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JP2898501B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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JP2898501B2
JP2898501B2 JP5037078A JP3707893A JP2898501B2 JP 2898501 B2 JP2898501 B2 JP 2898501B2 JP 5037078 A JP5037078 A JP 5037078A JP 3707893 A JP3707893 A JP 3707893A JP 2898501 B2 JP2898501 B2 JP 2898501B2
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JP
Japan
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liquid crystal
phase difference
display device
crystal display
optical phase
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基裕 山原
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
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Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば視角特性を向
上するための光学位相差素子を用いた液晶表示装置に関
し、特にTN(Twisted Nematic)型液晶表示装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display using an optical retardation element for improving a viewing angle characteristic, and more particularly to a TN (Twisted Nematic) liquid crystal display.

【0002】[0002]

【従来の技術】ネマティック液晶を用いた表示装置は、
デジタル時計や電子式卓上計算機などの数値セグメント
型表示に広く用いられている。現在では、TFT(Thin
FilmTransistor;薄膜トランジスタ)などの能動素子
を形成し、さらに赤色、緑色、青色などのカラーフィル
タ層をカラー表示手段として設け、液晶分子の捩れ角を
90°としたアクティブ駆動型のTN型液晶表示装置
や、捩れ角を90°以上としたマルチプレクス駆動型の
STN(Super Twisted Nematic)型液晶表示装置が実
用化されている。
2. Description of the Related Art A display device using a nematic liquid crystal is
It is widely used for numerical segment type display such as digital clocks and electronic desk calculators. At present, TFT (Thin
An active drive type TN type liquid crystal display device in which an active element such as a Film Transistor (thin film transistor) is formed, and a color filter layer of red, green, blue or the like is provided as a color display means, and a twist angle of liquid crystal molecules is 90 °. A multiplex drive type STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal display device having a twist angle of 90 ° or more has been put to practical use.

【0003】前記TN型液晶表示装置には、一対の偏光
板の偏光方向を互いに平行となるように配置して液晶層
に電圧を印加しない状態(オフ状態)で黒色表示を行う
ノーマリブラック方式と、偏光方向を互いに直行するよ
うに配置してオフ状態で白色表示を行うノーマリホワイ
ト方式とがあるが、表示コントラスト、色再現性および
表示の視角依存性などの表示特性の観点から、後者のノ
ーマリホワイト方式が多く用いられる。また、視角特性
を向上するために光学的位相差補償板を配置したり、液
晶分子が16.25回捩れた補償セルを配置する例が1
992年SID22.3に記載されている。
The TN type liquid crystal display device has a normally black mode in which a pair of polarizers are arranged so that their polarization directions are parallel to each other, and black display is performed in a state where no voltage is applied to a liquid crystal layer (off state). There is a normally white mode in which the polarization directions are arranged so as to be orthogonal to each other and a white display is performed in an off state. From the viewpoint of display characteristics such as display contrast, color reproducibility and viewing angle dependence of the display, the latter is preferred. Is normally used. In addition, one example is to dispose an optical retardation compensator to improve the viewing angle characteristics, or to dispose a compensation cell in which liquid crystal molecules are twisted 16.25 times.
992 SID 22.3.

【0004】一方、前記STN型液晶表示装置は、捩れ
角を90°以上とすることによる透過率−印加電圧特性
の鋭い急峻性を利用したものであるが、該表示装置には
特有の着色が存在する。このため、白黒表示を行うに
は、光学的位相差補償板が配置される。このような表示
方式は、表示用液晶セルとは逆方向の捩れ角を有する液
晶セルを用いた、いわゆるDSTN(Double layered
STN)表示方式と光学異方性を有するフィルムを用い
たフィルム付加型液晶表示方式とに分類されるが、軽量
性および低コストの観点から、後者のフィルム付加型液
晶表示方式が多く用いられる。
On the other hand, the STN type liquid crystal display device utilizes a sharp steepness of a transmittance-applied voltage characteristic due to a twist angle of 90 ° or more, and the display device has a unique coloring. Exists. For this reason, an optical phase difference compensating plate is provided to perform monochrome display. Such a display system uses a so-called DSTN (Double layered) using a liquid crystal cell having a twist angle in a direction opposite to that of the display liquid crystal cell.
(STN) display method and film-added liquid crystal display method using a film having optical anisotropy. The latter film-added liquid crystal display method is often used from the viewpoint of lightness and low cost.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記TN型液晶表示装
置では、観察者が表示面の法線方向に対して傾斜した方
向から観察した場合に、その傾斜角度によってコントラ
ストが変化する、いわゆる視角依存性を有するという問
題がある。これは、液晶分子が屈折率異方性を有し、か
つ液晶分子が電極が形成された基板面に対して傾き、す
なわちプレチルト角を有するために生じる。特に、図7
に示す正視角方向に傾斜していくと、ある角度以上で画
像に色が付いたり(以下、「色付現象」という)、白黒
が反転する(以下、「反転現象」という)。また、反視
角方向に傾斜していくと、急激にコントラストの低下が
生じる。
In the TN type liquid crystal display device, when the observer observes from a direction inclined with respect to the normal direction of the display surface, the contrast changes according to the inclination angle, that is, the so-called viewing angle dependence. There is a problem of having a property. This occurs because the liquid crystal molecules have a refractive index anisotropy, and the liquid crystal molecules have a tilt, that is, a pretilt angle with respect to the substrate surface on which the electrodes are formed. In particular, FIG.
When the image is tilted in the direction of the normal viewing angle shown in (1), the image is colored at a certain angle or more (hereinafter, referred to as “coloring phenomenon”), and black and white are reversed (hereinafter, referred to as “reversal phenomenon”). Further, when the lens is inclined in the opposite viewing direction, the contrast is sharply reduced.

【0006】本発明の目的は、光学位相差素子を用い
て、視角依存性をなくして、表示品位を向上した液晶表
示装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device using an optical phase difference element, which eliminates viewing angle dependence and improves display quality.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の偏光板
と、一対の偏光板間に配置される液晶素子であって、一
対の透光性基板間に液晶分子がほぼ90°捩れるネマテ
ィック液晶層が介在され、かつ前記透光性基板の液晶層
側表面に透明電極と配向膜とがそれぞれこの順に形成さ
れた液晶素子と、前記液晶素子と偏光板との間に配置さ
れる少なくとも1つの光学位相差素子とを備える液晶表
示装置であって、前記光学位相差素子は、対向する表面
に透明電極と配向膜とが形成された一対の透光性基板間
に、螺旋状に捩れネマティック配向し、かつその螺旋軸
が該透光性基板表面の法線方向に対して傾斜している液
晶層が介在されている光学位相差素子である、または液
晶性高分子が、ガラス転移点以下の温度で螺旋状に捩れ
ネマティック配向し、かつその螺旋軸が表面の法線方向
に対して傾斜して固定化されている光学位相差素子であ
り、前記液晶素子の光学位相差素子側の配向膜の配向処
理方向と、前記光学位相差素子の螺旋軸の法線方向に対
する傾斜方向とが逆方向となるように配置されることを
特徴とする液晶表示装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a pair of polarizers and a liquid crystal element disposed between the pair of polarizers, wherein liquid crystal molecules are twisted by approximately 90 ° between the pair of light transmitting substrates. A liquid crystal element in which a nematic liquid crystal layer is interposed, and a transparent electrode and an alignment film are respectively formed in this order on the liquid crystal layer side surface of the translucent substrate, and at least the liquid crystal element and the polarizing plate are arranged between the liquid crystal element and the polarizing plate. A liquid crystal display device comprising one optical phase difference element, wherein the optical phase difference element is helically twisted between a pair of light-transmitting substrates each having a transparent electrode and an alignment film formed on opposing surfaces. An optical retardation element in which a liquid crystal layer that is nematically aligned and whose helical axis is inclined with respect to the normal direction of the surface of the transparent substrate is interposed, or the liquid crystalline polymer has a glass transition point Helically twisted nematic orientation at the following temperatures And an optical phase difference element whose helical axis is fixed to be inclined with respect to the normal direction of the surface, wherein the alignment processing direction of an alignment film on the optical phase difference element side of the liquid crystal element and the optical position A liquid crystal display device characterized in that the liquid crystal display device is arranged so that the direction of inclination of the phase difference element with respect to the normal direction of the helical axis is opposite to the direction of inclination.

【0008】また本発明は、一対の偏光板と、一対の偏
光板間に配置される液晶素子であって、一対の透光性基
板間に液晶分子がほぼ90°捩れるネマティック液晶層
が介在され、かつ前記透光性基板の液晶層側表面に透明
電極と配向膜とがそれぞれこの順に形成された液晶素子
と、前記液晶素子と一対の偏光板のうちのいずれか一方
の偏光板との間に配置される2つの光学位相差素子とを
備える液晶表示装置であって、前記光学位相差素子は、
対向する表面に透明電極と配向膜とが形成された一対の
透光性基板間に、螺旋状に捩れネマティック配向し、か
つその螺旋軸が該透光性基板表面の法線方向に対して傾
斜している液晶層が介在されている光学位相差素子であ
る、または液晶性高分子が、ガラス転移点以下の温度で
螺旋状に捩れネマティック配向し、かつその螺旋軸が表
面の法線方向に対して傾斜して固定化されている光学位
相差素子であり、前記液晶素子の光学位相差素子側の配
向膜の配向処理方向と、液晶素子側の前記光学位相差素
子の螺旋軸の法線方向に対する傾斜方向とが逆方向とな
るように配置され、前記液晶素子の光学位相差素子とは
反対側の配向膜の配向処理方向と、偏光板側の前記光学
位相差素子の螺旋軸の法線方向に対する傾斜方向とが同
じ方向となるように配置されることを特徴とする液晶表
示装置である。
The present invention also relates to a liquid crystal element disposed between a pair of polarizing plates and a pair of polarizing plates, wherein a nematic liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are twisted by approximately 90 ° is interposed between the pair of light transmitting substrates. And a liquid crystal element in which a transparent electrode and an alignment film are formed in this order on the liquid crystal layer side surface of the translucent substrate, and a liquid crystal element and one of a pair of polarizing plates. A liquid crystal display device comprising: two optical retardation elements disposed between the optical retardation element;
A pair of light-transmitting substrates having a transparent electrode and an alignment film formed on opposite surfaces are twisted in a helical manner in a nematic orientation, and the helical axis is inclined with respect to a normal direction of the surface of the light-transmitting substrate. Liquid crystal layer is interposed, or the liquid crystalline polymer is twisted nematically in a helical shape at a temperature below the glass transition point, and the helical axis is oriented in the normal direction of the surface. An optical phase difference element that is fixed in an inclined manner with respect to the liquid crystal element, the orientation direction of the alignment film on the optical phase difference element side of the liquid crystal element, and the normal to the spiral axis of the optical phase difference element on the liquid crystal element side. The liquid crystal element is disposed so that the inclination direction is opposite to the direction, the orientation direction of the alignment film on the side opposite to the optical phase difference element of the liquid crystal element, and the spiral axis of the optical phase difference element on the polarizing plate side. Make sure that the direction of inclination relative to the line direction is the same A liquid crystal display device characterized by being arranged.

【0009】さらに本発明は、前記光学位相差素子は、
液晶層または液晶高分子の平均屈折率nと螺旋ピッチp
との積n・pが、n・p≦360nmまたはn・p≧7
80nmに選ばれることを特徴とする。またさらに本発
明は、前記光学位相差素子は、液晶層または液晶高分子
の屈折率異方性Δn1と厚さd1との積Δn1・d1
が、100nm〜200nmの範囲に選ばれることを特
徴とする。
Further, according to the present invention, the optical phase difference element includes:
Average refractive index n of liquid crystal layer or liquid crystal polymer and helical pitch p
N · p ≦ 360 nm or n · p ≧ 7
It is characterized in that it is selected to be 80 nm. Still further, in the present invention, the optical retardation element includes a product Δn1 · d1 of a refractive index anisotropy Δn1 of a liquid crystal layer or a liquid crystal polymer and a thickness d1.
Is selected in the range of 100 nm to 200 nm.

【0010】[0010]

【作用】本発明に従えば、光学位相差素子は一対の透光
性基板の表面に透明電極と配向膜とがそれぞれこの順に
形成され、さらにその表面が対向され、かつ液晶層が介
在される。前記液晶層は、前記基板間で螺旋状に捩れネ
マティック配向し、かつその螺旋軸が前記基板表面の法
線方向に対して傾斜している。この傾斜は、たとえば前
記電極間に適当な電圧を印加することによって実現され
る。したがって、光学位相差素子のリタデーション値が
透光性基板表面の法線方向を軸として対称なものではな
くなる。また、光学位相差素子は、液晶性高分子がその
ガラス転移点以下の温度で螺旋状に捩れネマティック配
向し、かつその螺旋軸が表面の法線方向に対して傾斜し
て固定される。したがって、光学位相差素子のリタデー
ション値がその表面の法線方向を軸として対称なもので
はなくなる。本発明の液晶表示装置は、前記光学位相差
素子が、一対の偏光板間に配置した液晶素子と前記偏光
板との間に少なくとも1枚配置される。前記液晶素子
は、一対の透光性基板の表面に透明電極と配向膜とがそ
れぞれこの順に形成され、さらにその表面が対向され、
かつ前記基板間に該基板間で液晶分子がほぼ90°捩れ
ネマティック配向した液晶層が介在される。また、前記
液晶素子の光学位相差素子側の配向膜の配向処理方向
と、前記光学位相差素子の螺旋軸の法線方向に対する傾
斜方向とが逆方向となるように配置される。このような
液晶表示装置の一方の偏光板側から入射した光は偏光板
によって直線偏光となり、この光が液晶層を通過する
と、その複屈折性によって正常光と異常光とが発生し、
かつその位相差に対応した楕円偏光が生じる。この楕円
偏光は螺旋状に捩れネマティック配向した位相差素子に
よって直線偏光とされるので、楕円偏光によって生じる
着色がなくなる。また、前記光学位相差素子のリタデー
ション値はその表面の法線方向を軸として対称なもので
はないので、液晶表示装置の正視角方向に視角を傾斜し
たときの色付現象や反転現象がなくなり、また反視角方
向の視角特性を改善することが可能となる。さらに、光
学位相差素子を少なくとも1枚設けると、正視角方向お
よび反視角方向の視角特性を改善することが可能とな
る。
According to the present invention, in the optical phase difference element, a transparent electrode and an alignment film are respectively formed on the surface of a pair of translucent substrates in this order, and the surfaces are opposed to each other and a liquid crystal layer is interposed. . The liquid crystal layer is spirally twisted and nematic between the substrates, and has a helical axis inclined with respect to a normal direction of the substrate surface. This inclination is realized, for example, by applying an appropriate voltage between the electrodes. Therefore, the retardation value of the optical phase difference element is not symmetric about the normal direction of the surface of the light transmitting substrate. In the optical retardation element, the liquid crystalline polymer is spirally twisted and nematically oriented at a temperature equal to or lower than its glass transition point, and the helical axis is fixed to be inclined with respect to the normal direction of the surface. Therefore, the retardation value of the optical phase difference element is not symmetric about the surface normal direction. In the liquid crystal display device of the present invention, at least one optical retardation element is disposed between the liquid crystal element disposed between a pair of polarizing plates and the polarizing plate. In the liquid crystal element, a transparent electrode and an alignment film are respectively formed in this order on surfaces of a pair of translucent substrates, and the surfaces are further opposed to each other,
Further, a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are twisted by approximately 90 ° and nematically aligned is interposed between the substrates. Further, the liquid crystal element is arranged such that the alignment processing direction of the alignment film on the optical phase difference element side of the liquid crystal element and the direction of inclination with respect to the normal direction of the helical axis of the optical phase difference element are opposite to each other. Light incident from one polarizing plate side of such a liquid crystal display device becomes linearly polarized light by the polarizing plate, and when this light passes through the liquid crystal layer, normal light and extraordinary light are generated due to its birefringence,
In addition, elliptically polarized light corresponding to the phase difference is generated. Since the elliptically polarized light is converted into linearly polarized light by the phase difference element having a helically twisted nematic orientation, coloring caused by the elliptically polarized light is eliminated. Further, since the retardation value of the optical phase difference element is not symmetrical with respect to the normal direction of the surface as an axis, there is no coloring phenomenon or inversion phenomenon when the viewing angle is inclined in the normal viewing direction of the liquid crystal display device. In addition, it is possible to improve the viewing angle characteristics in the opposite viewing angle direction. Further, when at least one optical phase difference element is provided, it is possible to improve the viewing angle characteristics in the normal viewing angle direction and the opposite viewing angle direction.

【0011】また本発明に従えば、液晶表示装置は、前
記光学位相差素子が、一対の偏光板間に配置した液晶素
子と前記偏光板との間に2枚配置される。液晶素子は、
上述したのと同様である。また、前記液晶素子の光学位
相差素子側の配向膜の配向処理方向と、液晶素子側の前
記光学位相差素子の螺旋軸の法線方向に対する傾斜方向
とが逆方向となるように配置され、前記液晶素子の光学
位相差素子とは反対側の配向膜の配向処理方向と、偏光
板側の前記光学位相差素子の螺旋軸の法線方向に対する
傾斜方向とが同じ方向となるように配置される。このよ
うな液晶表示装置の一方の偏光板側から入射した光は偏
光板によって直線偏光となり、この光が液晶層を通過す
ると、その複屈折性によって正常光と異常光とが発生
し、かつその位相差に対応した楕円偏光が生じる。この
楕円偏光は螺旋状に捩れネマティック配向した位相差素
子によって直線偏光とされるので、楕円偏光によって生
じる着色がなくなる。また、前記光学位相差素子のリタ
デーション値はその表面の法線方向を軸として対称なも
のではないので、液晶表示装置の正視角方向に視角を傾
斜したときの色付現象や反転現象がなくなり、また反視
角方向の視角特性を改善することが可能となる。さら
に、光学位相差素子を2枚設けると、正視角方向および
反視角方向だけでなくすべての方向の視角特性を改善す
ることが可能となる。
According to the invention, in the liquid crystal display device, two optical retardation elements are disposed between the liquid crystal element disposed between a pair of polarizing plates and the polarizing plate. The liquid crystal element is
Same as described above. Further, the liquid crystal device is disposed such that the alignment processing direction of the alignment film on the optical phase difference element side of the liquid crystal element and the tilt direction with respect to the normal direction of the helical axis of the optical phase difference element on the liquid crystal element side are opposite to each other, The liquid crystal element is disposed such that the alignment direction of the alignment film on the side opposite to the optical retardation element and the direction of inclination of the optical axis of the optical retardation element on the polarizing plate side with respect to the normal direction are the same. You. Light incident from one polarizing plate side of such a liquid crystal display device becomes linearly polarized light by the polarizing plate, and when this light passes through the liquid crystal layer, normal light and extraordinary light are generated due to the birefringence thereof, and Elliptically polarized light corresponding to the phase difference is generated. Since the elliptically polarized light is converted into linearly polarized light by the phase difference element having a helically twisted nematic orientation, coloring caused by the elliptically polarized light is eliminated. Further, since the retardation value of the optical phase difference element is not symmetrical with respect to the normal direction of the surface as an axis, there is no coloring phenomenon or inversion phenomenon when the viewing angle is inclined in the normal viewing direction of the liquid crystal display device. In addition, it is possible to improve the viewing angle characteristics in the opposite viewing angle direction. Further, when two optical phase difference elements are provided, it is possible to improve the viewing angle characteristics not only in the normal viewing angle direction and the opposite viewing angle direction but also in all directions.

【0012】また本発明に従えば、前記光学位相差素子
は、液晶層または液晶高分子の平均屈折率nと螺旋ピッ
チpの積n・pを、n・p≦360nmまたはn・p≧
780nmに選ぶことによって、可視光の範囲での選択
反射は起こらず、色付現象を防止することができる。
According to the present invention, the optical retardation element may be configured such that a product n · p of an average refractive index n of a liquid crystal layer or a liquid crystal polymer and a helical pitch p is n · p ≦ 360 nm or n · p ≧
By selecting 780 nm, selective reflection in the visible light range does not occur, and the coloring phenomenon can be prevented.

【0013】また本発明に従えば、前記光学位相差素子
は、液晶層または液晶高分子の屈折率異方性Δn1と厚
さd1の積Δn1・d1が、100nm〜200nmの
範囲に選ばれるので、TNモードの液晶表示装置が必要
とする一般的なリタデーション値の範囲に収まり、また
正視角方向と反視角方向とのコントラスト比や明るさの
バランスを高く保持することができる。
According to the present invention, in the optical retardation element, the product Δn1 · d1 of the refractive index anisotropy Δn1 of the liquid crystal layer or the liquid crystal polymer and the thickness d1 is selected in the range of 100 nm to 200 nm. , The liquid crystal display device of the TN mode can fall within the range of a general retardation value required, and the balance between the contrast ratio and the brightness between the normal viewing angle direction and the opposite viewing angle direction can be kept high.

【0014】[0014]

【実施例】図1は、本発明の一実施例である光学位相差
素子3の構成を示す断面図である。光学位相差素子3
は、透光性基板6,7、透明電極8,9、配向膜10,
11、液晶層12および封止部材13を含んで構成され
る。前記基板6,7は、たとえばガラスで実現され、両
基板6,7間には液晶層12が介在され、さらに、たと
えば合成樹脂で実現される封止部材13で貼合わせられ
ている。基板6,7の液晶層12側表面6a,7aに
は、透明電極8,9と配向膜10,11とがそれぞれこ
の順に形成される。透明電極8,9は、たとえばITO
(Indium TinOxide)で実現され、前記基板6,7の表
面6a,7a全面に形成される。配向膜10,11は、
たとえばポリイミド樹脂で実現され、該配向膜10,1
1の表面には液晶層12の液晶分子12aを配向させ、
かつプレチルト角が5°となるようにラビング処理が施
されている。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an optical phase difference element 3 according to one embodiment of the present invention. Optical phase difference element 3
Are transparent substrates 6 and 7, transparent electrodes 8 and 9, alignment film 10,
11, a liquid crystal layer 12, and a sealing member 13. The substrates 6 and 7 are realized by, for example, glass, a liquid crystal layer 12 is interposed between the substrates 6 and 7, and further bonded by a sealing member 13 realized by, for example, a synthetic resin. Transparent electrodes 8, 9 and alignment films 10, 11 are formed in this order on the surfaces 6a, 7a of the substrates 6, 7 on the liquid crystal layer 12 side. The transparent electrodes 8 and 9 are made of, for example, ITO.
(Indium Tin Oxide) and is formed on the entire surfaces 6a and 7a of the substrates 6 and 7. The alignment films 10 and 11 are
For example, the alignment films 10 and 1 are realized by a polyimide resin.
The liquid crystal molecules 12a of the liquid crystal layer 12 are aligned on the surface of No. 1;
Rubbing treatment is performed so that the pretilt angle becomes 5 °.

【0015】前記液晶層12はネマティック液晶で実現
され、液晶層12の液晶分子12aは前記基板6,7間
で螺旋状に捩れている。すなわち、液晶層12の平均屈
折率nと螺旋ピッチpとの積n・pは354nmとなる
ように、前記ラビング処理によって調整されている。ま
た、液晶層12の屈折率異方性Δn1は0.04とさ
れ、層厚d1は4μmとされる。すなわち、螺旋軸22
に対して垂直方向の主屈折率と螺旋軸22に対して平行
方向の主屈折率との差Δn1と、前記層厚d1との積Δ
n1・d1が160nmとされる。
The liquid crystal layer 12 is realized by a nematic liquid crystal, and liquid crystal molecules 12a of the liquid crystal layer 12 are spirally twisted between the substrates 6 and 7. That is, the rubbing treatment is performed so that the product n · p of the average refractive index n and the helical pitch p of the liquid crystal layer 12 becomes 354 nm. The refractive index anisotropy Δn1 of the liquid crystal layer 12 is set to 0.04, and the layer thickness d1 is set to 4 μm. That is, the spiral shaft 22
The product Δ of the difference Δn1 between the principal refractive index in the direction perpendicular to the axis and the principal refractive index in the direction parallel to the helical axis 22 and the layer thickness d1.
n1 · d1 is set to 160 nm.

【0016】このような光学位相差素子3の液晶分子1
2aの螺旋軸22は、素子3表面の法線方向23に対し
て矢符Aの方向に傾斜角θだけ傾斜するように形成され
ている(以下、液晶分子12aの螺旋軸22を素子3表
面の法線方向23に対して傾斜させた方向を傾斜方向と
いう。)。この傾斜角θは、素子3に適当な電圧を印加
することによって調整される。また、傾斜角θは、10
°〜45°の範囲に適宜決定され、この傾斜角θを前記
範囲外のものとすると、反転現象が発生するなどの不都
合が生じるので、好ましくない。
The liquid crystal molecules 1 of such an optical retardation element 3
The helical axis 22a of the liquid crystal molecule 12a is formed so as to be inclined by an inclination angle θ in the direction of the arrow A with respect to the normal direction 23 of the surface of the element 3 (hereinafter, the helical axis 22 of the liquid crystal molecule 12a is (A direction inclined with respect to the normal direction 23 is referred to as an inclination direction.) The tilt angle θ is adjusted by applying an appropriate voltage to the element 3. The inclination angle θ is 10
The angle is appropriately determined in the range of 45 ° to 45 °, and if the inclination angle θ is outside the above range, inconveniences such as occurrence of a reversal phenomenon occur, which is not preferable.

【0017】図2は、本発明の一実施例である前記光学
位相差素子3を用いた液晶表示装置1の構成を示す断面
図である。液晶表示装置1は、液晶素子2と、前記光学
位相差素子3と、第1および第2偏光板4,5とを含ん
で構成される。液晶素子2は第1および第2偏光板4,
5の間に配置され、また第1偏光板4と液晶素子2との
間には前記光学位相差素子3が配置される。液晶素子2
は、透光性基板14,15、透明電極16,17、配向
膜18,19、液晶層20および封止部材21を含んで
構成される。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a liquid crystal display device 1 using the optical retardation element 3 according to one embodiment of the present invention. The liquid crystal display device 1 includes a liquid crystal element 2, the optical retardation element 3, and first and second polarizing plates 4 and 5. The liquid crystal element 2 includes first and second polarizers 4,
5, and the optical retardation element 3 is disposed between the first polarizing plate 4 and the liquid crystal element 2. Liquid crystal element 2
Is configured to include transparent substrates 14 and 15, transparent electrodes 16 and 17, alignment films 18 and 19, a liquid crystal layer 20, and a sealing member 21.

【0018】基板14,15は、たとえばガラスで実現
され、両基板14,15間には液晶層20が介在され
て、たとえば合成樹脂で実現される封止部材21で貼合
わせられている。基板14,15の液晶層20側表面1
4a,15aには、透明電極16,17と配向膜18,
19とがそれぞれこの順に形成される。透明電極16,
17は、たとえばITOで実現され、配向膜18,19
は、たとえばポリイミド樹脂で実現される。基板14側
の透明電極16は、その全面に形成され、基板15側の
透明電極17は、たとえば図示しないTFT(Thin Fil
m Transistor)とともにマトリクス状に形成される。
The substrates 14 and 15 are made of, for example, glass, and a liquid crystal layer 20 is interposed between the two substrates 14 and 15 and bonded together by a sealing member 21 made of, for example, a synthetic resin. Liquid crystal layer 20 side surface 1 of substrates 14 and 15
4a and 15a have transparent electrodes 16, 17 and alignment films 18,
19 are formed in this order. Transparent electrode 16,
17 is realized by, for example, ITO, and alignment films 18 and 19 are provided.
Is realized by, for example, a polyimide resin. The transparent electrode 16 on the substrate 14 side is formed on the entire surface, and the transparent electrode 17 on the substrate 15 side is, for example, a TFT (Thin Fil) (not shown).
m Transistor).

【0019】配向膜18,19の表面には、液晶層20
の液晶分子20aを配向させるために、たとえばラビン
グ処理が図3に示される方向に施されている。すなわ
ち、配向膜18の配向処理方向18aは、図中の左右方
向に対して反時計回り方向に45°となるように形成さ
れ、配向膜19の配向処理方向19aは時計回り方向に
45°となるように形成される。このため、配向処理方
向18a,19aは互いに直交し、液晶層20の液晶分
子20aが基板14,15間でほぼ90°捩れる。前記
液晶層20は、ネマティック液晶で実現され、さらにそ
の屈折率異方性Δn2は0.08とされる。また、液晶
層20の層厚d2は4.5μmとされる。
On the surfaces of the alignment films 18 and 19, a liquid crystal layer 20 is provided.
For example, a rubbing process is performed in the direction shown in FIG. 3 to align the liquid crystal molecules 20a. That is, the alignment processing direction 18a of the alignment film 18 is formed so as to be 45 ° counterclockwise with respect to the left-right direction in the figure, and the alignment processing direction 19a of the alignment film 19 is 45 ° clockwise. It is formed so that it becomes. Therefore, the alignment directions 18a and 19a are orthogonal to each other, and the liquid crystal molecules 20a of the liquid crystal layer 20 are twisted by approximately 90 ° between the substrates 14 and 15. The liquid crystal layer 20 is realized by a nematic liquid crystal, and has a refractive index anisotropy Δn2 of 0.08. The thickness d2 of the liquid crystal layer 20 is 4.5 μm.

【0020】図4は、前記液晶表示装置1の位置関係を
示す斜視図である。第1偏光板4の透過軸4aは、液晶
素子2の配向膜18の配向処理方向18aと直交するよ
うに配置され、第2偏光板5の透過軸5aは配向膜19
の配向処理方向19aと直交するように配置される。ま
た、光学位相差素子3の傾斜方向Aは配向膜18の配向
処理方向18aと逆方向となるように配置される。この
とき、光学位相差素子3の配向膜10,11の配向処理
方向は任意の方向に配置される。したがって、液晶表示
装置1は、電圧印加時において光を透過して白色表示す
る、いわゆるノーマリホワイト表示方式とされる。
FIG. 4 is a perspective view showing the positional relationship of the liquid crystal display device 1. As shown in FIG. The transmission axis 4a of the first polarizing plate 4 is disposed so as to be orthogonal to the alignment processing direction 18a of the alignment film 18 of the liquid crystal element 2, and the transmission axis 5a of the second polarizing plate 5 is
Are arranged so as to be orthogonal to the alignment processing direction 19a. The tilt direction A of the optical retardation element 3 is arranged so as to be opposite to the alignment processing direction 18a of the alignment film 18. At this time, the alignment processing directions of the alignment films 10 and 11 of the optical phase difference element 3 are arranged in an arbitrary direction. Therefore, the liquid crystal display device 1 is of a so-called normally white display type in which light is transmitted and white display is performed when a voltage is applied.

【0021】図5は、前記実施例の光学位相差素子3に
対応した比較例である光学位相差素子24を示す断面図
である。光学位相差素子24は、前記素子3とほぼ同様
に構成されるが、透明電極8,9がなく、液晶分子12
aの螺旋軸22が素子24表面の法線方向23に対して
ほぼ平行となっていることを特徴とする。液晶層12の
平均屈折率nと螺旋ピッチpとの積n・pは354nm
とされる。また、液晶層12の屈折率異方性Δn1は
0.04とされ、層厚d1は4μmとされる。すなわ
ち、螺旋軸22に対して垂直方向の主屈折率と螺旋軸2
2に対して平行方向の主屈折率との差と、前記層厚d1
との積が160nmとされる。
FIG. 5 is a sectional view showing an optical phase difference element 24 as a comparative example corresponding to the optical phase difference element 3 of the above embodiment. The optical retardation element 24 is configured in substantially the same manner as the element 3 except that the optical phase difference element 24 does not include the transparent electrodes 8 and 9 and
The helical axis 22a is substantially parallel to the normal direction 23 of the surface of the element 24. The product n · p of the average refractive index n of the liquid crystal layer 12 and the helical pitch p is 354 nm
It is said. The refractive index anisotropy Δn1 of the liquid crystal layer 12 is set to 0.04, and the layer thickness d1 is set to 4 μm. That is, the main refractive index perpendicular to the helical axis 22 and the helical axis 2
2, the difference between the principal refractive index in the parallel direction and the layer thickness d1.
Is 160 nm.

【0022】図6は、前記実施例の液晶表示装置1に対
応した比較例である液晶表示装置25の位置関係を示す
斜視図である。液晶表示装置25は、前記光学位相差素
子3の代わりに光学位相差素子24が用いられる他は、
液晶表示装置1と同様に構成される。前記光学位相差素
子24の表面内主屈折率、すなわち前記平均屈折率nの
方向26は、液晶素子2の配向膜18の配向処理方向1
8aと平行となるように配置される。
FIG. 6 is a perspective view showing the positional relationship of a liquid crystal display device 25 as a comparative example corresponding to the liquid crystal display device 1 of the above embodiment. The liquid crystal display device 25 includes an optical retardation element 24 instead of the optical retardation element 3,
The configuration is the same as that of the liquid crystal display device 1. The direction 26 of the main refractive index in the surface of the optical phase difference element 24, that is, the direction 26 of the average refractive index n is the alignment processing direction 1
8a.

【0023】続いて、前記液晶表示装置1,25を用い
て視角依存性を評価した結果について説明する。図7
は、視角依存性の測定系の概略を示す斜視図である。液
晶表示装置1,25において各構成部材、すなわち第1
および第2偏光板4,5、光学位相差素子3,24、お
よび液晶素子2は、互いに平行に配置される。図中の平
面27は、前記構成部材に平行な平面である。この平面
27を直交座標系x,y,zの基準面x−yにおき、z
軸、すなわち前記法線方向23から角度ψの方向にあっ
て座標原点から所定距離の位置に一定の立体受光角を有
する受光素子29を配置する。次に、平面27の受光素
子29を配置した側とは反対側から波長550nmの単
色光を入射する。受光素子29の出力は、増幅器30で
所定のレベルに増幅され、波形メモリやレコーダなどの
記録手段31によって記録される。
Next, the result of evaluating the viewing angle dependence using the liquid crystal display devices 1 and 25 will be described. FIG.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a measurement system of a viewing angle dependency. In the liquid crystal display devices 1 and 25, each constituent member, that is, the first
The second polarizers 4, 5, the optical retardation elements 3, 24, and the liquid crystal element 2 are arranged in parallel with each other. The plane 27 in the figure is a plane parallel to the constituent members. This plane 27 is placed on the reference plane xy of the rectangular coordinate system x, y, z, and z
A light receiving element 29 having a fixed three-dimensional light receiving angle is disposed at a position at a predetermined distance from the coordinate origin in the direction of an angle す な わ ち from the axis, that is, the normal direction 23. Next, monochromatic light having a wavelength of 550 nm is incident on the plane 27 from the side opposite to the side on which the light receiving elements 29 are arranged. The output of the light receiving element 29 is amplified to a predetermined level by an amplifier 30 and recorded by recording means 31 such as a waveform memory or a recorder.

【0024】図8および図9は、前記測定系において測
定した印加電圧−透過率特性を示すグラフである。図8
は、本発明に基づく液晶表示装置1の測定結果であり、
図9は比較例である液晶表示装置25の測定結果であ
る。図中の曲線L1,L4は装置1,25を真上すなわ
ち前記角度ψ=0°の位置から測定した結果を示し、曲
線L2,L5は、正視角方向に角度ψ=30°傾斜させ
た位置から測定した結果を示し、さらに曲線L3,L6
は反視角方向に角度ψ=30°傾斜させた位置から測定
した結果を示す。
FIGS. 8 and 9 are graphs showing the applied voltage-transmittance characteristics measured in the measurement system. FIG.
Is a measurement result of the liquid crystal display device 1 based on the present invention,
FIG. 9 shows a measurement result of the liquid crystal display device 25 as a comparative example. The curves L1 and L4 in the figure show the results obtained by measuring the devices 1 and 25 directly above, that is, from the position of the angle ψ = 0 °, and the curves L2 and L5 represent the positions where the angle ψ = 30 ° is inclined in the normal viewing direction. Are shown, and curves L3, L6
Shows the results measured from the position inclined at an angle ψ = 30 ° in the anti-viewing angle direction.

【0025】曲線L5に示される装置25の正視角方向
に傾斜させた測定結果からは、高電圧印加時において透
過率が再び上昇する現象が確認されるが、曲線L2に示
される装置1の測定結果からは前記現象が確認されな
い。このため、装置1では従来のような反転現象が生じ
ることはなくなり、コントラストが向上する。また、曲
線L6に比べて曲線L3の方が高電圧印加時における透
過率が低いので、装置1の反視角方向のコントラストが
向上する。さらに、装置1では低電圧印加時における曲
線L1と曲線L2との透過率が近接しているので、真上
から見た場合と正視角方向に傾斜した方向から見た場合
の特性の変化が低減される。
From the measurement result of the device 25 shown in the curve L5 inclined in the normal viewing direction, the phenomenon that the transmittance increases again when a high voltage is applied is confirmed, but the measurement of the device 1 shown in the curve L2 is performed. The results do not confirm the above phenomenon. For this reason, in the device 1, the inversion phenomenon unlike the related art does not occur, and the contrast is improved. Further, since the transmittance of the curve L3 when a high voltage is applied is lower than that of the curve L6, the contrast of the device 1 in the anti-viewing angle direction is improved. Furthermore, in the device 1, since the transmittance of the curve L1 and the transmittance of the curve L2 when a low voltage is applied are close to each other, a change in characteristics when viewed from directly above and when viewed from a direction inclined toward the normal viewing angle is reduced. Is done.

【0026】図10は、本発明の他の実施例である液晶
表示装置32の構成を示す断面図である。液晶表示装置
32は、前記液晶表示装置1とほぼ同じように構成され
るが、光学位相差素子3が2枚配置されていることを特
徴とする。光学位相差素子3a,3bは、それぞれ前記
液晶表示装置1の光学位相差素子3と同様にして形成さ
れ、素子3aが液晶素子2側に配置され、素子3bが第
1偏光板4側に配置される。
FIG. 10 is a sectional view showing the structure of a liquid crystal display device 32 according to another embodiment of the present invention. The liquid crystal display device 32 is configured in substantially the same manner as the liquid crystal display device 1, but is characterized in that two optical retardation elements 3 are arranged. The optical retardation elements 3a and 3b are formed in the same manner as the optical retardation element 3 of the liquid crystal display device 1, respectively. The element 3a is disposed on the liquid crystal element 2 side, and the element 3b is disposed on the first polarizing plate 4 side. Is done.

【0027】図11は、液晶表示装置32の位置関係を
示す斜視図である。前記光学位相差素子3aの傾斜方向
Bは配向膜18の配向処理方向18aと逆方向となるよ
うに配置され、光学位相差素子3bの傾斜方向Cは配向
膜19の配向処理方向19aと同じ方向となるように配
置される。このように、液晶表示装置32は、液晶表示
装置1と同じく、電圧無印加時において光を透過して白
色表示する、いわゆるノーマリホワイト表示方式とされ
る。
FIG. 11 is a perspective view showing the positional relationship of the liquid crystal display device 32. As shown in FIG. The tilt direction B of the optical phase difference element 3a is arranged so as to be opposite to the alignment processing direction 18a of the alignment film 18, and the tilt direction C of the optical phase difference element 3b is the same as the alignment processing direction 19a of the alignment film 19. It is arranged so that it becomes. As described above, the liquid crystal display device 32 is, similarly to the liquid crystal display device 1, a so-called normally white display system in which light is transmitted and white display is performed when no voltage is applied.

【0028】図12は、前記の実施例である液晶表示装
置32に対応した比較例である液晶表示装置33の位置
関係を示す斜視図である。液晶表示装置33は、前記液
晶表示装置32とほぼ同様に構成されるが、2枚の光学
位相差素子3a,3bがそれぞれ前記光学位相差素子2
4であることを特徴とする。光学位相差素子24a,2
4bは、それぞれ前述した液晶表示装置25の光学位相
差素子24と同様にして形成され、素子24aが液晶素
子2側に配置され、素子24bが第1偏光板4側に配置
される。また、素子24aの平均屈折率nの方向34は
液晶素子2の配向膜18の配向処理方向18aと平行と
なるように配置され、素子24bの平均屈折率nの方向
35は配向膜19の配向処理方向19aと平行となるよ
うに配置される。
FIG. 12 is a perspective view showing the positional relationship of a liquid crystal display device 33 as a comparative example corresponding to the liquid crystal display device 32 of the above embodiment. The liquid crystal display device 33 has substantially the same configuration as the liquid crystal display device 32 except that two optical retardation elements 3a and 3b
4. Optical phase difference elements 24a, 24
4b are formed in the same manner as the optical retardation element 24 of the liquid crystal display device 25 described above, and the element 24a is disposed on the liquid crystal element 2 side, and the element 24b is disposed on the first polarizing plate 4 side. The direction 34 of the average refractive index n of the element 24a is arranged so as to be parallel to the alignment processing direction 18a of the alignment film 18 of the liquid crystal element 2, and the direction 35 of the average refractive index n of the element 24b is aligned with the alignment direction of the alignment film 19. It is arranged so as to be parallel to the processing direction 19a.

【0029】図13および図14は、前記液晶表示装置
32,33を前述した測定系に配置して測定した印加電
圧−透過率特性を示すグラフである。図13は本発明に
基づく液晶表示装置32の測定結果を示し、図14は比
較例である液晶表示装置33の測定結果を示す。図中の
曲線L7,L10は角度ψ=0°とし、曲線L8,L1
1は角度ψ=30°(正視角方向)とし、曲線L9,L
12は角度ψ=30°(反視角方向)としたときの結果
を示す。この測定結果は、前述した測定結果と同様の傾
向を有していることから、液晶表示装置32においても
反転現象がなくなり、反視角方向の特性が向上し、また
真上から見た場合と正視角方向に傾斜した方向から見た
場合の特性の変化が低減される。さらに、液晶表示装置
32では1方向だけの特性を改善することができる1枚
の光学位相差素子3を使用した液晶表示装置1と比較し
て、光学位相差素子3を2枚使用して全方向の特性を改
善することが可能となるので、視角特性をさらに向上す
ることが可能となる。
FIGS. 13 and 14 are graphs showing the applied voltage-transmittance characteristics measured by arranging the liquid crystal display devices 32 and 33 in the above-described measuring system. FIG. 13 shows a measurement result of the liquid crystal display device 32 based on the present invention, and FIG. 14 shows a measurement result of the liquid crystal display device 33 which is a comparative example. Curves L7 and L10 in the figure have an angle ψ = 0 ° and curves L8 and L1
1 is an angle ψ = 30 ° (normal viewing angle direction), and curves L9, L
12 shows the result when the angle ψ = 30 ° (opposite viewing angle direction). Since this measurement result has the same tendency as the above-described measurement result, the reversal phenomenon is also eliminated in the liquid crystal display device 32, the characteristics in the anti-viewing angle direction are improved, and the characteristics are more correct when viewed from directly above. Changes in characteristics when viewed from a direction inclined in the viewing angle direction are reduced. Further, in the liquid crystal display device 32, compared with the liquid crystal display device 1 using one optical retardation element 3 which can improve the characteristics in only one direction, the total number of the optical retardation elements 3 is two. Since the characteristics in the direction can be improved, the viewing angle characteristics can be further improved.

【0030】本実施例では、光学位相差素子3の平均屈
折率nと螺旋ピッチpとの積n・pを354nmとした
が、前記積n・pはこれに限るものではなく、360n
m以下あるいは780nm以上とする例も本発明の範囲
に属するものである。たとえば、前記積n・pを784
nmとした場合でも、本実施例と同様の効果が得られ
た。前記積n・pを上記範囲以外のものとすると、可視
光の範囲で選択反射が起こり、色付現象の原因となるの
で好ましくない。
In this embodiment, the product n · p of the average refractive index n and the helical pitch p of the optical phase difference element 3 is set to 354 nm.
Examples below m or 780 nm also belong to the scope of the present invention. For example, the product n · p is 784
Even in the case of nm, the same effect as in the present embodiment was obtained. If the product n · p is outside the above range, selective reflection occurs in the visible light range, which causes a coloring phenomenon, which is not preferable.

【0031】また本実施例では、螺旋軸22に対して垂
直方向の主屈折率と平行方向の主屈折率との差Δn1
と、層厚d1との積Δn1・d1を160nmとした
が、前記積はこれに限るものではなく、100nm〜2
00nmの範囲で適宜決定される。前記積を前記範囲外
のものとすると、TNモードの液晶表示装置が必要とす
る一般的なリタデーション値の範囲から外れるので好ま
しくなく、また正視角方向と反視角方向とのコントラス
ト比や明るさのバランスが悪くなるので好ましくない。
In this embodiment, the difference Δn1 between the main refractive index in the direction perpendicular to the helical axis 22 and the main refractive index in the direction parallel to the helical axis 22.
And the product Δn1 · d1 of the layer thickness d1 is set to 160 nm, but the product is not limited to this, and is 100 nm to 2 nm.
It is appropriately determined in the range of 00 nm. If the product is outside the above range, it is not preferable because it is out of the range of the general retardation value required by the TN mode liquid crystal display device, and the contrast ratio and the brightness between the normal viewing angle direction and the opposite viewing angle direction are not preferable. It is not preferable because the balance is deteriorated.

【0032】さらに本実施例では、基板6,7間に液晶
層12を介在した光学位相差素子3を用いる例について
説明したけれども、前記素子3の代わりに、たとえばポ
リエステル、ポリカーボネイトで実現される液晶性高分
子フィルムを挿入する例も本発明の範囲に属するもので
ある。たとえば、前記フィルムの平均屈折率nと螺旋ピ
ッチpとの積n・pを348nmとし、膜厚を3.5μ
mとし、螺旋軸方向に対して垂直方向の主屈折率と平行
方向の主屈折率との差と、膜厚との積を140nmと
し、螺旋軸の傾斜角θを20°としても、本実施例と同
様の効果が得られた。また、前記フィルムにおいて前記
積n・pを780nmとしても、本実施例と同様の効果
が得られた。
Further, in this embodiment, an example in which the optical retardation element 3 having the liquid crystal layer 12 interposed between the substrates 6 and 7 has been described, but instead of the element 3, a liquid crystal realized by, for example, polyester or polycarbonate is used. An example in which a conductive polymer film is inserted also belongs to the scope of the present invention. For example, the product n · p of the average refractive index n and the helical pitch p of the film is 348 nm, and the film thickness is 3.5 μm.
m, the product of the difference between the principal refractive index in the direction perpendicular to the helical axis direction and the principal refractive index in the parallel direction and the film thickness, and 140 nm, and the inclination angle θ of the helical axis being 20 °. The same effect as the example was obtained. Further, even when the product n · p was set to 780 nm in the film, the same effect as in the present example was obtained.

【0033】またさらに本実施例では、液晶素子2と第
1偏光板4との間に光学位相差素子を1枚あるいは2枚
配置する例について説明したけれども、3枚以上配置す
る例および液晶素子2と第2偏光板5との間に1枚以上
配置する例も本発明の範囲に属するものである。
Further, in this embodiment, an example in which one or two optical retardation elements are arranged between the liquid crystal element 2 and the first polarizing plate 4 has been described. An example in which one or more sheets are disposed between the second polarizing plate 5 and the second polarizing plate 5 also belongs to the scope of the present invention.

【0034】一方、比較例では、光学位相差素子24の
平均屈折率nと螺旋ピッチpとの積n・pを354nm
としたが、前記積を784nmとした場合でも同じ結果
が得られた。また、素子24の代わりに前記フィルムを
用いた場合でも同様の結果が得られた。このとき、フィ
ルムの螺旋軸の傾斜角θは0°とした。さらに、該フィ
ルムにおいて前記積n・pを780nmとしても同様の
結果が得られた。
On the other hand, in the comparative example, the product n · p of the average refractive index n of the optical phase difference element 24 and the helical pitch p is 354 nm.
However, the same result was obtained when the product was 784 nm. Similar results were obtained when the film was used instead of the element 24. At this time, the inclination angle θ of the spiral axis of the film was 0 °. Further, similar results were obtained when the product n · p was set to 780 nm in the film.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光学位相
差素子において、基板間に介在される液晶層は、螺旋状
に捩れネマティック配向し、かつその螺旋軸が基板表面
の法線方向に対して傾斜しているので、光学位相差素子
のリタデーション値が前記法線方向を軸として対称でな
くなる。また、光学位相差素子において、液晶性高分子
が螺旋状に捩れネマティック配向し、かつその螺旋軸が
表面の法線方向に対して傾斜しているので、光学位相差
素子のリタデーション値が前記法線方向を軸として対称
でなくなる。液晶表示装置では、前記光学位相差素子が
偏光板間と液晶素子の間に少なくとも1枚配置されるの
で、液晶層を通過して得られる楕円偏光を直線偏光とす
ることができ、表示の着色がなくなる。また、前記光学
位相差素子のリタデーション値はその表面の法線方向を
軸として対称でないので、正視角方向および反視角方向
の視角に対応した位相差を解消することができる。この
ため、反転現象をなくしてコントラストを向上すること
が可能となる。さらに、反視角方向の視角特性が向上す
るので、コントラストが向上して表示品位が格段に向上
する。
As described above, according to the present invention, in the optical phase difference element, the liquid crystal layer interposed between the substrates is spirally twisted and nematically oriented, and the helical axis is in the direction normal to the substrate surface. , The retardation value of the optical phase difference element is not symmetric about the normal direction. Further, in the optical retardation element, the liquid crystal polymer is spirally twisted and nematically oriented, and its helical axis is inclined with respect to the normal direction of the surface. It is not symmetric about the line direction. In a liquid crystal display device, at least one optical retardation element is disposed between the polarizers and the liquid crystal element, so that elliptically polarized light obtained by passing through the liquid crystal layer can be converted to linearly polarized light. Disappears. Further, since the retardation value of the optical phase difference element is not symmetrical with respect to the normal direction of the surface as an axis, it is possible to eliminate the phase difference corresponding to the viewing angle in the normal viewing angle direction and the opposite viewing angle direction. For this reason, the contrast can be improved without the inversion phenomenon. Further, the viewing angle characteristics in the anti-viewing angle direction are improved, so that the contrast is improved and the display quality is significantly improved.

【0036】また本発明によれば、液晶表示装置では、
前記光学位相差素子が偏光板間と液晶素子の間に2枚配
置されるので、液晶層を通過して得られる楕円偏光を直
線偏光とすることができ、表示の着色がなくなる。ま
た、前記光学位相差素子のリタデーション値はその表面
の法線方向を軸として対称でないので、正視角方向およ
び反視角方向の視角に対応した位相差を解消することが
できる。このため、反転現象をなくしてコントラストを
向上することが可能となる。さらに、反視角方向の視角
特性が向上するので、コントラストが向上して表示品位
が格段に向上する。また、2枚の光学位相差素子を設け
ると、正視角方向および反視角方向だけでなく、すべて
の方向の視角特性を向上することができる。
Further, according to the present invention, in the liquid crystal display device,
Since the two optical retardation elements are arranged between the polarizer and the liquid crystal element, elliptically polarized light obtained by passing through the liquid crystal layer can be converted to linearly polarized light, and the display is not colored. Further, since the retardation value of the optical phase difference element is not symmetrical with respect to the normal direction of the surface as an axis, it is possible to eliminate the phase difference corresponding to the viewing angle in the normal viewing angle direction and the opposite viewing angle direction. Therefore, it is possible to improve the contrast without the inversion phenomenon. Further, the viewing angle characteristics in the anti-viewing angle direction are improved, so that the contrast is improved and the display quality is significantly improved. When two optical retardation elements are provided, the viewing angle characteristics in all directions can be improved in addition to the normal viewing angle direction and the opposite viewing angle direction.

【0037】また本発明によれば、前記光学位相差素子
において、液晶層または液晶高分子の平均屈折率nと螺
旋ピッチpの積n・pをn・p≦360nmまたはn・
p≧780nmに選んだので、可視光の範囲での選択反
射は起こらず、色付現象を防止することができる。また
本発明によれば、前記光学位相差素子において、液晶層
または液晶高分子の屈折率異方性Δn1と厚さd1の積
Δn1・d1を100nm〜200nmの範囲に選んだ
ので、TNモードの液晶表示装置が必要とする一般的な
リタデーション値の範囲に収まり、また正視角方向と反
視角方向とのコントラスト比や明るさのバランスを高く
保持することができる。
According to the invention, in the optical retardation element, the product n · p of the average refractive index n of the liquid crystal layer or the liquid crystal polymer and the helical pitch p is n · p ≦ 360 nm or n · p.
Since p ≧ 780 nm, selective reflection in the visible light range does not occur, and the coloring phenomenon can be prevented. According to the invention, in the optical retardation element, the product Δn1 · d1 of the refractive index anisotropy Δn1 of the liquid crystal layer or the liquid crystal polymer and the thickness d1 is selected in the range of 100 nm to 200 nm. The liquid crystal display device falls within the range of a general retardation value required by the liquid crystal display device, and can maintain a high contrast ratio and a high balance of brightness between the normal viewing angle direction and the opposite viewing angle direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である光学位相差素子3の構
成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an optical phase difference element 3 according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例である前記光学位相差素子3
を用いた液晶表示装置1の構成を示す断面図である。
FIG. 2 is an optical phase difference element 3 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device 1 using a liquid crystal display.

【図3】配向膜18,19の配向処理方向を示す平面図
である。
FIG. 3 is a plan view showing an alignment processing direction of alignment films 18 and 19;

【図4】前記液晶表示装置1の位置関係を示す斜視図で
ある。
FIG. 4 is a perspective view showing a positional relationship of the liquid crystal display device 1.

【図5】光学位相差素子3に対応した比較例である光学
位相差素子24を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an optical phase difference element 24 as a comparative example corresponding to the optical phase difference element 3.

【図6】液晶表示装置1に対応した比較例である液晶表
示装置25の位置関係を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing a positional relationship of a liquid crystal display device 25 as a comparative example corresponding to the liquid crystal display device 1.

【図7】視角依存性の測定系の概略を示す斜視図であ
る。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a measurement system of a viewing angle dependency.

【図8】液晶表示装置1の印加電圧−透過率特性を示す
グラフである。
FIG. 8 is a graph showing an applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display device 1.

【図9】液晶表示装置25の印加電圧−透過率特性を示
すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing an applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display device 25.

【図10】本発明の一実施例である液晶表示装置32の
構成を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device 32 according to one embodiment of the present invention.

【図11】前記液晶表示装置32の位置関係を示す斜視
図である。
FIG. 11 is a perspective view showing a positional relationship of the liquid crystal display device 32.

【図12】前記液晶表示装置32に対応した比較例であ
る液晶表示装置33の位置関係を示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing a positional relationship of a liquid crystal display device 33 which is a comparative example corresponding to the liquid crystal display device 32.

【図13】前記液晶表示装置32の印加電圧−透過率特
性を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing an applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display device 32.

【図14】前記液晶表示装置33の印加電圧−透過率特
性を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing an applied voltage-transmittance characteristic of the liquid crystal display device 33.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,32 液晶表示装置 2 液晶素子 3 光学位相差素子 4 第1偏光板 5 第2偏光板 6,7,14,15 透光性基板 8,9,16,17 透明電極 10,11,18,19 配向膜 12,20 液晶層 22 螺旋軸 23 法線方向 1,32 liquid crystal display device 2 liquid crystal element 3 optical phase difference element 4 first polarizing plate 5 second polarizing plate 6,7,14,15 translucent substrate 8,9,16,17 transparent electrode 10,11,18, 19 Alignment film 12, 20 Liquid crystal layer 22 Spiral axis 23 Normal direction

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一対の偏光板と、 一対の偏光板間に配置される液晶素子であって、一対の
透光性基板間に液晶分子がほぼ90°捩れるネマティッ
ク液晶層が介在され、かつ前記透光性基板の液晶層側表
面に透明電極と配向膜とがそれぞれこの順に形成された
液晶素子と、 前記液晶素子と偏光板との間に配置される少なくとも1
つの光学位相差素子とを備える液晶表示装置であって、 前記光学位相差素子は、 対向する表面に透明電極と配向膜とが形成された一対の
透光性基板間に、螺旋状に捩れネマティック配向し、か
つその螺旋軸が該透光性基板表面の法線方向に対して傾
斜している液晶層が介在されている光学位相差素子であ
る、または液晶性高分子が、ガラス転移点以下の温度で
螺旋状に捩れネマティック配向し、かつその螺旋軸が表
面の法線方向に対して傾斜して固定化されている光学位
相差素子であり、 前記液晶素子の光学位相差素子側の配向膜の配向処理方
向と、前記光学位相差素子の螺旋軸の法線方向に対する
傾斜方向とが逆方向となるように配置されることを特徴
とする液晶表示装置。
1. A liquid crystal element disposed between a pair of polarizing plates and a pair of polarizing plates, wherein a nematic liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are twisted by approximately 90 ° is interposed between the pair of light transmitting substrates, and A liquid crystal element in which a transparent electrode and an alignment film are respectively formed in this order on the liquid crystal layer side surface of the translucent substrate; and at least one liquid crystal element disposed between the liquid crystal element and the polarizing plate.
A liquid crystal display device comprising two optical phase difference elements, wherein the optical phase difference element is spirally twisted nematic between a pair of translucent substrates each having a transparent electrode and an alignment film formed on opposing surfaces. Is an optical retardation element in which a liquid crystal layer is interposed and whose helical axis is inclined with respect to the normal direction of the surface of the translucent substrate, or the liquid crystal polymer has a glass transition point or less. An optical phase difference element in which the liquid crystal element is twisted and nematically helically twisted at a temperature of, and the helical axis of the liquid crystal element is fixed to be inclined with respect to the normal direction of the surface. A liquid crystal display device, wherein the orientation direction of the film and the tilt direction with respect to the normal direction of the helical axis of the optical phase difference element are arranged in opposite directions.
【請求項2】 一対の偏光板と、 一対の偏光板間に配置される液晶素子であって、一対の
透光性基板間に液晶分子がほぼ90°捩れるネマティッ
ク液晶層が介在され、かつ前記透光性基板の液晶層側表
面に透明電極と配向膜とがそれぞれこの順に形成された
液晶素子と、 前記液晶素子と一対の偏光板のうちのいずれか一方の偏
光板との間に配置される2つの光学位相差素子とを備え
る液晶表示装置であって、 前記光学位相差素子は、 対向する表面に透明電極と配向膜とが形成された一対の
透光性基板間に、螺旋状に捩れネマティック配向し、か
つその螺旋軸が該透光性基板表面の法線方向に対して傾
斜している液晶層が介在されている光学位相差素子であ
る、または液晶性高分子が、ガラス転移点以下の温度で
螺旋状に捩れネマティック配向し、かつその螺旋軸が表
面の法線方向に対して傾斜して固定化されている光学位
相差素子であり、 前記液晶素子の光学位相差素子側の配向膜の配向処理方
向と、液晶素子側の前記光学位相差素子の螺旋軸の法線
方向に対する傾斜方向とが逆方向となるように配置さ
れ、 前記液晶素子の光学位相差素子とは反対側の配向膜の配
向処理方向と、偏光板側の前記光学位相差素子の螺旋軸
の法線方向に対する傾斜方向とが同じ方向となるように
配置されることを特徴とする液晶表示装置。
2. A pair of polarizing plates, and a liquid crystal element disposed between the pair of polarizing plates, wherein a nematic liquid crystal layer in which liquid crystal molecules are twisted by approximately 90 ° is interposed between the pair of translucent substrates, and A liquid crystal element in which a transparent electrode and an alignment film are respectively formed in this order on the liquid crystal layer side surface of the light-transmitting substrate, and disposed between the liquid crystal element and one of the pair of polarizing plates. A liquid crystal display device comprising two optical retardation elements, wherein the optical retardation element has a spiral shape between a pair of light-transmitting substrates each having a transparent electrode and an alignment film formed on opposing surfaces. Is an optical phase difference element in which a liquid crystal layer is interposed in a twisted nematic orientation, and a helical axis thereof is inclined with respect to a normal direction of the surface of the transparent substrate, or a liquid crystalline polymer is made of glass. Spirally twisted nematic orientation at temperatures below the transition point An optical phase difference element whose helical axis is fixed to be inclined with respect to the direction of the normal to the surface; and an alignment treatment direction of an alignment film on the optical phase difference element side of the liquid crystal element; The liquid crystal element is disposed such that the inclination direction with respect to the normal direction of the helical axis of the optical retardation element is opposite to the optical phase difference element. A liquid crystal display device, wherein the liquid crystal display device is arranged such that an inclination direction with respect to a normal direction of a helical axis of the optical phase difference element on the plate side is the same as the inclination direction.
【請求項3】 前記光学位相差素子は、液晶層または液
晶高分子の平均屈折率nと螺旋ピッチpとの積n・p
が、n・p≦360nmまたはn・p≧780nmに選
ばれることを特徴とする請求項1または2記載の液晶表
示装置。
3. The optical retardation element comprises a product n · p of an average refractive index n of a liquid crystal layer or a liquid crystal polymer and a helical pitch p.
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein n is set to n · p ≦ 360 nm or n · p ≧ 780 nm.
【請求項4】 前記光学位相差素子は、液晶層または液
晶高分子の屈折率異方性Δn1と厚さd1との積Δn1
・d1が、100nm〜200nmの範囲に選ばれるこ
とを特徴とする請求項1、2および3のうちのいずれか
に記載の液晶表示装置。
4. The optical retardation element has a product Δn1 of a refractive index anisotropy Δn1 of a liquid crystal layer or a liquid crystal polymer and a thickness d1.
4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein d1 is selected from a range of 100 nm to 200 nm. 5.
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