JP5316270B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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この発明は、ディスコティック液晶層を有する視野角改善素子を備えた液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device including a viewing angle improving element having a discotic liquid crystal layer.

液晶表示装置としては、対向配置された一対の基板の互いに向き合う内面にそれぞれ互いに対向する領域により複数の画素を形成する電極が設けられ、前記一対の基板間に、液晶分子を前記基板間において実質的に90°の捩れ角でツイスト配向させた液晶層が設けられた液晶素子と、前記液晶素子を挟んで配置された一対の偏光板とにより構成されたTN(ツイステッド・ネマティック)型のものが広く利用されている。   In the liquid crystal display device, electrodes that form a plurality of pixels are provided on the mutually facing inner surfaces of a pair of substrates arranged opposite to each other, and liquid crystal molecules are substantially interposed between the substrates between the pair of substrates. In particular, a TN (twisted nematic) type composed of a liquid crystal element provided with a liquid crystal layer twist-aligned at a twist angle of 90 ° and a pair of polarizing plates arranged with the liquid crystal element sandwiched therebetween. Widely used.

しかし、このTN型液晶表示装置は、表示の視野角(表示を良好なコントラストで観察できる観察角度範囲)が狭いという問題をもっている。   However, this TN type liquid crystal display device has a problem that the viewing angle of display (observation angle range in which display can be observed with good contrast) is narrow.

そのため、従来から、前記液晶素子と一対の偏光板との間にそれぞれ、ディスコティック液晶分子を、そのチルト方向を一方向に揃え、且つ前記偏光板に対向する面と前記液晶素子に対向する面の一方から他方に向かって順次チルト角を異ならせて配向させたディスコティック液晶層を有する視野角改善素子を配置することにより、視野角を広くした液晶表示装置が提案されている(特許文献1参照)。   Therefore, conventionally, a discotic liquid crystal molecule is aligned between the liquid crystal element and the pair of polarizing plates, the tilt direction is aligned in one direction, and the surface facing the polarizing plate and the surface facing the liquid crystal element A liquid crystal display device having a wide viewing angle has been proposed by disposing a viewing angle improving element having a discotic liquid crystal layer oriented with different tilt angles sequentially from one to the other (Patent Document 1). reference).

特開2000−338489号公報JP 2000-338489 A

しかし、前記視野角改善素子を備えた液晶表示装置は、前記液晶素子の液晶層及び前記視野角改善素子のディスコティック液晶層の光学特性に波長依存性があり、その光学的作用が視角(表示の観察方向)によって変化するため、視角の変化に応じて表示の色相が変化する。   However, in the liquid crystal display device including the viewing angle improving element, the optical characteristics of the liquid crystal layer of the liquid crystal element and the discotic liquid crystal layer of the viewing angle improving element are wavelength-dependent, and the optical action is the viewing angle (display). Therefore, the hue of the display changes according to the change in the viewing angle.

この色相の変化は、一対の偏光板をそれぞれの透過軸を実質的に互いに直交させて配置したノーマリーホワイトモードの液晶表示装置では、黒表示の色が視角に応じて著しく変化する。   This change in hue is such that in a normally white mode liquid crystal display device in which a pair of polarizing plates are arranged with their transmission axes substantially orthogonal to each other, the color of black display changes significantly according to the viewing angle.

そして、液晶素子にその複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の3色のカラーフィルタを備えさせたカラー液晶表示装置では、視角による各色の光の透過強度が視角に依存して変化するため、視角に応じて観察されるカラー画像の色相が変化し、またコントラストも低下する。   In a color liquid crystal display device in which a liquid crystal element is provided with three color filters of red, green, and blue corresponding to the plurality of pixels, the transmission intensity of light of each color depending on the viewing angle varies depending on the viewing angle. Therefore, the hue of the color image observed according to the viewing angle changes, and the contrast also decreases.

この発明は、視野角が広く、しかも視角による表示の色変化がほとんど無く、広い視野角にわたって、実質的に同じコントラスト及び色相のカラー画像を観察させることができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。   An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device which has a wide viewing angle and hardly changes the display color depending on the viewing angle, and allows a color image having substantially the same contrast and hue to be observed over a wide viewing angle. It is what.

前記目的を果たすため、本発明の液晶表示素子の一態様は、一対の基板間に、液晶分子を前記基板間において90°の捩れ角でツイスト配向させた液晶層が設けられた液晶素子と、前記液晶素子を挟んで配置され、基材と、当該基材の上に形成されたディスコティック液晶分子を含むディスコティック液晶層と、を有する一対の視野角改善素子と、前記一対の視野角改善素子を挟んで配置された互いに直交する方向に透過軸を有する一対の偏光板と、を備え、前記ディスコティック液晶層は、前記基材の前記液晶素子と対向する側の対向面に形成され、前記ディスコティック液晶分子は、前記基材の前記対向面から前記液晶素子に向かって、前記対向面に対するチルト方向のチルト角が順次大きくなるように配向し、前記チルト方向の方位角は、前記ディスコティック液晶層に隣接する前記基板の前記液晶層側の面における液晶分子配向方向の方位角と180度異なり、前記ディスコティック液晶分子のチルト角の平均チルト角αは、前記液晶分子を前記基板から立ち上がり配向させる電圧を前記液晶素子の電極間に印加したときの前記液晶分子の平均チルト角をθとしたとき、α=90−θの関係を満たす値に設定されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an embodiment of the liquid crystal display element of the present invention includes a liquid crystal element in which a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are twist-aligned at a twist angle of 90 ° between the substrates is provided between a pair of substrates; A pair of viewing angle improving elements arranged across the liquid crystal element and having a base material and a discotic liquid crystal layer including discotic liquid crystal molecules formed on the base material, and the pair of viewing angle improvements A pair of polarizing plates having transmission axes in directions orthogonal to each other and sandwiching the element , and the discotic liquid crystal layer is formed on a facing surface of the base facing the liquid crystal element, The discotic liquid crystal molecules are aligned so that a tilt angle in a tilt direction with respect to the facing surface sequentially increases from the facing surface of the substrate toward the liquid crystal element, and an azimuth angle in the tilt direction The discotic depends azimuth and 180 ° of the liquid crystal molecular alignment direction in the plane of the liquid crystal layer side of the substrate adjacent to the liquid crystal layer, an average tilt angle α of the tilt angle of the discotic liquid crystal molecules, the liquid crystal molecules the when the average tilt angle of the liquid crystal molecules when a voltage is rising oriented from the substrate is applied between the electrodes of the liquid crystal element theta, is set to a value satisfying the relationship of α = 90-θ, it It is characterized by.

この発明の液晶表示装置は、視野角が広く、しかも視角による表示の色変化がほとんど無く、広い視野角にわたって、実質的に同じコントラスト及び色相のカラー画像を観察させることができる。The liquid crystal display device of the present invention has a wide viewing angle, and there is almost no change in display color depending on the viewing angle, and a color image having substantially the same contrast and hue can be observed over a wide viewing angle.

この発明の第1の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。1 is a cross-sectional view of a part of a liquid crystal display device showing a first embodiment of the present invention; 視野角改善素子のディスコティック液晶層の模式的断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a discotic liquid crystal layer of a viewing angle improving element. 前記液晶表示装置の液晶素子の一対の基板の近傍における液晶分子配向方向と、一対の偏光板の透過軸の向きと、一対の視野角改善素子の基板投影光学軸の向きとを示す図。Shows the liquid crystal molecular alignment direction in the vicinity of the pair of substrates of the liquid crystal element of the liquid crystal display device, the direction of the transmission axis of the pair of polarizing plates, the direction of the substrate projection optical axes of the pair of viewing angle improvement element. この発明の第2の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。Sectional drawing of the part of liquid crystal display device which shows 2nd Example of this invention. この発明の第2の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。Sectional drawing of the part of liquid crystal display device which shows 2nd Example of this invention. Δn(450nm)/Δn(650nm)の値が1.06〜1.13の各液晶を用いた液晶表示素子における液晶層の各Δndに対するカラーシフトの値を示す図。The figure which shows the value of the color shift with respect to each (DELTA) nd of the liquid-crystal layer in the liquid crystal display element using each liquid crystal whose value of (DELTA) n (450nm) / (DELTA) n (650nm) is 1.06-1.13. 液晶素子の液晶のΔndと横コントラスト及び上コントラストとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between (DELTA) nd of a liquid crystal layer of a liquid crystal element, a horizontal contrast, and an upper contrast. 液晶素子に印加する電圧と液晶分子の平均チルト角との関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a voltage applied to a liquid crystal element and an average tilt angle of liquid crystal molecules. 前記液晶表示装置の横コントラストを示す図。The figure which shows the horizontal contrast of the said liquid crystal display device. 前記液晶表示装置のカラーシフトを示す図。FIG. 3 is a diagram showing a color shift of the liquid crystal display device. 前記液晶表示装置の上方向コントラストを示す図。The figure which shows the upward contrast of the said liquid crystal display device. 前記液晶表示装置の中間調を表示したときの横方向カラーシフトを示す図。The figure which shows the horizontal color shift when the halftone of the said liquid crystal display device is displayed. 前記液晶表示装置の黒を表示したときの上方向カラーシフトを示す図。The figure which shows the upward color shift when displaying the black of the said liquid crystal display device. 比較例1,2と実施例1,2の白を表示したときのカラーシフトの視角依存性を示す図。The figure which shows the viewing angle dependence of the color shift when the white of the comparative examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 is displayed. 比較例1,2と実施例1,2の黒を表示したときのカラーシフトの視角依存性を示す図。The figure which shows the viewing angle dependence of the color shift when the black of the comparative examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 is displayed. 比較例1,2と実施例1,2の50%の中間調を表示したときのカラーシフトの視角依存性を示す図。The figure which shows the viewing angle dependence of the color shift when the halftone of 50% of the comparative examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 is displayed. 比較例1,2と実施例1,2の20%の中間調を表示したときのカラーシフトの視角依存性を示す図。The figure which shows the viewing angle dependence of the color shift when the halftone of 20% of the comparative examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 is displayed. 実施例2の印加電圧に対する上方向相対透過率の液晶層厚依存性を示す図。FIG. 6 is a diagram showing the liquid crystal layer thickness dependence of the upward relative transmittance with respect to the applied voltage in Example 2. 比較例2の上方向相対透過率の液晶層厚依存性を示す図。The figure which shows the liquid crystal layer thickness dependence of the upper direction relative transmittance of the comparative example 2.

図1〜図3はこの発明の第1の実施例を示しており、図1は液晶表示装置の一部分の断面図である。   1 to 3 show a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a sectional view of a part of a liquid crystal display device.

この実施例の液晶表示装置は、航空機のコックピットに装備される航空機用液晶表示装置であり、図1に示したように、液晶素子1と、前記液晶素子1を挟んでその前側と後側とに配置された一対の偏光板12,13と、前記液晶素子1と前記一対の偏光板12,13との間にそれぞれ配置された一対の視野角改善素子14,15とを備えている。   The liquid crystal display device of this embodiment is an aircraft liquid crystal display device equipped in an aircraft cockpit. As shown in FIG. 1, the liquid crystal element 1 and the front and rear sides of the liquid crystal element 1 A pair of polarizing plates 12 and 13, and a pair of viewing angle improving elements 14 and 15 disposed between the liquid crystal element 1 and the pair of polarizing plates 12 and 13, respectively.

前記液晶素子1は、対向配置され、図示しない枠状のシール材を介して接合された前後一対の透明基板(例えばガラス基板)2,3の互いに向き合う内面にそれぞれ互いに対向する領域により複数の画素を形成する透明電極4,5が設けられ、一方の基板、例えば表示の観察側(図1において上側)である前側の基板(以下、前基板と言う)1の内面に前記複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の3色のカラーフィルタ6R,6G,6Bが設けられ、前記一対の基板2,3間に液晶層10が設けられた構成となっている。   The liquid crystal element 1 includes a plurality of pixels that are arranged opposite to each other on mutually facing inner surfaces of a pair of front and rear transparent substrates (for example, glass substrates) 2 and 3 that are arranged to face each other and are bonded via a frame-shaped sealing material (not shown). Are formed on the inner surface of one substrate, for example, a front substrate (hereinafter referred to as a front substrate) 1 that is a display observation side (upper side in FIG. 1). Corresponding three color filters 6R, 6G and 6B of red, green and blue are provided, and a liquid crystal layer 10 is provided between the pair of substrates 2 and 3.

この液晶素子1は、例えばTFT(薄膜トランジスタ)をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶表示素子であり、後側の基板(以下、後基板と言う)3の内面に形成された電極5は、行方向および列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極、前基板2の内面に形成された電極4は、前記複数の画素電極5に対向する一枚膜状の対向電極である。   The liquid crystal element 1 is an active matrix liquid crystal display element having, for example, a TFT (thin film transistor) as an active element, and an electrode 5 formed on the inner surface of a rear substrate (hereinafter referred to as a rear substrate) 3 is arranged in the row direction and The plurality of pixel electrodes arranged in a matrix in the column direction and the electrode 4 formed on the inner surface of the front substrate 2 are a single-film counter electrode facing the plurality of pixel electrodes 5.

なお、図1では省略しているが、前記後基板3の内面には、前記複数の画素電極5にそれぞれ対応する複数のTFTと、各行のTFTにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のTFTにデータ信号を供給する複数のデータ配線とが設けられており、前記複数の画素電極5はそれぞれ、その画素電極5に対応するTFTに接続されている。   Although omitted in FIG. 1, on the inner surface of the rear substrate 3, a plurality of TFTs respectively corresponding to the plurality of pixel electrodes 5, a plurality of gate wirings for supplying gate signals to the TFTs in each row, A plurality of data lines for supplying data signals to the TFTs in each column are provided, and each of the plurality of pixel electrodes 5 is connected to a TFT corresponding to the pixel electrode 5.

また、前記赤、緑、青のカラーフィルタ6R,6G,6Bは、前記前基板2の基板面上に形成されており、これらのカラーフィルタ6R,6G,6Bの上に前記対向電極4が形成されている。   The red, green, and blue color filters 6R, 6G, and 6B are formed on the substrate surface of the front substrate 2, and the counter electrode 4 is formed on the color filters 6R, 6G, and 6B. Has been.

さらに、前記一対の基板2,3の内面にはそれぞれ、前記電極4,5を覆って、実質的に互いに直交する方向に配向処理された水平配向膜8,9が形成されている。   Further, horizontal alignment films 8 and 9 are formed on the inner surfaces of the pair of substrates 2 and 3 so as to cover the electrodes 4 and 5 and to be aligned in directions substantially orthogonal to each other.

そして、前記液晶層10は、前記一対の基板2,3間の前記シール材により囲まれた領域に、正の誘電異方性を有するネマティック液晶を充填して形成されており、その液晶分子11は、前記水平配向膜8,9により前後の基板2,3の近傍における配向方向を規定され、図1に実線で示したように、前記基板2,3間において実質的に90°の捩れ角でツイスト配向している。   The liquid crystal layer 10 is formed by filling a region surrounded by the sealing material between the pair of substrates 2 and 3 with nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy. Is defined by the horizontal alignment films 8 and 9 in the vicinity of the front and rear substrates 2 and 3, and as shown by the solid line in FIG. Twist orientation.

前記液晶素子1の液晶層10は、波長が450nmの光、つまり青の波長帯域の光に対する屈折率異方性をΔn(450nm)とし、波長が650nmの光、つまり赤の波長帯域の光に対する屈折率異方性をΔn(650nm)としたとき、Δn(450nm)/Δn(650nm)の値が1.07以下であって1より大きい液晶材料により形成されている。   The liquid crystal layer 10 of the liquid crystal element 1 has a refractive index anisotropy of Δn (450 nm) for light having a wavelength of 450 nm, that is, light in the blue wavelength band, and for light having a wavelength of 650 nm, that is, light in the red wavelength band. When the refractive index anisotropy is Δn (650 nm), a value of Δn (450 nm) / Δn (650 nm) is 1.07 or less and the liquid crystal material is larger than 1.

図6は前記Δn(450nm)/Δn(650nm)の値が1.06〜1.13の各液晶を用いた液晶表示素子における液晶層の各Δndに対するカラーシフトの値を示したものであり、この場合、カラーシフトの上限は0.05〜0.06である。   FIG. 6 shows the color shift value for each Δnd of the liquid crystal layer in a liquid crystal display element using each liquid crystal having a value of Δn (450 nm) / Δn (650 nm) of 1.06 to 1.13. In this case, the upper limit of the color shift is 0.05 to 0.06.

この図6から、前記液晶素子1の液晶層10は、前記Δn(450nm)/Δn(650nm)の値が1.07以下であって1より大きい液晶材料、すなわち、
1<Δn(450nm)/Δn(650nm)≦1.07
を満足する液晶材料により形成するのが好ましい。
From FIG. 6, the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal element 1 has a liquid crystal material having a value of Δn (450 nm) / Δn (650 nm) of 1.07 or less and greater than 1, that is,
1 <Δn (450 nm) / Δn (650 nm) ≦ 1.07
It is preferable to form the liquid crystal material satisfying

さらに、前記液晶素子1の液晶層厚dは、赤、緑、青のカラーフィルタ6R,6G,6Bに対応する画素の全てにわたって実質的に等しく形成されている。この液晶素子1の液晶層10は、図7で示されるように、屈折率異方性Δnと液晶層厚dの積Δndの値が340〜430nmの間に横コントラスト及び上コントラストが極大値を示すため、Δndの値は340〜430nmに設定されている。 Further, the liquid crystal layer thickness d of the liquid crystal element 1 is formed substantially equal over all the pixels corresponding to the red, green, and blue color filters 6R, 6G, and 6B. As shown in FIG. 7, the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal element 1 has a maximum lateral contrast and upper contrast when the product Δnd of the refractive index anisotropy Δn and the liquid crystal layer thickness d is 340 to 430 nm. For the sake of illustration, the value of Δnd is set to 340 to 430 nm.

また、この液晶表示装置はノーマリホワイトモードのものであり、前記一対の偏光板12,13は、それぞれの透過軸12a,13a(図3参照)を実質的に互いに直交させて配置されている。   Further, this liquid crystal display device is of a normally white mode, and the pair of polarizing plates 12 and 13 are arranged with their transmission axes 12a and 13a (see FIG. 3) substantially orthogonal to each other. .

一方、前記液晶素子1と前記一対の偏光板12,13との間にそれぞれ配置された一対の視野角改善素子14,15は、いずれも、透明なフィルム基板16の一方の面に配向処理膜17を形成し、その上に、ディスコティック液晶分子19を、そのチルト方向を一方向に揃え、且つ前記フィルム基板16に隣接する面から他方の面に向かって順次チルト角を異ならせて配向させたディスコティック液晶層18を設けたものである。   On the other hand, each of the pair of viewing angle improving elements 14 and 15 disposed between the liquid crystal element 1 and the pair of polarizing plates 12 and 13 has an alignment treatment film on one surface of the transparent film substrate 16. 17 and the discotic liquid crystal molecules 19 are aligned with the tilt direction being aligned in one direction and the tilt angle being sequentially changed from the surface adjacent to the film substrate 16 toward the other surface. The discotic liquid crystal layer 18 is provided.

すなわち、前記ディスコティック液晶層18は、前記フィルム基板16の配向処理膜17上にディスコティック液晶を塗布し、そのディスコティック液晶を、前記フィルム基板16に隣接するディスコティック液晶分子19を前記配向処理膜17によりフィルム基板16面と略平行に配列させ、前記フィルム基板16とは反対側の面で前記ディスコティック液晶分子19を前記フィルム基板16に対して大きなチルト角で配列させた状態で硬化させたディスコティックフィルムからなっている。   That is, the discotic liquid crystal layer 18 is obtained by applying a discotic liquid crystal on the alignment treatment film 17 of the film substrate 16, and applying the discotic liquid crystal to the discotic liquid crystal molecules 19 adjacent to the film substrate 16. The film 17 is arranged substantially parallel to the surface of the film substrate 16, and the discotic liquid crystal molecules 19 are cured on the surface opposite to the film substrate 16 while being arranged with a large tilt angle with respect to the film substrate 16. It is made of discotic film.

上述した如く、視野角改善素子14,15は、ディスコティック液晶分子19を、そのチルト方向を一方向に揃え、且つ一方の面(フィルム基板16側の面)から他方の面に向かって徐々にチルト角が大きくなるように配向させたディスコティック液晶層18を有している。   As described above, the viewing angle improving elements 14 and 15 are arranged so that the discotic liquid crystal molecules 19 have the tilt direction aligned in one direction and gradually from one surface (the surface on the film substrate 16 side) toward the other surface. The discotic liquid crystal layer 18 is aligned so that the tilt angle is increased.

前記ディスコティック液晶層18は、その模式的な断面を示す図2のように、ディスコティック液晶分子19の円板状の面に垂直なそれぞれの分子軸19aが連続的に傾くように配列し、これらの分子軸19aを平均した方向を、屈折率が最小となるディスコティック液晶層18の光学軸20とし、負の光学的異方性をもっている。   The discotic liquid crystal layer 18 is arranged such that each molecular axis 19a perpendicular to the disc-like surface of the discotic liquid crystal molecules 19 is continuously inclined as shown in FIG. The direction in which these molecular axes 19a are averaged is taken as the optical axis 20 of the discotic liquid crystal layer 18 having the minimum refractive index, and has negative optical anisotropy.

前記一対の視野角改善素子14,15のそれぞれのディスコティック液晶分子19のフィルム基板16に対すチルト角を層厚全体で平均した平均チルト角(図1及び図2に一点鎖線で示したチルト角)αはそれぞれ、前記液晶素子1の電極4,5間に黒を表示させる電圧(液晶分子11を図1に二点鎖線で示したように基板2,3面に対して垂直に近い立ち上がり角で配向させる電圧)を印加したときの前記液晶分子11の平均チルト角をθとしたとき、
α=90−θ
の関係を満たす値に設定されている。
Tilt indicated by the pair of each discotic average tilt angle of the tilt angle against the film substrate 16 of the liquid crystal molecules 19 were averaged across the layer thickness (one-dot chain line in FIGS. 1 and 2 of the view angle improving elements 14 and 15 The angle α is a voltage for displaying black between the electrodes 4 and 5 of the liquid crystal element 1 (the liquid crystal molecules 11 are rising almost perpendicular to the substrates 2 and 3 as shown by the two-dot chain line in FIG. When the average tilt angle of the liquid crystal molecules 11 when a voltage for aligning at an angle is applied is θ,
α = 90−θ
It is set to a value that satisfies the relationship.

図8は、前記液晶素子1の電極4,5間に印加する電圧と、その電界により挙動する液晶分子11の平均チルト角との関係を示しており、図9は、表示画面の法線に対して50°傾いた方向のコントラストである横コントラストを示し、図10は、u‘v’色度座標系(CIE1976UCSの色度座標)で表示画面の法線に対して50°傾いた方向から観察したときの表示色の変化であるカラーシフトの値を示し、図11は、表示画面の法線に対して30°傾いた方向のコントラストである上方向コントラストを示している。   FIG. 8 shows the relationship between the voltage applied between the electrodes 4 and 5 of the liquid crystal element 1 and the average tilt angle of the liquid crystal molecules 11 that behave according to the electric field. FIG. 9 shows the normal line of the display screen. FIG. 10 shows a horizontal contrast that is a contrast in a direction inclined by 50 ° with respect to the normal line of the display screen in the u′v ′ chromaticity coordinate system (CIE1976UCS chromaticity coordinate). A value of color shift which is a change in display color when observed is shown, and FIG. 11 shows an upward contrast which is a contrast in a direction inclined by 30 ° with respect to the normal line of the display screen.

図8のように、前記液晶素子1の電極4,5間に6Vの電圧を印加すると、液晶分子11の平均チルト角θがほぼ72°となり、透過率が低い黒を表示する。   As shown in FIG. 8, when a voltage of 6 V is applied between the electrodes 4 and 5 of the liquid crystal element 1, the average tilt angle θ of the liquid crystal molecules 11 becomes approximately 72 °, and black with low transmittance is displayed.

一方、前記視野角改善素子14,15のディスコティック液晶層18は、図9のように、ディスコティック液晶分子19の平均チルト角αが大きい方が横コントラストが高い。   On the other hand, the discotic liquid crystal layer 18 of the viewing angle improving elements 14 and 15 has a higher lateral contrast when the average tilt angle α of the discotic liquid crystal molecules 19 is larger as shown in FIG.

これに対して、前記ディスコティック液晶層18によるカラーシフトは、ディスコティック液晶分子19の平均チルト角αが17°〜19°の間で極小値を示し、図11のように、平均チルト角が17°〜19°の範囲に充分高いコントラストが得られる。   On the other hand, the color shift by the discotic liquid crystal layer 18 shows a minimum value when the average tilt angle α of the discotic liquid crystal molecules 19 is between 17 ° and 19 °, and the average tilt angle is as shown in FIG. A sufficiently high contrast is obtained in the range of 17 ° to 19 °.

これらの図に示されたように、十分なコントラストが得られ、カラーシフトが充分に小さくなるための、前記ディスコティック液晶分子の平均チルト角の範囲は17°〜19°であり、特に18°であることが望ましい。   As shown in these figures, the range of the average tilt angle of the discotic liquid crystal molecules for obtaining sufficient contrast and sufficiently small color shift is 17 ° to 19 °, particularly 18 °. It is desirable that

この液晶表示装置の液晶素子1の電極4,5間に黒表示電圧を印加したときの液晶分子11の平均チルト角θは約72°であり、そのため、前記一対の視野角改善素子14,15のディスコティック液晶分子19を、その平均チルト角αが約18°(α=90−72=18)になるように配向させている。   The average tilt angle θ of the liquid crystal molecules 11 when a black display voltage is applied between the electrodes 4 and 5 of the liquid crystal element 1 of the liquid crystal display device is about 72 °, and therefore the pair of viewing angle improving elements 14 and 15. The discotic liquid crystal molecules 19 are aligned so that the average tilt angle α is about 18 ° (α = 90−72 = 18).

さらに、前記図9,10,11で示したように、ディスコティック液晶層をその法線方向に入射する光に対する常光と異常光の屈折率の差である面内位相差の値が150nmのディスコティック液晶層18を用いるときに、コントラスト及びカラーシフトの両方が優れた特性が得られる。   Further, as shown in FIGS. 9, 10, and 11, the discotic liquid crystal layer has a in-plane retardation value of 150 nm which is a difference in refractive index between ordinary light and extraordinary light with respect to light incident in the normal direction. When the tick liquid crystal layer 18 is used, characteristics excellent in both contrast and color shift can be obtained.

そのため、この液晶表示装置では、150nmの面内位相差をもった視野角改善素子14,15を用いている。   Therefore, in this liquid crystal display device, viewing angle improving elements 14 and 15 having an in-plane phase difference of 150 nm are used.

そして、前記一対の視野角改善素子14,15は、それぞれのディスコティック液晶分子19のチルト角変化方向を互いに逆向きにするとともに、前記ディスコティック液晶層18の屈折率が最小となる光学軸20を前記ディスコティック液晶層18の表面に投影した方向(以下、基板投影光学軸と言う)20aを所定の方向に向けて、前記液晶素子1と前後の偏光板12,13との間にそれぞれ配置されている。 The pair of viewing angle improving elements 14, 15 make the tilt angle change directions of the discotic liquid crystal molecules 19 opposite to each other, and the optical axis 20 that minimizes the refractive index of the discotic liquid crystal layer 18. Is disposed between the liquid crystal element 1 and the front and rear polarizing plates 12 and 13 with a direction 20a projected on the surface of the discotic liquid crystal layer 18 (hereinafter referred to as a substrate projection optical axis) directed in a predetermined direction. Has been.

この実施例では、図1に示したように、前記一対の視野角改善素子14,15を、それぞれのディスコティック液晶分子19のチルト角が大きい面側を液晶素子1に対向させて配置し、粘着層21により前記液晶素子1に貼付けている。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, the pair of viewing angle improving elements 14 and 15 are arranged with the surface side of each discotic liquid crystal molecule 19 having a large tilt angle facing the liquid crystal element 1, The adhesive layer 21 is attached to the liquid crystal element 1.

図3は、前記液晶素子1の一対の基板2,3の近傍における液晶分子配向方向2a,3aと、前後の偏光板12,13の透過軸12a,13aの向きと、一対の視野角改善素子14,15の基板投影光学軸20aの向きとを示している。   3 shows liquid crystal molecule alignment directions 2a and 3a in the vicinity of the pair of substrates 2 and 3 of the liquid crystal element 1, the directions of the transmission axes 12a and 13a of the front and rear polarizing plates 12 and 13, and a pair of viewing angle improving elements. 14 and 15 show the directions of the substrate projection optical axes 20a.

図3のように、前記液晶素子1の前基板2の近傍における液晶分子配向方向2aは、液晶表示装置の画面の横軸xに対し、表示の観察側である前側から見て左回りに45°ずれた方向、後基板3の近傍における液晶分子配向方向3aは、前記横軸xに対し、前側から見て右回りに45°ずれた方向にあり、この液晶素子1の液晶層10の液晶分子11は、そのツイスト方向を図に破線矢印で示したように、後基板3から前基板2に向かい、前側から見て右回りに実質的に90°の捩れ角でツイスト配向している。   As shown in FIG. 3, the liquid crystal molecule alignment direction 2a in the vicinity of the front substrate 2 of the liquid crystal element 1 is 45 in the counterclockwise direction when viewed from the front side which is the display viewing side with respect to the horizontal axis x of the screen of the liquid crystal display device. The liquid crystal molecule alignment direction 3a in the direction shifted by 0 ° and in the vicinity of the rear substrate 3 is in the direction shifted by 45 ° clockwise as viewed from the front side with respect to the horizontal axis x, and the liquid crystal of the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal element 1 The molecules 11 are twist-oriented with a twist angle of substantially 90 ° from the rear substrate 3 toward the front substrate 2 and clockwise when viewed from the front side, as indicated by broken line arrows in the figure.

また、前記液晶素子1の前側の偏光板12は、その透過軸12aを前記液晶素子1の前基板2の近傍における液晶分子配向方向2aに対し、図3のように実質的に直交させるか、あるいは実質的に平行にして配置され、後側の偏光板13は、その透過軸13aを前側偏光板12の透過軸12aに対し、実質的に直交させて配置されている。   Further, the polarizing plate 12 on the front side of the liquid crystal element 1 has its transmission axis 12a substantially orthogonal to the liquid crystal molecule alignment direction 2a in the vicinity of the front substrate 2 of the liquid crystal element 1 as shown in FIG. Alternatively, the rear polarizing plate 13 is arranged substantially in parallel, and the transmission axis 13 a is arranged so as to be substantially orthogonal to the transmission axis 12 a of the front polarizing plate 12.

さらに、前記一対の視野角改善素子14,15のうち、前側の視野角改善素子14は、前記液晶素子1と前側偏光板12との間に、前記基板投影光学軸(ディスコティック液晶層18の屈折率が最小となる光学軸20を前記ディスコティック液晶層18の表面に投影した方向)20aを前記液晶素子1の前基板2の近傍における液晶分子配向方向2aと実質的に平行にして配置され、後側の視野角改善素子15は、前記液晶素子1と後側偏光板13との間に、前記基板投影光学軸20aを前記液晶素子1の後基板3の近傍における液晶分子配向方向3aと実質的に平行にして配置されている。   Further, of the pair of viewing angle improving elements 14, 15, the front viewing angle improving element 14 is disposed between the liquid crystal element 1 and the front polarizing plate 12 and the substrate projection optical axis (of the discotic liquid crystal layer 18). (A direction in which an optical axis 20 having a minimum refractive index is projected onto the surface of the discotic liquid crystal layer 18) 20a is disposed substantially parallel to the liquid crystal molecule alignment direction 2a in the vicinity of the front substrate 2 of the liquid crystal element 1. The rear viewing angle improving element 15 includes the substrate projection optical axis 20a between the liquid crystal element 1 and the rear polarizing plate 13, and the liquid crystal molecule alignment direction 3a in the vicinity of the rear substrate 3 of the liquid crystal element 1. They are arranged substantially in parallel.

この液晶表示装置は、その後側に配置される面光源からの照明光を利用して表示するものであり、後側偏光板13によりその透過軸13aに平行な直線偏光とされて入射し、後側の視野角改善素子15のディスコティック液晶層18と、液晶素子1の液晶層と、前側の視野角改善素子14のディスコティック液晶層18とにより偏光状態を変えられ、これらの光のうち、前側偏光板12の吸収軸(図示せず)に平行な直線偏光成分がこの前側偏光板12により吸収され、前記前側偏光板12の透過軸12aに平行な直線偏光成分が、この前側偏光板12を透過して観察側に出射する。   This liquid crystal display device displays using illumination light from a surface light source disposed on the rear side thereof, and is incident on the rear side polarizing plate 13 as linearly polarized light parallel to the transmission axis 13a. The polarization state can be changed by the discotic liquid crystal layer 18 of the viewing angle improving element 15 on the side, the liquid crystal layer of the liquid crystal element 1, and the discotic liquid crystal layer 18 of the viewing angle improving element 14 on the front side. A linearly polarized light component parallel to the absorption axis (not shown) of the front polarizing plate 12 is absorbed by the front polarizing plate 12, and a linearly polarized light component parallel to the transmission axis 12a of the front polarizing plate 12 is absorbed by the front polarizing plate 12. Is transmitted to the observation side.

この液晶表示装置は、前記液晶素子1の複数の画素の電極4,5間に印加する電圧値を所定の表示階調数に応じて制御することにより駆動され、前記複数の画素に対応する表示の明暗を変化させて画像を表示する。   The liquid crystal display device is driven by controlling the voltage value applied between the electrodes 4 and 5 of the plurality of pixels of the liquid crystal element 1 according to a predetermined number of display gradations, and displays corresponding to the plurality of pixels. The image is displayed by changing the brightness of the.

なお、この液晶表示装置は、前後の偏光板12,13をそれぞれの透過軸12a,13aを実質的に互いに直交させて配置したノーマリホワイトモードのものであり、前記液晶素子1の複数の画素のうち、電極4,5間に液晶分子11を図1に二点鎖線で示したように基板2,3面に対して垂直に近い立ち上がり角で配向させる黒表示電圧が印加された画素に対応する表示が黒表示となる。   The liquid crystal display device is of a normally white mode in which the front and rear polarizing plates 12 and 13 are arranged with their transmission axes 12a and 13a substantially orthogonal to each other. Among them, it corresponds to a pixel to which a black display voltage is applied between the electrodes 4 and 5 so that the liquid crystal molecules 11 are aligned at a rising angle close to perpendicular to the surfaces of the substrates 2 and 3 as shown by a two-dot chain line in FIG. The display to be displayed is black.

また、前記黒表示電圧よりも低い電圧が印加された画素に対応する表示は印加電圧に応じた階調の明表示であり、印加電圧が実質的に0Vとなったとき、つまり液晶分子11が初期のツイスト配向状態に配向したときに、その画素に対応する表示が最も明るい明表示になる。   The display corresponding to the pixel to which a voltage lower than the black display voltage is applied is a bright display with a gradation corresponding to the applied voltage. When the applied voltage is substantially 0 V, that is, the liquid crystal molecules 11 are When aligned in the initial twist alignment state, the display corresponding to the pixel becomes the brightest bright display.

さらに、この液晶表示装置は、前記液晶素子1に複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の3色のカラーフィルタ6R,6G,6Bを備えさせているため、前記明表示は赤、緑、青のいずれかの色の表示であり、これらの赤、緑、青の明表示の階調と前記黒表示とによりカラー画像が表現される。   Further, since this liquid crystal display device is provided with the color filters 6R, 6G, and 6B of red, green, and blue corresponding to a plurality of pixels in the liquid crystal element 1, the bright display is red, green, and green. , Blue display, and a color image is expressed by the bright display gradation of the red, green, and blue and the black display.

この液晶表示装置は、液晶素子1と前後の偏光板12,13との間にそれぞれディスコティック液晶層18を有する視野角改善素子14,15を配置しているため、表示の視野角が広い。   In this liquid crystal display device, viewing angle improving elements 14 and 15 each having a discotic liquid crystal layer 18 are disposed between the liquid crystal element 1 and the front and rear polarizing plates 12 and 13, respectively, so that the display viewing angle is wide.

すなわち、前記液晶素子1の液晶層10の液晶分子11は、電圧の印加によりツイスト配向状態を保ちながら基板2,3面に対して立上がるように配向状態を変えるが、配向膜8,9による配向規制力を強く受ける基板近傍の液晶分子11は、電圧が印加されても初期のプレチルト角またはそれに近い角度で倒伏した状態のままであるため、前記液晶素子1の電極4,5間に液晶分子11を基板2,3面に対して垂直に近い立ち上がり角(約72°)で配向させる電圧を印加したときでも、前記液晶層10は、基板近傍の液晶分子11が初期の配向状態からほとんど変化しないことによる残留リタデーションをもっている。   That is, the liquid crystal molecules 11 of the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal element 1 change the alignment state so as to rise with respect to the substrates 2 and 3 while maintaining the twist alignment state by applying a voltage. The liquid crystal molecules 11 in the vicinity of the substrate that are strongly subjected to the alignment regulating force remain in a collapsed state at or near the initial pretilt angle even when a voltage is applied. Even when a voltage for aligning the molecules 11 with a rising angle (approximately 72 °) that is nearly perpendicular to the planes of the substrates 2 and 3 is applied, the liquid crystal layer 10 has almost no liquid crystal molecules 11 in the vicinity of the substrate from the initial alignment state. Has residual retardation due to not changing.

また、前記液晶素子1の液晶層10は、この液晶層10を垂直方向に透過する光と斜め方向(垂直方向に対して傾いた方向)に透過する光に対して異なるリタデーションを示すため、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置では、画面の正面方向(画面に垂直な方向の付近)から観察したときは黒表示の暗さが充分な良好なコントラストの表示を観察できるが、斜め方向から表示を観察すると、黒表示の暗さが浮き上がり、コントラストが大きく低下する。   Further, the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal element 1 exhibits different retardation for light transmitted through the liquid crystal layer 10 in the vertical direction and light transmitted through the oblique direction (direction inclined with respect to the vertical direction). In the liquid crystal display device of the Marie White mode, when observing from the front direction of the screen (near the direction perpendicular to the screen), it is possible to observe a display with good contrast with sufficient darkness of the black display. When observed, the darkness of the black display rises and the contrast is greatly reduced.

一方、前記一対の視野角改善素子14,15は、ディスコティック液晶層18を有し、ディスコティック液晶分子19を、そのチルト方向を一方向に揃え、且つ前記偏光板12,13に対向する面と前記液晶素子1に対向する面の一方から他方に向かって順次チルト角を異ならせて配向させたものであり、この一対の視野角改善素子14,15が、それぞれのディスコティック液晶分子19のチルト角変化方向を互いに逆向きにして前記液晶素子1と前後の偏光板12,13との間に配置されているため、これらの視野角改善素子14,15のディスコティック液晶分子19の光学軸20は、前記液晶素子1の電圧印加時における液晶層厚の中央から一方の基板側の液晶分子配向状態及び他方の基板側の液晶分子配向状態と平行である。
On the other hand, the pair of viewing angle improving elements 14 and 15 have a discotic liquid crystal layer 18, and the discotic liquid crystal molecules 19 are aligned on the same tilt direction and face the polarizing plates 12 and 13. And a pair of viewing angle improving elements 14, 15 are arranged in order from one of the surfaces facing the liquid crystal element 1 toward the other, and the pair of viewing angle improving elements 14, 15 are arranged in the respective discotic liquid crystal molecules 19. Since the tilt angle change directions are opposite to each other and disposed between the liquid crystal element 1 and the front and rear polarizing plates 12 and 13, the optical axis of the discotic liquid crystal molecules 19 of these viewing angle improving elements 14 and 15. 20 is parallel to the liquid crystal molecule alignment state on the one substrate side and the liquid crystal molecule alignment state on the other substrate side from the center of the liquid crystal layer thickness when the voltage of the liquid crystal element 1 is applied.

しかも、この視野角改善素子14,15の液晶層18はディスコティック液晶層であるため、そのリタデーションに方向性が無い。   Moreover, since the liquid crystal layer 18 of the viewing angle improving elements 14 and 15 is a discotic liquid crystal layer, the retardation thereof has no directionality.

そして、この液晶表示装置では、前記液晶素子1と前側偏光板12との間の視野角改善素子14を、その基板投影光学軸(ディスコティック液晶層18の屈折率が最小となる光学軸20を前記ディスコティック液晶層18の表面に投影した方向)20aを前記液晶素子1の前基板2の近傍における液晶分子配向方向2aと実質的に平行にして配置し、前記液晶素子1と後側偏光板13との間の視野角改善素子1を、その基板投影光学軸20aを前記液晶素子1の後基板3の近傍における液晶分子配向方向3aと実質的に平行にして配置している。 In this liquid crystal display device, the viewing angle improving element 14 between the liquid crystal element 1 and the front polarizing plate 12 is provided with the substrate projection optical axis (the optical axis 20 at which the refractive index of the discotic liquid crystal layer 18 is minimized). The direction 20a projected onto the surface of the discotic liquid crystal layer 18 is disposed substantially parallel to the liquid crystal molecule alignment direction 2a in the vicinity of the front substrate 2 of the liquid crystal element 1, and the liquid crystal element 1 and the rear polarizing plate the viewing angle improving elements 1 5 between 13 are arranged in the liquid crystal molecular alignment direction 3a substantially parallel in the vicinity of the substrate 3 after the substrate projection optical axis 20a of the liquid crystal device 1.

そのため、前記液晶素子1の電圧印加時における基板近傍の液晶分子11が初期の配向状態からほとんど変化しないことによる残留リタデーションを前記一対の視野角改善素子14,15により打ち消し、表示の視野角、つまり黒表示の暗さが充分な良好なコントラストの表示を観察できる観察角度範囲を広くすることができる。   Therefore, the residual retardation caused by the liquid crystal molecules 11 in the vicinity of the substrate when the voltage is applied to the liquid crystal element 1 hardly changes from the initial alignment state is canceled by the pair of viewing angle improving elements 14 and 15, and the viewing angle of display, that is, It is possible to widen an observation angle range in which a display with good contrast with sufficient darkness of black display can be observed.

しかも、この液晶表示装置は、前後の偏光板12,13をそれぞれの透過軸12a,13aを実質的に互いに直交させて配置したノーマリーホワイトモードのものであるが、前記一対の視野角改善素子14,15のディスコティック液晶分子19の平均チルト角αをそれぞれ、前記液晶素子1の電極4,5間に黒を表示させる電圧を印加したときの液晶分子11の平均チルト角θに対して、α=90−θの関係を満たす値に設定しているため、正面方向から観察したときの黒表示も、斜め方向から観観したときの黒表示も、ほとんど同じ色の表示である。   In addition, this liquid crystal display device is of a normally white mode in which the front and rear polarizing plates 12 and 13 are arranged with their transmission axes 12a and 13a substantially orthogonal to each other. The average tilt angle α of the discotic liquid crystal molecules 19 of 14 and 15, respectively, with respect to the average tilt angle θ of the liquid crystal molecules 11 when a voltage for displaying black between the electrodes 4 and 5 of the liquid crystal element 1 is applied. Since the value satisfying the relationship of α = 90−θ is set, the black display when viewed from the front direction and the black display when viewed from the oblique direction are almost the same color display.

そのため、この液晶表示装置は、視角による表示の色変化がほとんど無く、したがって、広い視野角にわたって、実質的に同じコントラスト及び色相のカラー画像を観察させることができる。   Therefore, this liquid crystal display device has almost no change in display color depending on the viewing angle. Therefore, a color image having substantially the same contrast and hue can be observed over a wide viewing angle.

また、この実施例では、上述したように、前記液晶素子1の液晶層10を、波長が450nmの光(青の波長帯域の光)に対する屈折率異方性Δn(450nm)と、波長が650nmの光(赤の波長帯域の光)に対する屈折率異方性Δn(650nm)との比が、1<Δn(450nm)/Δn(650nm)≦1.07を満足する液晶材料により形成しているため、視角による赤、緑、青の各波長帯域の光の透過率バランスの変化を小さくし、赤、緑、青の出射光の合成色の色相の視角依存性を極く小さくすることができ、したがって、広い視野角にわたって、ほとんど同じ色相のカラー画像を観察させることができる。   In this embodiment, as described above, the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal element 1 has a refractive index anisotropy Δn (450 nm) with respect to light having a wavelength of 450 nm (light in the blue wavelength band) and a wavelength of 650 nm. The ratio of the refractive index anisotropy Δn (650 nm) to the light (light in the red wavelength band) is 1 <Δn (450 nm) / Δn (650 nm) ≦ 1.07. Therefore, the change in the transmittance balance of light in the red, green, and blue wavelength bands depending on the viewing angle can be reduced, and the viewing angle dependency of the hue of the combined color of the emitted light of red, green, and blue can be extremely reduced. Therefore, a color image having almost the same hue can be observed over a wide viewing angle.

さらに、この実施例では、上述したように、前記一対の視野角改善素子14,15のディスコティック液晶層18の面内位相差をそれぞれ150nmに設定し、前記液晶素子1のΔndの値を340〜430nmに設定しているため、上述した液晶素子1の電圧印加時における基板近傍の液晶分子11が初期の配向状態からほとんど変化しないことによる残留リタデーションを、前記一対の視野角改善素子14,15により、ほとんど表示に影響しない程度に効果的に打ち消し、広い視野角にわたって、色相がほとんど同じでコントラスト及び色相の変化もほとんど無いカラー画像を観察させることができる。   Furthermore, in this embodiment, as described above, the in-plane retardation of the discotic liquid crystal layer 18 of the pair of viewing angle improving elements 14 and 15 is set to 150 nm, and the Δnd value of the liquid crystal element 1 is set to 340. Since the thickness is set to ˜430 nm, the residual retardation due to the fact that the liquid crystal molecules 11 in the vicinity of the substrate at the time of voltage application of the liquid crystal element 1 hardly change from the initial alignment state is used as the pair of viewing angle improving elements 14, 15. Thus, the color image can be effectively canceled to the extent that the display is hardly affected, and a color image with almost the same hue and almost no change in contrast and hue can be observed over a wide viewing angle.

そのため、この液晶表示装置は、航空機用表示装置に要求される機能を全て有している。   Therefore, this liquid crystal display device has all the functions required for the aircraft display device.

すなわち、航空機のコックピットに装備される表示装置は、どのような視角で観察しても、表示のコントラストが変わらず、またコントラストと色相も変わって見えないことがシビアに要求される。   That is, the display device installed in the cockpit of an aircraft is required to be severe in that the display contrast does not change and the contrast and hue are not visible regardless of the viewing angle.

前記液晶表示装置は、上述したように、視野角が広く、しかも視角による表示の色変化がほとんど無く、広い視野角にわたって、実質的に同じコントラスト及び色相のカラー画像を観察させることができるため、航空機のコックピットに装備される表示装置に好適である。   As described above, the liquid crystal display device has a wide viewing angle, and there is almost no color change in display depending on the viewing angle, and a color image having substantially the same contrast and hue can be observed over a wide viewing angle. It is suitable for a display device equipped in an aircraft cockpit.

図4はこの発明の第2の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子1と前後の偏光板12,13との間にそれぞれ配置された一対の視野角改善素子14,15のディスコティック液晶層18の面内位相差をそれぞれ上述したように150nmに設定し、前記液晶素子1のΔndの値を、赤のカラーフィルタ(以下、赤色フィルタと言う)6Rに対応する画素と緑のカラーフィルタ(以下、緑色フィルタと言う)6Gに対応する画素のΔndをそれぞれ340〜430nm、青のカラーフィルタ(以下、青色フィルタと言う)6Bに対応する画素のΔndを前記赤色及び緑色フィルタ6R,6Gに対応する画素のΔndに対して、横方向のカラーシフト(画面の横軸方向への視角の変化によるカラーシフト)及び上方向のカラーシフト(画面の縦軸方向への視角の変化によるカラーシフト)がその上限内になるように設定したものである。   FIG. 4 is a sectional view of a part of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. The liquid crystal display device of this embodiment is disposed between the liquid crystal element 1 and the front and rear polarizing plates 12 and 13, respectively. The in-plane retardation of the discotic liquid crystal layer 18 of the paired viewing angle improving elements 14 and 15 is set to 150 nm as described above, and the Δnd value of the liquid crystal element 1 is set to a red color filter (hereinafter referred to as “red color filter”). Δnd of pixels corresponding to 6R and green color filter (hereinafter referred to as green filter) 6G is set to 340 to 430 nm and blue color filter (hereinafter referred to as blue filter) 6B, respectively. Δnd of the corresponding pixel is set to a color shift in the horizontal direction with respect to Δnd of the pixels corresponding to the red and green filters 6R and 6G (a color shift caused by a change in viewing angle in the horizontal axis direction of the screen). Shifuto) and color shift upward (vertical axis color shift due to change in viewing angle in the direction of the screen) in which was set to be within the upper limit.

すなわち、図12及び図13は、波長が450nmの光に対する液晶の屈折率異方性Δn(450nm)とその波長光が透過する領域(画素)の液晶層厚dとの積ΔndからなるΔnd(450nm)値に対する、波長が650nmの光に対する液晶の屈折率異方性Δn(650nm)とその波長光が透過する領域の液晶層厚dとの積ΔndからなるΔnd(650nm)値との比Δnd(450nm)/Δnd(650nm)の値と視角の変化によるカラーシフトとの関係を示しており、図12は、中間調(グレー)を表示したときの横方向カラーシフトを示し、図13は、黒を表示したときの上方向カラーシフトを示している。   That is, FIG. 12 and FIG. 13 show Δnd (comprising the product Δnd of the refractive index anisotropy Δn (450 nm) of the liquid crystal with respect to light having a wavelength of 450 nm and the liquid crystal layer thickness d of the region (pixel) through which the wavelength light is transmitted. The ratio Δnd of the Δnd (650 nm) value formed by the product Δnd of the refractive index anisotropy Δn (650 nm) of the liquid crystal with respect to the light having a wavelength of 650 nm and the liquid crystal layer thickness d of the region through which the wavelength light is transmitted FIG. 12 shows the relationship between the value of (450 nm) / Δnd (650 nm) and the color shift due to the change in viewing angle. FIG. 12 shows the lateral color shift when displaying halftone (gray), and FIG. The upward color shift when black is displayed is shown.

図12のように、カラーシフトの上限を0.05としたとき、前記Δnd(450nm)/Δnd(650nm)の値は1.1であり、また図13のように、黒表示のカラーシフトを0.1としたとき、前記Δnd(450nm)/Δnd(650nm)の値は0.94となる。   As shown in FIG. 12, when the upper limit of the color shift is set to 0.05, the value of Δnd (450 nm) / Δnd (650 nm) is 1.1, and as shown in FIG. When 0.1, the value of Δnd (450 nm) / Δnd (650 nm) is 0.94.

したがって、前記Δnd(450nm)/Δnd(650nm)の値は、0.94以上で1.10以下の範囲が望ましく、好ましくは1.07以下であり、さらに好ましくは1.02である。   Therefore, the value of Δnd (450 nm) / Δnd (650 nm) is desirably 0.94 or more and 1.10 or less, preferably 1.07 or less, and more preferably 1.02.

そのため、この実施例では、前記青色フィルタ6Bに対応する画素のΔndを、赤色及び緑色フィルタ6R,6Gに対応する画素のΔndに対して、0.94〜1.10の比率の値に設定している。   Therefore, in this embodiment, Δnd of the pixel corresponding to the blue filter 6B is set to a value of a ratio of 0.94 to 1.10 with respect to Δnd of the pixels corresponding to the red and green filters 6R and 6G. ing.

なお、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子1の青色フィルタ6Bに対応する画素のΔndを赤色及び緑色フィルタ6R,6Gに対応する画素のΔndよりも大きく設定したものであるが、他の構成は上記第1の実施例と同じである。   In the liquid crystal display device of this embodiment, Δnd of pixels corresponding to the blue filter 6B of the liquid crystal element 1 is set larger than Δnd of pixels corresponding to the red and green filters 6R and 6G. The configuration is the same as in the first embodiment.

また、この実施例においても、前記液晶素子1の液晶層10は、波長が450nmの光に対する屈折率異方性Δn(450nm)と、波長が650nmの光に対する屈折率異方性Δn(650nm)との比が、1<Δn(450nm)/Δn(650nm)≦1.07を満足する液晶材料により形成するのが望ましい。   Also in this embodiment, the liquid crystal layer 10 of the liquid crystal element 1 has a refractive index anisotropy Δn (450 nm) for light having a wavelength of 450 nm and a refractive index anisotropy Δn (650 nm) for light having a wavelength of 650 nm. It is desirable to form the liquid crystal material satisfying a ratio of 1 <Δn (450 nm) / Δn (650 nm) ≦ 1.07.

この実施例では、前記液晶素子1の前基板2の内面に設けられた赤、緑、青のカラーフィルタ6R,6G,6Bのうち、青色フィルタ6Bの上(対向電極4の下)に透明な液晶層厚調整膜7を設けることにより、赤色フィルタ6R及び緑色フィルタ6Gに対応する画素の液晶層厚dと前記青色フィルタ6Bに対応する画素の液晶層厚dとを異ならせ、前記赤色フィルタ6R及び緑色フィルタ6Gに対応する画素のΔnd(以下、Δndと記す)と、前記青色フィルタ6Bに対応する画素のΔnd(以下、Δndと記す)の値とを、0.94<Δnd/Δnd<1.10の関係に設定している。 In this embodiment, of the red, green, and blue color filters 6R, 6G, and 6B provided on the inner surface of the front substrate 2 of the liquid crystal element 1, it is transparent on the blue filter 6B (below the counter electrode 4). by providing the liquid crystal layer thickness adjusting films 7, it made different from the liquid crystal layer thickness d 2 of the pixels corresponding to the liquid crystal layer thickness d 1 and the blue filter 6B of the pixels corresponding to the red filter 6R and green filter 6G, the red The value of Δnd (hereinafter referred to as Δnd 1 ) of the pixels corresponding to the filter 6R and the green filter 6G and the value of Δnd (hereinafter referred to as Δnd 2 ) of the pixels corresponding to the blue filter 6B are 0.94 <Δnd. 2 / Δnd 1 <1.10 is set.

なお、上述したように、前記液晶素子1の赤色フィルタ6R及び緑色フィルタ6Gに対応する画素のΔndはそれぞれ340〜430nmであり、したがって、前記青色フィルタ6Bに対応する画素のΔndは374〜473nmである。 As described above, Δnd 1 of the pixels corresponding to the red filter 6R and the green filter 6G of the liquid crystal element 1 is 340 to 430 nm, respectively. Therefore, Δnd 2 of the pixels corresponding to the blue filter 6B is 374 to 473 nm.

この実施例の液晶表示装置は、前記一対の視野角改善素子14,15のディスコティック液晶層18の面内位相差をそれぞれ150nmに設定し、前記液晶素子1の赤色及び緑色フィルタ6R,6Gに対応する画素のΔndをそれぞれ340〜430nm、青色フィルタ6Bに対応する画素のΔndを前記赤色及び緑色フィルタ6R,6Gに対応する画素のΔndの値に対して0.94〜1.10の比率で設定しているため、黒表示をさらに黒に近くし、広い視野角にわたって、コントラスト及び色再現性の高いカラー画像を観察させることができる。 In the liquid crystal display device of this embodiment, the in-plane retardation of the discotic liquid crystal layer 18 of the pair of viewing angle improving elements 14 and 15 is set to 150 nm, respectively, and the red and green filters 6R and 6G of the liquid crystal element 1 are applied. Δnd 1 of the corresponding pixel is 340 to 430 nm, and Δnd 2 of the pixel corresponding to the blue filter 6B is 0.94 to 1.10 with respect to the value of Δnd 1 of the pixels corresponding to the red and green filters 6R and 6G. Therefore, the black display can be made closer to black, and a color image with high contrast and color reproducibility can be observed over a wide viewing angle.

すなわち、この液晶表示装置はノーマリーホワイトモードのものであるため、前記液晶素子1の電極3,4間に印加する電圧を高くするのにともなって光の透過率が低くなる。   That is, since the liquid crystal display device is of a normally white mode, the light transmittance decreases as the voltage applied between the electrodes 3 and 4 of the liquid crystal element 1 is increased.

しかし、この液晶表示装置の電圧―透過率特性には波長依存性があるため、前記液晶素子1の赤、緑、青の各色のフィルタ6R,6G,6Bに対応する画素のΔnd値が同じである場合は、低電圧側での赤、緑、青の各波長帯域の光の透過率の差は小さいが、高電圧側、つまり黒表示側では、青の各波長帯域の光の透過率よりも赤及び緑の波長帯域の光の透過率の低下の度合が大きくなり、表示が青味を帯びる。   However, since the voltage-transmittance characteristics of the liquid crystal display device are wavelength-dependent, the Δnd values of the pixels corresponding to the red, green, and blue filters 6R, 6G, and 6B of the liquid crystal element 1 are the same. In some cases, the difference in light transmittance in the red, green, and blue wavelength bands on the low voltage side is small, but on the high voltage side, that is, on the black display side, the light transmittance in the blue wavelength band However, the degree of decrease in the transmittance of light in the red and green wavelength bands increases, and the display becomes bluish.

それに対し、この実施例では、前記液晶素子1の青色フィルタ6Bに対応する画素のΔndを赤色及び緑色フィルタ6R,6Gに対応する画素のΔndよりも大きくし、且つ、前記青色フィルタ6Bに対応する画素のΔndの赤色及び緑色フィルタ6R,6Gに対応する画素のΔndに対する比率を0.94〜1.10にしているため、高電圧側での青の各波長帯域の光の透過率を赤及び緑の波長帯域の光の透過率と略同じにし、高電圧側、つまり黒表示側での表示の帯色をほとんど無くすことができる。 On the other hand, in this embodiment, Δnd 2 of the pixel corresponding to the blue filter 6B of the liquid crystal element 1 is set larger than Δnd 1 of the pixels corresponding to the red and green filters 6R and 6G, and the blue filter 6B Since the ratio of Δnd 2 of the corresponding pixel to Δnd 1 of the pixels corresponding to the red and green filters 6R and 6G is 0.94 to 1.10, transmission of light in each wavelength band of blue on the high voltage side The rate can be made substantially the same as the transmittance of light in the red and green wavelength bands, and the band color of the display on the high voltage side, that is, the black display side can be almost eliminated.

そのため、この実施例の液晶表示装置によれば、黒表示をさらに黒に近くするとともに、黒表示に近い低階調側の表示の帯色も無くすことができ、したがって、広い視野角にわたってコントラスト及び色再現性の高いカラー画像を観察させることができる。   Therefore, according to the liquid crystal display device of this embodiment, the black display can be made closer to black and the band of the low gradation side display close to the black display can be eliminated. A color image with high color reproducibility can be observed.

ただし、この実施例では、低電圧側において青の各波長帯域の光の透過率が赤及び緑の波長帯域の光の透過率よりも低くなるが、前記青色フィルタ6Bに対応する画素のΔndの赤色及び緑色フィルタ6R,6Gに対応する画素のΔndに対する比率は0.94〜1.10であるため、低電圧側での青の各波長帯域の光の透過率と赤及び緑の波長帯域の光の透過率との差は、表示のコントラスト及び色相にほとんど影響しない。 However, in this embodiment, the transmittance of light in each wavelength band of blue is lower than the transmittance of light in the wavelength bands of red and green on the low voltage side, but Δnd 2 of the pixel corresponding to the blue filter 6B. Since the ratio of the pixels corresponding to the red and green filters 6R and 6G to Δnd 1 is 0.94 to 1.10, the transmittance of light in each wavelength band of blue on the low voltage side and the wavelengths of red and green The difference from the light transmittance in the band hardly affects the contrast and hue of the display.

したがって、この液晶表示装置によれば、低電圧側から高電圧側にわたってコントラスト及び色再現性の高いカラー画像を表示し、その画像を、広い視野角にわたって略同じコントラスト及び色相で観察させることができる。   Therefore, according to this liquid crystal display device, a color image having high contrast and color reproducibility can be displayed from the low voltage side to the high voltage side, and the image can be observed with substantially the same contrast and hue over a wide viewing angle. .

なお、前記液晶素子1の青色フィルタ6Bに対応する画素のΔndの赤色及び緑色フィルタ6R,6Gに対応する画素のΔndに対する比率は、1.02(Δnd/Δnd=1.02)にするのが好ましく、このようにすることにより、低電圧側から高電圧側にわたって、よりコントラスト及び色再現性の高いカラー画像を表示することができる。 The ratio of Δnd 2 of the pixel corresponding to the blue filter 6B of the liquid crystal element 1 to Δnd 1 of the pixels corresponding to the red and green filters 6R and 6G is 1.02 (Δnd 2 / Δnd 1 = 1.02). Preferably, a color image with higher contrast and color reproducibility can be displayed from the low voltage side to the high voltage side.

また、上記第2の実施例では、液晶素子1の赤色フィルタ6R及び緑色フィルタ6Gに対応する画素の液晶層厚dと青色フィルタ6Bに対応する画素の液晶層厚dとを異ならせるために、前記青色フィルタ6Bの上に液晶層厚調整膜7を設けているが、図5に示した第3の実施例のように、青色フィルタ6Bを赤色フィルタ6R及び緑色フィルタ6Gの膜厚よりも厚く形成することにより、前記赤色フィルタ6R及び緑色フィルタ6Gに対応する画素の液晶層厚dと前記青色フィルタ6Bに対応する画素の液晶層厚dとを異ならせてもよい。 Further, in the second embodiment, in order to differ from the liquid crystal layer thickness d 2 of the pixels corresponding to the liquid crystal layer thickness d 1 and a blue filter 6B of the pixels corresponding to the red filter 6R and green filter 6G of the liquid crystal device 1 Further, a liquid crystal layer thickness adjusting film 7 is provided on the blue filter 6B. However, as in the third embodiment shown in FIG. 5, the blue filter 6B is formed by the thicknesses of the red filter 6R and the green filter 6G. by also thick, it may be different from the said red filter 6R and the liquid crystal layer thickness d 2 of the pixels corresponding to the liquid crystal layer thickness d 1 and the blue filter 6B of the pixels corresponding to green filter 6G.

上述した第2及び第3の実施例に関し、次のような仕様の液晶表示装置(以下、実施例と言う)1,2と、比較のための液晶表示装置(以下、比較例と言う)1,2を作製し、それぞれについて、白を表示(赤、緑、青の全画素表示)したとき、黒を表示したとき、50%の中間調(グレー)を表示したとき、及び20%の中間調を表示したときのカラーシフトの視角依存性を測定した結果を図14,15,16,17にそれぞれ示した。   Regarding the second and third embodiments described above, liquid crystal display devices (hereinafter referred to as embodiments) 1 and 2 having the following specifications, and a liquid crystal display device for comparison (hereinafter referred to as a comparative example) 1 , 2 for each, when white is displayed (all pixels of red, green, and blue are displayed), when black is displayed, when 50% halftone (gray) is displayed, and when 20% is intermediate The results of measuring the viewing angle dependency of the color shift when displaying the tone are shown in FIGS. 14, 15, 16, and 17, respectively.

[実施例1]
赤色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.0μm
緑色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.0μm
青色フィルタに対応する画素の液晶層厚=3.8μm
液晶の650nmの波長光に対するΔn=0.099
液晶の550nmの波長光に対するΔn=0.102
液晶の475nmの波長光に対するΔn=0.107
液晶のΔεの値=4.6
Δnd(650nm)=0.396
Δnd(550nm)=0.408
Δnd(450nm)=0.407
Δnd(450nm)/Δnd(650nm)=1.028
ディスコティック液晶の平均チルト角=18°
ディスコティック液晶の面内位相差=150nm
[実施例2]
赤色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.8μm
緑色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.8μm
青色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.6μm
液晶の650nmの波長光に対するΔn=0.081
液晶の550nmの波長光に対するΔn=0.083
液晶の450nmの波長光に対するΔn=0.086
液晶のΔεの値=5.3
Δnd(650nm)=0.389
Δnd(550nm)=0.398
Δnd(450nm)=0.395
Δnd(450nm)/Δnd(650nm)=1.017
ディスコティック液晶の平均チルト角=18°
ディスコティック液晶の面内位相差=150nm
[比較例1]
赤色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.1μm
緑色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.3μm
青色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.3μm
液晶の650nmの波長光に対するΔn=0.077
液晶の550nmの波長光に対するΔn=0.079
液晶の450nmの波長光に対するΔn=0.083
液晶のΔεの値=4.7
Δnd(650nm)=0.316
Δnd(550nm)=0.340
Δnd(450nm)=0.357
Δnd(450nm)/Δnd(650nm)=1.130
ディスコティック液晶の平均チルト角=15°
ディスコティック液晶の面内位相差=130nm
[比較例2]
赤色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.3μm
緑色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.3μm
青色フィルタに対応する画素の液晶層厚=4.1μm
液晶の650nmの波長光に対するΔn=0.081
液晶の550nmの波長光に対するΔn=0.083
液晶の475nmの波長光に対するΔn=0.086
液晶のΔεの値=5.3
Δnd(650nm)=0.348
Δnd(550nm)=0.357
Δnd(450nm)=0.353
Δnd(450nm)/Δnd(650nm)=1.013
ディスコティック液晶の平均チルト角=15°
ディスコティック液晶の面内位相差=130nm
これらの図14,15,1,17からわかるように、上記[実施例1]及び[実施例2]は、視角の変化に対するカラーシフトが小さく視野角が広い。
[Example 1]
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the red filter = 4.0 μm
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the green filter = 4.0 μm
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the blue filter = 3.8 μm
Δn = 0.099 with respect to light having a wavelength of 650 nm of liquid crystal
Δn = 0.102 for light having a wavelength of 550 nm of liquid crystal
Δn = 0.107 for light having a wavelength of 475 nm of liquid crystal
Value of Δε of liquid crystal = 4.6
Δnd (650 nm) = 0.396
Δnd (550 nm) = 0.408
Δnd (450 nm) = 0.407
Δnd (450 nm) / Δnd (650 nm) = 1.028
Average tilt angle of discotic liquid crystal = 18 °
In-plane retardation of discotic liquid crystal = 150 nm
[Example 2]
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the red filter = 4.8 μm
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the green filter = 4.8 μm
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the blue filter = 4.6 μm
Δn = 0.081 for light of wavelength of 650 nm of liquid crystal
Δn = 0.083 for light having a wavelength of 550 nm of liquid crystal
Δn = 0.086 with respect to 450 nm wavelength light of liquid crystal
Value of Δε of liquid crystal = 5.3
Δnd (650 nm) = 0.389
Δnd (550 nm) = 0.398
Δnd (450 nm) = 0.395
Δnd (450 nm) / Δnd (650 nm) = 1.018
Average tilt angle of discotic liquid crystal = 18 °
In-plane retardation of discotic liquid crystal = 150 nm
[Comparative Example 1]
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the red filter = 4.1 μm
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the green filter = 4.3 μm
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the blue filter = 4.3 μm
Δn = 0.077 with respect to light having a wavelength of 650 nm of liquid crystal
Δn = 0.079 for 550 nm wavelength light of liquid crystal
Δn = 0.083 with respect to 450 nm wavelength light of liquid crystal
Δε value of liquid crystal = 4.7
Δnd (650 nm) = 0.316
Δnd (550 nm) = 0.340
Δnd (450 nm) = 0.357
Δnd (450 nm) / Δnd (650 nm) = 1.130
Average tilt angle of discotic liquid crystal = 15 °
In-plane retardation of discotic liquid crystal = 130 nm
[Comparative Example 2]
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the red filter = 4.3 μm
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the green filter = 4.3 μm
Liquid crystal layer thickness of the pixel corresponding to the blue filter = 4.1 μm
Δn = 0.081 for light of wavelength of 650 nm of liquid crystal
Δn = 0.083 for light having a wavelength of 550 nm of liquid crystal
Δn = 0.086 for the 475 nm wavelength light of the liquid crystal
Value of Δε of liquid crystal = 5.3
Δnd (650 nm) = 0.348
Δnd (550 nm) = 0.357
Δnd (450 nm) = 0.353
Δnd (450 nm) / Δnd (650 nm) = 1.014
Average tilt angle of discotic liquid crystal = 15 °
In-plane retardation of discotic liquid crystal = 130 nm
As can be seen from FIGS. 14, 15, 16 , and 17, the above [Example 1] and [Example 2] have a small color shift with respect to a change in viewing angle and a wide viewing angle.

また、図18は、上記[実施例2]の印加電圧に対する上方向相対透過率の液晶層厚依存性を示し、図19は上記[比較例2]の上方向相対透過率の液晶層厚依存性を示している。 Further, FIG. 18, the above Example 2 of a liquid crystal layer thickness dependence of the upward relative transmittance with respect to the applied voltage, FIG. 19 is the Comparative Example 2] The liquid crystal layer thickness depends on the direction relative transmission of Showing sex.

これらの図18,19から明らかなように、上記[実施例2]は、一定の電圧値に対し、液晶層厚の違いに対する相対透過率の変動の値が小さい。特に印加電圧を5としたときには、相対透過率の変動が極めて小さくなる。このことは、液晶層厚の誤差が大きくても、カラーシフトが小さいことを表しており、製造を容易とし、また製造工程での歩留まりを高くすることができる。 As is clear from FIGS. 18 and 19, in the above [Example 2], the value of the variation in relative transmittance with respect to the difference in the liquid crystal layer thickness is small with respect to a constant voltage value. In particular, when the applied voltage is 5 V , the variation in relative transmittance is extremely small. This indicates that the color shift is small even if the error in the liquid crystal layer thickness is large, which makes it easy to manufacture and increases the yield in the manufacturing process.

なお、上述した第1〜第3の実施例の液晶表示装置は、航空機のコックピットに装備されるものであるが、この発明は、航空機用液晶表示装置に限らず、他の用途の液晶表示装置にも適用することができる。   The liquid crystal display devices of the first to third embodiments described above are installed in an aircraft cockpit. However, the present invention is not limited to an aircraft liquid crystal display device, but is used for other purposes. It can also be applied to.

1…液晶素子、2,3…基板、2a,3a…液晶分子配向方向、4,5…電極、6R,6G,6B…カラーフィルタ、7…液晶層厚調整膜、8,9…配向膜、10…液晶層、11…液晶分子、θ…黒表示電圧を印加したときの液晶分子の平均チルト角、12,13…偏光板、12a,13a…透過軸、14,15…視野角改善素子、16…フィルム基板、17…配向膜、18…ディスコティック液晶層、19…ディスコティック液晶分子、20…屈折率が最小となる光学軸、20a…基板投影光学軸、α…ディスコティック液晶分子の平均チルト角、21…粘着剤。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal element, 2, 3 ... Substrate, 2a, 3a ... Liquid crystal molecular orientation direction, 4, 5 ... Electrode, 6R, 6G, 6B ... Color filter, 7 ... Liquid crystal layer thickness adjustment film, 8, 9 ... Orientation film, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Liquid crystal layer, 11 ... Liquid crystal molecule, (theta) ... Average tilt angle of a liquid crystal molecule when a black display voltage is applied, 12, 13 ... Polarizing plate, 12a, 13a ... Transmission axis, 14, 15 ... Viewing angle improvement element, DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Film substrate, 17 ... Alignment film | membrane, 18 ... Discotic liquid crystal layer, 19 ... Discotic liquid crystal molecule, 20 ... Optical axis where refractive index becomes the minimum, 20a ... Substrate projection optical axis, α ... Average of discotic liquid crystal molecule Tilt angle, 21 ... adhesive.

Claims (11)

一対の基板間に、液晶分子を前記基板間において90°の捩れ角でツイスト配向させた液晶層が設けられた液晶素子と、
前記液晶素子を挟んで配置され、基材と、当該基材の上に形成されたディスコティック液晶分子を含むディスコティック液晶層と、を有する一対の視野角改善素子と、
前記一対の視野角改善素子を挟んで配置された互いに直交する方向に透過軸を有する一対の偏光板と、
を備え、
前記ディスコティック液晶層は、前記基材の前記液晶素子と対向する側の対向面に形成され、
前記ディスコティック液晶分子は、前記基材の前記対向面から前記液晶素子に向かって、前記対向面に対するチルト方向のチルト角が順次大きくなるように配向し、
前記チルト方向の方位角は、前記ディスコティック液晶層に隣接する前記基板の前記液晶層側の面における液晶分子配向方向の方位角と180度異なり、
前記ディスコティック液晶分子のチルト角の平均チルト角αは、前記液晶分子を前記基板から立ち上がり配向させる電圧を前記液晶素子の電極間に印加したときの前記液晶分子の平均チルト角をθとしたとき、
α=90−θ
の関係を満たす値に設定されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal element in which a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are twist-oriented at a twist angle of 90 ° between the substrates is provided between a pair of substrates;
A pair of viewing angle improving elements disposed between the liquid crystal elements and having a base material and a discotic liquid crystal layer including discotic liquid crystal molecules formed on the base material,
A pair of polarizing plates having transmission axes in directions orthogonal to each other and sandwiched between the pair of viewing angle improvement elements ;
With
The discotic liquid crystal layer is formed on a facing surface of the base facing the liquid crystal element,
The discotic liquid crystal molecules are aligned so that a tilt angle in a tilt direction with respect to the facing surface sequentially increases from the facing surface of the substrate toward the liquid crystal element,
The azimuth angle of the tilt direction, unlike azimuth and 180 ° of the liquid crystal molecular alignment direction in the plane of the liquid crystal layer side of the substrate adjacent to the discotic liquid crystal layer,
The average tilt angle α of the tilt angle of the discotic liquid crystal molecules is when the average tilt angle of the liquid crystal molecules when a voltage for rising and aligning the liquid crystal molecules from the substrate is applied between the electrodes of the liquid crystal element is θ. ,
α = 90−θ
Satisfy the relation is set to a value,
A liquid crystal display device characterized by the above.
前記液晶素子の液晶は、波長が450nmの光に対する屈折率異方性をΔn(450nm)とし、波長が650nmの光に対する屈折率異方性をΔn(650nm)としたとき、
1<Δn(450nm)/Δn(650nm)1.07
を満足する液晶材料により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
Wherein the liquid crystal of the liquid crystal element, when the wavelength is the refractive index anisotropy with respect to light having a 450nm and [Delta] n (450nm), wavelength is the refractive index anisotropy with respect to light of 650nm and [Delta] n (650nm),
1 <Δn (450 nm) / Δn (650 nm) 1.07
The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device is formed of a liquid crystal material satisfying the above.
前記一対の視野角改善素子の前記ディスコティック液晶層はそれぞれ150nmの面内位相差を有しており、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dの積Δndの値は340〜430nmに設定されている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。 Wherein the discotic liquid crystal layer of the pair of viewing angle improvement element is each have an in-plane retardation of 150 nm, the value of the product Δnd of refractive index anisotropy Δn and liquid crystal layer thickness d of the liquid crystal of the liquid crystal element The liquid crystal display device according to claim 1, wherein is set to 340 to 430 nm. 前記液晶素子の前記液晶層は、波長が450nmの光に対する液晶の屈折率異方性Δn(450nm)と液晶層厚dとの積ΔndからなるΔnd(450nm)値に対する、波長が650nmの光に対する前記液晶の屈折率異方性Δn(650nm)と前記液晶層厚dとの積ΔndからなるΔnd(650nm)値の比が、
0.94≦Δnd(450nm)/Δnd(650nm)≦1.10
を満たすように、前記液晶の屈折率異方性の値と前記液晶層厚の値が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
The liquid crystal layer of said liquid crystal element, for the values of Δnd which wavelength is a product Δnd of the liquid crystal refractive index anisotropy [Delta] n (450 nm) and the thickness d of the liquid crystal layer with respect to light of 450 nm (450 nm), a wavelength of 650nm light the ratio of the value of the liquid crystal refractive index anisotropy [Delta] n (650 nm) and the Δnd consisting product Δnd of the liquid crystal layer thickness d (650 nm) for the,
0.94 ≦ Δnd (450 nm) / Δnd (650 nm) ≦ 1.10.
So as to satisfy the liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the values of the liquid crystal layer thickness of the refractive index anisotropy of the liquid crystal is set.
前記一対の視野角改善素子の前記ディスコティック液晶層はそれぞれ150nmの面内位相差を有しており、
前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dの積Δndの値は、赤のカラーフィルタに対応する画素と緑のカラーフィルタに対応する画素のΔndがそれぞれ340〜430nm、青のカラーフィルタに対応する画素のΔndが前記赤及び緑のカラーフィルタに対応する画素のΔndよりも1.10倍以下の比率で大きく設定されている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。
Said pair of said discotic liquid crystal layer of the viewing angle improvement element has an in-plane retardation of each of 150 nm,
The value of the product [Delta] nd of the refractive index anisotropy Δn and liquid crystal layer thickness d of the liquid crystal of the liquid crystal element, [Delta] nd of the pixel corresponding to the pixel and green color filters corresponding to red color filters, respectively 340~430nm The Δnd of the pixel corresponding to the blue color filter is set larger at a ratio of 1.10 times or less than the Δnd of the pixel corresponding to the red and green color filters. A liquid crystal display device according to 1.
前記ディスコティック液晶分子は、前記ディスコティック液晶層の層厚方向に配向していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the discotic liquid crystal molecules are aligned in a thickness direction of the discotic liquid crystal layer. 前記液晶分子は、前記電圧を前記液晶素子の前記電極間に印加したとき、前記液晶層の層厚方向に立ち上がり配向することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal molecules are aligned in a rising direction in a thickness direction of the liquid crystal layer when the voltage is applied between the electrodes of the liquid crystal element. 前記ディスコティック液晶層の前記平均チルト角αは、前記ディスコティック液晶分子のチルト角を前記ディスコティック液晶層の層厚方向で平均した角度であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。2. The liquid crystal display according to claim 1, wherein the average tilt angle α of the discotic liquid crystal layer is an angle obtained by averaging the tilt angles of the discotic liquid crystal molecules in the thickness direction of the discotic liquid crystal layer. apparatus. 前記液晶層の前記平均チルト角θは、前記液晶分子のチルト角を前記液晶層の層厚方向で平均した角度であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the average tilt angle θ of the liquid crystal layer is an angle obtained by averaging the tilt angles of the liquid crystal molecules in the layer thickness direction of the liquid crystal layer. 前記ディスコティック液晶層は、前記ディスコティック液晶分子の円板状の面に垂直な分子軸を平均した方向を、屈折率が最小となるディスコティック液晶層の光学軸とし、負の光学的異方性を有していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。The discotic liquid crystal layer has a negative optical anisotropy with a direction in which molecular axes perpendicular to the disc-shaped surface of the discotic liquid crystal molecules are averaged as an optical axis of the discotic liquid crystal layer having a minimum refractive index. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal display device has characteristics. 前記液晶層は、ネマティック液晶を含み、正の誘電異方性を有していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the liquid crystal layer includes nematic liquid crystal and has positive dielectric anisotropy.
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