表示パネルLPNとの間に配置された第2位相差板RF2及び第4位相差板RF4と、を備えて構成されている。図5に示した例では、第2位相差板RF2は、第2偏光板52と液晶表示パネルLPN(対向基板CT)との間に配置されている。また、第4位相差板RF4は、第2位相差板RF2と液晶表示パネルLPN(対向基板CT)との間に配置されている。   The second optical element OD2 includes one second polarizing plate 52, and a second retardation plate RF2 and a fourth retardation plate RF4 disposed between the second polarizing plate 52 and the liquid crystal display panel LPN. Configured. In the example shown in FIG. 5, the second retardation plate RF2 is disposed between the second polarizing plate 52 and the liquid crystal display panel LPN (counter substrate CT). The fourth retardation plate RF4 is disposed between the second retardation plate RF2 and the liquid crystal display panel LPN (counter substrate CT).

ここで適用される第1偏光板51及び第2偏光板52、第1位相差板RF1、第2位相差板RF2、第3位相差板RF3、及び、第4位相差板RF4は、いずれも第1実施形態で適用したものと同一であり、詳細な説明を省略する。   All of the first polarizing plate 51 and the second polarizing plate 52, the first retardation plate RF1, the second retardation plate RF2, the third retardation plate RF3, and the fourth retardation plate RF4 applied here. This is the same as that applied in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

また、この第2実施形態において、第1光学素子OD1及び第2光学素子OD2の液晶表示パネルLPNへの配置については、図4に示した第1実施形態と同一である。   In the second embodiment, the arrangement of the first optical element OD1 and the second optical element OD2 on the liquid crystal display panel LPN is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

すなわち、液晶表示パネルLPNにおいては、アレイ基板AR側の配向膜20のラビング方向は、X軸に対して45°の方位に設定されている。   That is, in the liquid crystal display panel LPN, the rubbing direction of the alignment film 20 on the array substrate AR side is set to an azimuth of 45 ° with respect to the X axis.

第1光学素子OD1の液晶表示パネルLPNへの配置は、配向膜20のラビング方向に基づいて設定される。すなわち、第1位相差板RF1は、その遅相軸D1が配向膜20のラビング方向(つまり、液晶層LQに含まれる液晶分子40のダイレクター)とほぼ平行となるように45°の方位を向くように配置される。つまり、第1位相差板RF1は、第1位相差板RF1に含まれる液晶分子のハイブリッド方向は、配向膜20のラビング方向とは逆方向となる225°の方位を向くように配置される。また、第3位相差板RF3の遅相軸D3は、第1位相差板RF1の遅相軸D1とほぼ45度の角度をなすように90°の方位を向くように配置される。さらに、第1偏光板1は、その吸収軸A1が第3位相差板RF3の遅相軸D3と略平行となるように、90°の方位を向くように配置される。   The arrangement of the first optical element OD1 on the liquid crystal display panel LPN is set based on the rubbing direction of the alignment film 20. That is, the first retardation plate RF1 has an orientation of 45 ° so that the slow axis D1 is substantially parallel to the rubbing direction of the alignment film 20 (that is, the director of the liquid crystal molecules 40 included in the liquid crystal layer LQ). It is arranged to face. That is, the first retardation plate RF1 is arranged so that the hybrid direction of the liquid crystal molecules contained in the first retardation plate RF1 is oriented in the direction of 225 ° which is opposite to the rubbing direction of the alignment film 20. Further, the slow axis D3 of the third phase difference plate RF3 is disposed so as to face a 90 ° azimuth so as to form an angle of approximately 45 degrees with the slow axis D1 of the first phase difference plate RF1. Further, the first polarizing plate 1 is disposed so as to face the 90 ° direction so that the absorption axis A1 thereof is substantially parallel to the slow axis D3 of the third retardation plate RF3.

一方、第2光学素子OD2の液晶表示パネルLPNへの配置については、例えば黒表示時の液晶層LQを透過した直線偏光の方位(この場合にはX軸と平行な方位)に基づいて設定される。すなわち、第2光学素子OD2においては、第2偏光板52は、その吸収軸A2が第1光学素子OD1及び液晶層LQを透過した後の略直線偏光の長軸方向に対して略平行となるように配置される。すなわち、第2偏光板52は、その吸収軸A2が第1偏光板51の吸収軸A1と略直交するように0°の方位を向くように配置される。また、第2位相差板RF2は、その遅相軸D2が第2偏光板52の吸収軸A2に対して略45度の角度をなし、第1位相差板RF1の遅相軸D1に対して略直交するように135°の方位を向くように配置される。第4位相差板RF4は、第3位相差板RF3の上に蒸着もしくはコーティングによって形成される。   On the other hand, the arrangement of the second optical element OD2 on the liquid crystal display panel LPN is set based on, for example, the direction of linearly polarized light transmitted through the liquid crystal layer LQ during black display (in this case, the direction parallel to the X axis). The That is, in the second optical element OD2, the second polarizing plate 52 has its absorption axis A2 substantially parallel to the major axis direction of the substantially linearly polarized light after passing through the first optical element OD1 and the liquid crystal layer LQ. Are arranged as follows. That is, the second polarizing plate 52 is arranged so that its absorption axis A2 is oriented at 0 ° so that the absorption axis A1 of the first polarizing plate 51 is substantially orthogonal to the absorption axis A1. The second retardation plate RF2 has a slow axis D2 that forms an angle of about 45 degrees with respect to the absorption axis A2 of the second polarizing plate 52, and the slow retardation axis D1 of the first retardation plate RF1. It is arranged so as to face a direction of 135 ° so as to be substantially orthogonal. The fourth retardation plate RF4 is formed on the third retardation plate RF3 by vapor deposition or coating.

このような構成により、第1光学素子OD1は、所定の楕円率を有する略直線偏光あるいは楕円偏光に変換する機能を有している。また、第2光学素子OD2は、第1光学素子OD1と液晶表示パネルLPNとを透過した光の楕円率と略同等の楕円率(>0.7)を有する楕円偏光に変換する機能を有している。   With such a configuration, the first optical element OD1 has a function of converting into substantially linearly polarized light or elliptically polarized light having a predetermined ellipticity. Further, the second optical element OD2 has a function of converting into elliptically polarized light having an ellipticity (> 0.7) substantially equal to the ellipticity of the light transmitted through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN. ing.

《第3位相差板による視野角補償》
次に、上述した第1実施形態及び第2実施形態において適用した第3位相差板RF3の機能について説明する。
《View angle compensation by third retardation plate》
Next, the function of the third retardation plate RF3 applied in the first embodiment and the second embodiment described above will be described.

すなわち、第3位相差板RF3は、その遅相軸D3が第1偏光板51の吸収軸A1に対して平行となる方位(例えば90°の方位)あるいは直交となる方位(例えば0°の方位)に設定される。このような第3位相差板RF3は、第1偏光板51の吸収軸A1と第2偏光板52の吸収軸A2とが直交するような構成の場合において、偏光板の視野角特性を改善する機能を有している。   That is, the third retardation film RF3 has an orientation in which the slow axis D3 is parallel to the absorption axis A1 of the first polarizing plate 51 (eg, 90 ° orientation) or an orthogonal orientation (eg, 0 ° orientation). ). Such a third retardation plate RF3 improves the viewing angle characteristics of the polarizing plate in the case where the absorption axis A1 of the first polarizing plate 51 and the absorption axis A2 of the second polarizing plate 52 are orthogonal to each other. It has a function.

すなわち、この実施の形態で適用される偏光板は、図6に示すようなコントラスト比の視野角依存性を有している。   That is, the polarizing plate applied in this embodiment has the viewing angle dependence of the contrast ratio as shown in FIG.

ここで、図6においては、中心が液晶表示パネルLPNの法線方向に相当し、法線方向を中心とした同心円は、法線に対する倒れ角度(視角)が20°、40°、60°、及び、80°に相当する。ここで示した特性図は、各方位について等コントラスト比の領域を結ぶことで得られたものである。また、後述するコントラスト比の視野角依存性に関するシミュレーション結果についても同様である。   Here, in FIG. 6, the center corresponds to the normal direction of the liquid crystal display panel LPN, and concentric circles centering on the normal direction have tilt angles (viewing angles) of 20 °, 40 °, 60 ° with respect to the normal, And corresponds to 80 °. The characteristic diagram shown here is obtained by connecting regions of equal contrast ratio for each direction. The same applies to the simulation result regarding the viewing angle dependency of the contrast ratio described later.

図6に示したように、偏光板の視野角特性においては、全方位について等方的な特性が得られず、45°−225°方位や、135°−315°方位において、視角の増大に伴って急激にコントラストが低下する。第3位相差板RF3は、このような視野角特性を有する偏光板を適用したときに、偏光板の視野角特性を改善する機能を有している。   As shown in FIG. 6, in the viewing angle characteristics of the polarizing plate, isotropic characteristics cannot be obtained in all directions, and the viewing angle increases in the 45 ° -225 ° azimuth and 135 ° -315 ° azimuth directions. Along with this, the contrast sharply decreases. The third retardation plate RF3 has a function of improving the viewing angle characteristics of the polarizing plate when a polarizing plate having such viewing angle characteristics is applied.

図7は、Nz係数=1.0の第3位相差板RF3、Nz係数=0.5の第3位相差板RF3、及び、Nz係数=0.1の第3位相差板RF3を、それぞれ遅相軸D3が第1偏光板51の吸収軸A1に平行となるように配置し、第2偏光板52の吸収軸A2と90°の角度をなすように配置した場合の偏光板の視野角特性をシミュレーションした特性図である。なお、これらのシミュレーションでは、第3位相差板RF3のNz係数以外の条件は全て同一とした。   FIG. 7 shows a third phase difference plate RF3 with Nz coefficient = 1.0, a third phase difference plate RF3 with Nz coefficient = 0.5, and a third phase difference plate RF3 with Nz coefficient = 0.1, respectively. Viewing angle of the polarizing plate when the slow axis D3 is arranged so as to be parallel to the absorption axis A1 of the first polarizing plate 51 and at an angle of 90 ° with the absorption axis A2 of the second polarizing plate 52. It is the characteristic view which simulated the characteristic. In these simulations, the conditions other than the Nz coefficient of the third retardation plate RF3 are all the same.

図7より明らかなように、第3位相差板RF3のNz係数としては、略0.5が好ましい。これにより、偏光板の視野角依存性が改善され、ほぼ全方位でコントラスト比(CR)500:1以上が得られる。なお、第3位相差板RF3の遅相軸D3が第1偏光板51の吸収軸A1と平行もしくは直交に配置されているため位相差は発生しない。そのため、第3位相差板RF3の位相差値については特に限定されない。   As is clear from FIG. 7, the Nz coefficient of the third retardation plate RF3 is preferably approximately 0.5. Thereby, the viewing angle dependency of the polarizing plate is improved, and a contrast ratio (CR) of 500: 1 or more is obtained in almost all directions. In addition, since the slow axis D3 of the third retardation plate RF3 is arranged parallel or orthogonal to the absorption axis A1 of the first polarizing plate 51, no phase difference is generated. Therefore, the phase difference value of the third retardation plate RF3 is not particularly limited.

《第2光学素子における法線位相差の最適化》
次に、上述した第1実施形態及び第2実施形態において適用した第2光学素子OD2の法線位相差Rthの最適範囲について検討する。この第2光学素子OD2の法線位相差Rthは、図3に示した第1実施形態においては第4位相差板RF4の法線位相差に相当し、また、図5に示した第2実施形態においては第2位相差板RF2及び第4位相差板RF4のそれぞれの法線位相差の総和に相当する。また、第2実施形態において、第2位相差板RF2が1軸の屈折率異方性(つまり、nx>ny=nz)を有する場合には、第2光学素子OD2の法線位相差Rthは、第4位相差板RF4の法線位相差に相当する。
<< Optimization of normal phase difference in the second optical element >>
Next, the optimum range of the normal phase difference Rth of the second optical element OD2 applied in the first embodiment and the second embodiment described above will be examined. The normal phase difference Rth of the second optical element OD2 corresponds to the normal phase difference of the fourth phase difference plate RF4 in the first embodiment shown in FIG. 3, and the second embodiment shown in FIG. In the form, this corresponds to the sum of the normal phase differences of the second retardation plate RF2 and the fourth retardation plate RF4. In the second embodiment, when the second retardation plate RF2 has uniaxial refractive index anisotropy (that is, nx> ny = nz), the normal phase difference Rth of the second optical element OD2 is This corresponds to the normal phase difference of the fourth retardation plate RF4.

第2光学素子OD2の法線位相差Rth以外は全て同一条件の液晶表示装置についてコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図8に示すような結果が得られた。   When the viewing angle dependence of the contrast ratio was simulated for the liquid crystal display device under the same conditions except for the normal phase difference Rth of the second optical element OD2, the result shown in FIG. 8 was obtained.

ここに示したシミュレーション結果から、法線位相差Rthが100nm以上200nm以下である第2光学素子OD2を適用することにより、ほぼ全方位にわたり60°以内の視角範囲においてコントラスト比10:1以上が得られることが確認された。より望ましくは、法線位相差Rthが150nm以上170nm以下である第2光学素子OD2を適用することにより、ほぼ全方位にわたり80°以内の視角範囲においてコントラスト比10:1以上が得られることが確認された。   From the simulation results shown here, by applying the second optical element OD2 whose normal phase difference Rth is not less than 100 nm and not more than 200 nm, a contrast ratio of 10: 1 or more is obtained in a viewing angle range within 60 ° in almost all directions. It was confirmed that More desirably, by applying the second optical element OD2 having a normal phase difference Rth of 150 nm or more and 170 nm or less, it is confirmed that a contrast ratio of 10: 1 or more can be obtained in a viewing angle range within 80 ° in almost all directions. It was done.

よって、第2光学素子OD2の法線位相差Rthの最適範囲は、100nm以上200nm以下、より望ましくは150nm以上170nm以下である。このような第2光学素子OD2を適用することにより、第2光学素子OD2を透過した光の偏光状態の視角依存性を、第1光学素子OD1及び液晶表示パネルLPNを透過した光の偏光状態の視角依存性にマッチングさせることが可能となる。   Therefore, the optimum range of the normal phase difference Rth of the second optical element OD2 is 100 nm to 200 nm, more preferably 150 nm to 170 nm. By applying such a second optical element OD2, the viewing angle dependence of the polarization state of the light transmitted through the second optical element OD2 is determined based on the polarization state of the light transmitted through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN. It becomes possible to match the viewing angle dependency.

つまり、第1光学素子OD1及び液晶表示パネルLPNを透過した光の楕円率、及び、第2光学素子OD2を透過した光の楕円率は、視角に依存して変化するが、上述した最適範囲の法線位相差を有する第2光学素子OD2を適用することにより、視角にかかわらず、第1光学素子OD1及び液晶表示パネルLPNを透過した光の楕円率と、第2光学素子OD2を透過した光の楕円率とが略同等となる。これにより、特に黒表示時において、高コントラスト比が得られる視野角の拡大が可能となる。   That is, the ellipticity of the light transmitted through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN and the ellipticity of the light transmitted through the second optical element OD2 vary depending on the viewing angle. By applying the second optical element OD2 having a normal phase difference, the ellipticity of the light transmitted through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN and the light transmitted through the second optical element OD2 regardless of the viewing angle. Is substantially equal to the ellipticity. This makes it possible to enlarge the viewing angle at which a high contrast ratio can be obtained, particularly during black display.

《第1位相差板における液晶分子の平均傾斜角の最適化》
次に、上述した第1実施形態及び第2実施形態において適用した第1位相差板RF1の平均傾斜角の最適範囲について、液晶層LQへの印加電圧と、残留位相差R(LQ)との関係に基づいて検討する。
<< Optimization of the average tilt angle of liquid crystal molecules in the first retardation plate >>
Next, regarding the optimum range of the average inclination angle of the first retardation plate RF1 applied in the first embodiment and the second embodiment described above, the voltage applied to the liquid crystal layer LQ and the residual phase difference R (LQ) Consider based on relationships.

すなわち、図9に示すように、ホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層LQに対しては、比較的高い電圧(例えば6V)を印加しても残留位相差R(LQ)がゼロにはならない。したがって、液晶層LQの残留位相差R(LQ)を加味した光学補償がなされる。つまり、黒表示のときの最適化を考えると、液晶層LQに比較的高い黒表示用電圧を印加したとき、液晶分子は比較的高チルト角で配向するため、残留位相差値は小さくなる。このように配向した液晶分子に対しては、比較的小さなチルト角でハイブリッド配向した液晶分子を含む第1位相差板RF1によって光学補償がなされる。また、液晶層LQに比較的低い黒表示用電圧を印加したとき、液晶分子は比較的低チルト角で配向するため、残留位相差値は大きくなる。このように配向した液晶分子に対しては、比較的大きなチルト角でハイブリッド配向した液晶分子を含む第1位相差板RF1によって光学補償がなされる。   That is, as shown in FIG. 9, the residual phase difference R (LQ) does not become zero even when a relatively high voltage (for example, 6 V) is applied to the liquid crystal layer LQ including liquid crystal molecules that are homogeneously aligned. Therefore, optical compensation is performed in consideration of the residual phase difference R (LQ) of the liquid crystal layer LQ. In other words, considering optimization during black display, when a relatively high black display voltage is applied to the liquid crystal layer LQ, the liquid crystal molecules are aligned at a relatively high tilt angle, so the residual retardation value is small. The liquid crystal molecules thus aligned are optically compensated by the first retardation plate RF1 including liquid crystal molecules hybrid-aligned with a relatively small tilt angle. Further, when a relatively low black display voltage is applied to the liquid crystal layer LQ, the liquid crystal molecules are aligned at a relatively low tilt angle, so that the residual retardation value becomes large. The liquid crystal molecules thus aligned are optically compensated by the first retardation plate RF1 including liquid crystal molecules hybrid-aligned with a relatively large tilt angle.

ここで、第1位相差板RF1の平均傾斜角に着目する。平均傾斜角とは、深さ方向の主屈折率nzが法線方向に対してなす角度として定義し、簡易的には〔(高チルト角+低チルト角)/2+低チルト角〕で与えられる値として定義する。上述した第1位相差板RF1において、例えば、図3に示したように、「高チルト角」とはハイブリッド配向した液晶分子のうちアレイ基板主面に対して最も大きな傾きを持って立ち上がった液晶分子61Bのチルト角(主面に対する傾き)に相当し、また、「低チルト角」とはハイブリッド配向した液晶分子のうちアレイ基板主面に対して最も小さな傾きを持って立ち上がった液晶分子61Aのチルト角に相当する。   Here, attention is focused on the average inclination angle of the first retardation plate RF1. The average tilt angle is defined as an angle formed by the main refractive index nz in the depth direction with respect to the normal direction, and is simply given by ((high tilt angle + low tilt angle) / 2 + low tilt angle). Define as a value. In the first retardation plate RF1 described above, for example, as shown in FIG. 3, “high tilt angle” means a liquid crystal that rises with the greatest inclination with respect to the main surface of the array substrate among liquid crystal molecules that are hybrid-aligned. This corresponds to the tilt angle (tilt with respect to the main surface) of the molecule 61B, and the “low tilt angle” refers to the liquid crystal molecule 61A that rises with the smallest tilt with respect to the main surface of the array substrate among the liquid crystal molecules that are hybrid aligned. Corresponds to the tilt angle.

液晶層LQの残留位相差値R(LQ)が50nm以上となるような黒表示電圧を設定したとき、このような残留位相差値を有する液晶層LQの光学補償に必要な第1位相差板RF1の液晶分子の平均傾斜角は35度以上である。このような設定により、比較的低電圧駆動が可能となり、汎用性の高い低コストの駆動回路を適用することが可能である。   The first retardation plate necessary for optical compensation of the liquid crystal layer LQ having such a residual retardation value when a black display voltage is set such that the residual retardation value R (LQ) of the liquid crystal layer LQ is 50 nm or more. The average tilt angle of the liquid crystal molecules of RF1 is 35 degrees or more. With such a setting, it is possible to drive at a relatively low voltage, and it is possible to apply a low cost driving circuit with high versatility.

《第1実施形態に相当する実施例1及び比較例1乃至3の説明》
まず、実施例1の構成について説明する。基本構成は、図3に示した通りである。
<< Description of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 Corresponding to the First Embodiment >>
First, the configuration of the first embodiment will be described. The basic configuration is as shown in FIG.

液晶表示パネルLPNについて、液晶層LQは、ホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶組成物で構成されており、例えば、液晶組成物としてMJ041113(メルク社製、Δn=0.065)を適用した。このとき、液晶分子40のダイレクター(液晶分子の長軸方向)は、アレイ基板AR側の配向膜20のラビング方向によって規制され、X軸に対して45°の角度をなすように設定した。また、液晶層LQにおけるギャップは4.5μmに設定した。なお、黒表示を実現するために液晶層LQに印加する黒表示用電圧は4.0(V)に設定され、この時、液晶層LQの残留位相差値R(LQ)は60(nm)であった。   For the liquid crystal display panel LPN, the liquid crystal layer LQ is composed of a liquid crystal composition containing homogeneously aligned liquid crystal molecules. For example, MJ041113 (Merck, Δn = 0.065) was applied as the liquid crystal composition. At this time, the director of the liquid crystal molecules 40 (the major axis direction of the liquid crystal molecules) was regulated by the rubbing direction of the alignment film 20 on the array substrate AR side, and was set to make an angle of 45 ° with respect to the X axis. The gap in the liquid crystal layer LQ was set to 4.5 μm. Note that the black display voltage applied to the liquid crystal layer LQ in order to realize black display is set to 4.0 (V). At this time, the residual phase difference value R (LQ) of the liquid crystal layer LQ is 60 (nm). Met.

液晶分子40に起因する複屈折を補償するために、アレイ基板ARの外面に配置すべき第1光学素子OD1について、第1位相差板RF1の遅相軸D1は、225°の方位に設定する。なお、第1位相差板RF1の正面位相差値R(RF1)は、100nmに設定した。また、第1位相差板RF1を構成する液晶分子の平均傾斜角は、35度に設定した。このような第1位相差板RF1としては、NHフィルム(新日本石油(株)製)を適用した。   In order to compensate for the birefringence caused by the liquid crystal molecules 40, the slow axis D1 of the first retardation plate RF1 is set to an orientation of 225 ° for the first optical element OD1 to be arranged on the outer surface of the array substrate AR. . The front retardation value R (RF1) of the first retardation plate RF1 was set to 100 nm. The average tilt angle of the liquid crystal molecules constituting the first retardation plate RF1 was set to 35 degrees. An NH film (manufactured by Nippon Oil Corporation) was applied as the first retardation plate RF1.

第2位相差板RF2の遅相軸D2は、135°の方位に設定する。なお、第2位相差板RF2の正面位相差値R(RF2)は、液晶層LQの残留位相差値R(LQ)と第1位相差板RF1の正面位相差値R(RF1)との和に相当するように、160nmに設定した。したがって、R(LQ)+R(RF1)=R(RF2)を満足することになるので、正面の黒表示においては、第1光学素子OD1だけで液晶層LQを光学的に補償できることになる。また、この実施例においては、第2位相差板RF2のNz係数は、1.0に設定した。このような第2位相差板RF2としては、ゼオノア((株)オプテス製)を適用した。   The slow axis D2 of the second phase difference plate RF2 is set to an orientation of 135 °. The front retardation value R (RF2) of the second retardation plate RF2 is the sum of the residual retardation value R (LQ) of the liquid crystal layer LQ and the front retardation value R (RF1) of the first retardation plate RF1. Was set to 160 nm. Therefore, since R (LQ) + R (RF1) = R (RF2) is satisfied, in the front black display, the liquid crystal layer LQ can be optically compensated only by the first optical element OD1. In this embodiment, the Nz coefficient of the second retardation plate RF2 is set to 1.0. As such second retardation plate RF2, ZEONOR (manufactured by Optes Co., Ltd.) was applied.

第1偏光板51の吸収軸A1は、90°の方位に設定する。一方、対向基板CT側の外面に配置すべき第2光学素子OD2の第2偏光板52の吸収軸A2は、0°の方位に設定する。   The absorption axis A1 of the first polarizing plate 51 is set to a 90 ° azimuth. On the other hand, the absorption axis A2 of the second polarizing plate 52 of the second optical element OD2 to be arranged on the outer surface on the counter substrate CT side is set to an orientation of 0 °.

第3位相差板RF3の遅相軸D3は、90°の方位に設定する。また、第3位相差板RF3のNz係数は、0.5に設定した。このような第3位相差板RF3としては、ゼオノア((株)オプテス製)を適用した。第4位相差板RF4は、X−Y平面内に遅相軸を有していないため、他の光学素子との軸角度については特に限定されない。   The slow axis D3 of the third retardation plate RF3 is set to a 90 ° azimuth. Further, the Nz coefficient of the third retardation plate RF3 was set to 0.5. As such third retardation plate RF3, ZEONOR (manufactured by Optes Co., Ltd.) was applied. Since the fourth retardation plate RF4 does not have a slow axis in the XY plane, the axis angle with other optical elements is not particularly limited.

上述したような実施例1によれば、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図10に示すような結果が得られた。すなわち、等コントラスト比10:1の視野角範囲は、画面のほぼ全方位で160°と十分な広視野角化を実現できていることが確認できた。また、等コントラスト比100:1の高コントラスト領域も全方位について拡大していることが確認できた。   According to Example 1 as described above, when the viewing angle dependency of the contrast ratio was simulated, the result shown in FIG. 10 was obtained. That is, it was confirmed that the viewing angle range with an equicontrast ratio of 10: 1 can realize a sufficiently wide viewing angle of 160 ° in almost all directions of the screen. It was also confirmed that the high contrast region with an equicontrast ratio of 100: 1 was enlarged in all directions.

次に、比較例について説明する。ここで説明する比較例1乃至3は、実施例1と同様に、いずれも第1光学素子OD1及び液晶表示パネルLPNを透過した後の光の偏光状態が楕円率<0.1となる略直線偏光となるように構成されている。   Next, a comparative example will be described. In Comparative Examples 1 to 3 described here, in the same manner as in Example 1, the polarization state of the light after passing through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN is substantially a straight line with an ellipticity <0.1. It is comprised so that it may become polarized light.

比較例1は、実施例1の構成において、第4位相差板を適用せず、第2位相差板RF2のNz係数を1.8から3.0までの範囲で変化させた構成の液晶表示装置である。この比較例1において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図11に示すように、第2位相差板RF2のNz係数をどのように設定しても実施例1と同様な効果が得られないことがわかる。   Comparative Example 1 is a liquid crystal display in which the fourth retardation plate is not applied and the Nz coefficient of the second retardation plate RF2 is changed in the range from 1.8 to 3.0 in the configuration of Example 1. Device. In Comparative Example 1, the viewing angle dependence of the contrast ratio was simulated. As shown in FIG. 11, the same effect as in Example 1 was obtained regardless of how the Nz coefficient of the second retardation plate RF2 was set. It turns out that it cannot be obtained.

比較例2は、実施例1の構成において、第4位相差板を適用せず、1軸性の第2位相差板RF2(Nz係数=1.0)を適用した構成の液晶表示装置である。この比較例2において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図12に示すように、等コントラスト比10:1の領域も100:1の領域も非常に狭くなることがわかる。   The comparative example 2 is a liquid crystal display device having a configuration in which the fourth retardation plate is not applied and the uniaxial second retardation plate RF2 (Nz coefficient = 1.0) is applied in the configuration of the first embodiment. . In the comparative example 2, when the viewing angle dependence of the contrast ratio is simulated, it can be seen that both the region with the equal contrast ratio of 10: 1 and the region with the ratio of 100: 1 become very narrow as shown in FIG.

比較例3は、実施例1の構成において、第3位相差板を適用しない構成の液晶表示装置である。この比較例3において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図13に示すように、特に、等コントラスト比100:1の領域が非常に狭くなることがわかる。   Comparative Example 3 is a liquid crystal display device having a configuration in which the third retardation plate is not applied in the configuration of Example 1. In the comparative example 3, when the viewing angle dependence of the contrast ratio is simulated, it can be seen that, in particular, the region having the equal contrast ratio of 100: 1 becomes very narrow as shown in FIG.

以上のことから、等コントラスト比10:1の領域だけでなく、等コントラスト比100:1の領域も全方位にわたって拡大するためには、第1偏光板51及び第2偏光板52による偏光板の視野角補償として第3位相差板RF3を適用すること、第1光学素子及び液晶表示パネルを透過した光の偏光状態と第2光学素子を透過した光の偏光状態とを視角にかかわらず同等となるように光学補償するために第4位相差板RF4としてネガティブCプレートを適用することを同時に満足する必要がある。   From the above, in order to expand not only the region with the equal contrast ratio of 10: 1 but also the region with the equal contrast ratio of 100: 1 in all directions, the polarizing plates of the first polarizing plate 51 and the second polarizing plate 52 Applying the third retardation plate RF3 as viewing angle compensation, and the polarization state of the light transmitted through the first optical element and the liquid crystal display panel and the polarization state of the light transmitted through the second optical element are the same regardless of the viewing angle. In order to compensate optically, it is necessary to simultaneously satisfy the application of the negative C plate as the fourth retardation plate RF4.

《第2実施形態に相当する実施例2及び比較例4乃至6の説明》
まず、実施例2の構成について説明する。基本構成は、図5に示した通りである。つまり、実施例1と異なるのは、第2位相差板RF2を第2偏光板52と第4位相差板RF4との間に配置し、かつ、第3位相差板RF3を第1偏光板51と第1位相差板RF1との間に配置した点のみであり、軸角度の関係は実施例1と同一である。
<< Description of Example 2 and Comparative Examples 4 to 6 Corresponding to Second Embodiment >>
First, the configuration of the second embodiment will be described. The basic configuration is as shown in FIG. That is, the difference from the first embodiment is that the second retardation plate RF2 is disposed between the second polarizing plate 52 and the fourth retardation plate RF4, and the third retardation plate RF3 is disposed on the first polarizing plate 51. And the first phase difference plate RF1 are the only points that are arranged, and the relationship of the shaft angles is the same as in the first embodiment.

上述したような実施例2によれば、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図14に示すような結果が得られた。すなわち、等コントラスト比10:1の視野角範囲は、画面のほぼ全方位で160°と十分な広視野角化を実現できていることが確認できた。また、等コントラスト比100:1の高コントラスト領域も全方位について拡大していることが確認できた。   According to Example 2 as described above, when the viewing angle dependency of the contrast ratio was simulated, the result shown in FIG. 14 was obtained. That is, it was confirmed that the viewing angle range with an equicontrast ratio of 10: 1 can realize a sufficiently wide viewing angle of 160 ° in almost all directions of the screen. It was also confirmed that the high contrast region with an equicontrast ratio of 100: 1 was enlarged in all directions.

次に、比較例について説明する。ここで説明する比較例4乃至6は、実施例2と同様に、いずれも第1光学素子OD1及び液晶表示パネルLPNを透過した後の光の偏光状態が楕円率>0.7となる楕円偏光となるように構成されている。   Next, a comparative example will be described. In Comparative Examples 4 to 6 described here, similarly to Example 2, elliptically polarized light in which the polarization state of light after passing through the first optical element OD1 and the liquid crystal display panel LPN has an ellipticity> 0.7. It is comprised so that.

比較例4は、実施例2の構成において、第4位相差板を適用せず、第2位相差板RF2のNz係数を1.8から3.0までの範囲で変化させた構成の液晶表示装置である。この比較例4において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図15に示すように、第2位相差板RF2のNz係数をどのように設定しても実施例2と同様な効果が得られないことがわかる。   Comparative Example 4 is a liquid crystal display in which the fourth retardation plate is not applied and the Nz coefficient of the second retardation plate RF2 is changed in the range from 1.8 to 3.0 in the configuration of the second embodiment. Device. In Comparative Example 4, when the viewing angle dependence of the contrast ratio was simulated, as shown in FIG. 15, the same effect as in Example 2 was obtained regardless of how the Nz coefficient of the second retardation plate RF2 was set. It turns out that it cannot be obtained.

比較例5は、実施例2の構成において、第4位相差板を適用せず、1軸性の第2位相差板RF2(Nz係数=1.0)を適用した構成の液晶表示装置である。この比較例5において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図16に示すように、等コントラスト比10:1の領域も100:1の領域も非常に狭くなることがわかる。   Comparative Example 5 is a liquid crystal display device having a configuration in which the fourth retardation plate is not applied and the uniaxial second retardation plate RF2 (Nz coefficient = 1.0) is applied in the configuration of the second embodiment. . In the comparative example 5, when the viewing angle dependence of the contrast ratio was simulated, as shown in FIG. 16, it can be seen that both the 10: 1 region and the 100: 1 region are very narrow.

比較例6は、実施例2の構成において、第3位相差板を適用しない構成の液晶表示装置である。この比較例6において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションしたところ、図17に示すように、特に、等コントラスト比100:1の領域が非常に狭くなることがわかる。   Comparative Example 6 is a liquid crystal display device having a configuration in which the third retardation plate is not applied in the configuration of Example 2. In Comparative Example 6, when the viewing angle dependence of the contrast ratio was simulated, it can be seen that, in particular, the region having the equal contrast ratio of 100: 1 is very narrow as shown in FIG.

以上のことから、この実施例2においても、等コントラスト比10:1の領域だけでなく、等コントラスト比100:1の領域も全方位にわたって拡大するためには、第1偏光板51及び第2偏光板52による偏光板の視野角補償として第3位相差板RF3を適用すること、第1光学素子及び液晶表示パネルを透過した光の偏光状態と第2光学素子を透過した光の偏光状態とを視角にかかわらず同等となるように光学補償するために第4位相差板RF4としてネガティブCプレートを適用することを同時に満足する必要がある。   From the above, also in Example 2, in order to expand not only the region with the equal contrast ratio of 10: 1 but also the region with the equal contrast ratio of 100: 1 in all directions, the first polarizing plate 51 and the second polarizing plate Applying the third retardation plate RF3 as the viewing angle compensation of the polarizing plate by the polarizing plate 52, the polarization state of the light transmitted through the first optical element and the liquid crystal display panel, and the polarization state of the light transmitted through the second optical element In addition, it is necessary to simultaneously satisfy the application of the negative C plate as the fourth retardation plate RF4 in order to optically compensate for the same regardless of the viewing angle.

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the spirit of the invention in the stage of implementation. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.

例えば、スイッチング素子Wがnチャネル薄膜トランジスタで構成された例について説明したが、同様の各種駆動信号を発生できる構成であれば、他の構成であっても良い。   For example, although the example in which the switching element W is configured by an n-channel thin film transistor has been described, other configurations may be used as long as the same various drive signals can be generated.

また、上述した実施の形態において、第1位相差板RF1は、液晶フィルム層60のみによって構成することが望ましい。すなわち、実施例においては、第1位相差板RF1は、第2位相差板RF2及び液晶表示パネルLPNの外面(つまりアレイ基板ARを構成する絶縁基板10の外面)に接する液晶フィルム層60によって構成されている。NHフィルムのようなハイブリッド配向した液晶分子を含む液晶フィルム層を備えた位相差板は、ベースフィルム上に配向処理を施し、液晶材料を塗布した後に、液晶分子が所定の配向状態を維持した状態で硬化することによって得られる。ベースフィルムとしてはトリアセテートセルロース(TAC)が広く利用されている。しかしながら、ベースフィルム自身が位相差を有しており、良好な光学補償を実現するためにはこのベースフィルムの位相差も加味して補償する必要がある。そこで、上述した実施例のように、ベースフィルムレスのNHフィルムを適用することにより、簡単に光学補償を実現することができる。   In the above-described embodiment, it is desirable that the first retardation plate RF1 is constituted only by the liquid crystal film layer 60. That is, in the embodiment, the first retardation plate RF1 is configured by the liquid crystal film layer 60 that is in contact with the second retardation plate RF2 and the outer surface of the liquid crystal display panel LPN (that is, the outer surface of the insulating substrate 10 constituting the array substrate AR). Has been. A phase difference plate having a liquid crystal film layer containing liquid crystal molecules hybrid-aligned such as an NH film is a state in which the liquid crystal molecules maintain a predetermined alignment state after applying an alignment treatment on the base film and applying a liquid crystal material. It is obtained by curing with. Triacetate cellulose (TAC) is widely used as the base film. However, since the base film itself has a retardation, it is necessary to compensate in consideration of the retardation of the base film in order to realize good optical compensation. Therefore, optical compensation can be easily realized by applying a base film-less NH film as in the above-described embodiment.

また、第2実施形態において、第2位相差板RF2は第2光学素子OD2に含まれているが、第1光学素子OD1に含まれてもよい。その際は、第2位相差板RF2は第1位相差板RF1と第3位相差板RF3との間に配置され、第2位相差板RF2の位相差値R(RF3)及び遅相軸D3の角度は、第2実施形態と同一である。   In the second embodiment, the second retardation plate RF2 is included in the second optical element OD2, but may be included in the first optical element OD1. In that case, the second phase difference plate RF2 is disposed between the first phase difference plate RF1 and the third phase difference plate RF3, and the phase difference value R (RF3) and the slow axis D3 of the second phase difference plate RF2. Are the same as those in the second embodiment.

また、第2実施形態において、第3位相差板RF3は第1光学素子OD1に含まれているが、第2光学素子OD2に含まれてもよい。その際は、第3位相差板RF3は第2位相差板RF2と第2偏光板2との間に配置され、第3位相差板RF3の遅相軸D3は第2偏光板の吸収軸A2と平行もしくは直交の方向に配置される。   In the second embodiment, the third retardation plate RF3 is included in the first optical element OD1, but may be included in the second optical element OD2. In that case, the third retardation plate RF3 is disposed between the second retardation plate RF2 and the second polarizing plate 2, and the slow axis D3 of the third retardation plate RF3 is the absorption axis A2 of the second polarizing plate. Arranged in a direction parallel to or orthogonal to.

図1は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。FIG. 1 schematically shows a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示した液晶表示装置の断面構造を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the liquid crystal display device shown in FIG. 図3は、図2に示した液晶表示装置に適用可能な第1実施形態の第1光学素子及び第2光学素子の構成を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the first optical element and the second optical element of the first embodiment applicable to the liquid crystal display device shown in FIG. 図4は、図3に示した各位相差板の遅相軸の方位及び各偏光板の吸収軸の方位を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the orientation of the slow axis of each retardation plate shown in FIG. 3 and the orientation of the absorption axis of each polarizing plate. 図5は、図2に示した液晶表示装置に適用可能な第2実施形態の第1光学素子及び第2光学素子の構成を概略的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically showing configurations of the first optical element and the second optical element of the second embodiment applicable to the liquid crystal display device shown in FIG. 図6は、偏光板の視野角特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the viewing angle characteristics of the polarizing plate. 図7は、図3及び図5に示した第3位相差板のNz係数が異なる液晶表示装置についてコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a result of simulating the viewing angle dependence of the contrast ratio for the liquid crystal display devices having different Nz coefficients of the third retardation plate illustrated in FIGS. 3 and 5. 図8は、図3及び図5に示した第2光学素子の法線位相差Rthが異なる液晶表示装置についてコントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the results of simulating the viewing angle dependence of the contrast ratio for the liquid crystal display devices in which the normal phase difference Rth of the second optical element shown in FIGS. 3 and 5 is different. 図9は、ホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層への印加電圧と、残留位相差値との関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a voltage applied to a liquid crystal layer including homogeneously aligned liquid crystal molecules and a residual retardation value. 図10は、実施例1において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a result of simulating the viewing angle dependency of the contrast ratio in the first embodiment. 図11は、比較例1において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a result of simulating the viewing angle dependency of the contrast ratio in Comparative Example 1. 図12は、比較例2において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a result of simulating the viewing angle dependence of the contrast ratio in Comparative Example 2. 図13は、比較例3において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a result of simulating the viewing angle dependency of the contrast ratio in Comparative Example 3. 図14は、実施例2において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a result of simulating the viewing angle dependency of the contrast ratio in Example 2. 図15は、比較例4において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a result of simulating the viewing angle dependency of the contrast ratio in Comparative Example 4. 図16は、比較例5において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a result of simulating the viewing angle dependency of the contrast ratio in the comparative example 5. 図17は、比較例6において、コントラスト比の視野角依存性をシミュレーションした結果を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a result of simulating the viewing angle dependency of the contrast ratio in Comparative Example 6.

符号の説明Explanation of symbols

LPN…液晶表示パネル、AR…アレイ基板、CT…対向基板、LQ…液晶層、OD1…第1光学素子、OD2…第2光学素子、51…第1偏光板、RF1…第1位相差板、RF2…第2位相差板、52…第2偏光板、RF3…第3位相差板、RF4…第4位相差板、BL…バックライトユニット、PX…画素   LPN ... liquid crystal display panel, AR ... array substrate, CT ... counter substrate, LQ ... liquid crystal layer, OD1 ... first optical element, OD2 ... second optical element, 51 ... first polarizing plate, RF1 ... first retardation plate, RF2 ... second retardation plate, 52 ... second polarizing plate, RF3 ... third retardation plate, RF4 ... fourth retardation plate, BL ... backlight unit, PX ... pixel

Claims (3)

互いに対向して配置された第1基板と第2基板との間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、第1偏光板と、前記第1偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置されその進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に所定の位相差を与えるとともにネマティック液晶分子を法線方向に沿ってハイブリッド配向し且つネマティック液晶分子の平均傾斜角が35度以上に設定された状態で固定化させた第1位相差板と、前記第1偏光板と前記第1位相差板との間に配置され1軸または負の2軸の屈折率異方性を有する第2位相差板と、を有する第1光学素子と、
前記液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板と、前記第2偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置されその面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方向の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx+nz)/(nx−ny)で与えられるNz係数が0.5に設定され2軸の屈折率異方性を有する第3位相差板と、前記第3位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置されネガティブCプレート相当の屈折率異方性を有する第4位相差板と、を有する第2光学素子と、を備え、
前記第1光学素子及び前記液晶表示パネルを透過した光の偏光状態は、前記第2光学素子を透過した光と略同一の楕円率を有する直線偏光であり、
前記第1偏光板の吸収軸と前記第2位相差板の遅相軸とのなす角度が略45度に設定され、前記第1位相差板の遅相軸と前記液晶層に含まれる液晶分子のダイレクターとが略平行に設定され、前記第1位相差板の遅相軸と前記第2位相差板の遅相軸とのなす角度が略90度に設定され、前記第2偏光板の吸収軸と前記第3位相差板の遅相軸とは略直交し、
前記第2光学素子は、150nm〜170nmの法線位相差Rthを有することを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display panel holding a liquid crystal layer containing homogeneously aligned liquid crystal molecules between a first substrate and a second substrate disposed to face each other;
The first polarizing plate is disposed on one outer surface of the liquid crystal display panel, and is disposed between the first polarizing plate and the liquid crystal display panel, and transmits light having a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis. A first retardation plate that is fixed in a state in which a predetermined phase difference is provided between the nematic liquid crystal molecules and the nematic liquid crystal molecules are hybrid-aligned along the normal direction and the average tilt angle of the nematic liquid crystal molecules is set to 35 degrees or more. A first optical element having a second retardation plate disposed between the first polarizing plate and the first retardation plate and having a uniaxial or negative biaxial refractive index anisotropy;
Provided on the other outer surface of the liquid crystal display panel, and disposed between the second polarizing plate and the second polarizing plate and the liquid crystal display panel, the refractive indexes in the directions perpendicular to each other are nx and When the refractive index in the normal direction is nz, the Nz coefficient given by Nz = (nx + nz) / (nx−ny) is set to 0.5 and has biaxial refractive index anisotropy. A second optical element comprising: a third retardation plate; and a fourth retardation plate disposed between the third retardation plate and the liquid crystal display panel and having a refractive index anisotropy equivalent to a negative C plate; With
The polarization state of the first optical element and the light transmitted through the liquid crystal display panel, Ri linearly polarized der with light substantially the same ellipticity having passed through the second optical element,
The angle formed by the absorption axis of the first polarizing plate and the slow axis of the second retardation plate is set to about 45 degrees, and the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer and the slow axis of the first retardation plate And the angle between the slow axis of the first retardation plate and the slow axis of the second retardation plate is set to approximately 90 degrees, and The absorption axis and the slow axis of the third retardation plate are substantially orthogonal,
The liquid crystal display device , wherein the second optical element has a normal phase difference Rth of 150 nm to 170 nm .
互いに対向して配置された第1基板と第2基板との間にホモジニアス配向した液晶分子を含む液晶層を保持した液晶表示パネルと、
前記液晶表示パネルの一方の外面に設けられ、第1偏光板と、前記第1偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置されその進相軸及び遅相軸を透過する所定波長の光の間に所定の位相差を与えるとともにネマティック液晶分子を法線方向に沿ってハイブリッド配向し且つネマティック液晶分子の平均傾斜角が35度以上に設定された状態で固定化させた第1位相差板と、前記第1偏光板と前記第1位相差板との間に配置されその面内での互いに直交する方位の屈折率をそれぞれnx及びnyとし、その法線方向の屈折率をnzとしたときに、Nz=(nx+nz)/(nx−ny)で与えられるNz係数が0.5に設定され2軸の屈折率異方性を有する第3位相差板と、を有する第1光学素子と、
前記液晶表示パネルの他方の外面に設けられ、第2偏光板と、前記第2偏光板と前記液晶表示パネルとの間に配置され1軸または負の2軸の屈折率異方性を有する第2位相差板と、前記第2位相差板と前記液晶表示パネルとの間に配置されネガティブCプレート相当の屈折率異方性を有する第4位相差板と、を有する第2光学素子と、を備え、
前記第1光学素子及び前記液晶表示パネルを透過した光の偏光状態は、前記第2光学素子を透過した光と略同一の楕円率を有する楕円偏光であり、
前記第1偏光板の吸収軸と前記第2位相差板の遅相軸とのなす角度が略45度に設定され、前記第1位相差板の遅相軸と前記液晶層に含まれる液晶分子のダイレクターとが略平行に設定され、前記第1位相差板の遅相軸と前記第2位相差板の遅相軸とのなす角度が略90度に設定され、前記第2偏光板の吸収軸と前記第3位相差板の遅相軸とは略直交し、
前記第2光学素子は、150nm〜170nmの法線位相差Rthを有することを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display panel holding a liquid crystal layer containing homogeneously aligned liquid crystal molecules between a first substrate and a second substrate disposed to face each other;
The first polarizing plate is disposed on one outer surface of the liquid crystal display panel, and is disposed between the first polarizing plate and the liquid crystal display panel, and transmits light having a predetermined wavelength that passes through the fast axis and the slow axis. A first retardation plate that is fixed in a state in which a predetermined phase difference is provided between the nematic liquid crystal molecules and the nematic liquid crystal molecules are hybrid-aligned along the normal direction and the average tilt angle of the nematic liquid crystal molecules is set to 35 degrees or more. When the refractive index in the direction perpendicular to each other is arranged between the first polarizing plate and the first retardation plate is nx and ny, and the refractive index in the normal direction is nz And a third retardation plate having a biaxial refractive index anisotropy in which the Nz coefficient given by Nz = (nx + nz) / (nx−ny) is set to 0.5 , and a first optical element,
A second polarizing plate provided on the other outer surface of the liquid crystal display panel and disposed between the second polarizing plate and the liquid crystal display panel and having a uniaxial or negative biaxial refractive index anisotropy; A second optical element comprising: a two phase difference plate; and a fourth phase difference plate disposed between the second phase difference plate and the liquid crystal display panel and having a refractive index anisotropy equivalent to a negative C plate; With
The polarization state of the first optical element and the light transmitted through the liquid crystal display panel, Ri elliptical polarization der with light substantially the same ellipticity having passed through the second optical element,
The angle formed by the absorption axis of the first polarizing plate and the slow axis of the second retardation plate is set to about 45 degrees, and the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer and the slow axis of the first retardation plate And the angle between the slow axis of the first retardation plate and the slow axis of the second retardation plate is set to approximately 90 degrees, and The absorption axis and the slow axis of the third retardation plate are substantially orthogonal,
The liquid crystal display device , wherein the second optical element has a normal phase difference Rth of 150 nm to 170 nm .
さらに、前記第1光学素子側から前記液晶表示パネルを照明するバックライトユニットを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising a backlight unit that illuminates the liquid crystal display panel from the first optical element side.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10332933A (en) * 1997-05-30 1998-12-18 Nippon Oil Co Ltd Optical anisotropic element
JP2003156622A (en) * 2001-11-19 2003-05-30 Nippon Oil Corp Circularly polarizing plate and liquid crystal display device
JP2004125830A (en) * 2002-09-30 2004-04-22 Nippon Oil Corp Transflective liquid crystal display element
JP4307181B2 (en) * 2003-08-19 2009-08-05 富士フイルム株式会社 Optically anisotropic layer, retardation plate using the same, elliptically polarizing plate and liquid crystal display device
JP4449335B2 (en) * 2003-05-07 2010-04-14 セイコーエプソン株式会社 Liquid crystal display device and electronic device
JP2005062425A (en) * 2003-08-11 2005-03-10 Nitto Denko Corp Phase difference plate and its manufacturing method
JP2007156087A (en) * 2005-12-05 2007-06-21 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd Liquid crystal display apparatus
JP2007192916A (en) * 2006-01-17 2007-08-02 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd Liquid crystal display
JP4909594B2 (en) * 2006-01-17 2012-04-04 東芝モバイルディスプレイ株式会社 Liquid crystal display
JP4975415B2 (en) * 2006-11-17 2012-07-11 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 Transmission type liquid crystal display device

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