JP2004227006A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
【課題】位相差補償素子と偏光板と貼り合せた構成や、液晶パネルと貼り合せた構成において、応力に起因する輝度ムラのない均一な表示品位の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】位相差補償素子として光弾性係数が10×10−13cm2/dyne以下のものを用いる。液晶層は負の異方性を有するネマチック液晶材料を含み、電圧無印加時にネマチック液晶材料の液晶分子が各基板の表面に対して略垂直に配向する。液晶セルは、それぞれが互いに異なる2つ以上の液晶領域を有する複数の絵素領域を有する。
【選択図】 図4An object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a uniform display quality without luminance unevenness caused by stress in a configuration in which a phase difference compensating element is bonded to a polarizing plate or in a configuration in which it is bonded to a liquid crystal panel.
A phase difference compensating element having a photoelastic coefficient of 10 × 10 −13 cm 2 / dyne or less is used. The liquid crystal layer includes a nematic liquid crystal material having negative anisotropy, and liquid crystal molecules of the nematic liquid crystal material are aligned substantially perpendicular to the surface of each substrate when no voltage is applied. The liquid crystal cell has a plurality of picture element regions each having two or more liquid crystal regions different from each other.
[Selection diagram] Fig. 4
Description
本発明は、コンピュータ用モニターディスプレイ及び、ビデオ映像等を表示する液晶表示装置に関し、特に視角特性に優れた液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a computer monitor display and a liquid crystal display device that displays video images and the like, and more particularly to a liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics.
液晶表示装置の広視野角の手法としては、液晶分子の配向方向を基板表面に略平行な面内で変化させる方式と、液晶分子の配向方向を基板表面に対して垂直な方向に変化させる表示モードにおいて、液晶分子の基板表面に平行な面内の配向方向(方位角方向)が異なる領域に分割する方式がある。前者の代表的な例としては、IPS(In−Plane−Switching)モードが挙げられる。後者の例としては、(1)電圧無印加時に、基板表面に対して水平に配向するNp型液晶(正の誘電率異方性を有するネマチック液晶)が軸対称状に配向した液晶領域を絵素毎に設ける広視野角液晶表示モード(特開平7−120728号公報、特許文献1)、(2)電圧無印加時に基板表面に対して略垂直配向したNn型液晶(負の誘電異方性を有するネマチック液晶)が、電界印加時に倒れる方向が異なる複数の領域に分割する広視野角液晶表示モード(特開平7−64089号公報、特許文献2)、及び、(3)AM−LCD’96、p.185(1996)(非特許文献1)に開示された、Np型液晶を絵素内で略4分割して水平配向させた広視野角液晶表示モード等が提案されている。さらに、後者の方式では、偏光素子の吸収軸に対して45°方向の視野角を補償するためには、位相差補償素子が原理上必要となる。 As a method of wide viewing angle of the liquid crystal display device, there are a method of changing the alignment direction of the liquid crystal molecules in a plane substantially parallel to the substrate surface, and a method of changing the alignment direction of the liquid crystal molecules in a direction perpendicular to the substrate surface. In the mode, there is a method in which liquid crystal molecules are divided into regions having different alignment directions (azimuth directions) in a plane parallel to the substrate surface. A typical example of the former is an IPS (In-Plane-Switching) mode. As an example of the latter, (1) a liquid crystal region in which Np-type liquid crystal (nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy) that is horizontally oriented with respect to the substrate surface when no voltage is applied is oriented in an axially symmetric manner. A wide viewing angle liquid crystal display mode provided for each element (Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7-120728, Patent Document 1); (2) Nn-type liquid crystal that is oriented substantially perpendicular to the substrate surface when no voltage is applied (negative dielectric anisotropy) A wide viewing angle liquid crystal display mode in which a nematic liquid crystal having the following characteristics is divided into a plurality of regions having different directions of tilt when an electric field is applied (Japanese Patent Laid-Open No. 7-64089, Patent Document 2), and (3) AM-LCD '96. , P. 185 (1996) (Non-Patent Document 1) has proposed a wide viewing angle liquid crystal display mode in which an Np-type liquid crystal is divided into approximately four in a picture element and horizontally aligned. Further, in the latter method, a phase difference compensating element is required in principle in order to compensate the viewing angle in the direction of 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizing element.
本明細書において、位相差補償素子とは、板状、シート状やフィルム状の、複屈折性を有する光学素子を指す。また、偏光素子とは、互いに直交する2つの直線偏光の内の一方を吸収し、他方を透過する光学素子を指す。偏光板の吸収軸と透過軸(偏光軸)は互いに直交する。 In this specification, the retardation compensating element refers to a plate-like, sheet-like, or film-like optical element having birefringence. In addition, the polarizing element refers to an optical element that absorbs one of two linearly polarized lights orthogonal to each other and transmits the other. The absorption axis and the transmission axis (polarization axis) of the polarizing plate are orthogonal to each other.
現在、位相差フィルムに用いられる延伸フィルムの樹脂材料としては、ポリビニルアルコール(PVA)またはポリカーボネート(PC)が一般的に用いられている。位相差フィルムに要求される特性は、光学的特性及び機械的特性に大別される。要求される光学的特性としては、少ない位相差ムラ、液晶層の複屈折率の波長分散特性とのマッチング性、高い耐熱性及び耐湿性、光軸乱れ並びに異物等の光学欠陥の無いこと、高い透過率、小さい光弾性係数、紫外線による光透過率耐劣化性能が挙げられる。また、要求される機械的特性としては、高い弾性率、高い引張強度、高い降伏曲げ強度が挙げられる。さらに、位相差フィルムの製造工程における延伸性等の加工性も重要である。上記の要求特性の内、実用上特に重要視される特性は、少ない位相差ムラ、液晶層の複屈折率の波長分散特性とのマッチング特性、及び小さい光弾性係数である。 At present, polyvinyl alcohol (PVA) or polycarbonate (PC) is generally used as a resin material of a stretched film used for a retardation film. Characteristics required for the retardation film are roughly classified into optical characteristics and mechanical characteristics. The required optical characteristics include a small phase difference unevenness, a matching property of the birefringence of the liquid crystal layer with the wavelength dispersion property, high heat resistance and moisture resistance, no optical axis disturbance and optical defects such as foreign matter, and a high level. Transmittance, a small photoelastic coefficient, and light transmittance deterioration resistance performance due to ultraviolet rays. The required mechanical properties include high elastic modulus, high tensile strength, and high yield strength. Further, processability such as stretchability in the production process of the retardation film is also important. Among the above required characteristics, characteristics that are particularly important in practical use are small phase difference unevenness, matching characteristics of the birefringence of the liquid crystal layer with the wavelength dispersion characteristics, and small photoelastic coefficient.
特開平6−3524号公報(特許文献3)は、一塩化三弗化エチレン(80〜98wt%)及び弗化ビニリデン(2〜20重量%)からなる結晶性共重合体からなる実質的に一方向に配向した一軸性光学位相差フィルムを開示している。
しかしながら、上述の従来の位相差板を用いた液晶表示装置には、以下の問題があることを本願発明者は見出した。 However, the present inventor has found that the above-described conventional liquid crystal display device using a retardation plate has the following problems.
特開平6−3524号公報に開示されている位相差板は、例えば、複数の絵素領域のそれぞれが、初期配向状態が互いに異なる2つ以上の液晶領域を含む液晶層や、液晶分子の配向方向が連続的に変化する液晶領域を有する液晶層を備える液晶表示装置や大画面(例えば42型)液晶表示装置の表示品位を向上するために必要なリタデーション条件を満足できない。すなわち、これらの液晶表示装置に適用しても、十分な視野角補償効果が得られず、視野角が狭く、斜め方向から観察した場合に黄色に着色するという問題があった。また、大画面(例えば、42型)の液晶表示装置に適用できる大きさで、色ムラの無い位相差板を作製することが困難であった。以下に、本願発明者が見出した問題点を図面を参照しながら具体的に説明する。 A retardation plate disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-3524 discloses, for example, a liquid crystal layer in which each of a plurality of picture element regions includes two or more liquid crystal regions having different initial alignment states, or the alignment of liquid crystal molecules. The retardation condition required for improving the display quality of a liquid crystal display device including a liquid crystal layer having a liquid crystal region whose direction changes continuously or a large-screen (for example, 42-inch) liquid crystal display device cannot be satisfied. That is, even when applied to these liquid crystal display devices, there was a problem that a sufficient viewing angle compensation effect was not obtained, the viewing angle was narrow, and the color was yellow when observed from an oblique direction. In addition, it has been difficult to manufacture a retardation plate having a size applicable to a large-screen (for example, 42-inch) liquid crystal display device and having no color unevenness. Hereinafter, the problems found by the present inventors will be specifically described with reference to the drawings.
大型表示装置、例えば、42型の液晶表示装置では、偏光板と位相差補償素子との貼り合わせや、位相差補償素子付き偏光板と液晶セルとの貼り合わせによる応力や、バックライト等から発生する熱による応力が、位相差補償素子に加わる。その結果、位相差補償素子にその局部的な応力によるリタデーションが発生して、この状態が粘着剤により固着され、偏光板クロスニコル下での透過率が局部的に上昇して、明るさのムラとなり、表示品位が極めて損なわれる。 In a large-sized display device, for example, a 42-inch liquid crystal display device, stress is generated by bonding a polarizing plate and a phase difference compensating element, bonding a polarizing plate with a phase difference compensating element to a liquid crystal cell, and a backlight. The applied heat causes stress to be applied to the phase difference compensation element. As a result, retardation due to the local stress occurs in the phase difference compensating element, and this state is fixed by the adhesive, and the transmittance under the polarizing plate crossed Nicols increases locally, resulting in uneven brightness. And the display quality is extremely impaired.
上述した応力に起因する、黒表示状態における局部的な透過率の上昇(光り抜け)の発生個所を図1に模式的に示す。 FIG. 1 schematically shows locations where local transmittance increases (light leakage) in the black display state due to the above-described stress.
図1は大型の液晶表示装置の表示面10を模式的に示す。偏光板や位相差補償素子の貼り合わせによる応力に起因する光り抜け(タイプ1)は、表示面の四辺の中央付近に多く見られる。また、バックライトからの熱による応力に起因する光り抜け(タイプ2)は、表示面の四隅に発生する。これらの応力に起因する光り抜けの程度は、応力の大きさと位相差補償素子の材料の光弾性係数の大きさに依存する。
FIG. 1 schematically shows a
また、上述した絵素領域内の液晶分子の配向を分割する表示モードでは、液晶セルを挟んで設けた上偏光板の吸収軸と下偏光板の吸収軸とを二等分する軸方向(偏光板の吸収軸に対して45°方向)での視野角特性が、吸収軸の方向の視野角特性に比べて著しく悪くなるという問題があった(例えば、後述する比較例1の等コントラスト・コンター曲線を示す図14参照)。 In the above-described display mode in which the orientation of liquid crystal molecules in the pixel region is divided, the axis direction (polarization direction) that bisects the absorption axis of the upper polarizing plate and the absorption axis of the lower polarizing plate provided with the liquid crystal cell in between. There was a problem that the viewing angle characteristics at a direction of 45 ° with respect to the absorption axis of the plate were significantly worse than the viewing angle characteristics in the direction of the absorption axis (for example, the equal contrast contour of Comparative Example 1 described later). FIG. 14 showing the curve).
ここで、液晶表示装置の視角特性を説明するために、液晶表示装置における偏光板の配置と、視角方向の定義を図2Aおよび図2Bを参照しながら説明する。 Here, in order to explain the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device, the arrangement of the polarizing plate in the liquid crystal display device and the definition of the viewing angle direction will be described with reference to FIGS. 2A and 2B.
クロスニコル偏光板配置の液晶表示装置の構成を模式的に図2Aに示す。液晶セル20の観察者側に配置された偏光板(上偏光板と称する)の吸収軸22aと液晶セル20のバックライト側に配置された偏光板(下偏光板と称する)の吸収軸22bとは互いに直交するように配置されている。視角方向(観察者の視線の方向)は、図2Bに示すように、液晶表示装置の表示面に平行な仮想平面24に対する法線26からの角度(視野角θ)と、上偏光板の吸収軸の方向28からの角度(方位角Ф:反時計回りが正)とによって規定される。このθ−Φに対してコントラスト比を評価することによって、表示モードに関わらず、等コントラスト・コンター曲線が得られる。なお、本明細書においては、液晶表示装置の光学特性の異方性を規定するための直交座標系として、仮想平面24の法線26方向をz軸とし、仮想面内24内でΦ=270°方向をx軸、Φ=0°方向をy軸とする、x−y−z座標系を用いる。
FIG. 2A schematically shows the configuration of a liquid crystal display device having a crossed Nicol polarizing plate arrangement. An absorption axis 22a of a polarizing plate (referred to as an upper polarizing plate) disposed on the viewer side of the
さらに、図3Aに示すように、一般に市販されている偏光板30は、偏光層32が支持体フィルム34と36とに挟まれた構造を有している。偏光層32(例えばPVAからなる)は強度が弱いので支持体フィルム34、36(例えば、トリアセチルセルロース:TACからなる)によって支持されている。図3Bに示すように、偏光層32の吸収軸方向32aは、支持体フィルム34及び36の遅相軸方向34a及び36aとほぼ一致している。
Further, as shown in FIG. 3A, a commercially available polarizing
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、位相差補償素子と偏光板とを貼り合せた構成や、液晶パネルと貼り合せた構成において、応力に起因する輝度ムラのない均一な表示品位の液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has a structure in which a phase difference compensating element and a polarizing plate are bonded to each other, and a structure in which the liquid crystal panel is bonded to the liquid crystal panel has uniform brightness without stress. It is an object to provide a liquid crystal display device having a high display quality.
本発明の液晶表示装置は、一対の基板と該一対の基板に挟持された液晶層とを有する液晶セルと、該液晶セルを挟持する一対の偏光素子と、該一対の偏光素子と該液晶セルとの間の少なくとも一方に設けられた位相差補償素子と、を有し、該位相差補償素子は、光弾性係数が10×10−13cm2/dyne以下であり、そのことによって上記目的が達成される。 A liquid crystal display device according to the present invention includes a liquid crystal cell having a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates, a pair of polarizing elements sandwiching the liquid crystal cell, the pair of polarizing elements, and the liquid crystal cell. And a phase difference compensating element provided on at least one of the phase difference compensating elements, wherein the phase difference compensating element has a photoelastic coefficient of 10 × 10 −13 cm 2 / dyne or less. Achieved.
前記位相差補償素子は、それぞれ互いに直交するx、y、及びz軸方向に3つの屈折率nx、ny、nzを有し、前記該液晶セルの表面に平行な面内の主屈折率をnxおよびnyとし、該液晶セルの厚み方向の主屈折率をnzとするとき、nz<ny<nxの関係を満足することが好ましい。 The phase compensator, x orthogonal to each other, respectively, y, and z-axis to the three refractive indices n x, n y, has a n z, the main refraction of the said inner surface in a parallel plane of the liquid crystal cell rates and n x and n y, when a principal refractive index in the thickness direction of the liquid crystal cell and n z, it is preferable to satisfy the relation of n z <n y <n x .
前記液晶セルは複数の絵素領域を有し、該複数の絵素領域のそれぞれは、配向状態が互いに異なる2つ以上の液晶領域または液晶分子の配向方向が連続的に変化する液晶領域を有し、前記位相差補償素子は、位相差フィルムを有し、該位相差フィルムは、該液晶セルの表面に平行な面内に遅相軸を有し、前記一対の偏光素子と該液晶セルとの間に、該位相差補償素子をそれぞれ有し、該位相差補償素子の該液晶セルの表面に平行な面内の遅相軸が互いに直交している、構成とすることが好ましい。 The liquid crystal cell has a plurality of picture element regions, and each of the plurality of picture element regions has at least two liquid crystal regions having different alignment states or a liquid crystal region in which the alignment direction of liquid crystal molecules changes continuously. The retardation compensation element has a retardation film, the retardation film has a slow axis in a plane parallel to the surface of the liquid crystal cell, and the pair of polarizing elements and the liquid crystal cell It is preferable that the phase difference compensating element is provided between the two and the slow axes in the plane parallel to the surface of the liquid crystal cell of the phase difference compensating element are orthogonal to each other.
前記一対の偏光素子と前記液晶セルとの間に、前記位相差補償素子をそれぞれ有し、前記位相差補償素子のそれぞれは、該液晶セルの表面に平行な面内に遅相軸を有し、該位相差補償素子のそれぞれの遅相軸は、前記一つの偏光素子のうち該液晶セルに対して同じ側に設けられた偏光素子の吸収軸と直交している、構成とすることが好ましい。 The phase difference compensating element is provided between the pair of polarizing elements and the liquid crystal cell, and each of the phase difference compensating elements has a slow axis in a plane parallel to the surface of the liquid crystal cell. It is preferable that the slow axis of each of the phase difference compensating elements is orthogonal to the absorption axis of the polarizing element provided on the same side of the one polarizing element with respect to the liquid crystal cell. .
前記液晶層は、ネマチック液晶材料を含み、黒表示時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が前記一対の基板の表面に対して略垂直に配向している、構成としてもよい。 The liquid crystal layer may include a nematic liquid crystal material, and liquid crystal molecules of the nematic liquid crystal material may be oriented substantially perpendicular to the surfaces of the pair of substrates during black display.
前記液晶層は、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を含み、電圧無印加時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が前記一対の基板の表面に対して、略垂直に配向している、構成としてもよい。 The liquid crystal layer includes a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, and liquid crystal molecules of the nematic liquid crystal material are substantially vertically aligned with respect to the surfaces of the pair of substrates when no voltage is applied. It may be.
前記液晶層の液晶分子の複屈折率をΔn、該液晶層の平均の厚さをdLC、及び前記位相差補償素子の厚さをdfとするとき、0.11<{df・(nx−nz)}/(dLC・Δn)<0.75及び0<{df・(nx−ny)}/(dLC・Δn)<0.26を満足する構成とすることが好ましい。 When the thickness of the d f of the birefringence of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer [Delta] n, the thickness of d LC of the average of the liquid crystal layer, and the retardation compensation element, 0.11 <{d f · ( and n x -n z)} / ( d LC · Δn) <0.75 and 0 <{d f · (n x -n y)} / (d LC · Δn) satisfying <0.26 configuration Is preferred.
前記一対の偏光素子のそれぞれは、支持フィルム上に形成された偏光層であって、該支持体フィルムが前記位相差補償素子として機能する構成としてもよい。 Each of the pair of polarizing elements may be a polarizing layer formed on a support film, and the support film may function as the retardation compensating element.
前記位相差補償素子は液晶性高分子を含む構成としてもよい。 The phase difference compensating element may be configured to include a liquid crystalline polymer.
前記液晶セルは複数の絵素領域を有し、該複数の絵素領域のそれぞれは、初期配向状態が互いに異なる2つ以上の液晶領域または液晶分子の配向方向が連続的に変化する液晶領域を有し、前記位相差補償素子は、積層された複数の位相差フィルムを有し、それぞれの該位相差フィルムは、該液晶セルの表面に平行な面内に遅相軸を有し、前記一対の偏光素子と該液晶セルとの間に、該位相差補償素子をそれぞれ有し、該位相差補償素子の該液晶セルの表面に平行な面内の遅相軸が互いに直交している構造としてもよい。 The liquid crystal cell has a plurality of picture element regions, and each of the plurality of picture element regions includes two or more liquid crystal regions having different initial alignment states or a liquid crystal region in which the alignment direction of liquid crystal molecules continuously changes. The retardation compensating element has a plurality of laminated retardation films, each of the retardation films has a slow axis in a plane parallel to the surface of the liquid crystal cell; Between the polarizing element and the liquid crystal cell, each having the phase difference compensating element, and having a structure in which the slow axes in a plane parallel to the surface of the liquid crystal cell of the phase difference compensating element are orthogonal to each other. Is also good.
前記位相差フィルムが、面内および法線方向にリターデーションを有する一軸性のフィルムを2枚以上貼り合わせた積層構造を有してもよい。 The retardation film may have a laminated structure in which two or more uniaxial films having retardation in the plane and in the normal direction are bonded together.
前記位相差フィルムが、支持基板上に屈折率異方性材料を積層した構造を有してもよい。 The retardation film may have a structure in which a refractive index anisotropic material is laminated on a support substrate.
以下、本発明の作用を説明する。 Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
光弾性係数が10×10−13cm2/dyne以下の位相差補償素子を用いることにより、偏光板との貼り合せ構成や、偏光板と位相差補償素子との一体品を液晶セル表面に貼り合せた構成において、偏光度ムラの発生を低く抑えることができるので、均一な表示品位を得ることができる。本発明の位相差補償素子は、零でない複屈折率を有し、平均屈折率の値が1.4〜1.7の範囲にあることが好ましい。 By using a phase difference compensating element having a photoelastic coefficient of 10 × 10 −13 cm 2 / dyne or less, a lamination structure with a polarizing plate or an integrated product of a polarizing plate and a phase difference compensating element is stuck on a liquid crystal cell surface. In the combined configuration, it is possible to suppress the occurrence of unevenness in the degree of polarization, so that uniform display quality can be obtained. The phase difference compensating element of the present invention preferably has a non-zero birefringence and an average refractive index in the range of 1.4 to 1.7.
位相差補償素子のそれぞれ互いに直交するx、y、及びz軸方向に3の屈折率nx、ny、nzが、nz<ny<nxを満足することにより、偏光板吸収軸に対して45°方向の視野角依存性を改善することができる。 X respectively orthogonal to each other of the phase difference compensating element, y, and a refractive indices n x a z-axis direction in 3, n y, n z is, by satisfying n z <n y <n x , a polarizing plate absorption axis , The viewing angle dependency in the 45 ° direction can be improved.
視野角特性の方位角依存性を改善するためには、液晶材料の液晶分子の短軸方向の屈折率異方性を小さくすることが有効なので、1つの絵素領域に液晶配向状態が異なる2以上の液晶領域を設けることで、その効果が得られる。さらに、1つの絵素領域内で液晶配向状態が連続的に変化する(軸対称状配向や放射状配向)ことで、液晶材料の液晶分子の短軸方向の屈折率異方性を最大限に小さくする効果が得られる。したがって、視野角特性の方位角依存性を最大限に改善することが可能となる。位相差補償素子は、1枚の位相差フィルムからなるものがコスト上、及び作製プロセス上、望ましいが、複数枚の位相差フィルムからなってもよい。 In order to improve the azimuth angle dependence of the viewing angle characteristics, it is effective to reduce the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules of the liquid crystal material in the minor axis direction. By providing the above liquid crystal region, the effect can be obtained. Furthermore, the liquid crystal alignment state changes continuously within one picture element region (axially symmetric or radial alignment), thereby minimizing the refractive index anisotropy in the short axis direction of the liquid crystal molecules of the liquid crystal material. The effect to be obtained is obtained. Therefore, it is possible to maximize the azimuth angle dependency of the viewing angle characteristics. The retardation compensating element is preferably composed of one retardation film in terms of cost and manufacturing process, but may be composed of a plurality of retardation films.
さらに、一対の偏光板と液晶セルの間に、それぞれ1つの位相差補償素子を配設するときは、一対の位相差補償素子の遅相軸を互いに直交させることにより、位相差補償素子と液晶セルとの間で面内位相差が生じないので、コントラスト比の低下を抑制することができる。偏光板の吸収軸と位相差補償素子の遅相軸を直交させることで、偏光板の吸収軸から45°方向の視野角補償効果をさらに有効に得ることができる。 Further, when one phase difference compensating element is disposed between each of the pair of polarizing plates and the liquid crystal cell, the slow axes of the pair of phase difference compensating elements are made orthogonal to each other so that Since no in-plane phase difference occurs between the cell and the cell, a decrease in the contrast ratio can be suppressed. By making the absorption axis of the polarizing plate orthogonal to the slow axis of the phase difference compensating element, a viewing angle compensation effect in the direction of 45 ° from the absorption axis of the polarizing plate can be more effectively obtained.
基板に対して液晶分子が垂直に配向した状態においては、液晶層の液晶セル面内の屈折率異方性が小さいために、偏光板の吸収軸に対して45°の方向に視野角を倒したときに、黒レベルの光り抜けを抑えられて、コントラストの低下を防ぐことができるので、さらなる視野角の補償が達成できる。この効果は、負の誘電異方性を有するNn液晶材料を用いたノーマリーブラックモードの表示装置において顕著である。 When the liquid crystal molecules are vertically oriented with respect to the substrate, the viewing angle is tilted at 45 ° to the absorption axis of the polarizing plate because the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer in the liquid crystal cell plane is small. In this case, light leakage at the black level can be suppressed, and a decrease in contrast can be prevented, so that further compensation for the viewing angle can be achieved. This effect is remarkable in a normally black mode display device using an Nn liquid crystal material having negative dielectric anisotropy.
さらに、具体的には、液晶層の液晶分子の複屈折率をΔn、液晶層の平均の厚さをdLC、位相差補償素子の厚さをdfとするとき、0.11<{df・(nx−nz)}/(dLC・Δn)<0.75及び0<{df・(nx−ny)}/(dLC・Δn)<0.26を満足する構成において、顕著な効果が得られる。 Further, specifically, when the birefringence of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer [Delta] n, the thickness d LC of the average liquid crystal layer, the thickness of the retardation compensation element and d f, 0.11 <{d satisfies f · (n x -n z) } / (d LC · Δn) <0.75 and 0 <{d f · (n x -n y)} / (d LC · Δn) <0.26 In the configuration, a remarkable effect is obtained.
偏光板の支持体フィルムにはフィルム面内と法線方向にリタデーションを有しており、そのリタデーションを考慮して、さらに追加する位相差補償素子のリタデーションを設計することで、視野角補償効果が最大となる最適なリタデーションが得られる。偏光板の作製プロセスにおいて、位相差補償素子を偏光板の支持体フィルムとして、採用することができる。従って、コスト上及び液晶パネルに貼り付けるプロセス上、有利となる。 The support film of the polarizing plate has a retardation in the film plane and in the normal direction, and in consideration of the retardation, the retardation of the phase difference compensating element to be further added is designed so that the viewing angle compensation effect is improved. The maximum optimal retardation is obtained. In the manufacturing process of the polarizing plate, the phase difference compensating element can be employed as a support film of the polarizing plate. Therefore, it is advantageous in terms of cost and in the process of attaching to a liquid crystal panel.
液晶性高分子は光学的異方性を有する分子が基材(または基板)の配向層上で配向するので、フィルムを延伸するのではなく、支持基板等の基材に塗布することで容易に所望のリタデーションを得ることができ、コストダウンの可能性がある。また、液晶性高分子の配向を制御することによって、種々の屈折率異方性を有するフィルムを構成することができる。 Since liquid crystalline polymers have molecules with optical anisotropy aligned on the alignment layer of the substrate (or substrate), they can be easily applied to a substrate such as a support substrate instead of stretching the film. A desired retardation can be obtained, and there is a possibility of cost reduction. Further, by controlling the orientation of the liquid crystalline polymer, films having various refractive index anisotropies can be formed.
本発明によると、42型のような直視型超大型液晶表示装置において、光弾性係数が10×10−13cm2/dyne以下の材料を位相差補償素子として用いることによって、偏光板と貼り合せた構成や、液晶パネルと貼り合せた構成において、偏光板クロスニコル下での透過率を0.04%以下に押さえ、偏光度を99.9%以上にすることができ、さらに弁別法則による黒表示の輝度分布をLmax/Laverage<2の条件にすることができるので偏光度のムラが発生せず均一な表示品位を有することができる。 According to the present invention, in a direct-view type ultra-large liquid crystal display device such as a 42-inch type, a material having a photoelastic coefficient of 10 × 10 −13 cm 2 / dyne or less is used as a phase difference compensating element, so that it is bonded to a polarizing plate. In a configuration in which the polarizing plate is bonded to a liquid crystal panel, the transmittance under a polarizing plate crossed Nicols can be suppressed to 0.04% or less, and the degree of polarization can be 99.9% or more. Since the luminance distribution of the display can be set to satisfy the condition of Lmax / Lavage <2, uniform display quality can be obtained without unevenness of the degree of polarization.
さらに、偏光板の吸収軸に対して45°方向の視野角特性の悪化を解消し、黒表示時または電圧無印加時に液晶分子が垂直に配向し、電圧印加時に絵素ごとに液晶分子が2分割以上の異なる配向領域または連続的に配向が変化した軸対称配向の液晶領域を有する構成において、二軸性の位相差補償素子を用いてその遅相軸を偏光板の吸収軸と直交させることで、視野角を著しく拡大でき、かつ同特性が全方位にわたってほぼ等方的である、視角特性の優れた高コントラストの液晶表示装置を提供することができる。 Furthermore, the deterioration of the viewing angle characteristic in the direction of 45 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate is eliminated, and the liquid crystal molecules are vertically aligned during black display or when no voltage is applied. In a configuration having a liquid crystal region having a different alignment region or more in a division or an axially symmetric alignment in which the alignment is continuously changed, the slow axis thereof is made orthogonal to the absorption axis of the polarizing plate by using a biaxial phase difference compensating element. Thus, it is possible to provide a high-contrast liquid crystal display device having excellent viewing angle characteristics, in which the viewing angle can be significantly expanded and the characteristics are almost isotropic in all directions.
本発明の液晶表示装置は、パーソナルコンピュータ、ワープロ、アミューズメント機器、テレビジョン装置などの直視型平面ディスプレイやシャッタ効果を利用した表示板、窓、壁などに好適に用いられる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The liquid crystal display device of the present invention is suitably used for a direct-view type flat display such as a personal computer, a word processor, an amusement device, and a television device, a display plate using a shutter effect, a window, and a wall.
以下に、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の原理を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. First, the principle of the present invention will be described.
図4は、本発明の液晶表示装置100の構成を模式的に示す分解斜視図である。本発明の液晶表示装置100は、液晶セル40と、液晶セル40を挟持する一対の偏光素子としての偏光板42及び44と、液晶セル40と偏光板42及び44との間に設けられた位相差補償素子46及び48を有している。位相差補償素子46及び48の一方を省略してもよい。液晶セル40の観察者側に配置された偏光板42、位相差補償素子46をそれぞれ上偏光板、上位相差補償素子と呼び、液晶セル40の観察者側とは反対側、すなわちバックライト(不図示)側に配置された偏光板44、位相差補償素子48をそれぞれ下偏光板、下位相差補償素子と呼ぶ。
FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing the configuration of the liquid
本明細書において、位相差補償素子(例えば、図4に示した位相差補償素子46及び48)の屈折率異方性を定義するために、図5Aに示した直交座標系を用いる。位相差補償素子46および48の表面に垂直な方向にz軸を取り、位相差補償素子46および48の表面に平行な面内のx、y軸の内、位相差補償素子の遅相軸の方向をx軸とする。位相差補償素子46および48の屈折率楕円体の3つの主屈折率をnx、ny、nzとすると、nx>ny>nzの関係を満足する。 In this specification, the orthogonal coordinate system shown in FIG. 5A is used to define the refractive index anisotropy of the phase difference compensating elements (for example, the phase difference compensating elements 46 and 48 shown in FIG. 4). The z axis is taken in a direction perpendicular to the surfaces of the phase difference compensating elements 46 and 48, and of the x and y axes in a plane parallel to the surfaces of the phase difference compensating elements 46 and 48, the slow axis of the phase difference compensating element is Let the direction be the x-axis. Three principal refractive indices of the index ellipsoid of the phase difference compensating element 46 and 48 n x, n y, When n z, satisfying the relation of n x> n y> n z .
図4及び図5Bに示したように、上偏光板42の吸収軸42aと下偏光板44の吸収軸44aとは互いに直交し、上位相差補償素子46の遅相軸46aと下位相差補償素子48の遅相軸48aも互いに直交している。上偏光板42の吸収軸42aと下位相差補償素子48の遅相軸48a、及び下偏光板44の吸収軸44aと上位相差補償素子46の遅相軸46aとは一致している。
As shown in FIGS. 4 and 5B, the absorption axis 42a of the upper polarizing plate 42 and the absorption axis 44a of the lower polarizing plate 44 are orthogonal to each other, and the
さらに、偏光板42及び44の表面に反射防止膜(ARコート)やハードコート散乱層をコーティングしたアンチグレア防眩層を設けることによって吸収軸方向に対して45°方向の視野角特性のさらなる改善効果を発揮される。 Further, by providing an anti-glare anti-glare layer coated with an anti-reflection film (AR coat) or a hard coat scattering layer on the surfaces of the polarizing plates 42 and 44, the effect of further improving the viewing angle characteristics in the direction of 45 ° with respect to the absorption axis direction is provided. Is demonstrated.
位相差補償素子46及び48に応力が加わった場合に発生する、光り抜けの減少について説明する。 A description will be given of a reduction in light leakage that occurs when stress is applied to the phase difference compensating elements 46 and 48.
物質に圧縮力や張力、熱などの応力が加わると、比重が変化したり、原子や分子に配位や配向が起こり、屈折率に異方性が生じる。複屈折率が零の等方的物質は、応力によって零でない複屈折率を有するようになり、複屈折率が零でない光学異方性物質の場合は、応力により複屈折率が変化する。これがいわゆる応力複屈折率である。単位応力あたりの複屈折率、つまり応力を材料にかけたときに生ずる複屈折率(または複屈折率の変化)をその応力で割った値を光弾性係数と呼ぶ。光弾性係数は、応力を変化させて、発生する応力複屈折率を測定して、応力に対して生ずる応力複屈折率をプロットし、その直線の傾きから求めれられる。 When a stress such as a compressive force, a tensile force, or heat is applied to a substance, specific gravity changes, coordination or orientation occurs in atoms or molecules, and anisotropy occurs in the refractive index. An isotropic substance having a zero birefringence has a non-zero birefringence due to stress, and an optically anisotropic substance having a non-zero birefringence changes the birefringence due to stress. This is the so-called stress birefringence. The birefringence index per unit stress, that is, the value obtained by dividing the birefringence index (or change in birefringence index) generated when a stress is applied to a material by the stress is called a photoelastic coefficient. The photoelastic coefficient is obtained by measuring the stress birefringence generated by changing the stress, plotting the stress birefringence generated with respect to the stress, and calculating the slope of the straight line.
図6Aは、位相差補償素子の光弾性係数と位相差補償素子を42型のガラス板に貼り合せた構成において引張り応力がかかった場合の偏光板クロスニコル下における光り抜け量(透過率)との関係を示す。図6Aから明らかなように、光弾性率の増加に伴ってほぼ直線的に光り抜け量が上昇する。 FIG. 6A shows the photoelastic coefficient of the phase difference compensating element, the amount of light leakage (transmittance) under a polarizing plate crossed Nicols when a tensile stress is applied in a configuration in which the phase difference compensating element is bonded to a 42-type glass plate, and Shows the relationship. As is clear from FIG. 6A, the light leakage amount increases almost linearly with an increase in the photoelastic modulus.
透過率の測定は、図6Bに示した光学系を用いて行った。図4における偏光板42と位相補償素子46(または、偏光板44と位相差補償素子48)をガラス板62(液晶セルに見なされる)に、実際の製造工程で用いられる所定の接着剤で貼り合わせる。これに、バックライト66から光を照射し、測定対象である位相差補償素子46または48に貼り付けられた偏光板42または44とクロスニコルを形成するように配置された偏光板44または42を介して、透過する光の量を、輝度計68(例えば、BM5A:TOPCON社製)を用いて測定し、算出した。 The transmittance was measured using the optical system shown in FIG. 6B. The polarizing plate 42 and the phase compensating element 46 (or the polarizing plate 44 and the phase difference compensating element 48) in FIG. 4 are attached to a glass plate 62 (considered as a liquid crystal cell) with a predetermined adhesive used in an actual manufacturing process. Match. To this, light is irradiated from a backlight 66, and a polarizing plate 44 or 42 arranged so as to form a cross Nicol with the polarizing plate 42 or 44 attached to the phase difference compensating element 46 or 48 to be measured. The amount of light passing therethrough was measured and calculated using a luminance meter 68 (for example, BM5A: manufactured by TOPCON).
また、クロスニコル下における透過率と偏光度の関係を次式の関係から求めた結果を図6Cに示す。 FIG. 6C shows a result obtained by determining the relationship between the transmittance and the degree of polarization under crossed Nicols from the relationship of the following equation.
偏光度(%)={(P//−P⊥)/(P//+P⊥)}・100
ここで、P//:空気を100%としたパラレルニコル下の透過率(43%)、P⊥:クロスニコル下の透過率である。
Degree of polarization (%) = {(P // −P⊥) / (P // + P⊥)} · 100
Here, P // : transmittance under parallel Nicols (43%) with air as 100%, and P⊥: transmittance under cross Nicols.
液晶ディスプレイは非発光型であるため、表示が明るく、高コントラストで見やすいことが要望される。そのため、偏光板は明るく高偏光性が要求されている。偏光板の偏光性能(W.A.Shurcliff;偏光とその応用、共立出版、9(1965))は理論値で単体の透過率の透過率50%、偏光度100%が最大値である。この理論値に近いほど見やすい液晶ディスプレイということになる。ところが、偏光板単品での偏光度99.9%のものはメーカー市販のごく一般的な仕様となっている。従って、偏光板に本発明の位相差補償素子が付加されたときの偏光度の目標値は、99.9%である。しかし、偏光度は99.9%以上有しているほうが表示は見やすくなる(コントラスト比が高くなる)ので好ましい。 Since the liquid crystal display is a non-light-emitting type, it is required that the display is bright, high-contrast, and easy to see. Therefore, a polarizing plate is required to be bright and have high polarization. The polarization performance of the polarizing plate (WA Shucliff; polarized light and its application, Kyoritsu Shuppan, 9 (1965)) is a theoretical value, and the maximum value is a transmittance of a single substance of 50% and a degree of polarization of 100%. The closer to the theoretical value, the easier to see the liquid crystal display. However, a polarizing plate having a degree of polarization of 99.9% alone has a very general specification commercially available from a manufacturer. Therefore, the target value of the degree of polarization when the phase difference compensating element of the present invention is added to the polarizing plate is 99.9%. However, it is preferable that the degree of polarization be 99.9% or more, since the display becomes easier to see (the contrast ratio is higher).
一般的な高コントラスト液晶表示装置において、十分な偏光板のクロスニコル時の偏光度特性例えば99.9%を得るためには、図6Cのクロスニコル下の透過率と偏光度との関係より、光り抜け量(透過率)を位相差補償素子全体として、0.04%以下にする必要がある。 In a general high-contrast liquid crystal display device, in order to obtain a sufficient polarization degree characteristic of the polarizing plate at the time of crossed Nicols, for example, 99.9%, the relationship between the transmittance under the crossed Nicols and the degree of polarization in FIG. The amount of light leakage (transmittance) needs to be 0.04% or less for the entire phase difference compensating element.
一方、図7に示すように、位相差補償素子にかかる貼合時の応力による光り抜け量(Δ)は、次式で大まかに近似できる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the light leakage amount (Δ) due to the stress applied to the phase difference compensating element at the time of bonding can be roughly approximated by the following equation.
Δ=cd|σx−σy|
ここで、c:光弾性係数、d:位相差補償素子の厚さ、σx:x軸方向の応力ベクトル、σy:y軸方向の応力ベクトルである。
従って、液晶セルに偏光板と位相差補償素子を設けた場合の光り抜け量(表示品位)は、位相差補償素子の光弾性係数および応力の大きさで決定されることがわかる。また、貼合時や加熱時に発生する応力が材料に関わらずほぼ一定であるとすると、位相差補償素子の偏光板クロスニコル下の光り抜け量(透過率)を上述した0.04%以下にするためには、位相差補償素子の光弾性係数が10×10−13cm2/dyne以下である必要があることが分かる。
Δ = cd | σx−σy |
Here, c: photoelastic coefficient, d: thickness of the phase difference compensating element, σx: stress vector in the x-axis direction, σy: stress vector in the y-axis direction.
Accordingly, it can be seen that the light leakage amount (display quality) when the polarizing plate and the phase difference compensating element are provided in the liquid crystal cell is determined by the photoelastic coefficient and the magnitude of the stress of the phase difference compensating element. Further, assuming that the stress generated at the time of bonding or heating is substantially constant irrespective of the material, the light leakage amount (transmittance) under the polarizing plate crossed Nicols of the phase difference compensating element is set to 0.04% or less as described above. It can be seen that, in order to achieve this, the photoelastic coefficient of the phase difference compensating element needs to be 10 × 10 −13 cm 2 / dyne or less.
光弾性係数が10×10−13cm2/dyne以下の偏光板及び位相差補償素子に用いられる材料は液晶性高分子(ディスコティック系等)、ARTON(ノルボルネン樹脂)、TAC(トリアセチルセルロース)等が挙げられる。位相差補償素子を製造する方法としては、フィルム延伸技術や所望リタデーションを得るために、複数の位相差フィルムの積層構造体でもよい。さらに、フィルム法線方向に負のリタデーションを有するよう液晶性高分子等の屈折率異方性材料を支持基板に塗布し、材料塗布面に他の位相差フィルムを接着させて、所望のリタデーションの位相差補償素子を得ることができる。この時、支持基板の材料としては、TACが好適に用いられる。また、支持基板に正の一軸性位相差補償素子の機能を持たせ、液晶性高分子を用いた負の複屈折率を有する位相差フィルムを積層し、所望のリタデーションの位相差補償素子を得ることができる。 The materials used for the polarizing plate and the phase difference compensating element having a photoelastic coefficient of 10 × 10 −13 cm 2 / dyne or less are liquid crystalline polymer (discotic type, etc.), ARTON (norbornene resin), TAC (triacetyl cellulose). And the like. As a method of manufacturing the retardation compensating element, a laminated structure of a plurality of retardation films may be used in order to obtain a film stretching technique and a desired retardation. Furthermore, a refractive index anisotropic material such as a liquid crystalline polymer is applied to the support substrate so as to have a negative retardation in the normal direction of the film, and another retardation film is adhered to the material application surface to obtain a desired retardation. A phase difference compensating element can be obtained. At this time, TAC is preferably used as a material for the support substrate. Further, the support substrate has a function of a positive uniaxial retardation compensating element, and a retardation film having a negative birefringence using a liquid crystalline polymer is laminated to obtain a retardation compensating element having a desired retardation. be able to.
また、偏光板と位相差補償素子との貼合、また、それらの一体品を液晶パネル表面に貼合するための粘着材として、応力緩和性及び熱緩和性の高い材料(物性としては粘着力が比較的弱い材料)または層厚を用いることが好ましい。 Further, as an adhesive for bonding a polarizing plate and a phase difference compensating element, and for bonding an integrated product thereof to a liquid crystal panel surface, a material having high stress relaxation property and heat relaxation property (physical properties include adhesive strength). It is preferable to use a material having a relatively low thickness) or a layer thickness.
さらに、本発明は、液晶分子が基板に垂直に配向した状態で黒を表示する表示モードに好適に適用できる。すなわち、黒表示時の液晶分子のダイレクターは配向分割方法によらず基板に対して垂直な方向であり、この黒表示状態での黒レベルの透過率上昇を抑える働きをするのが、本発明の位相差補償素子である。より厳密には、図8に示したように、Nn型液晶を用いて、液晶分子が電圧無印加時に基板の表面に対して略垂直に配向した状態、図8に示したように、Np型液晶を用いて、飽和電圧印加時に液晶分子が基板に対して垂直に配向した状態において、視野角補償効果が大きい。しかしながら、液晶セル表面に概ね平行な平面内の屈折率異方性の値が白表示時よりも黒表示時のほうが小さくなる液晶表示モードであれば、いかなる表示モードを用いた液晶セルを用いてもよい。 Further, the present invention can be suitably applied to a display mode in which black is displayed in a state where liquid crystal molecules are vertically aligned with the substrate. That is, the director of the liquid crystal molecules during black display is in a direction perpendicular to the substrate regardless of the orientation division method, and the function of the present invention to suppress the increase in the transmittance of the black level in the black display state is the present invention. Is a phase difference compensating element. More strictly, as shown in FIG. 8, a state in which liquid crystal molecules are aligned substantially perpendicular to the surface of the substrate when no voltage is applied by using an Nn-type liquid crystal, and as shown in FIG. The viewing angle compensation effect is large in a state where the liquid crystal molecules are aligned vertically to the substrate when a saturation voltage is applied using the liquid crystal. However, in a liquid crystal display mode in which the value of the refractive index anisotropy in a plane substantially parallel to the liquid crystal cell surface is smaller in black display than in white display, a liquid crystal cell using any display mode is used. Is also good.
(実施形態)
本発明の実施形態においては、図4に示したように、面内の平均屈折率(nx、ny)が厚さ方向の屈折率(nz)に比べて大きく、かつ面内に屈折率異方性を有する位相差補償素子46,48を、液晶セル40と偏光板42、44との間に挿入することによって、視野角が偏光板吸収軸42a、44aからのずれに伴う視野角特性の悪化が解消されることとなる。偏光板及び位相差補償素子の材料は、光弾性係数が10×10−13cm2/dyne以下である。位相差補償素子は、零でない複屈折率を有し、平均屈折率の値が1.4〜1.7の範囲にあることが好ましい。
(Embodiment)
In embodiments of the present invention, as shown in FIG. 4, the average in-plane refractive index (n x, n y) is larger than the refractive index in the thickness direction (n z), and refracted plane By inserting phase difference compensating elements 46 and 48 having ratio anisotropy between the
本実施形態及び下記に説明する実施例で用いた偏光板は、サンリツ(株)、日東電工(株)や住友化学工業(株)から市販されている高寸法安定TACの支持体フィルムを用いた偏光板を使用した。しかしながら、上述したように、このTACフィルムはリタデーションを有するので、本発明においては、位相差補償素子のリタデーションの設計において、偏光板のリタデーションを考慮している。 As the polarizing plate used in the present embodiment and the examples described below, a support film of high dimensionally stable TAC commercially available from Sanritsu Co., Ltd., Nitto Denko Corporation or Sumitomo Chemical Co., Ltd. was used. A polarizing plate was used. However, as described above, since the TAC film has retardation, in the present invention, the retardation of the polarizing plate is considered in the design of the retardation of the phase difference compensating element.
本発明で用いる位相差補償素子の屈折率の条件は、上述したように、nz<ny<nxの条件である。なお、上述した積層型の位相差板(または位相差フィルム)や高分子液晶の塗膜からなる負の複屈折率を有する位相差フィルムを用いて形成した位相差補償素子についても、位相差補償素子全体として上記の条件が満たされていればよい。 Conditions of the refractive index of the phase compensation element used in the present invention, as described above, a condition of n z <n y <n x . The above-described retardation compensating element formed using a laminated retardation plate (or retardation film) or a retardation film having a negative birefringence made of a polymer liquid crystal coating film also has a retardation compensation. It suffices that the above conditions are satisfied for the entire device.
図9は、液晶材料の複屈折率Δn=0.073、液晶層の厚さ(セル厚):6μm、(すなわち、液晶セルのリタデーションdLC・Δn=438nm)で、液晶分子の配向は、液晶領域ごとに軸対称配向状態として、位相差補償素子(nx=ny>nz)のリタデーションdf・(nx−nz)(dfは位相差補償素子の厚さ)を0nm〜280nmに変化させ、Φ=45°、135°、225°、315°(光源側下偏光板の吸収軸をΦ=0°とする)および、Φ=0°、90°、180°、270°(上下偏光板の偏光軸に対して平行または直交する方向)であって、かつθ=40°でのコントラスト比を測定した結果である。 FIG. 9 shows that the birefringence of the liquid crystal material Δn = 0.073, the thickness of the liquid crystal layer (cell thickness): 6 μm (that is, the retardation d LC · Δn = 438 nm of the liquid crystal cell), and the orientation of the liquid crystal molecules is as axisymmetric alignment state in each liquid crystal region, the retardation d f · a phase compensator (n x = n y> n z) and (n x -n z) (d f is the thickness of the retardation compensation element) 0 nm Φ = 45 °, 135 °, 225 °, 315 ° (the absorption axis of the lower polarizing plate on the light source side is Φ = 0 °) and Φ = 0 °, 90 °, 180 °, 270 FIG. 6 shows the results of measuring the contrast ratio at θ (direction parallel or perpendicular to the polarization axes of the upper and lower polarizers) and θ = 40 °.
本実施形態の液晶表示装置を、大塚電子(株)製光学特性評価装置LCD5000を用いて、駆動電圧Voff=2.2Vにて黒表示させた時の透過率の視野角特性を測定し、ついで、駆動電圧Von=7Vにて白表示させた時の透過率の視野角特性を測定し、さらに白表示時の透過率を黒表示の透過率で除しコントラストの視野角特性を得た。 The viewing angle characteristics of transmittance when the liquid crystal display device of the present embodiment is displayed in black at a drive voltage Voff = 2.2 V using an optical property evaluation device LCD5000 manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd. The viewing angle characteristics of the transmittance when white display was performed at a drive voltage of Von = 7 V were measured, and the transmittance during white display was divided by the transmittance of black display to obtain the viewing angle characteristics of contrast.
図9に示したように、Φ=0°、90°、180°、270°のコントラスト比は、df・(nx−nz)の値によらずほぼ一定であった。一方、Φ=45°、135°、225°、315°のコントラスト比は、df・(nx−nz)の値が0から増大するにつれて増大し、df・(nx−nz)=146nmで最大値をとる。 As shown in FIG. 9, Φ = 0 °, 90 °, 180 °, the contrast ratio of 270 ° was almost regardless of the value of d f · (n x -n z ) constant. On the other hand, Φ = 45 °, 135 ° , 225 °, 315 ° contrast ratio increases as the value of d f · (n x -n z ) increases from 0, d f · (n x -n z ) = Maximum at 146 nm.
しかしながら、実際の位相差補償素子を面内の屈折率がnx=nyなる位相差補償素子を得ることは困難である。したがって、nx=ny>nzの条件をより実際の素子にそくして、nz<ny<nxとし、所望のリタデーションの位相差補償素子を用いることにより、Φ=45°(偏光板の直交する吸収軸を2等分する方向)での、コントラスト比の最大値をさらに大きくすることができる。nz<ny<nxの関係を満足する位相差補償素子は、例えば、光弾性係数が小さく、高分子液晶材料等の分子短軸方向で屈折異方性が小さい材料を塗布等のプロセスで所望のリタデーションを得ることができる。また、光弾性係数の小さい材料でフィルム(例えばTAC)を形成し、そのフィルムを延伸したり、または、そのフィルムに高分子液晶の塗布膜と組み合わせる複合技術で形成してもよい。 However, the actual the refractive index of the phase difference compensating element in a plane to obtain an n x = n y becomes retardation compensation element difficult. Thus, with reference to conditions of n x = n y> n z More actual element, and n z <n y <n x , by using the retardation compensation element of the desired retardation, Φ = 45 ° (polarization The maximum value of the contrast ratio in the direction in which the absorption axis orthogonal to the plate is bisected) can be further increased. retardation compensation element satisfy the relation: n z <n y <n x is, for example, a small photoelastic coefficient, a process such as coating the refractive anisotropy is small material on a molecular minor axis direction of the polymer liquid crystal materials , A desired retardation can be obtained. Alternatively, a film (for example, TAC) may be formed from a material having a small photoelastic coefficient, and the film may be stretched or formed by a composite technique in which the film is combined with a coating film of a polymer liquid crystal.
図10Aは、位相差補償素子の屈折率の条件をnz<ny<nxとして、df・(nx−nz)=12nmを保ちつつ、df・(nx−nz)を0nm〜280nmまで変化させ、Φ=45°及び=90°であって、θ=40°でのコントラスト比を測定した結果である。Φ=90°のコントラスト比はdf・(nx−nz)の値によらず一定であった。一方、Φ=45°のコントラスト比は、df・(nx−nz)の値が、0nmから増大するにつれて増大し、df・(nx−nz)=142nmの時、最大値を得た。つまり、図10Aから位相差補償素子のみでは0nm<df・(nx−nz)<280nm、偏光板のTACフィルムの法線方向のリタデーション50nmを位相差補償素子に考慮すると、50nm<df・(nx−nz)<330nmの範囲で、偏光板の吸収軸方向に対し、45°方向のコントラスト比の向上効果がある。 Figure 10A is a refractive index of the conditions of the retardation compensation element as n z <n y <n x , while maintaining d f · (n x -n z ) = 12nm, d f · (n x -n z) Is changed from 0 nm to 280 nm, and the results of measuring the contrast ratio at Φ = 45 ° and = 90 ° and θ = 40 °. Contrast ratio [Phi = 90 ° was constant regardless of the value of · d f (n x -n z ). On the other hand, the contrast ratio of [Phi = 45 °, the value of d f · (n x -n z ) is, increases as increases from 0 nm, when d f · (n x -n z ) = 142nm, the maximum value Got. That is, only by the 0nm retardation compensation element from FIG. 10A <d f · (n x -n z) <280nm, when the normal direction of the retardation 50nm of TAC film of a polarizer to consider the phase difference compensating element, 50nm <d in f · (n x -n z) < range of 330 nm, with respect to the absorption axis direction of the polarizing plate, there is the effect of improving the 45 ° direction contrast ratio.
上述した位相差補償素子のリタデーション値{df・(nx−nz)}は、補償させる液晶セルのdLC・Δn値(セル厚dLCと液晶のΔn=(|ne−no|)との積dLC・Δn=438nm)に対する相対値で表現すると、図10Bに示したようになり、液晶層のリタデーション(dLC・Δn)に対する視野角補償効果が期待できる範囲としては、0.11<{df・(nx−nz)}/(dLC・Δn)<0.75である。 The retardation value of the phase difference compensating element described above {d f · (n x -n z)} is, d LC · Δn value of the liquid crystal cell to be compensated (cell thickness d LC of the liquid crystal of Δn = (| n e -n o When expressed as a relative value to the product d LC · Δn = 438 nm with |), as shown in FIG. 10B, the range in which the viewing angle compensation effect on the retardation (d LC · Δn) of the liquid crystal layer can be expected is as follows. 0.11 <{d f · (n x -n z)} / (d LC · Δn) < 0.75.
また、面内方向のリタデーションdf・(nx−ny)は、12nmよりも大きいほうが更に視野角補償効果が得られることが期待される。後述の実施例2で示すように、面内方向のリタデーションのより好ましい範囲は、47nm〜85nmである。視角を表示面の法線方向から倒すと、基板に垂直に配向している液晶分子は、視角が傾いた角度に相当する角度だけ基板の法線方向から傾いたように見える。従って、視角方向を含む仮想的な面内でリタデーションが発生する。上述のように、面内にリタデーションを有する位相差補償素子を用いることによって、視角を倒したときに発生するリタデーションを補償することができる。 Also, the retardation d f · plane direction (n x -n y) is the larger than 12nm are expected to be obtained more viewing angle compensation effect. As shown in Example 2 described later, a more preferable range of the in-plane retardation is 47 nm to 85 nm. When the viewing angle is tilted from the normal direction of the display surface, the liquid crystal molecules aligned perpendicular to the substrate appear to tilt from the normal direction of the substrate by an angle corresponding to the tilt angle of the viewing angle. Therefore, retardation occurs in a virtual plane including the viewing angle direction. As described above, by using the phase difference compensating element having in-plane retardation, it is possible to compensate for the retardation that occurs when the viewing angle is reduced.
本実施形態では、位相差補償素子を液晶セルの両側に配置した場合を例示したが、片方に配置した場合には前述の各リタデーション値を略2倍すると、視野角補償効果が得られる。 In the present embodiment, the case where the phase difference compensating elements are arranged on both sides of the liquid crystal cell is exemplified. However, when the retardation values are substantially doubled when one of them is arranged on one side, the viewing angle compensating effect can be obtained.
図4及び図5Bに示したように、本実施形態では、液晶セルの上下に配置した位相差補償素子46及び48の遅相軸46aと48aとを互いに直交させている。その理由は、液晶表示装置100を正面(表示面法線方向)から見た時のコントラスト比の低下を避けるためである。
As shown in FIGS. 4 and 5B, in the present embodiment, the
2枚の位相差補償素子46及び48の遅相軸46aと48aとが直交していなければ、位相差補償素子全体で面内に位相差が生じるため、良好な黒表示が得られず、コントラスト比が低下した。本実施形態では、液晶分子の配向が連続的に変化している軸対称配向の表示モードを用いているので、偏光板42及び44の吸収軸42a及び44aから、45°ずれた方向での視野角特性を改善することで、全方位で等方的な視野角特性が得られる。1つの絵素において、液晶配向状態が2分割以上に複数分割配向においても同様に、偏光板吸収軸から、45°ずれた方向での視野角特性を改善することができる。また、液晶表示モードは2分割以上の異なる配向領域を持つものや連続的に液晶配向が変化し、軸対称状に配向しているもので、黒表示時に基板に対して垂直に配向する場合において、黒レベルの透過率上昇を抑制し、コントラスト比の向上つまり視野角補償効果が得られる。
If the
位相差補償素子の光弾性係数が10×10−13cm2/dyneよりも小さいほど、偏光板または液晶セルとの貼合時のムラが発生せず、光り抜けが抑制され、均一な表示品位を向上することができる。特に高品位の表示を実現するためには、位相差補償素子の光弾性係数は、5×10−13cm2/dyne以下であることがさらに好ましい。 As the photoelastic coefficient of the phase difference compensating element is smaller than 10 × 10 −13 cm 2 / dyne, unevenness does not occur at the time of bonding with a polarizing plate or a liquid crystal cell, light leakage is suppressed, and uniform display quality is achieved. Can be improved. In particular, in order to realize high-quality display, the photoelastic coefficient of the phase difference compensating element is more preferably 5 × 10 −13 cm 2 / dyne or less.
位相差補償素子はフィルム延伸技術で作製でき、それらを所望のリタデーションになるような積層構造にできる。また、例えば、ディスコティック液晶性高分子を支持基板に塗布し、塗布面を他の支持基板や偏光板(偏光板を支持基板とする)と積層して作製することでもフィルム法線方向に負のリタデーションを持たせることができ、さらに、支持基板にフィルム面内にリタデーションを有する正の一軸性位相差素子を用いることや、液晶性高分子の配向状態を層厚方向で変化させて、二軸性の位相差素子を作製できる。 The retardation compensating elements can be manufactured by a film stretching technique, and can be formed in a laminated structure to obtain a desired retardation. Further, for example, a discotic liquid crystalline polymer is applied to a supporting substrate, and the coated surface is laminated with another supporting substrate or a polarizing plate (a polarizing plate is used as a supporting substrate). The use of a positive uniaxial retardation element having a retardation in the film plane as the supporting substrate, or changing the alignment state of the liquid crystalline polymer in the layer thickness direction, An axial retardation element can be manufactured.
本発明の液晶表示装置の駆動方式は、パッシブ・マトリックス駆動、薄膜トランジスター等を用いたアクティブ・マトリックス駆動、プラズマ放電を用いたプラズマアドレス駆動(PALC)等、あらゆる駆動方式にも適応できる。 The driving method of the liquid crystal display device of the present invention can be applied to any driving method such as passive matrix driving, active matrix driving using thin film transistors and the like, and plasma address driving (PALC) using plasma discharge.
(実施例1)
図11Aを参照しながら、本実施例の液晶表示装置200の製造方法を説明する。表面に透明電極(ITO:100nm)形成された基板210の上に、感光性ポリイミドを用いて、高さ約3μmの凸部212を絵素領域外に形成した。さらに、感光性ポリイミドを用いて、一部の凸部212上に、凸部212よりも幅の狭い、高さ約3μmの凸部(不図示)を形成した。凸部212の高さと凸部212上に形成された凸部の高さの和がセル厚を規定する。
(Example 1)
With reference to FIG. 11A, a method for manufacturing the liquid
その凸部212で包囲される領域、すなわち絵素領域の大きさは、100μm×100μmとした。その上に、JALS204(日本合成ゴム)をスピンコートし、垂直配向層214aを形成した。さらに、もう一方の基板220の透明電極(不図示)上にも同じ材料を用いて、垂直配向層214bを形成した。両者を貼り合わせて液晶セルを完成させた。
The size of the area surrounded by the convex portion 212, that is, the size of the picture element area was 100 μm × 100 μm. On top of this, JALS204 (Japanese synthetic rubber) was spin-coated to form a vertical alignment layer 214a. Further, a vertical alignment layer 214b was formed on the transparent electrode (not shown) of the
作製した液晶セル中に、Nn型液晶材料(Δε=−4.0、Δn=0.073、セルギャップ6μmで90°ツイストとなるように液晶材料固有のツイスト角を設定(すなわちdLC・Δn=438nm))を注入し、電圧を7V印加した。電圧印加直後、初期状態で、軸対称配向の配向軸が複数存在する状態となる。さらに電圧印加状態を続けると、図11Bに示すように、絵素領域ごとに1つの軸対称配向領域(モノドメイン)が形成された。この絵素領域をクロスニコル下で観察した結果を図11C及び図11Dに示す。電圧無印加時には、図11Cに示すように、良好な黒表示が得られ、電圧印加時には図11Dに示すような消光模様が観察され、液晶分子が絵素領域内において配向が連続的に変化する軸対称配向している。 In the manufactured liquid crystal cell, a twist angle specific to the liquid crystal material is set so that an Nn-type liquid crystal material (Δε = −4.0, Δn = 0.073, 90 ° twist at a cell gap of 6 μm) (that is, d LC · Δn = 438 nm)), and a voltage of 7 V was applied. Immediately after the application of the voltage, in an initial state, there is a state in which a plurality of orientation axes having an axially symmetric orientation exist. When the voltage application state was further continued, one axially symmetric alignment region (monodomain) was formed for each picture element region, as shown in FIG. 11B. FIGS. 11C and 11D show the results of observing this picture element region under crossed Nicols. When no voltage is applied, a good black display is obtained as shown in FIG. 11C, and when a voltage is applied, an extinction pattern as shown in FIG. 11D is observed, and the orientation of the liquid crystal molecules changes continuously in the picture element region. Axisymmetric orientation.
本実施例の42型液晶セルの両側の偏光板の偏光層支持フィルムとして用いるTACの3次元屈折率はnx=1.4952、ny=1.4951、nz=1.4964で、厚さは80μmであり、リタデーションはほぼdf・(nx−ny)=5nm、df・(nx−nz)=50nmであった。さらに、本発明の位相差補償素子の3次元屈折率はそれぞれnx=1.50058、ny=1.50043、nz=1.49881で、厚さは80μmであった。したがって、リタデーションは、df・(nx−ny)=12nm、df・(nx−nz)=142nmであり、図4のように配置した。なお、偏光板吸収軸と位相差補償素子の遅相軸は直交関係であるので、偏光板支持フィルムのTACの遅相軸と位相差補償素子の遅相軸とも直交関係にある。 Three-dimensional refractive indexes of the TAC used as both sides polarizing layer supporting film of the polarizing plate on the 42-inch liquid crystal cell of this example n x = 1.4952, n y = 1.4951, with n z = 1.4964, thickness is is 80 [mu] m, the retardation was almost d f · (n x -n y ) = 5nm, d f · (n x -n z) = 50nm. Further, each of the three-dimensional refractive indexes of the retardation compensation element n x = 1.50058 of the present invention, n y = 1.50043, with n z = 1.49881, and the thickness was 80 [mu] m. Thus, retardation, d f · (n x -n y) = 12nm, d f · (n x -n z) = a 142 nm, were arranged as shown in FIG. Since the absorption axis of the polarizing plate and the slow axis of the phase difference compensating element have an orthogonal relationship, the slow axis of the TAC of the polarizing plate support film and the slow axis of the phase difference compensating element also have an orthogonal relationship.
本実施例の液晶表示装置200を、大塚電子(株)製光学特性評価装置LCD5000を用いて、駆動電圧Voff=2.2Vにて黒表示させた時の透過率の視野角特性を測定し、ついで、駆動電圧Von=7Vにて白表示させた時の透過率の視野角特性を測定し、さらに白表示時の透過率を黒表示の透過率で除しコントラスト比の視野角特性を得た。その結果、図12と同様のコントラスト比10の等コントラスト・コンター曲線が得られた。
The viewing angle characteristics of the transmittance when the liquid
また、本実施例で用いた偏光板の支持体フィルムの材料はTACで、光弾性係数は5×10−13cm2/dyneであり、位相差補償素子の光弾性係数は5×10−13cm2/dyneであった。位相差補償素子は、ディスコティック系液晶高分子をTACからなる支持基板上に、所望のリタデーションが得られるように膜厚を制御して塗布し、加熱冷却して作製した。得られた位相差補償素子を粘着剤を用いて、上記偏光板に貼り合わせ、一体化した。一体化された位相差補償素および偏光板を粘着剤を用いて液晶セルに貼り合わせた。 The material of the support film of the polarizing plate used in this example was TAC, the photoelastic coefficient was 5 × 10 −13 cm 2 / dyne, and the photoelastic coefficient of the phase difference compensating element was 5 × 10 −13. cm 2 / dyne. The phase difference compensating element was produced by coating a discotic liquid crystal polymer on a supporting substrate made of TAC with a controlled thickness so as to obtain a desired retardation, and then heating and cooling. The obtained retardation compensating element was bonded to and integrated with the above-mentioned polarizing plate using an adhesive. The integrated retardation compensator and polarizing plate were bonded to a liquid crystal cell using an adhesive.
上記の42型液晶表示装置で全面黒表示をした時及びバックライトシステムによって液晶セルが約45℃±5℃に熱せられた時、偏光板と位相差補償素子による光り抜けによるムラは観察されず、優れた表示品位であった。 When the entire 42-inch liquid crystal display device performs black display and when the liquid crystal cell is heated to about 45 ° C. ± 5 ° C. by the backlight system, unevenness due to light leakage due to the polarizing plate and the phase difference compensating element is not observed. And excellent display quality.
なお、観察者に輝度ムラとして認識されない、液晶パネルの表示面の輝度分布の程度については、輝度弁別の法則によれば、最高輝度Lmaxと平均輝度Laverageとの比がLmax/Laverage<2の条件であればよいことが輝度測定または透過率測定から確認された。なお、測定には図6Bに示したような装置を用いた。本実施例1で用いた位相差補償素子はLmax/Laverage=1.5であり、ムラが認識されなかったと考えられる。また、この時の透過率は0.04%以下であった。 The degree of the luminance distribution on the display surface of the liquid crystal panel, which is not recognized by the observer as luminance unevenness, is based on the rule of luminance discrimination, that the ratio between the maximum luminance Lmax and the average luminance Laverage is Lmax / Laverage <2. It was confirmed from the luminance measurement or the transmittance measurement that it was sufficient. In addition, the apparatus as shown in FIG. 6B was used for the measurement. The phase difference compensation element used in the first embodiment has Lmax / Lavage = 1.5, and it is considered that no unevenness was recognized. At this time, the transmittance was 0.04% or less.
なお、液晶層のd・Δn(リタデーション)は、300〜500nmの範囲にあることが望ましい。また、液晶層のツイスト角は45°〜110°の範囲にあることが望ましい。 It is desirable that d · Δn (retardation) of the liquid crystal layer be in the range of 300 to 500 nm. Further, the twist angle of the liquid crystal layer is desirably in the range of 45 ° to 110 °.
(実施例2)
本実施例2では実施例1で挙げた液晶性高分子の位相差補償素子の代わりに視野角補償効果が著しく得られる、ARTON(ノルボルネン樹脂)の二軸性の位相差補償素子を図4のように液晶セルの両側に用いた例について述べる。
(Example 2)
In the second embodiment, a biaxial phase difference compensating element made of ARTON (norbornene resin), in which a viewing angle compensation effect is remarkably obtained instead of the liquid crystal polymer phase difference compensating element described in the first embodiment, is shown in FIG. An example in which the liquid crystal cell is used on both sides will be described.
ARTONの波長分散特性は可視光の波長領域において、平坦である特徴を有する。一般的に、RGB各波長での視野角補償効果がより等価になるように、位相差フィルムの波長分散特性はより小さく、平坦であることが好ましい。 ARTON has a characteristic that the wavelength dispersion characteristic is flat in the wavelength region of visible light. In general, it is preferable that the retardation film has smaller and flat wavelength dispersion characteristics so that the viewing angle compensation effect at each of the RGB wavelengths becomes more equivalent.
ARTONの二軸延伸法で作製した位相差補償素子の光弾性係数は4×10−13cm2/dyneであった。上記の42型液晶表示装置で全面黒表示をした時及びバックライトシステムによってパネルが約45℃±5℃に熱せられた時、偏光板と位相差補償素子による光り抜けによるムラは観察されず、優れた表示品位であった。本実施例2で用いた位相差補償素子はLmax/Laverage=1.4であり、ムラが認識されなかった。したがって、実施例1及び2から位相差補償素子の光学性弾性係数は、5×10−13cm2/dyneよりも小さいものにおいて、さらによりムラが発生しにくいことが示された。 The photoelastic coefficient of the phase difference compensating element manufactured by the biaxial stretching method of ARTON was 4 × 10 −13 cm 2 / dyne. When the entire 42-inch liquid crystal display device performs black display and when the panel is heated to about 45 ° C. ± 5 ° C. by the backlight system, unevenness due to light leakage due to the polarizing plate and the phase difference compensating element is not observed. Excellent display quality. The phase difference compensating element used in Example 2 had Lmax / Lavage = 1.4, and no unevenness was recognized. Therefore, from Examples 1 and 2, it was shown that when the optical elastic coefficient of the phase difference compensating element was smaller than 5 × 10 −13 cm 2 / dyne, unevenness was more unlikely to occur.
コントラスト比CR=20での視野角特性及び絵出し目視確認結果を表1にまとめた。偏光板吸収軸に対して45°方向の視野角補償効果が得られる位相差補償素子面内のリタデーションdf・(nx−ny)は0nm〜116nmさらに好ましくは47nm〜85nm、法線方向のリタデーションdf・(nx−nz)は122nm〜208nm、さらに好ましくは147nm〜198nmの時、全方位にわたって良好な視野角特性を得ることができた。 Table 1 summarizes the viewing angle characteristics and the results of visual check for visual appearance at a contrast ratio CR = 20. Polarizer retardation d f · (n x -n y ) of the absorption phase viewing angle compensation effect can be obtained in the 45 ° direction with respect to the axis compensating element plane is 0nm~116nm more preferably 47Nm~85nm, the normal direction · retardation d f (n x -n z) is 122Nm~208nm, more preferably could be obtained when 147Nm~198nm, a good viewing angle characteristic over all directions.
位相差補償素子のリタデーション値{df・(nx−nz)}は補償させる液晶セルのdLC・Δn値(セル厚dLCと、用いた液晶のΔn(|ne−no|)との積すなわちdLC・Δn=438nm)に対する相対値で表現し、偏光板支持フィルムのTACフィルムの法線方向のリタデーション50nmを考慮しなければならない。また、フィルム面内についてはリタデーション値が5nmと小さいので考慮する必要はない。フィルム面内であるnx−ny方向のリタデーションは0<{df・(nx−ny)}/(dLC・Δn)<0.26、法線方向であるnz方向のリタデーションは0.39<{df・(nx−nz)}/(dLC・Δn)<0.59を満足するとき、偏光板吸収軸に対して45°方向の視野角補償効果が向上する。等コントラスト・コンター曲線が等方的になるさらに好ましい条件は、0.1<{df・(nx−ny)}/(dLC・Δn)<0.2、0.44<{(nx−nz)・df}/(dLC・Δn)<0.57であった。 And d LC · [Delta] n values (cell thickness d LC of the liquid crystal cell retardation value of the retardation compensation element {d f · (n x -n z)} is to be compensated, the liquid crystal used Δn (| n e -n o | ) expressed as a relative value to the product i.e. d LC · Δn = 438nm) with, it must be considered in the normal direction of the retardation 50nm of TAC film of the polarizing plate support film. Further, it is not necessary to consider the in-plane of the film because the retardation value is as small as 5 nm. Retardation of n x -n y-direction is in the film plane is 0 <{d f · (n x -n y)} / (d LC · Δn) <0.26, n z the direction of the retardation is a normal direction 0.39 <when satisfying {d f · (n x -n z)} / (d LC · Δn) <0.59, improved viewing angle compensation effect of the 45 ° direction with respect to the absorption axis of the polarizing plate I do. Further preferred conditions are isocontrast contour curve becomes isotropic, 0.1 <{d f · ( n x -n y)} / (d LC · Δn) <0.2,0.44 <{( n x -n z) · d f } / (d LC · Δn) < 0.57.
(実施例3)
実施例1の42型液晶セルに実施例1および2の位相差補償素子を2枚または2倍のリタデーションを持つ位相差補償素子を図4における上下偏光板42及び44と液晶セルとの間のどちらか一方にのみ配設した。図13は、この液晶表示装置を実施例1と同様の手法で測定したコントラスト比10の等コントラスト・コンター曲線を示す図である。偏光板吸収軸方向(Φ=0°、90°、180°及び270°)での視野角特性は概ね同一かつ良好である。しかし、偏光板吸収軸に対して45°方向(Φ=45°、135°、225°、315°)で、視野角特性は実施例1の場合(図12)に比べやや劣るものの、黒表示時に偏光板による光り抜けのムラは観察されなかった。位相差補償素子を一個所に配設することは、コスト上、プロセス上有利である。
(Example 3)
The 42-type liquid crystal cell of the first embodiment is provided with the phase difference compensating elements of the first and second embodiments and the phase difference compensating element having twice the retardation between the upper and lower polarizers 42 and 44 and the liquid crystal cell in FIG. Only one of them was arranged. FIG. 13 is a diagram showing an iso-contrast contour curve of the liquid crystal display device with a contrast ratio of 10 measured in the same manner as in the first embodiment. The viewing angle characteristics in the polarizing plate absorption axis direction (Φ = 0 °, 90 °, 180 ° and 270 °) are almost the same and good. However, in a 45 ° direction (Φ = 45 °, 135 °, 225 °, 315 °) with respect to the absorption axis of the polarizing plate, the viewing angle characteristics are slightly inferior to those of the first embodiment (FIG. 12). Occasionally, unevenness in light leakage due to the polarizing plate was not observed. Arranging the phase difference compensating element in one place is advantageous in cost and process.
(実施例4)
本実施例4では図15BのようにARTON(ノルボルネン樹脂)74に一軸性位相差フィルム(TAC)75を追加した構成の二軸性位相差補償素子を、図15Aのように各光学軸を設定し、液晶セルの両側に用いた例について説明する。コントラスト比20の等コンター特性については実施例2と同様の特性が得られた。また、特に45度方向での視野角を倒したときの黒レベルの色味の変化が、より小さいことを確認した。さらに、黒表示時に偏光板による光抜けのムラは観察されなかった。以下の表2に、実施例4の視野角特性および目視確認結果を示す。
(Example 4)
In the fourth embodiment, a biaxial retardation compensating element having a structure in which a uniaxial retardation film (TAC) 75 is added to ARTON (norbornene resin) 74 as shown in FIG. 15B, and each optical axis is set as shown in FIG. 15A An example in which the liquid crystal cell is used on both sides will be described. With respect to the iso-contour characteristics at a contrast ratio of 20, the same characteristics as in Example 2 were obtained. In addition, it was confirmed that the change in the tint of the black level when the viewing angle in the 45-degree direction was reduced was smaller. Further, no unevenness in light leakage due to the polarizing plate was observed during black display. Table 2 below shows the viewing angle characteristics and the results of the visual confirmation of Example 4.
(比較例1)
比較例1では実施例1と同様に、図4に示す液晶表示装置と同様の構成のものを用いた。ただし、本比較例1では位相差補償素子を用いていない。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, as in Example 1, a device having the same configuration as the liquid crystal display device shown in FIG. 4 was used. However, in Comparative Example 1, no phase difference compensating element was used.
図14は、この液晶表示装置を実施例1と同様の手法で測定したコントラスト比10の等コントラスト・コンター曲線を示す図である。偏光板吸収軸方向(Φ=0°、90°、180°及び270°)での視野角特性は概ね同一かつ良好である。しかし、偏光板吸収軸に対して45°方向(Φ=45°、135°、225°、315°)では視野角特性は著しく劣っているが、黒表示時に、偏光板による光り抜けのムラは観察されなかった。したがって、偏光板のみでは光り抜けが発生しないので、偏光板と位相差補償素子の貼合時、位相差補償素子と液晶セルとの貼合せた構成に起因してムラが発生する。この時の輝度ムラはLmax/Laverage<1.2であり、ムラが認識されなかった。 FIG. 14 is a diagram showing an equal-contrast contour curve with a contrast ratio of 10 obtained by measuring the liquid crystal display device in the same manner as in the first embodiment. The viewing angle characteristics in the polarizing plate absorption axis direction (Φ = 0 °, 90 °, 180 ° and 270 °) are almost the same and good. However, in the 45 ° direction (Φ = 45 °, 135 °, 225 °, 315 °) with respect to the absorption axis of the polarizing plate, the viewing angle characteristics are significantly inferior. Not observed. Therefore, since light leakage does not occur only with the polarizing plate, when the polarizing plate and the phase difference compensating element are bonded, unevenness occurs due to the configuration in which the phase difference compensating element and the liquid crystal cell are bonded. At this time, the luminance unevenness was Lmax / Lavage <1.2, and no unevenness was recognized.
(比較例2)
実施例1の42型液晶セルに、df・(nx−ny)=12nm、df・(nx−nz)=142nmで、光弾性係数が70〜90×10−13cm2/dyneの位相差補償素子46及び48を設置した。この液晶表示装置の視角特性を測定した結果、比較例2の液晶表示装置の等コントラスト・コンター曲線は、実施例1の液晶表示装置のもの(図12)と同じであったが、黒表示時に偏光板と位相差補償素子による光り抜けのムラが観察された。この時の輝度ムラはLmax/Laverage ≧ 2であり、そのためにムラが認識されたと考えられる。
(Comparative Example 2)
42-inch liquid crystal cell of Example 1, d f · (n x -n y) = 12nm, d f · (n x -n z) = at 142 nm, the photoelastic coefficient of 70~90 × 10 -13 cm 2 / Dyne phase difference compensating elements 46 and 48 were provided. As a result of measuring the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device, the isocontrast contour curve of the liquid crystal display device of Comparative Example 2 was the same as that of the liquid crystal display device of Example 1 (FIG. 12). The unevenness of light leakage due to the polarizing plate and the phase difference compensating element was observed. The luminance unevenness at this time is Lmax / Lavage ≧ 2, and it is considered that the unevenness was recognized.
40 液晶セル
42、44 偏光板
42a、44a 偏光板の吸収軸
46、48 位相差補償素子
46a、48a 位相差補償素子の遅相軸
71 バックライト
72 下偏光板
73 吸収軸
74 ARTON
75 TAC
76 遅相軸
77 液晶セル
78 上偏光板
79 位相差フィルム
80 粘着層
75 TAC
76
Claims (9)
該液晶セルを挟持する一対の偏光素子と、
該一対の偏光素子と該液晶セルとの間の少なくとも一方に設けられた位相差補償素子とを有し、
該位相差補償素子は、光弾性係数が10×10−13cm2/dyne以下であり、
前記液晶層は、負の誘電異方性を有するネマチック液晶材料を含み、電圧無印加時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が前記一対の基板の表面に対して略垂直に配向し、
該液晶セルは複数の絵素領域を有し、該複数の絵素領域のそれぞれは互いに異なる2つ以上の液晶領域を有する、液晶表示装置。 A liquid crystal cell having a pair of substrates and a liquid crystal layer sandwiched between the pair of substrates,
A pair of polarizing elements sandwiching the liquid crystal cell,
Having a phase difference compensating element provided on at least one of the pair of polarizing elements and the liquid crystal cell,
The phase difference compensating element has a photoelastic coefficient of 10 × 10 −13 cm 2 / dyne or less,
The liquid crystal layer includes a nematic liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy, and liquid crystal molecules of the nematic liquid crystal material are aligned substantially perpendicular to the surfaces of the pair of substrates when no voltage is applied,
A liquid crystal display device, wherein the liquid crystal cell has a plurality of picture element regions, and each of the plurality of picture element regions has two or more different liquid crystal regions.
前記位相差補償素子は、位相差フィルムを有し、該位相差フィルムは、該液晶セルの表面に平行な面内に遅相軸を有し、
前記一対の偏光素子と該液晶セルとの間に、該位相差補償素子をそれぞれ有し、該位相差補償素子の該液晶セルの表面に平行な面内の遅相軸が互いに直交している、請求項1または2に記載の液晶表示装置。 Each of the plurality of picture element regions has two or more liquid crystal regions having different initial alignment states or a liquid crystal region in which the alignment direction of liquid crystal molecules changes continuously,
The retardation compensation element has a retardation film, the retardation film has a slow axis in a plane parallel to the surface of the liquid crystal cell,
The phase difference compensating element is provided between the pair of polarizing elements and the liquid crystal cell, and the slow axes of the phase difference compensating element in a plane parallel to the surface of the liquid crystal cell are orthogonal to each other. The liquid crystal display device according to claim 1.
前記位相差補償素子のそれぞれは、該液晶セルの表面に平行な面内に遅相軸を有し、該位相差補償素子のそれぞれの遅相軸は、前記一つの偏光素子のうち該液晶セルに対して同じ側に設けられた偏光素子の吸収軸と直交している、請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。 Having the phase difference compensating element between the pair of polarizing elements and the liquid crystal cell,
Each of the phase difference compensating elements has a slow axis in a plane parallel to the surface of the liquid crystal cell, and each slow axis of the phase difference compensating element corresponds to the liquid crystal cell of the one polarizing element. The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid crystal display device is orthogonal to an absorption axis of a polarizing element provided on the same side of the liquid crystal display.
0.11<{df・(nx−nz)}/(dLC・Δn)<0.75、及び
0<{df・(nx−ny)}/(dLC・Δn)<0.26
の関係を満足する、請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。 When the birefringence of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer [Delta] n, the thickness of the average of the liquid crystal layer d LC, and the thickness of the retardation compensation element and d f,
0.11 <{d f · (n x -n z)} / (d LC · Δn) <0.75, and 0 <{d f · (n x -n y)} / (d LC · Δn) <0.26
The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 4, which satisfies the following relationship.
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