JP5077873B2 - Liquid crystal display element - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示素子に関し、特に、垂直配向型の液晶セルを有し、負の二軸光学異方性を有する光学補償板(二軸フィルム)で視角補償がされた液晶表示素子に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display element, and more particularly to a liquid crystal display element having a vertical alignment type liquid crystal cell and viewing angle compensated by an optical compensator (biaxial film) having negative biaxial optical anisotropy.

液晶セルの液晶層内の液晶分子配向を基板に対して垂直とする「垂直配向」液晶表示素子は、電圧無印加時における黒レベルが非常に良好であり、液晶セルと上側の偏光板との間、及び、液晶セルと下側の偏光板との間の片方または両方に、適切なパラメータを有する負の光学異方性を有する光学補償板を導入することにより、非常に良好な視角特性を有する。   The “vertical alignment” liquid crystal display element in which the liquid crystal molecular alignment in the liquid crystal layer of the liquid crystal cell is perpendicular to the substrate has a very good black level when no voltage is applied. By introducing an optical compensator having negative optical anisotropy having appropriate parameters into one or both between the liquid crystal cell and the lower polarizing plate, a very good viewing angle characteristic can be obtained. Have.

視角補償方法として、負の一軸光学異方性を有する光学補償板(いわゆる(ネガティブ)Cプレート)を用いる方法が、特許文献1に開示されている。Cプレートは、上側偏光板と、それに近接する液晶セルのガラス基板との間、及び、下側偏光板と、それに近接する液晶セルのガラス基板との間の一方または両方に配置される。この方法により、垂直配向液晶層の光学異方性を相殺して、電圧無印加時における視角特性を解消することが可能である。   As a viewing angle compensation method, Patent Document 1 discloses a method using an optical compensation plate (so-called (negative) C plate) having negative uniaxial optical anisotropy. The C plate is disposed between one or both of the upper polarizing plate and the glass substrate of the liquid crystal cell adjacent thereto, and the lower polarizing plate and the glass substrate of the liquid crystal cell adjacent thereto. By this method, it is possible to cancel the optical anisotropy of the vertically aligned liquid crystal layer and eliminate the viewing angle characteristic when no voltage is applied.

液晶セルの上下面に貼合される偏光板はクロスニコル配置されているため、正面観察時においては良好な黒状態が実現できる。しかし、視角を変化させた場合は、特に上下偏光板の吸収軸から45°方位ずれた方向から観察した場合に、光抜けが観察される。これは、「偏光板の視角特性」が存在するために現れる現象で、これにより視角特性を劣化させてしまうことが知られている。   Since the polarizing plates bonded to the upper and lower surfaces of the liquid crystal cell are arranged in crossed Nicols, a good black state can be realized during frontal observation. However, when the viewing angle is changed, light leakage is observed particularly when observed from a direction deviated by 45 ° from the absorption axis of the upper and lower polarizing plates. This is a phenomenon that appears because the “viewing angle characteristic of the polarizing plate” exists, and it is known that this deteriorates the viewing angle characteristic.

これを解決する方法として、特許文献1に開示された負の二軸光学異方性を有する光学補償板(二軸フィルム)を用いる方法が提案されている。特許文献2には、特に有効な二軸フィルムのパラメータ例が開示されている。この方法では、上側偏光板と、それに近接する液晶セルのガラス基板との間、または、下側偏光板と、それに近接する液晶セルのガラス基板との間の一方に二軸フィルムを配置する。さらに、特許文献3には、二軸フィルムを上下偏光板と液晶セルのガラス基板との間の両方に配置する方法が開示されている。   As a method for solving this, a method using an optical compensator (biaxial film) having negative biaxial optical anisotropy disclosed in Patent Document 1 has been proposed. Patent Document 2 discloses a parameter example of a particularly effective biaxial film. In this method, a biaxial film is disposed between one of the upper polarizing plate and the glass substrate of the liquid crystal cell adjacent thereto, or between the lower polarizing plate and the glass substrate of the liquid crystal cell adjacent thereto. Furthermore, Patent Document 3 discloses a method of arranging a biaxial film between both the upper and lower polarizing plates and the glass substrate of the liquid crystal cell.

二軸フィルムを用いたこれらの技術により、上述のようにCプレートを用いた場合に問題となった偏光板による視角特性を解消でき、液晶表示素子を偏光板吸収軸から45°方位で斜めから観察しても、正面観察時とほぼ同等な黒表示が実現可能である。   With these technologies using a biaxial film, the viewing angle characteristics caused by the polarizing plate, which has become a problem when using the C plate as described above, can be eliminated, and the liquid crystal display element can be obliquely oriented at 45 ° from the polarizing plate absorption axis. Even when observed, it is possible to realize a black display substantially equivalent to that in frontal observation.

なお、本願発明者らは、特許文献4において、ラビング処理による均一なモノドメイン配向を実現した垂直配向型液晶表示素子を提案した。当然、この素子にも上記で示した視角補償方法をそのまま適用可能である。   In addition, in the patent document 4, the present inventors have proposed a vertical alignment type liquid crystal display element that realizes uniform monodomain alignment by rubbing treatment. Of course, the viewing angle compensation method described above can be applied to this element as it is.

なお、上述のような、二軸フィルムを用いた偏光板の視角特性の改善は、光学補償板の面内リタデーションReと、液晶層で発現する光軸が厚さ方向にある正の一軸光学異方性を示す光学特性を絶妙に組み合わせることにより実現されるものである。光学補償板は、同時に液晶層の視角特性も補償する二重の効果を発揮することが必要となるため、厚さ断面内の(厚さ方向の)リタデーションを自由に設定可能な、負の二軸光学異方性を有する光学補償板(二軸フィルム)が使用される。   The improvement in viewing angle characteristics of a polarizing plate using a biaxial film as described above is a positive uniaxial optical difference in which the in-plane retardation Re of the optical compensation plate and the optical axis expressed in the liquid crystal layer are in the thickness direction. It is realized by exquisitely combining optical characteristics that exhibit directionality. The optical compensator is required to exhibit a double effect of simultaneously compensating the viewing angle characteristics of the liquid crystal layer, so that the negative (two in the thickness direction) retardation can be set freely. An optical compensator (biaxial film) having axial optical anisotropy is used.

特許2047880号明細書Patent 2047880 specification 特許3330574号公報Japanese Patent No. 3330574 特開平11−163119号公報JP 11-163119 A 特開2005−234254号公報JP 2005-234254 A

しかしながら、二軸フィルムで視角補償した垂直配向型液晶表示素子において、電圧無印加時に、偏光部材吸収軸から45°方位で深い極角角度条件で観察すると、青色や紫色に着色した光り抜け状態が観察される場合がある。このような着色を抑制する技術が望まれる。   However, in a vertical alignment type liquid crystal display device compensated for viewing angle with a biaxial film, when no voltage is applied, when observed under a deep polar angle condition at a 45 ° azimuth from the polarizing member absorption axis, a light-through state colored in blue or purple is observed. May be observed. A technique for suppressing such coloring is desired.

本発明の一目的は、垂直配向型の液晶セルを備え、二軸フィルムにより視角補償がされ、電圧無印加時に深い極角から観察した場合に生じる着色が抑制された液晶表示素子を提供することである。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal display element that includes a vertical alignment type liquid crystal cell, has a viewing angle compensated by a biaxial film, and suppresses coloring that occurs when observed from a deep polar angle when no voltage is applied. It is.

本発明の一観点によれば、第1の偏光層と、前記第1の偏光層の上方に配置された垂直配向型の液晶セルと、前記液晶セルの上方に配置され、前記第1の偏光層に対してクロスニコル配置された第2の偏光層と、前記第1の偏光層と前記液晶セルとの間、及び、前記第2の偏光層と前記液晶セルとの間の少なくとも一方に配置された負の二軸光学異方性を有する光学補償板とを有し、前記液晶セルは、相互に対向配置された第1及び第2の基板と、該第1及び第2の基板上にそれぞれ形成された透明電極と、該第1及び第2の基板の間に挟まれた液晶層とを含み、該第1及び第2の基板の少なくとも一方の、該液晶層側の表面の全面に面内分布及び高さ分布がランダムな凹凸が形成されている液晶表示素子が提供される。 According to one aspect of the present invention, a first polarizing layer, a vertical alignment type liquid crystal cell disposed above the first polarizing layer, and a first polarizing layer disposed above the liquid crystal cell. Arranged in at least one of a second polarizing layer arranged in crossed Nicols with respect to the layer, between the first polarizing layer and the liquid crystal cell, and between the second polarizing layer and the liquid crystal cell. An optical compensator having negative biaxial optical anisotropy, and the liquid crystal cell is disposed on the first and second substrates, the first and second substrates being opposed to each other . A transparent electrode formed between each of the first and second substrates, and at least one of the first and second substrates on the entire surface of the liquid crystal layer side. Provided is a liquid crystal display element in which irregularities with random in-plane distribution and height distribution are formed.

垂直配向型の液晶セルを備え、二軸フィルムにより視角補償がされた液晶表示素子において、液晶セルの基板の内面にランダムな凹凸を形成することにより、ランダムな凹凸を形成しない場合に比べて、電圧無印加時に深い極角から観察した場合に生じる着色の無彩色化が図られる。   In a liquid crystal display element having a vertical alignment type liquid crystal cell and viewing angle compensation by a biaxial film, by forming random irregularities on the inner surface of the substrate of the liquid crystal cell, compared to the case where random irregularities are not formed, It is possible to achieve achromatic coloring that occurs when observed from a deep polar angle when no voltage is applied.

本発明の実施例による液晶表示素子について説明する前に、まず、比較例として、従来技術の液晶表示素子に対して行ったシミュレーション解析について説明する。上述のように、負の二軸光学異方性を有する光学補償板(これを二軸フィルムと呼ぶこととする)を備えた垂直配向型液晶表示素子において、電圧無印加時に、偏光部材吸収軸から45°方位で深い極角角度条件で観察すると、青色や紫色に着色した光り抜け状態が観察される場合がある。   Before describing the liquid crystal display element according to the embodiment of the present invention, first, as a comparative example, simulation analysis performed on a liquid crystal display element of the prior art will be described. As described above, in a vertical alignment type liquid crystal display device having an optical compensator having negative biaxial optical anisotropy (referred to as a biaxial film), the polarizing member absorption axis is applied when no voltage is applied. When observed under a deep polar angle condition in a 45 ° azimuth direction, a light-out state colored in blue or purple may be observed.

第1の比較例として、この現象を具体的に把握するためのシミュレーションを行った。さらに、このシミュレーションに対する比較のため、第2の比較例として、特許文献1が開示するような、負の一軸光学異方性を有する光学補償板(これをCプレートと呼ぶこととする)で視角補償をする場合についてのシミュレーションも行った。   As a first comparative example, a simulation for specifically grasping this phenomenon was performed. Further, for comparison with this simulation, as a second comparative example, a viewing angle is obtained with an optical compensator having negative uniaxial optical anisotropy (hereinafter referred to as C plate) as disclosed in Patent Document 1. We also performed a simulation for compensation.

図11は、第1の比較例の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図である。図11を参照し、第1の比較例のシミュレーションの条件について説明する。シミュレーションには、シンテック製液晶表示器シミュレータLCDMASTER6.0を用いた。   FIG. 11 is an exploded perspective view schematically showing the liquid crystal display element of the first comparative example. The simulation conditions of the first comparative example will be described with reference to FIG. For the simulation, a liquid crystal display simulator LCDMASTER 6.0 manufactured by Shintec was used.

図11に示すように、液晶層面内に関する方位を示す座標系が設定されている。偏光板101の上に、垂直配向型の液晶セル111が配置され、液晶セル111の上に、視角補償板付き偏光板131が配置されている。偏光板101は、偏光層102の液晶セル111側(上側)に、トリアセチルセルロース(TAC)からなる保護フィルムであるTACフィルム103が積層された構造を有する。視角補償板付き偏光板131は、偏光層133の液晶セル111側(下側)に、二軸フィルム121が積層された構造を有する。視角補償板付き偏光板131には、TACフィルムが形成されていない。   As shown in FIG. 11, a coordinate system indicating the orientation in the liquid crystal layer plane is set. A vertically aligned liquid crystal cell 111 is disposed on the polarizing plate 101, and a polarizing plate 131 with a viewing angle compensation plate is disposed on the liquid crystal cell 111. The polarizing plate 101 has a structure in which a TAC film 103 which is a protective film made of triacetyl cellulose (TAC) is laminated on the liquid crystal cell 111 side (upper side) of the polarizing layer 102. The polarizing plate 131 with a viewing angle compensation plate has a structure in which a biaxial film 121 is laminated on the liquid crystal cell 111 side (lower side) of the polarizing layer 133. A TAC film is not formed on the polarizing plate 131 with a viewing angle compensation plate.

下側の偏光層102と、上側の偏光層133とが、クロスニコル配置されている。下側の偏光層102の吸収軸の方位を45°(45°−225°方向を単に45°方位と呼んでいる)とし、上側の偏光層133の吸収軸の方位を135°(135°−315°方向を単に135°方位と呼んでいる)とした。両偏光層の材質として、ポラテクノ製SKN18243Tを想定した。   The lower polarizing layer 102 and the upper polarizing layer 133 are arranged in crossed Nicols. The direction of the absorption axis of the lower polarizing layer 102 is 45 ° (the direction of 45 ° -225 ° is simply called the 45 ° direction), and the direction of the absorption axis of the upper polarizing layer 133 is 135 ° (135 ° − The 315 ° direction is simply called the 135 ° orientation). As a material of both polarizing layers, SKN18243T manufactured by Polatechno was assumed.

液晶セル111は、下側ガラス基板112と、上側ガラス基板118と、両ガラス基板に挟まれた液晶層115とを含んで構成される。液晶層115として、プレティルト角89°に設定したモノドメイン配向構造のものを想定し、プレティルト角の方位は、液晶層中央にて90°とした。液晶層115の厚さ断面内のリタデーション(厚さ方向リタデーション)は略320nmとした。   The liquid crystal cell 111 includes a lower glass substrate 112, an upper glass substrate 118, and a liquid crystal layer 115 sandwiched between both glass substrates. The liquid crystal layer 115 is assumed to have a monodomain alignment structure set at a pretilt angle of 89 °, and the orientation of the pretilt angle is 90 ° at the center of the liquid crystal layer. The retardation (thickness direction retardation) in the thickness cross section of the liquid crystal layer 115 was about 320 nm.

二軸フィルム121の面内リタデーションReは55nmとし、厚さ方向リタデーションRthは220nmとした。二軸フィルム121の面内遅相軸方位は、最近傍の偏光層である偏光層133の吸収軸に直交する45°に設定した。二軸フィルム121の材質として、ノルボルネン系プラスティックフィルムを想定した。   The in-plane retardation Re of the biaxial film 121 was 55 nm, and the thickness direction retardation Rth was 220 nm. The in-plane slow axis direction of the biaxial film 121 was set to 45 ° orthogonal to the absorption axis of the polarizing layer 133 which is the nearest polarizing layer. As a material of the biaxial film 121, a norbornene plastic film was assumed.

TAC層は、一般に、Cプレートとして機能することが知られている。偏光板101の有するTACフィルム103の厚さ方向リタデーションRthは、略60nmとした。   The TAC layer is generally known to function as a C plate. The thickness direction retardation Rth of the TAC film 103 included in the polarizing plate 101 was about 60 nm.

図12は、第2の比較例の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図である。図12を参照し、第2の比較例のシミュレーションの条件について説明する。第1の比較例と異なる点について説明する。   FIG. 12 is an exploded perspective view schematically showing a liquid crystal display element of a second comparative example. The simulation conditions of the second comparative example will be described with reference to FIG. Differences from the first comparative example will be described.

上側の偏光板として、第1の比較例では、二軸フィルムを配した視角補償板付き偏光板131を用いたが、第2の比較例では、偏光層233の液晶層111側にTACフィルム232が積層された、通常の偏光板231を用いる。そして、偏光板231と液晶セル111との間に、Cプレート221が配置されている。Cプレート221の厚さ方向リタデーションRthは、180nmとした。Cプレート221の材質として、第1の比較例の二軸フィルム121と同様に、ノルボルネン系プラスティックフィルムを想定した。他の条件は、第1の比較例と同様である。   In the first comparative example, the polarizing plate 131 with a viewing angle compensator having a biaxial film is used as the upper polarizing plate. However, in the second comparative example, the TAC film 232 is disposed on the polarizing layer 233 on the liquid crystal layer 111 side. Is used, a normal polarizing plate 231 is used. A C plate 221 is disposed between the polarizing plate 231 and the liquid crystal cell 111. The thickness direction retardation Rth of the C plate 221 was 180 nm. As the material of the C plate 221, a norbornene-based plastic film was assumed in the same manner as the biaxial film 121 of the first comparative example. Other conditions are the same as in the first comparative example.

次に、図13〜図15を参照して、第1及び第2の比較例のシミュレーション結果について説明する。図13は、方位0°、極角50°から観察した場合の、電圧無印加時の分光スペクトルを示す。ここで、表示素子法線方向が極角0°と定義されている。図13のグラフの横軸がnm単位で表した波長であり、縦軸が%単位で表した透過率である。実線が第1の比較例(二軸フィルム使用の場合)の分光スペクトルであり、破線が第2の比較例(Cプレート使用の場合)の分光スペクトルである。   Next, simulation results of the first and second comparative examples will be described with reference to FIGS. FIG. 13 shows a spectrum when no voltage is applied when observed from an azimuth of 0 ° and a polar angle of 50 °. Here, the normal direction of the display element is defined as a polar angle of 0 °. The horizontal axis of the graph of FIG. 13 is the wavelength expressed in nm, and the vertical axis is the transmittance expressed in%. The solid line is the spectral spectrum of the first comparative example (when biaxial film is used), and the broken line is the spectral spectrum of the second comparative example (when C plate is used).

二軸フィルムを用いた場合、約530nm付近でほぼ光透過がない状態が得られているが、そこから短波長側及び長波長側にシフトするにしたがって、光抜けが増加する傾向がある。最大の透過率は、例えば波長450nm〜700nmの範囲で、0.2%程度に留まる。   When a biaxial film is used, a state in which there is almost no light transmission is obtained in the vicinity of about 530 nm, but the light leakage tends to increase as it shifts from there to the short wavelength side and the long wavelength side. The maximum transmittance remains at about 0.2% in the wavelength range of 450 nm to 700 nm, for example.

一方、Cプレートを用いた場合は、二軸フィルムに比べて非常に大きい光抜けが生じているものの、広い範囲でフラットな光抜け状態であることがわかる。例えば波長450nm程度〜波長700nm程度の範囲で、透過率は0.7%程度でほぼ一定である。   On the other hand, when the C plate is used, it can be seen that although the light leakage is much larger than that of the biaxial film, the light is flat in a wide range. For example, in the range of about 450 nm to 700 nm, the transmittance is about 0.7% and is almost constant.

二軸フィルムを用いた場合、全体的な光抜けの大きさはCプレートに比べて小さいものの、偏光板の視角特性をすべての波長範囲では完全に解消できず特定波長範囲で光抜けが生じるために、これに対応した着色が観察されることになる。二軸フィルムや液晶層のパラメータ等により、さまざまな色調に着色すると考えられる。また、液晶層または二軸フィルムのパラメータばらつきが色調変化として顕著に現れ、表示ムラの原因になりやすい。   When a biaxial film is used, the overall light leakage is smaller than that of the C plate, but the viewing angle characteristics of the polarizing plate cannot be completely eliminated in all wavelength ranges, and light leakage occurs in a specific wavelength range. Further, coloring corresponding to this is observed. Depending on the parameters of the biaxial film and the liquid crystal layer, it may be colored in various colors. In addition, parameter variations of the liquid crystal layer or the biaxial film remarkably appear as a change in color tone, which easily causes display unevenness.

一方、Cプレートを用いた場合は、輝度ムラになることは考えられるが、色調変化については、二軸フィルムを用いた場合に比べて大幅に軽減され、各パラメータのマージンが大きい。なお、Cプレートを用いた液晶表示素子を、実際に同条件で作製して観察したところ、光抜けは大きいものの、着色する現象は見られなかった。   On the other hand, when the C plate is used, luminance unevenness can be considered, but the change in color tone is greatly reduced as compared with the case of using a biaxial film, and the margin of each parameter is large. When a liquid crystal display element using a C plate was actually manufactured under the same conditions and observed, no light was observed although the light leakage was large.

次に、液晶表示素子左右方位である0°、180°方位における視角特性を比較する。
図14及び図15は、それぞれ、第1の比較例(二軸フィルム使用の場合)及び第2の比較例(Cプレート使用の場合)の液晶表示素子を、0°、180°方位について極角50°から観察した分光スペクトルである。図14及び図15で、実線が方位0°の分光スペクトルであり、破線が方位180°の分光スペクトルである。図13と同様、両グラフの横軸がnm単位で表した波長であり、縦軸が%単位で表した透過率である。
Next, the viewing angle characteristics in the 0 ° and 180 ° azimuths that are the horizontal orientations of the liquid crystal display element are compared.
14 and 15 show polar angles of the liquid crystal display elements of the first comparative example (when using a biaxial film) and the second comparative example (when using a C plate) with respect to 0 ° and 180 ° azimuth, respectively. It is the spectral spectrum observed from 50 degrees. In FIG. 14 and FIG. 15, the solid line is a spectral spectrum with an azimuth of 0 °, and the broken line is a spectral spectrum with an azimuth of 180 °. As in FIG. 13, the horizontal axis of both graphs represents the wavelength in nm units, and the vertical axis represents the transmittance in% units.

二軸フィルムを用いた場合、及び、Cプレートを用いた場合の双方で、左右観察時におけるスペクトルに違いが見られる特徴がある。なお、この傾向は、液晶層にプレティルト角を有するモノドメイン垂直配向の場合にのみ見られる現象である。プレティルト角が90°であれば、0°、180°方位の視角特性の差異は生じないが、プレティルト角が90°より小さくなるほど、この差異(左右の非対称性)が拡大する。   There is a characteristic that a difference is observed in the spectrum during left-right observation both when the biaxial film is used and when the C plate is used. This tendency is a phenomenon seen only in the case of monodomain vertical alignment having a pretilt angle in the liquid crystal layer. If the pretilt angle is 90 °, there is no difference in viewing angle characteristics between the 0 ° and 180 ° azimuths, but the difference (asymmetrical on the left and right) increases as the pretilt angle becomes smaller than 90 °.

当然、モノドメイン垂直配向型液晶表示素子では、プレティルト角を90°より小さくしなければ、良好な表示状態は得られない。本願発明者らは、特許文献4(特開2005−234254号公報)の「発明を実施するための最良の形態」の欄において、良好な表示特性を得るための液晶層バルクのプレティルト角として、好ましくは89.5°以下にすることを提案している。このように、プレティルト角は90°より小さくすることになるので、上述した左右の非対称性は完全には解消することができない。   Naturally, in a monodomain vertical alignment type liquid crystal display element, a good display state cannot be obtained unless the pretilt angle is made smaller than 90 °. In the column of “Best Mode for Carrying Out the Invention” in Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-234254), the inventors of the present application, as a pretilt angle of a liquid crystal layer bulk for obtaining good display characteristics, It is proposed that the angle is preferably 89.5 ° or less. Thus, since the pretilt angle is smaller than 90 °, the left-right asymmetry described above cannot be completely eliminated.

二軸フィルムを用いた場合、及び、Cプレートを用いた場合の双方で、スペクトルに左右の非対称性が観察されるが、以下に説明するように、左右の非対称性が特に問題となるのは、二軸フィルムを用いた場合である。   When using a biaxial film and when using a C plate, left and right asymmetry is observed in the spectrum, but as will be explained below, the left and right asymmetry is particularly problematic. In this case, a biaxial film is used.

図15に示すように、Cプレートを用いた場合は、スペクトルが比較的フラットであるので、左右観察での差は輝度の違いのみとなる。しかし、図14に示すように、二軸フィルムを用いた場合は、最低透過率の得られる波長が左右で異なることから、左右観察において、外観上明らかに色調が異なって見える懸念がある。なお、図11に示したものと同様な、二軸フィルムを用いた液晶表示素子を実際に作製して観察したところ、左右方向において、色調の違いが明確に観察された。   As shown in FIG. 15, when the C plate is used, since the spectrum is relatively flat, the difference between the left and right observations is only the difference in luminance. However, as shown in FIG. 14, when a biaxial film is used, the wavelength at which the minimum transmittance can be obtained is different on the left and right sides, so that there is a concern that the color tone may appear to be clearly different in the left and right observations. In addition, when a liquid crystal display element using a biaxial film similar to that shown in FIG. 11 was actually produced and observed, a difference in color tone was clearly observed in the left-right direction.

以上説明したように、二軸プレートを用いた場合は、光抜けの大きさは全体的に抑えられるものの、特定の波長領域のみで光透過がなくなるので、着色が観察される。また、左右観察時に色調の違いも見られる。一方、Cプレートを用いた場合は、二軸プレートを用いた場合に比べて、光抜けの大きさは大きいものの、広い波長領域で光透過率がほぼ一定水準となり、着色が抑制される。また、このため、左右観察時の色調の違いも生じにくい。   As described above, when the biaxial plate is used, although the size of the light omission is suppressed as a whole, the light transmission is lost only in a specific wavelength region, so that coloring is observed. In addition, a difference in color tone is also observed during left-right observation. On the other hand, when the C plate is used, although the size of light leakage is larger than when the biaxial plate is used, the light transmittance is almost constant in a wide wavelength region, and coloring is suppressed. For this reason, a difference in color tone between left and right observations hardly occurs.

なお、最近の垂直配向型液晶表示素子の視角特性を補償する光学補償板としては、数値上の視角特性の良好さが優先されているため、輝度の視角特性が良好な二軸フィルムを用いる方法が広く用いられている。二軸フィルムとして、例えば、TAC素材をベースに延伸加工したコニカミノルタオプト製の光学フィルムn−TACや、ノルボルネン系環状オレフィン材料を用いたオプテス製新ゼオノアなどが上市されており、大量に流通している。   In addition, as an optical compensator that compensates the viewing angle characteristics of recent vertical alignment type liquid crystal display elements, priority is given to the numerical viewing angle characteristics, so a method using a biaxial film with good luminance viewing angle characteristics Is widely used. As biaxial films, for example, Konica Minolta Op's optical film n-TAC stretched based on TAC materials and Optes' new ZEONOR using norbornene-based cyclic olefin materials are marketed in large quantities. ing.

これに対し、Cプレートと同等な光学特性を有する光学フィルムとして住友化学工業製のVACフィルム等が上市されているが、市場の流通量は急速に減少してきており、入手が困難になりつつある。   On the other hand, VAC films manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. have been put on the market as optical films having optical properties equivalent to those of C plates, but the market distribution volume has been rapidly decreasing and it is becoming difficult to obtain them. .

二軸フィルムを用いて、例えばCプレートを用いる場合に比べて色調の点で遜色のない液晶表示素子を実現することが望まれる。また、光抜けの大きさは、例えばCプレートを用いる場合よりも抑制できることが望ましい。   It is desired to use a biaxial film to realize a liquid crystal display element that is inferior in color tone as compared with, for example, a C plate. In addition, it is desirable that the size of light leakage can be suppressed as compared with the case where a C plate is used, for example.

次に、第1の実施例の液晶表示素子について説明する。図1(A)は、第1の実施例の液晶表示素子の構成を示す概略断面図である。偏光板1の上に、垂直配向型の液晶セル11が配置され、液晶セル11の上に、二軸フィルム21が配置され、二軸フィルム21の上に、偏光板31が配置されている。   Next, the liquid crystal display element of the first embodiment will be described. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal display element of the first embodiment. A vertically aligned liquid crystal cell 11 is disposed on the polarizing plate 1, a biaxial film 21 is disposed on the liquid crystal cell 11, and a polarizing plate 31 is disposed on the biaxial film 21.

偏光板1及び偏光板31は、それぞれ、偏光層の液晶セル側にTACフィルムを積層した構造のものである。偏光層2及びTACフィルム3が偏光板1を構成し、偏光層33及びTACフィルム32が偏光板31を構成する。   Each of the polarizing plate 1 and the polarizing plate 31 has a structure in which a TAC film is laminated on the liquid crystal cell side of the polarizing layer. The polarizing layer 2 and the TAC film 3 constitute the polarizing plate 1, and the polarizing layer 33 and the TAC film 32 constitute the polarizing plate 31.

下側ガラス基板12、下側透明電極13、下側垂直配向膜14、液晶層15、上側垂直配向膜16、上側透明電極17、及び、上側ガラス基板18を含んで、液晶セル11が構成される。相互に対向する下側ガラス基板12と上側ガラス基板18との間に、液晶層15が挟まれている。   The liquid crystal cell 11 is configured to include the lower glass substrate 12, the lower transparent electrode 13, the lower vertical alignment film 14, the liquid crystal layer 15, the upper vertical alignment film 16, the upper transparent electrode 17, and the upper glass substrate 18. The A liquid crystal layer 15 is sandwiched between the lower glass substrate 12 and the upper glass substrate 18 facing each other.

下側ガラス基板12の内面(液晶層15側の表面)の全面に亘って、ランダムな凹凸(凹凸の位置の面内分布がランダムな凹凸)が形成されている。下側ガラス基板12の内面上に、下側透明電極13が形成され、下側透明電極13の内面上に(下側ガラス基板12の液晶層側上方に)、下側垂直配向膜14が塗布されている。   Random irregularities (unevenness with random in-plane distribution of the positions of the irregularities) are formed over the entire inner surface (the surface on the liquid crystal layer 15 side) of the lower glass substrate 12. A lower transparent electrode 13 is formed on the inner surface of the lower glass substrate 12, and a lower vertical alignment film 14 is applied on the inner surface of the lower transparent electrode 13 (above the liquid crystal layer side of the lower glass substrate 12). Has been.

下側透明電極13及び下側垂直配向膜14の積層の膜厚は、下側ガラス基板12の内面上の凹凸の、最凸部と最凹部との高低差以下であることが好ましい。これにより、凹凸が埋まることなく、下側の基板最表面となる垂直配向膜14も、下側ガラス基板12の凹凸形状が反映された構造となる。   The thickness of the laminated layer of the lower transparent electrode 13 and the lower vertical alignment film 14 is preferably not more than the difference in height between the most convex part and the most concave part of the irregularities on the inner surface of the lower glass substrate 12. As a result, the vertical alignment film 14 serving as the uppermost surface of the lower substrate also has a structure in which the uneven shape of the lower glass substrate 12 is reflected without filling the unevenness.

上側ガラス基板18の内面は、平面である。上側ガラス基板18の内面上に、上側透明電極17が形成され、上側透明電極17の内面上に(上側ガラス基板18の液晶層側上方に)、上側垂直配向膜16が塗布されている。   The inner surface of the upper glass substrate 18 is a plane. An upper transparent electrode 17 is formed on the inner surface of the upper glass substrate 18, and an upper vertical alignment film 16 is applied on the inner surface of the upper transparent electrode 17 (above the liquid crystal layer side of the upper glass substrate 18).

上下の垂直配向膜14及び16に、液晶層15の液晶分子に所望のプレティルト角を付与する配向処理が施されている。例えば、垂直配向膜として、特開2005−234254号公報の「発明を実施するための最良の形態」の欄に開示されるような、表面自由エネルギーが35N/m〜39N/mのものを用いて、同欄に開示されるような適切なラビング処理を施すことができる。 The upper and lower vertical alignment films 14 and 16 are subjected to an alignment treatment for imparting a desired pretilt angle to the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 15. For example, as a vertical alignment film, the surface free energy is 35 m N / m to 39 m N / m as disclosed in the column “Best Mode for Carrying Out the Invention” of JP-A-2005-234254. Can be used for appropriate rubbing treatment as disclosed in the same column.

また例えば、特許第3054076号公報が開示するように、垂直配向膜に、偏光または無偏光の紫外線を基板の斜めから照射する処理を行って、プレティルト角を付与してもよい。上下の垂直配向膜で反平行等の条件を与えて、一様なモノドメイン配向を得ることができる。   Further, for example, as disclosed in Japanese Patent No. 3054076, a pretilt angle may be imparted to the vertical alignment film by performing a treatment of irradiating polarized or non-polarized ultraviolet rays obliquely from the substrate. A uniform monodomain alignment can be obtained by applying anti-parallel conditions or the like between the upper and lower vertical alignment films.

ガラス基板の片面にランダムな凹凸形状を形成する方法として、ガラス面のつや消し処理、またはフロスト処理として知られる方法を用いることができる。例えば、フッ化水素と塩酸を混合した水溶液にガラスの片面を浸漬して化学的エッチングにより凹凸を得る方法や、ケイ砂等を高圧空気等でガラス面に高圧吹き付けして物理的エッチングを行うサンドブラスト法等が知られている。   As a method for forming a random uneven shape on one surface of a glass substrate, a method known as a frosting treatment or a frosting treatment of the glass surface can be used. For example, a method in which one side of a glass is immersed in an aqueous solution containing hydrogen fluoride and hydrochloric acid to obtain irregularities by chemical etching, or sand blasting that performs physical etching by spraying silica sand or the like on a glass surface with high-pressure air or the like. Laws are known.

また、特開平2−172844号公報には、ケイ素アルコキシド系コーティング材をガラス基板に塗布後焼成することにより、ケイ素アルコキシドをゲル化させ、微粒子を分散させた状態として、基板表面に凹凸を形成する方法が開示されている。なお、これに限らず、粒径が0.1μm〜3μm程度のシリカ系微粒子を基板上に分散し、その上にポリシラン系ハードコート材を塗布、焼成することにより、表面の凹凸を形成することも可能である。さらには、この微粒子をポリシラン系ハードコート材に分散させた後に塗布、焼成することにより表面の凹凸を形成することも可能である。   Japanese Patent Laid-Open No. 2-172844 discloses that a silicon alkoxide coating material is applied to a glass substrate and baked to gel the silicon alkoxide and form irregularities on the substrate surface in a state where fine particles are dispersed. A method is disclosed. In addition, the surface irregularities are formed by dispersing silica-based fine particles having a particle size of about 0.1 μm to 3 μm on a substrate and applying and baking a polysilane-based hard coat material thereon. Is also possible. Furthermore, it is also possible to form irregularities on the surface by dispersing and dispersing these fine particles in a polysilane-based hard coat material, followed by firing.

第1の実施例の液晶表示素子に対して、上記比較例と同様に、光学特性を調べるためのシミュレーション解析を行った。   The liquid crystal display element of the first example was subjected to a simulation analysis for examining optical characteristics as in the comparative example.

図11を参照して説明した第1の比較例のシミュレーションモデルにおいて、液晶セルを、下側ガラス基板の内面にランダムな凹凸が形成された第1の実施例の液晶セルに置き換え、上側の偏光板を、視角補償板付き偏光板から通常のTACフィルム付きの偏光板に置き換え、液晶セルと上側偏光板との間に、二軸フィルムを配置した構造を、第1の実施例のシミュレーションモデルとした。液晶層面内方位を示す座標系も、第1の比較例と同様に設定される。シミュレーションには、上記比較例と同様に、シンテック製液晶表示器シミュレータLCDMASTER6.0を用いた。   In the simulation model of the first comparative example described with reference to FIG. 11, the liquid crystal cell is replaced with the liquid crystal cell of the first embodiment in which random irregularities are formed on the inner surface of the lower glass substrate, and the upper polarized light is changed. The plate is replaced with a polarizing plate with a viewing angle compensation plate from a polarizing plate with a normal TAC film, and a structure in which a biaxial film is disposed between the liquid crystal cell and the upper polarizing plate is the simulation model of the first embodiment. did. The coordinate system indicating the in-plane orientation of the liquid crystal layer is also set in the same manner as in the first comparative example. In the simulation, a liquid crystal display simulator LCDMASTER 6.0 manufactured by Shintec was used as in the comparative example.

下側の偏光層2と、上側の偏光層33とが、クロスニコル配置されている。下側の偏光層2の吸収軸の方位が45°であり、上側の偏光層33の吸収軸の方位が135°である。両偏光層の材質として、ポラテクノ製SKN18243Tが想定されている。   The lower polarizing layer 2 and the upper polarizing layer 33 are arranged in crossed Nicols. The direction of the absorption axis of the lower polarizing layer 2 is 45 °, and the direction of the absorption axis of the upper polarizing layer 33 is 135 °. As a material for both polarizing layers, SKN18243T manufactured by Polatechno is assumed.

液晶層15は、上下基板に反平行になるよう一定のプレティルト角を有する配向処理を施したモノドメイン垂直配向とし、液晶層中央分子のプレティルト角の発現方位は90°とし、プレティルト角は89°とした。液晶層15に用いる液晶材料の複屈折異方性Δnは約0.091とした。   The liquid crystal layer 15 has a monodomain vertical alignment that has been subjected to an alignment process having a certain pretilt angle so as to be antiparallel to the upper and lower substrates, the orientation direction of the pretilt angle of the liquid crystal layer center molecule is 90 °, and the pretilt angle is 89 °. It was. The birefringence anisotropy Δn of the liquid crystal material used for the liquid crystal layer 15 was about 0.091.

二軸フィルム21の面内リタデーションReは55nmとし、厚さ方向リタデーションRthは220nmとした。二軸フィルム21の面内遅相軸方位は、最近傍の偏光層である偏光層33の吸収軸方位に直交する45°に設定した。上側及び下側のTACフィルム3及び32それぞれの厚さ方向リタデーションRthは、68nmとした。   The in-plane retardation Re of the biaxial film 21 was 55 nm, and the thickness direction retardation Rth was 220 nm. The in-plane slow axis direction of the biaxial film 21 was set to 45 ° orthogonal to the absorption axis direction of the polarizing layer 33 which is the nearest polarizing layer. The thickness direction retardation Rth of each of the upper and lower TAC films 3 and 32 was 68 nm.

ここで、中心セル厚、及び、最大凹凸距離を定義する。図1(A)に示した液晶セル構造のように、一方の基板表面に凹凸が形成され、対向基板表面は平面である場合、凹凸が形成された基板の凹凸の最凸部と最凹部の中央の高さから、対向基板表面までの距離(液晶層厚)を、中心セル厚と定義する。   Here, the center cell thickness and the maximum unevenness distance are defined. As in the liquid crystal cell structure shown in FIG. 1A, when unevenness is formed on the surface of one substrate and the surface of the counter substrate is a flat surface, the most convex and concave portions of the unevenness of the substrate on which the unevenness is formed. The distance from the center height to the counter substrate surface (liquid crystal layer thickness) is defined as the center cell thickness.

最凸部と最凹部の中央の高さを基準として、そこから最凸部までの距離と、最凹部までの距離とが等しくなる。中央の高さから最凸部までの距離を例えば符号付きで正の距離とし、中央の高さから最凹部までの距離を例えば符号付きで負の距離として、両者を合わせて表示したものを、最大凹凸距離と定義する。なお、中央の高さから最凸部までの距離、及び、中央の高さから最凹部までの距離の大きさを、最大凹凸距離の絶対値と呼ぶこととする。   Using the height of the center of the most convex part and the most concave part as a reference, the distance to the most convex part is equal to the distance to the most concave part. The distance from the center height to the most convex part is, for example, a positive distance with a sign, and the distance from the center height to the most concave part is, for example, a negative distance with a sign. It is defined as the maximum unevenness distance. The distance from the center height to the most convex part and the size of the distance from the center height to the most concave part will be referred to as an absolute value of the maximum unevenness distance.

例えば、中央の高さから最凸部までの距離が+0.5μmであり、中央の高さから最凹部までの距離が−0.5μmであるとき、最大凹凸距離は±0.5μmとなる。なお、この例で、最凸部と最凹部との高さの差は、1μmとなる。中心セル厚と最大凹凸距離の和として、液晶層内のセル厚分布を表すことができる。   For example, when the distance from the center height to the most convex part is +0.5 μm and the distance from the center height to the most concave part is −0.5 μm, the maximum unevenness distance is ± 0.5 μm. In this example, the difference in height between the most convex part and the most concave part is 1 μm. The cell thickness distribution in the liquid crystal layer can be expressed as the sum of the center cell thickness and the maximum unevenness distance.

まず、中心セル厚を3.5μmとし、中心セル厚に対応する厚さ方向リタデーションを略320nmとして、シミュレーションを行った。   First, the simulation was performed by setting the center cell thickness to 3.5 μm and the thickness direction retardation corresponding to the center cell thickness to about 320 nm.

次に、方位0°、極角50°にて観察したとき、最大凹凸距離を0μmから±0.8μmまで大きくすることに伴って、分光スペクトルがどのように変化するかについて説明する。なお、最大凹凸距離0μmは、従来の液晶セル構造に対応する。   Next, how the spectral spectrum changes as the maximum unevenness distance is increased from 0 μm to ± 0.8 μm when observed at an azimuth of 0 ° and a polar angle of 50 ° will be described. The maximum unevenness distance of 0 μm corresponds to the conventional liquid crystal cell structure.

図2に、分光スペクトルを示す。グラフの横軸がnm単位で表した波長であり、縦軸が%単位で表した透過率である(なお、これは、以下の図4、図6のグラフについても同様である)。曲線A1〜曲線A5が、それぞれ、最大凹凸距離0μm、±0.2μm、±0.4μm、±0.6μm、及び±0.8μmの場合のスペクトルである。   FIG. 2 shows a spectral spectrum. The horizontal axis of the graph is the wavelength in nm, and the vertical axis is the transmittance in% (this is the same for the graphs of FIGS. 4 and 6 below). Curves A1 to A5 are spectra when the maximum unevenness distance is 0 μm, ± 0.2 μm, ± 0.4 μm, ± 0.6 μm, and ± 0.8 μm, respectively.

なお、比較として、二軸フィルムの代わりにCプレート(Rth=180nmのCプレートと偏光層面にTACフィルム1枚を配置)を用いた場合の、従来例(図12に示した構造)のスペクトルも、曲線B1として、図2に示す。   As a comparison, the spectrum of the conventional example (structure shown in FIG. 12) in the case of using a C plate (C plate of Rth = 180 nm and one TAC film on the polarizing layer surface) instead of the biaxial film is also shown. The curve B1 is shown in FIG.

実施例のスペクトルの形状は、最大凹凸距離に依存せずほぼ相似形であるが、最大凹凸距離が大きくなるにしたがって全体的に透過率が上昇する傾向が見られる。また、短波長側の透過率上昇が、長波長側の透過率上昇よりも大きい傾向が見られる。最大凹凸距離を±0.8μmに設定しても、Cプレートの場合に比べて、広い波長領域におけるフラット性は若干低下していると考えられる。ただし、波長550nm付近の透過率から、輝度透過率は低くできる可能性があると予想できる。   The shape of the spectrum of the example is almost similar without depending on the maximum unevenness distance, but the transmittance tends to increase as the maximum unevenness distance increases. Moreover, the tendency that the transmittance increase on the short wavelength side is larger than the transmittance increase on the long wavelength side is seen. Even when the maximum unevenness distance is set to ± 0.8 μm, it is considered that the flatness in a wide wavelength region is slightly lowered as compared with the case of the C plate. However, it can be expected that the luminance transmittance may be lowered from the transmittance near the wavelength of 550 nm.

二軸フィルムを用いた実施例のスペクトルの透過率は、最大凹凸距離が大きくなるにしたがって全体的に上昇している。このことから、特定波長領域で光透過がないことに伴って生じていた着色が、最大凹凸距離を大きくすることにより緩和できると考えられる。   The spectral transmittance of the example using the biaxial film generally increases as the maximum unevenness distance increases. From this, it is considered that the coloring that has occurred due to the absence of light transmission in the specific wavelength region can be alleviated by increasing the maximum unevenness distance.

次に、方位0°及び180°について、極角50°にて観察したときの、CIE1931xy色度の最大凹凸距離依存性について説明する。なお、光源としては標準光源D65を想定した。   Next, the maximum unevenness distance dependency of CIE1931xy chromaticity when azimuths of 0 ° and 180 ° are observed at a polar angle of 50 ° will be described. As a light source, a standard light source D65 was assumed.

図3の色度座標に、最大凹凸距離を0μmから±0.7μmまで±0.1μmずつ大きくしていったときの、方位0°及び180°の色度を示す。なお、比較として、二軸フィルムの代わりにCプレートを用いた従来例の、方位0°及び180°の色度座標も示す。   The chromaticity coordinates in FIG. 3 show the chromaticity at azimuths of 0 ° and 180 ° when the maximum unevenness distance is increased by ± 0.1 μm from 0 μm to ± 0.7 μm. For comparison, chromaticity coordinates of 0 ° and 180 ° in the conventional example using the C plate instead of the biaxial film are also shown.

最大凹凸距離が0μmである従来構造の場合は、方位0°と180°、すなわち左右方位から観察した場合の色調が大きく異なっていることがわかる。最大凹凸距離が大きくなるにしたがって、方位0°、180°とも無彩色に近いある色度座標に向かって移動していく様子が見られ、0°方位と180°方位の色度の距離が近づいていく傾向が見られる。   In the case of the conventional structure having the maximum unevenness distance of 0 μm, it can be seen that the color tone when observed from the azimuths of 0 ° and 180 °, that is, from the left and right azimuth is greatly different. As the maximum concavo-convex distance increases, it can be seen that the azimuth 0 ° and 180 ° move toward a certain chromaticity coordinate that is close to an achromatic color, and the chromaticity distance between the 0 ° azimuth and 180 ° azimuth approaches. There is a tendency to go.

Cプレート使用時の色度座標は、方位0°、180°でほとんど差がない。二軸フィルム使用の実施例の素子で、最大凹凸距離を大きくしていったときに最終的に向かう色度座標は、Cプレート使用時の方位0°、180°における色度とは異なっている。しかし、最大凹凸距離を大きくすることにより、外観上の着色状態は大幅に改善され、左右の色調の差も緩和されることは明らかである。   The chromaticity coordinates when using the C plate are almost the same at azimuths of 0 ° and 180 °. In the element of the example using the biaxial film, the chromaticity coordinates that finally go when the maximum unevenness distance is increased are different from the chromaticity at the azimuths of 0 ° and 180 ° when the C plate is used. . However, it is clear that by increasing the maximum unevenness distance, the appearance coloring state is greatly improved, and the difference between the left and right color tones is alleviated.

なお、最大凹凸距離が±0.4μmに達するまで、最大凹凸距離変化に伴う色度変化が大きい。最大凹凸距離±0.4μm以上の範囲では、最大凹凸距離変化に伴う色度の変化が小さくなる傾向が見られる。したがって、最大凹凸距離は±0.4μm以上とすることが有効であろう。すなわち、中心セル厚に対して±0.4μm以上のセル厚差を有するセル厚分布となるようにするのが有効であろう。また、言い換えると、基板表面の凹凸の最凸部と最凹部との高さの差は、0.8μm以上とすることが有効であろう。   In addition, the chromaticity change accompanying the maximum uneven | corrugated distance change is large until the maximum uneven | corrugated distance reaches +/- 0.4micrometer. In the range of the maximum unevenness distance of ± 0.4 μm or more, there is a tendency that the change in chromaticity accompanying the change in the maximum unevenness distance is small. Therefore, it may be effective that the maximum unevenness distance is ± 0.4 μm or more. That is, it would be effective to have a cell thickness distribution having a cell thickness difference of ± 0.4 μm or more with respect to the center cell thickness. In other words, it may be effective that the difference in height between the most convex part and the most concave part of the irregularities on the substrate surface is 0.8 μm or more.

さらに、セル厚条件を最適条件である3.5μmとしたCプレート使用構造の液晶表示素子に近い色度を実現するために、実施例の液晶表示素子で、中心セル厚を最適化する検討を行った。完全に等しい色度とする場合は、中心セル厚を、3.5μmから略0.6μmだけ小さくして、2.9μmとする必要があることがわかった。厚さ方向リタデーションとしては、略55nm程度小さくする必要があることがわかった。   Furthermore, in order to realize chromaticity close to the liquid crystal display element of the C plate use structure in which the cell thickness condition is the optimum condition of 3.5 μm, the liquid crystal display element of the example is examined to optimize the center cell thickness. went. It was found that when the chromaticity is completely equal, the center cell thickness needs to be reduced from 3.5 μm by about 0.6 μm to 2.9 μm. It was found that the thickness direction retardation needs to be reduced by about 55 nm.

図4に、中心セル厚を2.9μmとし、最大凹凸距離を±0.4μmとした実施例の液晶表示素子に対する、方位0°、極角50°での観察時のスペクトルを示す。図4にはまた、図2に示したCプレート使用素子のスペクトルも示す。曲線A6が、実施例のスペクトルであり、曲線B2が、Cプレート使用素子のスペクトルである。   FIG. 4 shows a spectrum at the time of observation at an azimuth of 0 ° and a polar angle of 50 ° with respect to the liquid crystal display element of the example in which the center cell thickness is 2.9 μm and the maximum unevenness distance is ± 0.4 μm. FIG. 4 also shows the spectrum of the element using the C plate shown in FIG. Curve A6 is the spectrum of the example, and curve B2 is the spectrum of the element using the C plate.

Cプレート使用素子のスペクトルは、波長450nm程度〜700nm程度で概ねフラットな形状を示す。一方、実施例のスペクトルも、同様な波長範囲で概ねフラットな形状を示す。このように、二軸フィルム使用の実施例の素子を、色調の点でCプレート使用素子と遜色のない特性のものとすることができる。   The spectrum of the element using the C plate shows a substantially flat shape at a wavelength of about 450 nm to 700 nm. On the other hand, the spectrum of the example also shows a substantially flat shape in a similar wavelength range. Thus, the element of the Example using a biaxial film can be made into the thing of the characteristic which is not inferior to a C plate use element at the point of a color tone.

さらに、全体的な透過率の水準は、実施例の素子の方が、Cプレート使用素子よりも低い。輝度透過率の点で、実施例の素子の方が優れていることがわかる。実施例の素子では、無彩色化に伴って、透過率が全体的に上昇するものの、上昇幅は抑制されている。   Furthermore, the overall transmittance level is lower for the element of the example than for the element using the C plate. It can be seen that the device of the example is superior in terms of luminance transmittance. In the element of the example, although the transmittance increases as a whole with achromatic color, the increase width is suppressed.

ただし、中心セル厚を薄くしすぎると、電気光学特性における最大透過率が低下する懸念がある。従来構造において最適であるセル厚3.5μm、リタデーション略320nmから、セル厚2.9μm、リタデーション略270nmまでの間で、中心セル厚、リタデーションを設定し、最大凹凸距離を±0.4μm以上とすれば、電圧無印加時における視角特性を比較的無彩色化できるとともに、正面観察時の電気光学特性を従来素子構造に比べて著しくは低下させないことが可能であろう。これを証明するために、セル厚3.5μmと2.9μmとの間である3.2μmのセル厚では、どのような色度変化が得られるか確認した。   However, if the center cell thickness is made too thin, there is a concern that the maximum transmittance in the electro-optical characteristics is lowered. The center cell thickness and retardation are set between the cell thickness of 3.5 μm and the retardation of about 320 nm, which are optimum in the conventional structure, to the cell thickness of 2.9 μm and the retardation of about 270 nm, and the maximum unevenness distance is set to ± 0.4 μm or more. In this case, the viewing angle characteristics when no voltage is applied can be made relatively achromatic, and the electro-optical characteristics during frontal observation can be prevented from being significantly lowered as compared with the conventional element structure. In order to prove this, it was confirmed what chromaticity change can be obtained at a cell thickness of 3.2 μm, which is between 3.5 μm and 2.9 μm.

図5は、中心セル厚を3.2μmとし、方位0°及び180°について、極角50°にて観察したときの、CIE1931xy色度の最大凹凸距離依存性を示す色度座標である。
最大凹凸距離を0μmから±0.5μmまで大きくしていった。図3と同様に、Cプレート使用素子の色度座標も示す。
FIG. 5 shows chromaticity coordinates indicating the maximum uneven distance dependency of CIE1931xy chromaticity when the central cell thickness is 3.2 μm and the azimuths of 0 ° and 180 ° are observed at a polar angle of 50 °.
The maximum unevenness distance was increased from 0 μm to ± 0.5 μm. Similarly to FIG. 3, the chromaticity coordinates of the C plate using element are also shown.

図3に示した場合と同様に、最大凹凸距離が大きくなるにしたがって、無彩色化が図られ、左右の色調の違いが認識されにくくなる傾向が見られる。最大凹凸距離が±0.5μmで、Cプレート使用の場合に最も近い色調が得られた。   Similar to the case shown in FIG. 3, as the maximum unevenness distance increases, achromatic color is achieved, and the difference between the left and right color tones is less likely to be recognized. The maximum unevenness distance was ± 0.5 μm, and the closest color tone was obtained when the C plate was used.

図6に、最大凹凸距離が±0.5μmの場合における方位0°、極角50°観察時のスペクトルを示す。図2に示したCプレート使用素子のスペクトルも示す。曲線A7が、実施例のスペクトルであり、曲線B3が、Cプレート使用素子のスペクトルである。中心セル厚3.2μmの場合でも、ほぼフラットなスペクトルが得られ、無彩色化が実現していることがわかる。さらに、Cプレート使用の場合よりも透過率が大幅に低くなっており、良好なコントラスト特性が得られることがわかる。   FIG. 6 shows a spectrum at the time of observation at an azimuth of 0 ° and a polar angle of 50 ° when the maximum unevenness distance is ± 0.5 μm. The spectrum of the element using the C plate shown in FIG. 2 is also shown. Curve A7 is the spectrum of the example, and curve B3 is the spectrum of the element using the C plate. It can be seen that even when the center cell thickness is 3.2 μm, a substantially flat spectrum is obtained and achromatic color is realized. Further, it can be seen that the transmittance is significantly lower than that in the case of using the C plate, and a good contrast characteristic can be obtained.

なお、液晶セルの上下双方の垂直配向膜に、ラビングまたは紫外線照射により配向処理を施す例について説明したが、配向処理は、少なくとも片側の垂直配向膜に施せばよい。片側の垂直配向膜のみに配向処理が施された場合でも、良好なコントラスト特性で、無彩色化を図ることが可能である。なお、片側の垂直配向膜のみに配向処理を施す場合は、ランダムな凹凸が形成された基板側の垂直配向膜には配向処理を施さず、平らな対向基板側の垂直配向膜に配向処理を施すことが好ましい。   In addition, although the example which performs an alignment process by rubbing or ultraviolet irradiation to both the upper and lower vertical alignment films of the liquid crystal cell has been described, the alignment process may be performed on at least one vertical alignment film. Even when only one vertical alignment film is subjected to the alignment treatment, it is possible to achieve achromatic color with good contrast characteristics. When the alignment process is applied only to the vertical alignment film on one side, the alignment process is not applied to the vertical alignment film on the flat counter substrate side, and the alignment process is not applied to the vertical alignment film on the substrate side on which random irregularities are formed. It is preferable to apply.

なお、上述のセル構造では、片側のガラス基板にランダムな凹凸が形成されていたが、上下両方のガラス基板にランダムな凹凸を形成してもよい。   In the above-described cell structure, random irregularities are formed on one glass substrate, but random irregularities may be formed on both upper and lower glass substrates.

図1(B)は、上下両側のガラス基板にランダムな凹凸を形成した液晶セル11aを有する液晶表示素子の概略断面図である。上側のガラス基板18aにも、内面にランダムな凹凸が形成されており、その面上に透明電極17aが形成され、透明電極17aに、垂直配向膜16aが塗布されている。他の構成は、図1(A)を参照して説明した液晶表示素子と同様である。   FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display element having a liquid crystal cell 11a in which random irregularities are formed on the upper and lower glass substrates. Also on the upper glass substrate 18a, random irregularities are formed on the inner surface, the transparent electrode 17a is formed on the surface, and the vertical alignment film 16a is applied to the transparent electrode 17a. Other structures are similar to those of the liquid crystal display element described with reference to FIG.

このようなセル構造の液晶表示素子についても、シミュレーション解析を行ったところ、片側の基板に凹凸を形成した場合と同様に、着色を無彩色化し、左右観察時の色調の差を低減しつつ、光透過の全体的な上昇を抑制できることがわかった。   As for the liquid crystal display element having such a cell structure, when a simulation analysis was performed, as in the case where the unevenness was formed on the substrate on one side, the coloring was achromatic, and while reducing the difference in color tone during left-right observation, It was found that the overall increase in light transmission can be suppressed.

なお、このようなセル構造に対しては、一方の基板の凹凸の最凸部と最凹部の中央の高さから、対向基板の凹凸の最凸部と最凹部の中央の高さまでの距離(液晶層厚)を、中心セル厚と定義する。   In addition, for such a cell structure, the distance from the height of the center of the convex and concave portions of one substrate to the height of the central portion of the concave and convex portions of the counter substrate ( The liquid crystal layer thickness) is defined as the center cell thickness.

このようなセル構造の場合は、中心セル厚に対する±0.4μm以上のセル厚差を、上下基板両方の凹凸でまかなえばよい。このため、上下基板それぞれの最大凹凸距離は、片側基板のみに凹凸が形成されている場合の半分となり、±0.2μm以上とするのが好ましい。言い換えると、上下基板それぞれについて、凹凸の最凸部と最凹部との高さの差を、0.4μm以上とするのが好ましい。   In the case of such a cell structure, a difference in cell thickness of ± 0.4 μm or more with respect to the center cell thickness may be covered by unevenness on both the upper and lower substrates. For this reason, the maximum unevenness distance of each of the upper and lower substrates is half that when the unevenness is formed only on one side substrate, and is preferably ± 0.2 μm or more. In other words, for each of the upper and lower substrates, it is preferable that the difference in height between the most convex and concave portions of the unevenness is 0.4 μm or more.

なお、液晶セルの両側の基板に凹凸が形成されている場合においても、少なくとも片側の基板上の垂直配向膜に、配向処理を行えばよい。   Even in the case where irregularities are formed on the substrates on both sides of the liquid crystal cell, the alignment treatment may be performed on at least the vertical alignment film on the substrate on one side.

なお、上記実施例では、1枚の二軸フィルムを使用したが、二軸フィルムを複数枚使用する構成も可能である。例えば、二軸フィルムを2枚重ねて使用することもできる。図7に、このような構成の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図を示す。液晶セルの上側の基板と、上側の偏光層との間に、2枚の二軸フィルムが配置されている点が、図1(A)を参照して説明した液晶表示素子、または、図1(B)を参照して説明した液晶表示素子と異なる。なお、液晶セル11は、片側の基板にランダムな凹凸を有するものであり(図1(A)参照)、液晶セル11aは、両側の基板にランダムな凹凸を有するものである(図1(B)参照)。   In the above embodiment, one biaxial film is used, but a configuration using a plurality of biaxial films is also possible. For example, two biaxial films can be used in an overlapping manner. FIG. 7 is an exploded perspective view schematically showing the liquid crystal display device having such a configuration. The point that two biaxial films are arranged between the upper substrate of the liquid crystal cell and the upper polarizing layer is that the liquid crystal display element described with reference to FIG. It is different from the liquid crystal display element described with reference to (B). Note that the liquid crystal cell 11 has random unevenness on one substrate (see FIG. 1A), and the liquid crystal cell 11a has random unevenness on both substrates (FIG. 1B). )reference).

この構成で、上側の偏光板31bは、偏光層33bに二軸フィルム21bが積層された視角補償板付き偏光板である。視角補償板付き偏光板31bの偏光層33bの吸収軸方位と二軸フィルム21bの面内遅相軸方位とが平行である。また、液晶セル11(または11a)側に配置された2枚目の二軸フィルム41bの吸収軸方位が、偏光層33b側の二軸フィルム21bの吸収軸方位と直交している。   In this configuration, the upper polarizing plate 31b is a polarizing plate with a viewing angle compensation plate in which the biaxial film 21b is laminated on the polarizing layer 33b. The absorption axis direction of the polarizing layer 33b of the polarizing plate 31b with a viewing angle compensation plate and the in-plane slow axis direction of the biaxial film 21b are parallel. Further, the absorption axis direction of the second biaxial film 41b arranged on the liquid crystal cell 11 (or 11a) side is orthogonal to the absorption axis direction of the biaxial film 21b on the polarizing layer 33b side.

また例えば、液晶セルの両側に二軸フィルムを配置する構成も可能である。図8に、このような構成の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図を示す。この液晶表示素子は、液晶セル11(または11a)の上側及び下側の偏光板の双方とも、二軸フィルムを用いた視角補償板付き偏光板としたものである。   For example, the structure which arrange | positions a biaxial film on both sides of a liquid crystal cell is also possible. FIG. 8 is an exploded perspective view schematically showing a liquid crystal display device having such a configuration. In this liquid crystal display element, both the upper and lower polarizing plates of the liquid crystal cell 11 (or 11a) are polarizing plates with viewing angle compensation plates using biaxial films.

下側の偏光板1cでは、偏光層2cの吸収軸方位と二軸フィルム41cの面内遅相軸方位とが直交し、上側の偏光板31cでは、偏光層33cの吸収軸方位と二軸フィルム21cの面内遅相軸方位とが直交している。下側の二軸フィルム41cの面内遅相軸方位と、上側の二軸フィルム21cの面内遅相軸方位とが直交している。なお、上下偏光層の吸収軸方位は、図1(A)等を参照して説明した素子と同様である。   In the lower polarizing plate 1c, the absorption axis direction of the polarizing layer 2c and the in-plane slow axis direction of the biaxial film 41c are orthogonal to each other, and in the upper polarizing plate 31c, the absorption axis direction of the polarizing layer 33c and the biaxial film. The in-plane slow axis direction of 21c is orthogonal. The in-plane slow axis orientation of the lower biaxial film 41c is orthogonal to the in-plane slow axis orientation of the upper biaxial film 21c. The absorption axis orientation of the upper and lower polarizing layers is the same as that of the element described with reference to FIG.

図7及び図8に示したような2枚の二軸フィルムを用いる素子では、各々の二軸フィルムの厚さ方向リタデーションRthを、1枚の二軸フィルムを用いる素子の二軸フィルムの厚さ方向リタデーションの半分程度に設定すればよい。   In the element using two biaxial films as shown in FIGS. 7 and 8, the thickness direction retardation Rth of each biaxial film is set to the thickness of the biaxial film of the element using one biaxial film. What is necessary is just to set to about half of direction retardation.

なお、上記では、例えばラビングや紫外光照射による配向制御について説明したが、配向制御の他の例として、特開2004−252298号公報の「発明の実施の形態」の欄に記載されているような技術もある。この技術では、液晶セルの上下基板それぞれの透明電極に、複数の矩形状または平行四辺形状の開口部(スリット)を一定間隔で設ける。平面視上(表示面内で)、上側透明電極上のスリットと、下側透明電極上のスリットとを一定間隔で交互に配置する。このような構造で斜めの電界を発生させることによっても、液晶分子の配向方向を制御することが可能である。このような構成では、垂直配向膜にラビング等の配向処理を行う必要がない。   In the above description, for example, the orientation control by rubbing or ultraviolet light irradiation has been described. However, as another example of the orientation control, it is described in the “Embodiment of the Invention” column of JP-A-2004-252298. Technology is also available. In this technique, a plurality of rectangular or parallelogram-shaped openings (slits) are provided at regular intervals on the transparent electrodes on the upper and lower substrates of the liquid crystal cell. In plan view (within the display surface), the slits on the upper transparent electrode and the slits on the lower transparent electrode are alternately arranged at regular intervals. It is also possible to control the alignment direction of the liquid crystal molecules by generating an oblique electric field with such a structure. In such a configuration, it is not necessary to perform alignment treatment such as rubbing on the vertical alignment film.

次に、第2の実施例の液晶表示素子について説明する。第1の実施例の液晶表示素子は、液晶層の厚さ方向リタデーションとして320nm近辺を想定したものであった。この近辺のリタデーションがあれば、スタティック駆動(アクティブマトリクス駆動)や、〜1/4デューティマルチプレックス駆動にて良好な表示状態が得られると考えられる。   Next, the liquid crystal display element of the second embodiment will be described. In the liquid crystal display element of the first example, the thickness direction retardation of the liquid crystal layer was assumed to be around 320 nm. If there is retardation in the vicinity, it is considered that a good display state can be obtained by static driving (active matrix driving) or ˜¼ duty multiplex driving.

第2の実施例の液晶表示素子は、マルチプレックス駆動において1/8デューティ以上(分母が8以上)の駆動条件に適したものを想定しており、第1の実施例よりも液晶層の厚さ方向リタデーションが大きいものである。   The liquid crystal display element of the second embodiment is assumed to be suitable for driving conditions of 1/8 duty or more (the denominator is 8 or more) in multiplex driving, and the thickness of the liquid crystal layer is larger than that of the first embodiment. The vertical retardation is large.

図9は、第2の実施例の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図である。図1(A)に示した第1の実施例の液晶表示素子との構成の違いについて説明する。第1の実施例の素子は、液晶セルと、上側の偏光板との間に、1枚の二軸フィルムが配置されていたが、第2の実施例では、液晶セル11dと上側の偏光板31との間に、1枚のCプレート51と1枚の二軸フィルム21dとが配置されている。   FIG. 9 is an exploded perspective view schematically showing the liquid crystal display element of the second embodiment. A difference in configuration from the liquid crystal display element of the first embodiment shown in FIG. 1A will be described. In the device of the first embodiment, one biaxial film is disposed between the liquid crystal cell and the upper polarizing plate. However, in the second embodiment, the liquid crystal cell 11d and the upper polarizing plate are disposed. A single C plate 51 and a single biaxial film 21d are disposed between them.

液晶セル11d側にCプレート51が配置され、上側の偏光板31側に二軸フィルム21dが配置されている。二軸フィルム21dの面内遅相軸方位が、最近傍の偏光層である上側偏光板31の偏光層33の吸収軸方位と平行である。Cプレート51の厚さ方向リタデーションRthは220nmである。   A C plate 51 is disposed on the liquid crystal cell 11d side, and a biaxial film 21d is disposed on the upper polarizing plate 31 side. The in-plane slow axis direction of the biaxial film 21d is parallel to the absorption axis direction of the polarizing layer 33 of the upper polarizing plate 31, which is the nearest polarizing layer. The thickness direction retardation Rth of the C plate 51 is 220 nm.

液晶セル11dの液晶層中の液晶材料の複屈折異方性Δnは、略0.15である。この液晶材料を用い、凹凸がない従来構造の液晶セルの最適セル厚は4μmである。液晶セル11dは、図1(A)に示した第1の実施例の液晶表示素子と同様に、片側の基板にランダムな凹凸が形成されたものである。液晶セル11dの上下の垂直配向膜の少なくとも一方に配向処理が施され、所望のプレティルト角を有するモノドメイン垂直配向が形成されている。   The birefringence anisotropy Δn of the liquid crystal material in the liquid crystal layer of the liquid crystal cell 11d is approximately 0.15. Using this liquid crystal material, the optimum cell thickness of a liquid crystal cell having a conventional structure with no irregularities is 4 μm. The liquid crystal cell 11d is obtained by forming random irregularities on a substrate on one side, like the liquid crystal display element of the first embodiment shown in FIG. An alignment process is performed on at least one of the upper and lower vertical alignment films of the liquid crystal cell 11d to form a monodomain vertical alignment having a desired pretilt angle.

その他、上下偏光層の吸収軸方位、二軸フィルムのリタデーション等の条件を、図1(A)を参照して説明した第1の実施例と同様にして、第2の実施例の液晶表示素子に対するシミュレーションを行った。なお、中心セル厚及び最大凹凸距離の定義は、第1の実施例と同様である。   In addition, the liquid crystal display element of the second embodiment is made in the same manner as the first embodiment described with reference to FIG. 1A with respect to the conditions such as the absorption axis orientation of the upper and lower polarizing layers and the retardation of the biaxial film. A simulation was performed. The definitions of the center cell thickness and the maximum unevenness distance are the same as in the first embodiment.

図10は、中心セル厚を4μmとし、方位0°及び180°について、極角50°にて観察したときの、CIE1931xy色度の最大凹凸距離依存性を示す色度座標である。
最大凹凸距離を0μmから±0.5μmまで大きくしていった。Cプレートのみを使用した従来構造の素子の色度座標も示す。
FIG. 10 shows chromaticity coordinates indicating the maximum uneven distance dependency of CIE1931xy chromaticity when the central cell thickness is 4 μm and the azimuths of 0 ° and 180 ° are observed at a polar angle of 50 °.
The maximum unevenness distance was increased from 0 μm to ± 0.5 μm. Also shown is the chromaticity coordinates of a conventional structure element using only the C plate.

第1の実施例の場合と同様に、最大凹凸距離が増加するにしたがって、色度座標は無彩色の方向にシフトする傾向があり、左右の色調差が改善していくことが確認できる。従来構造で最適なセル厚4μmを中心セル厚に設定すると、第1の実施例と同様に、Cプレートを用いた従来構造と比べて色度がずれていることがわかる。   As in the case of the first embodiment, as the maximum unevenness distance increases, the chromaticity coordinates tend to shift in the direction of the achromatic color, and it can be confirmed that the color tone difference between the left and right is improved. When the optimum cell thickness of 4 μm in the conventional structure is set as the center cell thickness, it can be seen that the chromaticity is deviated from the conventional structure using the C plate as in the first embodiment.

本実施例においても、中心セル厚を小さい方にシフトさせることにより、Cプレート使用素子の特性に近づくことを確認した。良好な中心セル厚は、略3.4μm〜4μmであり、それに対応する厚さ方向リタデーションは略510nm〜600nmである。最大凹凸距離は±0.4μm以上(リタデーションとしては±60nm以上)に設定することが好ましい。なお、第1の実施例と同様に、液晶セルの上下両側の基板に凹凸を形成する構成としてもよい。この場合、最大凹凸距離は上下基板それぞれについて、±0.2μm以上とすることが好ましい。   Also in this example, it was confirmed that by shifting the center cell thickness to a smaller one, the characteristics of the C plate using element were approached. A good center cell thickness is approximately 3.4 μm to 4 μm, and a corresponding thickness direction retardation is approximately 510 nm to 600 nm. The maximum unevenness distance is preferably set to ± 0.4 μm or more (retardation is ± 60 nm or more). As in the first embodiment, the liquid crystal cell may have a configuration in which irregularities are formed on the upper and lower substrates. In this case, the maximum unevenness distance is preferably set to ± 0.2 μm or more for each of the upper and lower substrates.

第1及び第2の実施例から、中心セル厚及び最大凹凸距離の最適範囲の共通するところを見出すと、従来構造の最適リタデーションに対応する最適セル厚を基準にした場合、中心セル厚は、その略80%〜100%に設定し、最大凹凸距離の絶対値は、その略10%以上(片側基板のみ凹凸を有する場合)、または、その略5%以上(両側基板双方に凹凸を有する場合の各基板について)に設定することが好ましい。   From the first and second embodiments, when a common place of the optimum range of the center cell thickness and the maximum unevenness distance is found, when the optimum cell thickness corresponding to the optimum retardation of the conventional structure is used as a reference, the center cell thickness is The absolute value of the maximum concavo-convex distance is set to approximately 80% to 100%, and the absolute value of the maximum concavo-convex distance is approximately 10% or more (when there is unevenness only on one side substrate), or approximately 5% or more (when both sides have unevenness) It is preferable to set for each of the substrates.

したがって、最大凹凸距離の絶対値は、中心セル厚の略10%以上(片側基板のみ凹凸を有する場合)、または、その略5%以上(両側基板双方に凹凸を有する場合の各基板について)に設定することが好ましい。なお、最大凹凸距離の絶対値の上限は、中心セル厚となる。   Therefore, the absolute value of the maximum unevenness distance is about 10% or more of the center cell thickness (when there is unevenness only on one side of the substrate), or about 5% or more (for each substrate when both sides have unevenness). It is preferable to set. The upper limit of the absolute value of the maximum unevenness distance is the center cell thickness.

また、セル基板内面の凹凸の最凸部と最凹部との高さの差は、片側基板のみに凹凸を形成する場合は、0.8μm以上とするのが好ましく、両側基板の双方に凹凸を形成する場合は、各基板について0.4μm以上とするのが好ましい。なお、凹凸の面内ピッチは、1μm〜20μm程度でランダムに分布していることが好ましい(このようなピッチで凹凸が分布した領域が含まれることが好ましい)。   In addition, the difference in height between the most convex part and the most concave part of the concave and convex portions on the inner surface of the cell substrate is preferably 0.8 μm or more when the concave and convex portions are formed only on one side substrate, and the concave and convex portions are formed on both side substrates. When forming, it is preferable to set it as 0.4 micrometer or more about each board | substrate. Note that the in-plane pitch of the unevenness is preferably randomly distributed at about 1 μm to 20 μm (it is preferable that a region where the unevenness is distributed at such a pitch is included).

以上、第1及び第2の実施例で説明したように、視角補償手段として少なくとも1枚の二軸フィルムが偏光層と液晶層との間に配置された垂直配向型の液晶表示素子において、液晶セルの少なくとも一方の基板の内面にランダムな凹凸を形成することにより、電圧無印加時、深い視角での観察時に見られる着色の無彩色化を図ることができる。なお、Cプレートを使用した場合に比べて、輝度を良好に抑制することも可能である。モノドメイン垂直配向セルを用いた液晶表示素子では、さらに、左右の色調の着色度合いの非対称性を低減する効果も有する。なお、二軸フィルムを液晶セルの片側のみに配置するとき、必要に応じて、液晶セルの上側、下側のどちらに配置することも可能である。   As described above in the first and second embodiments, in the vertical alignment type liquid crystal display element in which at least one biaxial film is disposed between the polarizing layer and the liquid crystal layer as the viewing angle compensation means, the liquid crystal By forming random irregularities on the inner surface of at least one substrate of the cell, it is possible to achieve achromatic coloration that is seen when observing at a deep viewing angle when no voltage is applied. In addition, it is also possible to suppress the luminance better than when the C plate is used. In the liquid crystal display element using the monodomain vertical alignment cell, there is also an effect of reducing the asymmetry of the coloring degree of the left and right color tones. When the biaxial film is disposed only on one side of the liquid crystal cell, it can be disposed on either the upper side or the lower side of the liquid crystal cell as necessary.

実施例の技術を適用可能な液晶表示素子としては、例えば、セグメント表示スタティック駆動液晶表示素子、セグメント表示単純マトリクス駆動液晶表示素子、ドットマトリクス表示単純マトリクス駆動表示素子、1つの液晶表示素子内に、セグメント表示スタティック駆動液晶表示素子部分とセグメント表示単純マトリクス駆動液晶表示素子部分とを含む液晶表示素子、薄膜トランジスタ(TFT)駆動を含むアクティブマトリクス駆動液晶表示素子、等が挙げられる。   Examples of liquid crystal display elements to which the technology of the embodiment can be applied include, for example, a segment display static drive liquid crystal display element, a segment display simple matrix drive liquid crystal display element, a dot matrix display simple matrix drive display element, and one liquid crystal display element. Examples include a liquid crystal display element including a segment display static drive liquid crystal display element part and a segment display simple matrix drive liquid crystal display element part, an active matrix drive liquid crystal display element including a thin film transistor (TFT) drive, and the like.

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

図1(A)は、第1の実施例の液晶表示素子の概略断面図であり、図1(B)は、第1の実施例の一変形例の液晶表示素子の概略断面図である。FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the liquid crystal display element of the first embodiment, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display element of a modification of the first embodiment. 図2は、中心セル厚を3.5μmとした第1の実施例の液晶表示素子の分光スペクトルである。FIG. 2 is a spectral spectrum of the liquid crystal display element of the first embodiment in which the center cell thickness is 3.5 μm. 図3は、中心セル厚を3.5μmとした第1の実施例の液晶表示素子のCIE1931xy色度を示す色度図である。FIG. 3 is a chromaticity diagram showing CIE1931xy chromaticity of the liquid crystal display element of the first embodiment in which the center cell thickness is 3.5 μm. 図4は、中心セル厚を2.9μmとした第1の実施例の液晶表示素子の分光スペクトルである。FIG. 4 is a spectral spectrum of the liquid crystal display element of the first embodiment in which the center cell thickness is 2.9 μm. 図5は、中心セル厚を3.2μmとした第1の実施例の液晶表示素子のCIE1931xy色度を示す色度図である。FIG. 5 is a chromaticity diagram showing CIE1931xy chromaticity of the liquid crystal display element of the first embodiment in which the center cell thickness is 3.2 μm. 図6は、中心セル厚を3.2μmとした第1の実施例の液晶表示素子の分光スペクトルである。FIG. 6 is a spectral spectrum of the liquid crystal display element of the first embodiment in which the center cell thickness is 3.2 μm. 図7は、第1の実施例の他の変形例の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図である。FIG. 7 is an exploded perspective view schematically showing a liquid crystal display element of another modification of the first embodiment. 図8は、第1の実施例のさらに他の変形例の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view schematically showing a liquid crystal display element of still another modification of the first embodiment. 図9は、第2の実施例の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view schematically showing the liquid crystal display element of the second embodiment. 図10は、第2の実施例の液晶表示素子のCIE1931xy色度を示す色度図である。FIG. 10 is a chromaticity diagram showing CIE1931xy chromaticity of the liquid crystal display element of the second embodiment. 図11は、第1の比較例の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図である。FIG. 11 is an exploded perspective view schematically showing the liquid crystal display element of the first comparative example. 図12は、第2の比較例の液晶表示素子を概略的に示す分解斜視図である。FIG. 12 is an exploded perspective view schematically showing a liquid crystal display element of a second comparative example. 図13は、第1及び第2の比較例の液晶表示素子の分光スペクトルである。FIG. 13 shows spectral spectra of the liquid crystal display elements of the first and second comparative examples. 図14は、第1の比較例の液晶表示素子の0°及び180°方位から観察した場合の分光スペクトルである。FIG. 14 is a spectrum when the liquid crystal display element of the first comparative example is observed from 0 ° and 180 ° azimuths. 図15は、第2の比較例の液晶表示素子の0°及び180°方位から観察した場合の分光スペクトルである。FIG. 15 is a spectrum obtained when the liquid crystal display element of the second comparative example is observed from 0 ° and 180 ° azimuths.

符号の説明Explanation of symbols

1 偏光板
2 偏光層
3 TACフィルム
11 液晶セル
12 下側ガラス基板
13 下側透明電極
14 下側垂直配向膜
15 液晶層
16 上側垂直配向膜
17 上側透明電極
18 上側ガラス基板
21 二軸フィルム
31 偏光板
32 TACフィルム
33 偏光層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polarizing plate 2 Polarizing layer 3 TAC film 11 Liquid crystal cell 12 Lower glass substrate 13 Lower transparent electrode 14 Lower vertical alignment film 15 Liquid crystal layer 16 Upper vertical alignment film 17 Upper transparent electrode 18 Upper glass substrate 21 Biaxial film 31 Polarization Plate 32 TAC film 33 Polarizing layer

Claims (10)

第1の偏光層と、
前記第1の偏光層の上方に配置された垂直配向型の液晶セルと、
前記液晶セルの上方に配置され、前記第1の偏光層に対してクロスニコル配置された第2の偏光層と、
前記第1の偏光層と前記液晶セルとの間、及び、前記第2の偏光層と前記液晶セルとの間の少なくとも一方に配置された負の二軸光学異方性を有する光学補償板と
を有し、
前記液晶セルは、相互に対向配置された第1及び第2の基板と、該第1及び第2の基板上にそれぞれ形成された透明電極と、該第1及び第2の基板の間に挟まれた液晶層とを含み、該第1及び第2の基板の少なくとも一方の、該液晶層側の表面の全面に面内分布及び高さ分布がランダムな凹凸が形成されている液晶表示素子。
A first polarizing layer;
A vertical alignment type liquid crystal cell disposed above the first polarizing layer;
A second polarizing layer disposed above the liquid crystal cell and arranged in crossed Nicols with respect to the first polarizing layer;
An optical compensator having negative biaxial optical anisotropy disposed between at least one of the first polarizing layer and the liquid crystal cell and between the second polarizing layer and the liquid crystal cell; Have
The liquid crystal cell is sandwiched between a first substrate and a second substrate disposed opposite to each other, a transparent electrode formed on each of the first and second substrates, and the first and second substrates. A liquid crystal display element, wherein at least one of the first and second substrates is provided with irregularities with random in- plane distribution and height distribution over the entire surface on the liquid crystal layer side.
前記第1の基板の前記液晶層側の第1の表面に、前記凹凸が形成されており、前記第2の基板の前記液晶層側の第2の表面は、平面であり、該第1の表面の凹凸の最凸部と最凹部との中央の高さから、該第2の表面までの距離を中心セル厚と定義したとき、該中央の高さから該最凸部までの距離、及び、該中央の高さから該最凹部までの距離が、ともに、該中心セル厚の10%以上である請求項1に記載の液晶表示素子。   The unevenness is formed on the first surface of the first substrate on the liquid crystal layer side, and the second surface of the second substrate on the liquid crystal layer side is a plane, and the first surface When the center cell thickness is defined as the distance from the center height of the most convex part and the most concave part of the surface irregularities to the second surface, the distance from the center height to the most convex part, and 2. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the distance from the central height to the most concave portion is 10% or more of the central cell thickness. 前記第1の基板の前記液晶層側の第1の表面に、前記凹凸が形成されており、前記第2の基板の前記液晶層側の第2の表面は、平面であり、該第1の表面の凹凸の最凸部と最凹部との高さの差が、0.8μm以上である請求項1または2に記載の液晶表示素子。   The unevenness is formed on the first surface of the first substrate on the liquid crystal layer side, and the second surface of the second substrate on the liquid crystal layer side is a plane, and the first surface The liquid crystal display element according to claim 1, wherein a difference in height between the most convex part and the most concave part of the unevenness on the surface is 0.8 μm or more. 前記第1の基板の前記液晶層側の第1の表面、及び、前記第2の基板の前記液晶層側の第2の表面の双方に、前記凹凸が形成されており、該第1の表面の凹凸の最凸部と最凹部との中央の高さから、該第2の表面の凹凸の最凸部と最凹部との中央の高さまでの距離を中心セル厚と定義したとき、該第1及び第2の表面のそれぞれについて、該中央の高さから該最凸部までの距離、及び、該中央の高さから該最凹部までの距離が、ともに、該中心セル厚の5%以上である請求項1に記載の液晶表示素子。   The unevenness is formed on both the first surface on the liquid crystal layer side of the first substrate and the second surface on the liquid crystal layer side of the second substrate, and the first surface When the distance from the center height of the most convex part and the most concave part of the concave and convex parts to the center height of the convex part and the most concave part of the concave and convex parts on the second surface is defined as the center cell thickness, For each of the first and second surfaces, the distance from the central height to the most convex part and the distance from the central height to the most concave part are both 5% or more of the central cell thickness. The liquid crystal display element according to claim 1. 前記第1の基板の前記液晶層側の第1の表面、及び、前記第2の基板の前記液晶層側の第2の表面の双方に、前記凹凸が形成されており、該第1の表面の凹凸の最凸部と最凹部との高さの差、及び、該第2の表面の凹凸の最凸部と最凹部との高さの差が、ともに、0.4μm以上である請求項1または4に記載の液晶表示素子。   The unevenness is formed on both the first surface on the liquid crystal layer side of the first substrate and the second surface on the liquid crystal layer side of the second substrate, and the first surface The difference in height between the most convex part and the most concave part of the concave and convex parts and the difference in height between the convex part and the most concave part of the concave and convex parts on the second surface are both 0.4 μm or more. 5. A liquid crystal display element according to 1 or 4. 前記第1の基板の前記液晶層側の表面、及び、前記第2の前記液晶層側の表面に、それぞれ、垂直配向膜が形成されており、前記凹凸の形成された表面上の、前記透明電極及び垂直配向膜の積層の厚さは、該凹凸の最凸部と最凹部との高さの差よりも薄い請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示素子。 The first of said liquid crystal layer side of the surface of the substrate, and the surface of the second liquid crystal layer side, are respectively the vertical alignment film and is formed on the formed concavo-convex surface the thickness of the lamination of the transparent conductive Goku及 beauty vertical alignment film, liquid crystal display according to any one of the thin claims 1-5 than the difference in height between the top protrusion and the uppermost recess uneven element. 前記第1の基板の前記液晶層側の上方、及び、前記第2の基板の前記液晶層側の上方に、それぞれ、垂直配向膜が形成されており、前記第1及び第2の基板の一方の基板側の垂直配向膜に、プレティルト角が発現するように配向処理が施され、他方の基板側の垂直配向膜には配向処理が施されていない請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶表示素子。   Vertical alignment films are formed above the liquid crystal layer side of the first substrate and above the liquid crystal layer side of the second substrate, respectively, and one of the first and second substrates is formed. The vertical alignment film on the substrate side is subjected to an alignment treatment so that a pretilt angle is expressed, and the vertical alignment film on the other substrate side is not subjected to the alignment treatment. The liquid crystal display element as described. 前記第1の基板の前記液晶層側の表面に、前記凹凸が形成されており、前記第2の基板の前記液晶層側の表面は、平面であり、該第1の基板の該液晶層側の上方、及び、前記第2の基板の該液晶層側の上方に、それぞれ、垂直配向膜が形成されており、該第2の基板側の垂直配向膜に、プレティルト角が発現するように配向処理が施され、該第1の基板側の垂直配向膜には配向処理が施されていない請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示素子。   The unevenness is formed on the surface of the first substrate on the liquid crystal layer side, the surface of the second substrate on the liquid crystal layer side is a flat surface, and the liquid crystal layer side of the first substrate is A vertical alignment film is formed above the second substrate and above the liquid crystal layer side of the second substrate, and the vertical alignment film on the second substrate side is aligned so that a pretilt angle is expressed. The liquid crystal display element according to claim 1, wherein the liquid crystal display element is subjected to a treatment, and the vertical alignment film on the first substrate side is not subjected to the alignment treatment. 前記配向処理は、ラビングまたは紫外線照射による請求項7または8に記載の液晶表示素子。   The liquid crystal display element according to claim 7, wherein the alignment treatment is performed by rubbing or ultraviolet irradiation. 前記第1及び第2の基板上の透明電極に、それぞれ、複数の矩形状または平行四辺形状の開口部が形成されており、平面視上、該第1の基板側の透明電極の開口部と、該第2の基板側の透明電極の開口部とが、交互に配置されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の液晶表示素子。 Wherein the first and second transparent electrodes on the substrate, each of the plurality of being rectangular or parallelogram-shaped openings formed, in a plan view, the opening of the transparent electrodes of the first substrate side parts and an opening of the transparent electrodes of the second substrate side, the liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 6 are arranged alternately.
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