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JP2011248074A - Liquid crystal display device - Google Patents

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JP2011248074A
JP2011248074A JP2010120862A JP2010120862A JP2011248074A JP 2011248074 A JP2011248074 A JP 2011248074A JP 2010120862 A JP2010120862 A JP 2010120862A JP 2010120862 A JP2010120862 A JP 2010120862A JP 2011248074 A JP2011248074 A JP 2011248074A
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liquid crystal
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Jiro Watanabe
二郎 渡辺
Tatsuo Uchida
龍男 内田
Takahiro Ishinabe
隆宏 石鍋
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Tohoku University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To decrease brightness of a black color displayed by a normally-white type liquid crystal display device employing a TN (twisted nematic) mode, when the device is driven at a low voltage.SOLUTION: The liquid crystal display device includes: a positive-A type retardation layer 23a having a slow axis A1 that obliquely crosses a transmission axis A1 of a polarizing plate 22a and an alignment direction D1; and a positive-A type retardation layer 23b having a slow axis A2 in an symmetric relation to the slow axis A1 with respect to a direction D3 that bisects alignment directions D1 and D2 and giving the same retardation as that of the retardation layer 23a. The retardation and the direction of the slow axis A1 of the retardation layer 23a are determined in such a manner that, when the polarizing plate 22a is illuminated with natural light at a wavelength of 550 nm while applying a drive voltage, which is applied for displaying the lowest gradation level, to between first and second transparent electrodes, the light transmitting through a liquid crystal layer 212 becomes linearly polarized light having an oscillation direction of an electric field vector tilted by 45° with respect to the direction D3 at an intermediate position between alignment layers.

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a liquid crystal display device.

液晶表示装置、特にバッテリから供給される電力によって動作する液晶表示装置には、低駆動電圧化が望まれている。駆動電圧を低くすると、消費電力を低減することができるのに加え、より広い電圧領域をオーバードライブに割り当てること、又は、出力がより小さな、即ちより安価なソースドライバを使用することが可能となる。   For a liquid crystal display device, particularly a liquid crystal display device that operates with electric power supplied from a battery, a low drive voltage is desired. Lowering the drive voltage enables power consumption to be reduced, and also allows a wider voltage range to be allocated to overdrive or use a source driver with a smaller output, that is, a lower price. .

しかしながら、ツイステッド・ネマティック(TN)モードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置では、駆動電圧を低くすると、黒色が明るく表示されることがある。これは、低い駆動電圧では液晶分子は完全には垂直配向せず、それ故、液晶層が透過光の偏光状態に変化を生じさせてしまうためである。   However, in a normally white liquid crystal display device employing a twisted nematic (TN) mode, black may be displayed brightly when the drive voltage is lowered. This is because the liquid crystal molecules are not completely vertically aligned at a low driving voltage, and therefore the liquid crystal layer causes a change in the polarization state of the transmitted light.

特許文献1には、TNモードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置が記載されている。この液晶表示装置では、液晶分子のツイスト角は80°以下であり、液晶層の屈折率異方性Δnは0.02乃至0.12の範囲内にあり、液晶層の厚さdと屈折率異方性Δnとの積Δndは0.2乃至1.2μmの範囲内にある。また、この液晶表示装置は、一方の偏光板と液晶層との間に、又は、2つの偏光板の各々と液晶層との間に位相差板を含んでいる。後者の場合、これら位相差板は、各々の光学軸が配向膜のラビング方向に対して交差するように設置される。特許文献1には、2つの位相差板を使用している具体例として実施例1及び2が記載されており、これら実施例の何れにおいても、位相差板は、各々の光学軸が配向膜のラビング方向に対して90°の角度を成すように配置されている。   Patent Document 1 describes a normally white liquid crystal display device adopting a TN mode. In this liquid crystal display device, the twist angle of the liquid crystal molecules is 80 ° or less, the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal layer is in the range of 0.02 to 0.12, and the thickness d and the refractive index of the liquid crystal layer. The product Δnd with the anisotropy Δn is in the range of 0.2 to 1.2 μm. Further, this liquid crystal display device includes a retardation plate between one polarizing plate and the liquid crystal layer, or between each of the two polarizing plates and the liquid crystal layer. In the latter case, these retardation plates are installed so that each optical axis intersects the rubbing direction of the alignment film. Patent Document 1 describes Examples 1 and 2 as specific examples using two retardation plates, and in each of these Examples, each optical axis is an alignment film. It is arranged so as to form an angle of 90 ° with respect to the rubbing direction.

特開平6−43452号公報JP-A-6-43452

本発明者らは、ここに記載する技術を発明するに際して、上述した構成を採用した液晶表示装置には、低電圧駆動時における黒色の明るさに関して改善の余地があることを見出している。   Inventing the technology described herein, the present inventors have found that there is room for improvement in the brightness of black in a liquid crystal display device adopting the above-described configuration when driven at a low voltage.

そこで、本発明は、TNモードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置が低電圧駆動時に表示する黒色の明るさを低減することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to reduce the brightness of black displayed by a normally white liquid crystal display device adopting a TN mode when driven at a low voltage.

本発明の一側面によると、互いに向き合った第1及び第2透明電極と、前記第1及び第2透明電極間に介在し、ネマチック液晶材料を含んだ液晶層と、前記第1透明電極と前記液晶層との間に介在し、電圧無印加時に前記第1透明電極の近傍で前記液晶材料が含んでいる液晶分子を第1方向に配向させる第1配向膜と、前記第2透明電極と前記液晶層との間に介在し、電圧無印加時に前記第2透明電極の近傍で前記液晶分子を第2方向に配向させる第2配向膜であって、前記第2方向は前記第1透明電極の主面に垂直な厚さ方向から見たときに前記第1方向と交差する方向であり、前記第2配向膜は電圧無印加時に前記第1配向膜とともに前記液晶層内で前記液晶分子をツイスト配向させる第2配向膜と、前記第1透明電極及び前記第1配向膜を間に挟んで前記液晶層と向き合い、前記厚さ方向から見たときに前記第1及び第2方向が成す角度を二等分する第3方向に対して斜めに交差した第1透過軸を有している第1直線偏光板と、前記第2透明電極及び前記第2配向膜を間に挟んで前記液晶層と向き合い、前記厚さ方向から見たときに前記第3方向に対して前記第1透過軸と対称の関係にある第2透過軸を有している第2直線偏光板と、前記第1配向膜と前記第1直線偏光板との間に介在し、前記厚さ方向から見たときに前記第1透過軸及び前記第1方向に対して斜めに交差した第1遅相軸を有しているポジティブA型の第1位相差層と、前記第2配向膜と前記第2直線偏光板との間に介在し、前記厚さ方向から見たときに前記第3方向に対して前記第1遅相軸と対称の関係にある第2遅相軸を有し、前記第1位相差層と同じリターデイションを与えるポジティブA型の第2位相差層と、表示すべき階調に対応した大きさの駆動電圧を前記第1及び第2透明電極間に印加する駆動回路と、最低階調を表示するときに、前記液晶材料が垂直配向するのに必要な電圧と比較してより小さな駆動電圧を前記第1及び第2透明電極間に印加するように、前記駆動回路の動作を制御するコントローラとを具備し、前記最低階調を表示する際に印加する前記駆動電圧を前記第1及び第2透明電極間に印加した状態で、前記厚さ方向から前記第1直線偏光板を波長が550nmの自然光で照明したときに、前記液晶層を透過する光が、前記第1及び第2配向膜間の中間位置で、電場ベクトルの振動方向が前記第3方向に対して45°傾いた直線偏光になるように、前記第1位相差層のリターデイション及び前記第1遅相軸の方位が定められているノーマリホワイト型の液晶表示装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, the first and second transparent electrodes facing each other, a liquid crystal layer including a nematic liquid crystal material interposed between the first and second transparent electrodes, the first transparent electrode, A first alignment film that is interposed between the liquid crystal layer and aligns liquid crystal molecules contained in the liquid crystal material in the first direction in the vicinity of the first transparent electrode when no voltage is applied; the second transparent electrode; A second alignment film that is interposed between the liquid crystal layer and aligns the liquid crystal molecules in a second direction in the vicinity of the second transparent electrode when no voltage is applied, the second direction of the first transparent electrode When viewed from the thickness direction perpendicular to the main surface, the second alignment film twists the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer together with the first alignment film when no voltage is applied. Second alignment film to be aligned, first transparent electrode, and first alignment A first transmission axis that is obliquely intersected with a third direction that bisects the angle formed by the first and second directions when viewed from the thickness direction. The first linearly polarizing plate, the second transparent electrode, and the second alignment film are sandwiched between the liquid crystal layer and the third linear direction when viewed from the thickness direction. A second linear polarizing plate having a second transmission axis that is symmetrical to the first transmission axis, and interposed between the first alignment film and the first linear polarizing plate, and from the thickness direction. A first retardation layer of positive A type having a first slow axis obliquely intersecting the first transmission axis and the first direction when viewed, the second alignment film, and the first It is interposed between two linearly polarizing plates, and has a symmetrical relationship with the first slow axis with respect to the third direction when viewed from the thickness direction. A positive A type second retardation layer having a second slow axis and giving the same retardation as the first retardation layer, and a driving voltage having a magnitude corresponding to the gradation to be displayed. A driving circuit applied between the first and second transparent electrodes and a driving voltage smaller than the voltage required for the liquid crystal material to be vertically aligned when displaying the lowest gray scale level. A controller for controlling the operation of the driving circuit so as to be applied between the transparent electrodes, and the driving voltage to be applied when displaying the lowest gradation is applied between the first and second transparent electrodes. In this state, when the first linearly polarizing plate is illuminated with natural light having a wavelength of 550 nm from the thickness direction, the light transmitted through the liquid crystal layer is an electric field at an intermediate position between the first and second alignment films. The vibration direction of the vector is inclined 45 ° with respect to the third direction. So that the linearly polarized light is, the first retardation layer liquid crystal display device retardation and normally white type orientation is defined in the first slow axis of the can is provided.

本発明によると、TNモードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置が低電圧駆動時に表示する黒色の明るさを低減することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to reduce the brightness of black displayed by a normally white liquid crystal display device adopting a TN mode when driven at a low voltage.

本発明の第1態様に係る液晶表示装置を概略的に示す平面図。1 is a plan view schematically showing a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す液晶表示装置が含んでいる画素の等価回路図。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a pixel included in the liquid crystal display device shown in FIG. 1. 図1に示す液晶表示装置の断面図。Sectional drawing of the liquid crystal display device shown in FIG. 図1に示す液晶表示装置の分解斜視図。The disassembled perspective view of the liquid crystal display device shown in FIG. 従来例に係る液晶表示装置において最大駆動電圧が観察方向とコントラスト比との関係に及ぼす影響の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the influence which the maximum drive voltage has on the relationship between an observation direction and contrast ratio in the liquid crystal display device which concerns on a prior art example. 従来例に係る液晶表示装置において一方の偏光板を法線方向から照明した場合に、この偏光板を透過した光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化を示すポアンカレ球。A Poincare sphere showing a change in polarization state that occurs when light transmitted through one polarizing plate enters the other polarizing plate when one polarizing plate is illuminated from the normal direction in a liquid crystal display device according to a conventional example. 従来例に係る液晶表示装置において一方の偏光板を法線方向に対して18°の角度を成す方向から照明した場合に、この偏光板を透過した光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化を示すグラフ。In a liquid crystal display device according to a conventional example, when one polarizing plate is illuminated from a direction that forms an angle of 18 ° with respect to the normal direction, light that has passed through the polarizing plate is generated before entering the other polarizing plate. The graph which shows the change of a polarization state. 液晶層における厚さ方向の位置に応じたツイスト角の変化の例を示すグラフ。The graph which shows the example of the change of the twist angle according to the position of the thickness direction in a liquid-crystal layer. 図8のデータの一部を示すグラフ。The graph which shows a part of data of FIG. 図1に示す液晶表示装置において一方の偏光板を透過した直線偏光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化の一例を示すポアンカレ球。The Poincare sphere which shows an example of the change of the polarization state produced until the linearly polarized light which permeate | transmitted one polarizing plate in the liquid crystal display device shown in FIG. 1 injects into the other polarizing plate. 図10に示す曲線を拡大して描いたグラフ。The graph which expanded and depicted the curve shown in FIG. 観察方向に応じたコントラスト比の変化の例を示すグラフ。The graph which shows the example of the change of the contrast ratio according to an observation direction. 白色表示時における波長と透過率との関係の例を示すグラフ。The graph which shows the example of the relationship between the wavelength and the transmittance | permeability at the time of white display. 黒色表示時における波長と透過率との関係の例を示すグラフ。The graph which shows the example of the relationship between the wavelength at the time of black display, and the transmittance | permeability. 図1に示す液晶表示装置の視野角特性の一例を示すグラフ。3 is a graph showing an example of viewing angle characteristics of the liquid crystal display device shown in FIG. 1. 印加電圧に応じた透過率変化の例を示すグラフ。The graph which shows the example of the transmittance | permeability change according to an applied voltage. 図1に示す液晶表示装置において偏光板の透過軸を斜めに交差させた場合に、一方の偏光板を透過した直線偏光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化の一例を示すポアンカレ球の一部を拡大して描いたグラフ。In the liquid crystal display device shown in FIG. 1, when the transmission axes of the polarizing plates are crossed obliquely, an example of a change in polarization state that occurs until the linearly polarized light transmitted through one polarizing plate enters the other polarizing plate is shown. A graph drawn by enlarging a part of the Poincare sphere. 本発明の第2態様に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図。Sectional drawing which shows schematically the liquid crystal display device which concerns on the 2nd aspect of this invention. 図18に示す液晶表示装置の分解斜視図。The disassembled perspective view of the liquid crystal display device shown in FIG. 図18に示す液晶表示装置における液晶分子の配向状態の例を概略的に示す図。FIG. 19 is a diagram schematically showing an example of an alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal display device shown in FIG. 18. 図18に示す液晶表示装置によって達成され得る視野角特性の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the viewing angle characteristic which can be achieved by the liquid crystal display device shown in FIG. 光学補償フィルムの位置を変更したこと以外は図18に示したのと同様の構造を有する液晶表示装置によって達成され得る視野角特性の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the viewing angle characteristic which can be achieved by the liquid crystal display device which has the same structure as having shown in FIG. 18 except having changed the position of the optical compensation film.

以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component which exhibits the same or similar function through all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の第1態様に係る液晶表示装置を概略的に示す平面図である。図2は、図1に示す液晶表示装置が含んでいる画素の等価回路図である。図3は、図1に示す液晶表示装置の断面図である。図4は、図1に示す液晶表示装置の分解斜視図である。   FIG. 1 is a plan view schematically showing a liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a pixel included in the liquid crystal display device shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device shown in FIG. 4 is an exploded perspective view of the liquid crystal display device shown in FIG.

この液晶表示装置1は、TNモードを採用したノーマリホワイト型の液晶表示装置である。この液晶表示装置1は、図1に示すように、表示パネル2と、ゲートドライバ3と、ソースドライバ4と、コントローラ5とを含んでいる。また、この液晶表示装置1は、図示しないバックライトを更に含んでいる。   The liquid crystal display device 1 is a normally white type liquid crystal display device employing a TN mode. As shown in FIG. 1, the liquid crystal display device 1 includes a display panel 2, a gate driver 3, a source driver 4, and a controller 5. The liquid crystal display device 1 further includes a backlight (not shown).

表示パネル2は、図3に示す液晶セル21を含んでいる。液晶セル21は、アクティブマトリクス基板211aと、対向基板211bと、図示しないシール層と、液晶層212とを含んでいる。   The display panel 2 includes a liquid crystal cell 21 shown in FIG. The liquid crystal cell 21 includes an active matrix substrate 211a, a counter substrate 211b, a seal layer (not shown), and a liquid crystal layer 212.

アクティブマトリクス基板211aは、透明基板2111aと、画素電極2112aと、配向膜2113aとを含んでいる。   The active matrix substrate 211a includes a transparent substrate 2111a, a pixel electrode 2112a, and an alignment film 2113a.

透明基板2111aは電気絶縁性である。透明基板211aは、例えば、ガラス又はプラスチックからなる。   The transparent substrate 2111a is electrically insulating. The transparent substrate 211a is made of, for example, glass or plastic.

画素電極2112aは、透明基板2111aの一方の主面上で二次元的に配列している。画素電極2112aの配列は、図1に示す表示領域AAを規定している。   The pixel electrodes 2112a are two-dimensionally arranged on one main surface of the transparent substrate 2111a. The arrangement of the pixel electrodes 2112a defines the display area AA shown in FIG.

画素電極2112aは透明電極である。画素電極2112aは、例えば、インジウム錫酸化物などの導電性酸化物からなる。   The pixel electrode 2112a is a transparent electrode. The pixel electrode 2112a is made of a conductive oxide such as indium tin oxide, for example.

配向膜2113aは、図3に示すように、画素電極2112aを被覆している。配向膜2113aは、例えば、ラビング処理を施したポリイミド膜である。配向膜2113aは、図4に示すように、例えば、その近傍において、液晶層212が含んでいる液晶分子LC1、例えば棒状分子を第1方向D1に配向させる。   As shown in FIG. 3, the alignment film 2113a covers the pixel electrode 2112a. The alignment film 2113a is, for example, a polyimide film that has been rubbed. As shown in FIG. 4, the alignment film 2113a aligns liquid crystal molecules LC1 included in the liquid crystal layer 212, for example, rod-shaped molecules in the first direction D1, for example, in the vicinity thereof.

透明基板2111aと配向膜2113aとの間には、画素電極2112aを含んだ回路が設けられている。この回路は、図2に示すように、ゲート線2114と、ソース線2115と、補助容量線2116と、薄膜トランジスタ2117と、キャパシタ2118とを含んでいる。   A circuit including the pixel electrode 2112a is provided between the transparent substrate 2111a and the alignment film 2113a. As shown in FIG. 2, this circuit includes a gate line 2114, a source line 2115, an auxiliary capacitance line 2116, a thin film transistor 2117, and a capacitor 2118.

ゲート線2114及びソース線2115は、互いに交差するように配列している。画素電極2112a、薄膜トランジスタ2117及びキャパシタ2118は、ゲート線2114とソース線2115との交差部に対応して配列している。   The gate line 2114 and the source line 2115 are arranged so as to cross each other. The pixel electrode 2112 a, the thin film transistor 2117, and the capacitor 2118 are arranged corresponding to the intersection of the gate line 2114 and the source line 2115.

薄膜トランジスタ2117のゲート及びソースは、それぞれ、ゲート線2114及びソース線2115に接続されている。薄膜トランジスタ2117のドレインには、画素電極2112aとキャパシタ2118の一方の電極とが接続されている。キャパシタ2118の他方の電極は、補助容量線2116に接続されている。   A gate and a source of the thin film transistor 2117 are connected to a gate line 2114 and a source line 2115, respectively. A pixel electrode 2112 a and one electrode of the capacitor 2118 are connected to the drain of the thin film transistor 2117. The other electrode of the capacitor 2118 is connected to the auxiliary capacitance line 2116.

対向基板211bは、図3に示すように、透明基板2111bと、対向電極2112bと、配向膜2113bとを含んでいる。   As illustrated in FIG. 3, the counter substrate 211b includes a transparent substrate 2111b, a counter electrode 2112b, and an alignment film 2113b.

透明基板2111bは、配向膜2113aと向き合っている。透明基板2111bは電気絶縁性である。透明基板2111bは、例えば、ガラス又はプラスチックからなる。   The transparent substrate 2111b faces the alignment film 2113a. The transparent substrate 2111b is electrically insulating. The transparent substrate 2111b is made of glass or plastic, for example.

対向電極2112bは、透明基板2111bの配向膜2113aとの対向面上に、画素電極2112aと向き合うように設けられている。対向電極2112bは透明電極である。対向電極2112bは、例えば、インジウム錫酸化物などの導電性酸化物からなる。   The counter electrode 2112b is provided on the surface of the transparent substrate 2111b facing the alignment film 2113a so as to face the pixel electrode 2112a. The counter electrode 2112b is a transparent electrode. The counter electrode 2112b is made of a conductive oxide such as indium tin oxide, for example.

配向膜2113bは、対向電極2112bを被覆している。配向膜2113bは、例えば、ラビング処理を施したポリイミド膜である。配向膜2113bは、図4に示すように、例えば、その近傍において、液晶層212が含んでいる液晶分子LC1を第2方向D2に配向させる。なお、第2方向D2は、画素電極2112aの主面に垂直な方向、ここではZ方向から見たときに、第1方向D1と交差する方向である。   The alignment film 2113b covers the counter electrode 2112b. The alignment film 2113b is, for example, a polyimide film that has been rubbed. As shown in FIG. 4, the alignment film 2113b aligns the liquid crystal molecules LC1 included in the liquid crystal layer 212 in the second direction D2, for example, in the vicinity thereof. The second direction D2 is a direction perpendicular to the main surface of the pixel electrode 2112a, here, a direction intersecting with the first direction D1 when viewed from the Z direction.

典型的には、対向基板211bは、カラーフィルタ層を更に含んでいる。カラーフィルタ層は、対向基板211bに設ける代わりに、アクティブマトリクス基板211aに設けてもよい。   Typically, the counter substrate 211b further includes a color filter layer. The color filter layer may be provided on the active matrix substrate 211a instead of being provided on the counter substrate 211b.

図1に示す表示領域AA内であって、図3に示すアクティブマトリクス基板211aと対向基板211bとの間には、図示しない粒状スペーサが配置されている。これら粒状スペーサは、アクティブマトリクス基板211aと対向基板211bとを、一定の間隙を隔てて互いから離間させる役割を果たす。粒状スペーサを使用する代わりに、アクティブマトリクス基板211a及び対向基板211bの少なくとも一方に柱状スペーサを設けてもよい。   In the display area AA shown in FIG. 1, granular spacers (not shown) are arranged between the active matrix substrate 211a and the counter substrate 211b shown in FIG. These granular spacers serve to separate the active matrix substrate 211a and the counter substrate 211b from each other with a certain gap therebetween. Instead of using the granular spacer, a columnar spacer may be provided on at least one of the active matrix substrate 211a and the counter substrate 211b.

図示しないシール層は、アクティブマトリクス基板211aと対向基板211bとの間に介在しており、それら基板211a及び211bを互いに貼り合せている。シール層は、図1に示す表示領域AAを取り囲むように設けられており、図3に示すアクティブマトリクス基板211a及び対向基板211bとともに中空構造を形成している。   A seal layer (not shown) is interposed between the active matrix substrate 211a and the counter substrate 211b, and the substrates 211a and 211b are bonded to each other. The seal layer is provided so as to surround the display area AA shown in FIG. 1, and forms a hollow structure together with the active matrix substrate 211a and the counter substrate 211b shown in FIG.

液晶層212は、先の中空構造を満たしている液晶材料からなる。この液晶材料は、誘電率異方性が正のネマチック液晶材料である。この液晶材料が含んでいる液晶分子LC1は、電圧無印加状態においてツイスト配向を呈する。   The liquid crystal layer 212 is made of a liquid crystal material that satisfies the above hollow structure. This liquid crystal material is a nematic liquid crystal material having positive dielectric anisotropy. The liquid crystal molecules LC1 contained in the liquid crystal material exhibit twist alignment when no voltage is applied.

この表示パネル2は、図3及び図4に示すように、第1直線偏光板22aと、第2直線偏光板22bと、第1位相差層23aと、第2位相差層23bとを更に含んでいる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the display panel 2 further includes a first linear polarizing plate 22a, a second linear polarizing plate 22b, a first retardation layer 23a, and a second retardation layer 23b. It is out.

直線偏光板22a及び22bは、典型的には吸収型の直線偏光板である。図3に示すように、直線偏光板22a及び22bは、それぞれ、アクティブマトリクス基板211a及び対向基板211bと向き合っている。直線偏光板22aは、図4に示すように、Z方向から見たときに第1方向D1と第2方向D2とが成す角度を二等分する第3方向D3に対して斜めに交差した第1透過軸AT1を有している。他方、直線偏光板22bは、Z方向から見たときに第3方向D3に対して第1透過軸AT1と対称の関係にある第2透過軸AT2を有している。 The linearly polarizing plates 22a and 22b are typically absorption type linearly polarizing plates. As shown in FIG. 3, the linearly polarizing plates 22a and 22b face the active matrix substrate 211a and the counter substrate 211b, respectively. As shown in FIG. 4, the linearly polarizing plate 22a obliquely intersects the third direction D3 that bisects the angle formed by the first direction D1 and the second direction D2 when viewed from the Z direction. One transmission axis A T 1 is provided. On the other hand, the linearly polarizing plate 22b has a second transmission axis A T 2 that is symmetrical to the first transmission axis A T 1 with respect to the third direction D3 when viewed from the Z direction.

位相差層23aは、図3に示すように、偏光板22aとアクティブマトリクス基板211aとの間に介在している。位相差層23aは、透明基板2111aと配向膜2113aとの間に介在していてもよい。即ち、位相差層23aは、液晶セル21の一部であってもよい。   As shown in FIG. 3, the retardation layer 23a is interposed between the polarizing plate 22a and the active matrix substrate 211a. The retardation layer 23a may be interposed between the transparent substrate 2111a and the alignment film 2113a. That is, the retardation layer 23 a may be a part of the liquid crystal cell 21.

位相差層23aは、ポジティブA型の位相差層である。位相差層23aは、図4に示すように、Z方向から見たときに第1透過軸AT1及び第1方向D1に対して斜めに交差した第1遅相軸AS1を有している。 The retardation layer 23a is a positive A type retardation layer. As shown in FIG. 4, the retardation layer 23 a has a first slow axis A S 1 that obliquely intersects the first transmission axis A T 1 and the first direction D 1 when viewed from the Z direction. ing.

位相差層23bは、図3に示すように、偏光板22bと対向基板211bとの間に介在している。位相差層23bは、透明基板2111bと配向膜2113bとの間に介在していてもよい。即ち、位相差層23bは、液晶セル21の一部であってもよい。   As shown in FIG. 3, the retardation layer 23b is interposed between the polarizing plate 22b and the counter substrate 211b. The retardation layer 23b may be interposed between the transparent substrate 2111b and the alignment film 2113b. That is, the retardation layer 23 b may be a part of the liquid crystal cell 21.

位相差層23bは、ポジティブA型の位相差層である。位相差層23bは、図4に示すように、Z方向から見たときに第3方向D3に対して第1遅相軸AS1と対称の関係にある第2遅相軸AS2を有している。位相差層23bは、同一波長の光に対して位相差層23aと同じリターデイションを与える。 The retardation layer 23b is a positive A type retardation layer. As shown in FIG. 4, the retardation layer 23b has a second slow axis A S 2 that is symmetrical to the first slow axis A S 1 with respect to the third direction D3 when viewed from the Z direction. Have. The retardation layer 23b gives the same retardation as the retardation layer 23a to light having the same wavelength.

図1に示すゲートドライバ3及びソースドライバ4と図2に示す回路とは、駆動回路を構成している。この駆動回路は、表示すべき階調に対応した大きさの駆動電圧を、図2及び図3に示す電極2112a及び2112b間に印加する。   The gate driver 3 and source driver 4 shown in FIG. 1 and the circuit shown in FIG. 2 constitute a drive circuit. This drive circuit applies a drive voltage having a magnitude corresponding to the gradation to be displayed between the electrodes 2112a and 2112b shown in FIGS.

図1に示すゲートドライバ3は、図2に示すゲート線2114及び補助容量線2116に接続されている。ゲートドライバ3は、ゲート線2114に、走査信号を電圧信号として供給する。具体的には、ゲートドライバ3は、薄膜トランジスタ2117を導通状態とする第1走査信号がゲート線2114に順次供給されるように、各ゲート線2114に、この第1走査信号と薄膜トランジスタ2117を非導通状態とする第2走査信号とを交互に供給する。また、ゲートドライバ3は、補助容量線2116に参照電圧を供給する。   The gate driver 3 shown in FIG. 1 is connected to the gate line 2114 and the auxiliary capacitance line 2116 shown in FIG. The gate driver 3 supplies a scanning signal as a voltage signal to the gate line 2114. Specifically, the gate driver 3 makes the first scanning signal and the thin film transistor 2117 non-conductive to each gate line 2114 so that the first scanning signal for making the thin film transistor 2117 conductive is sequentially supplied to the gate line 2114. The second scanning signal to be in a state is supplied alternately. In addition, the gate driver 3 supplies a reference voltage to the auxiliary capacitance line 2116.

図1に示すソースドライバ4は、図2に示すソース線2115に接続されている。ソースドライバ4は、ソース線2115に、表示すべき階調に対応した大きさの駆動電圧を出力する。具体的には、ソースドライバ4は、表示すべき階調が高い場合、即ち、明るい画像を表示させる場合には、電極2112a及び2112b間に比較的小さな電圧が印加されるように大きさを調節された駆動電圧をソース線2115に供給する。そして、ソースドライバ4は、表示すべき階調が低い場合、即ち、暗い画像を表示させる場合には、電極2112a及び2112b間に比較的大きな電圧が印加されるように大きさを調節された駆動電圧をソース線2115に供給する。   The source driver 4 shown in FIG. 1 is connected to the source line 2115 shown in FIG. The source driver 4 outputs a driving voltage having a magnitude corresponding to the gradation to be displayed to the source line 2115. Specifically, the source driver 4 adjusts the size so that a relatively small voltage is applied between the electrodes 2112a and 2112b when the gradation to be displayed is high, that is, when a bright image is displayed. The drive voltage thus supplied is supplied to the source line 2115. The source driver 4 is a drive whose size is adjusted so that a relatively large voltage is applied between the electrodes 2112a and 2112b when the gradation to be displayed is low, that is, when a dark image is displayed. A voltage is supplied to the source line 2115.

コントローラ5は、図1に示すように、ゲートドライバ3及びソースドライバ4に接続されている。コントローラ5は、ゲートドライバ3及びソースドライバ4の動作を制御する。具体的には、コントローラ5は、ゲートドライバ3が第1走査信号を出力するタイミングとソースドライバ4が駆動電圧を出力するタイミングとを制御するのに加え、ソースドライバ4が出力する駆動電圧の大きさを制御する。そして、コントローラ5は、最低階調、例えば黒色を表示するときに、液晶材料が垂直配向するのに必要な電圧と比較してより小さな駆動電圧を電極2112a及び2112b間に印加するように、上述した駆動回路の動作を制御する。例えば、コントローラ5は、最低階調を表示するときに、1.5V乃至3.5Vの駆動電圧を電極2112a及び2112b間に印加するように、上述した駆動回路の動作を制御する。   The controller 5 is connected to the gate driver 3 and the source driver 4 as shown in FIG. The controller 5 controls the operations of the gate driver 3 and the source driver 4. Specifically, the controller 5 controls the timing at which the gate driver 3 outputs the first scanning signal and the timing at which the source driver 4 outputs the driving voltage, and in addition, controls the magnitude of the driving voltage output by the source driver 4. To control. Then, the controller 5 applies the driving voltage smaller than the voltage necessary for the vertical alignment of the liquid crystal material between the electrodes 2112a and 2112b when displaying the lowest gradation, for example, black. The operation of the drive circuit is controlled. For example, the controller 5 controls the operation of the drive circuit described above so that a drive voltage of 1.5 V to 3.5 V is applied between the electrodes 2112a and 2112b when displaying the lowest gradation.

図示しないバックライトは、表示パネル2の背面側に設けられている。バックライトは、表示パネル2の背面、ここでは偏光板22aを典型的には白色光で照明する。   A backlight (not shown) is provided on the back side of the display panel 2. The backlight typically illuminates the back surface of the display panel 2, here the polarizing plate 22a, with white light.

この液晶表示装置1では、上記の構成を採用するのに加え、最低階調を表示する際に印加する駆動電圧と同じ大きさの電圧を電極2112a及び2112b間に印加した状態で、Z方向から直線偏光板22aを波長が550nmの自然光で照明したときに、液晶層212を透過する光が、配向膜2113a及び2113b間の中間位置で、第3の方向に対して45°傾いた直線偏光となるように、位相差層23aのリターデイション及び第1遅相軸AS1の方位が定められている。この構成を採用すると、正面方向のコントラスト比が向上し、低電圧駆動時に黒色が明るく表示されるのを抑制することができる。 In the liquid crystal display device 1, in addition to adopting the above configuration, a voltage having the same magnitude as the drive voltage applied when displaying the lowest gradation is applied between the electrodes 2112 a and 2112 b from the Z direction. When the linear polarizing plate 22a is illuminated with natural light having a wavelength of 550 nm, the light transmitted through the liquid crystal layer 212 is linearly polarized light inclined at 45 ° with respect to the third direction at an intermediate position between the alignment films 2113a and 2113b. Thus, the retardation of the retardation layer 23a and the orientation of the first slow axis A S 1 are determined. When this configuration is adopted, the contrast ratio in the front direction is improved, and it is possible to suppress black from being displayed brightly during low voltage driving.

図5は、従来例に係る液晶表示装置において最大駆動電圧が観察方向とコントラスト比との関係に及ぼす影響の一例を示すグラフである。   FIG. 5 is a graph showing an example of the influence of the maximum drive voltage on the relationship between the observation direction and the contrast ratio in the liquid crystal display device according to the conventional example.

図5には、TNモードを採用した一般的なノーマリホワイト型の液晶表示装置についてシミュレーションによって得られたデータを示している。なお、このシミュレーションには、シンテック社製の光学シミュレーションソフト LCD−MASTERを使用し、以下の条件を仮定した。   FIG. 5 shows data obtained by simulation for a typical normally white liquid crystal display device employing the TN mode. In this simulation, an optical simulation software LCD-MASTER made by Shintech Co., Ltd. was used, and the following conditions were assumed.

即ち、液晶表示装置は位相差層を含んでおらず、直線偏光板の透過軸は直交しているとした。光源側及び観察者側の配向膜のラビング方向は、それぞれ、光源側及び観察者側の直線偏光板の透過軸に対して平行とした。また、液晶材料は、波長が550nmの光に対する屈折率異方性Δnが0.13であり、誘電率異方性Δεが12.7であり、弾性率k11、k22及びk33が、それぞれ、10.5pN、7.1pN及び22.3pNであることとした。液晶層の厚さは3.8μmであり、液晶分子のプレチルト角は1.0°であるとした。そして、ここでは、黒色を表示させる際に液晶層に印加する電圧(最大駆動電圧)を5.0V、3.0V、2.5V、2.0V及び1.5Vとした。このような条件を仮定して、観察方向とコントラスト比との関係をシミュレートした。 That is, the liquid crystal display device does not include a retardation layer, and the transmission axes of the linear polarizing plates are orthogonal to each other. The rubbing directions of the alignment films on the light source side and the viewer side were parallel to the transmission axes of the linear polarizing plates on the light source side and the viewer side, respectively. Further, the liquid crystal material has a refractive index anisotropy Δn of 0.13 for light having a wavelength of 550 nm, a dielectric anisotropy Δε of 12.7, and elastic moduli k 11 , k 22, and k 33 , The values were 10.5 pN, 7.1 pN, and 22.3 pN, respectively. The thickness of the liquid crystal layer was 3.8 μm, and the pretilt angle of the liquid crystal molecules was 1.0 °. Here, the voltage (maximum driving voltage) applied to the liquid crystal layer when displaying black is set to 5.0V, 3.0V, 2.5V, 2.0V, and 1.5V. Assuming such conditions, the relationship between the viewing direction and the contrast ratio was simulated.

図5において、横軸は、表示面に垂直な方向に対して観察方向が成す角度を表し、縦軸はコントラスト比を表している。図5に示すように、最大駆動電圧を低くすると、コントラスト比が最大となる観察方向が法線方向からずれる。そして、最大駆動電圧を低くするほど、コントラスト比が最大となる観察方向の法線方向からのずれは大きくなる。   In FIG. 5, the horizontal axis represents the angle formed by the observation direction with respect to the direction perpendicular to the display surface, and the vertical axis represents the contrast ratio. As shown in FIG. 5, when the maximum drive voltage is lowered, the observation direction in which the contrast ratio is maximized deviates from the normal direction. The lower the maximum drive voltage, the greater the deviation from the normal direction of the observation direction where the contrast ratio is maximum.

図6は、従来例に係る液晶表示装置において一方の偏光板を法線方向から照明した場合に、この偏光板を透過した光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化を示すポアンカレ球である。図7は、従来例に係る液晶表示装置において一方の偏光板を法線方向に対して18°の角度を成す方向から照明した場合に、この偏光板を透過した光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化を示すグラフである。図6及び図7において、P1は先の光が液晶層に入射する際の偏光状態を表し、P2は先の光が液晶層から射出される際の偏光状態を表している。   FIG. 6 shows a change in polarization state that occurs before light transmitted through one polarizing plate enters the other polarizing plate when one polarizing plate is illuminated from the normal direction in a liquid crystal display device according to a conventional example. Poincare sphere. FIG. 7 shows that when one polarizing plate is illuminated from a direction forming an angle of 18 ° with respect to the normal direction in a liquid crystal display device according to a conventional example, light transmitted through this polarizing plate enters the other polarizing plate. It is a graph which shows the change of the polarization state which arises by this. 6 and 7, P1 represents a polarization state when the previous light is incident on the liquid crystal layer, and P2 represents a polarization state when the previous light is emitted from the liquid crystal layer.

図6及び図7には、図5について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。なお、これらのシミュレーションに際しては、液晶層に2.0Vの電圧を印加していることを想定している。   6 and 7 show data obtained by performing a simulation under the same conditions as described above with reference to FIG. In these simulations, it is assumed that a voltage of 2.0 V is applied to the liquid crystal layer.

図6に示すように、法線方向に進行する光は、液晶層に入射したときの偏光状態と、液晶層から射出されたときの偏光状態とが大きく異なっている。即ち、法線方向に進行する光は、光源側の偏光板を透過した直後の偏光状態と、観察者側の偏光板に入射する直前の偏光状態とが大きく異なっている。それ故、この条件のもとで法線方向から表示面を観察した場合、画面は十分に暗くは見えない。   As shown in FIG. 6, the light traveling in the normal direction is greatly different in the polarization state when entering the liquid crystal layer and the polarization state when exiting from the liquid crystal layer. That is, the light traveling in the normal direction is greatly different from the polarization state immediately after passing through the light source side polarizing plate and the polarization state immediately before entering the observer side polarizing plate. Therefore, when the display surface is observed from the normal direction under these conditions, the screen does not appear sufficiently dark.

これに対し、法線方向に対して18°を成す方向に進行する光は、図7に示すように対称なS字型の偏光軌跡を描くことにより、入射時の偏光状態と射出時の偏光状態との間に大きな違いはない。それ故、この条件のもとで法線方向に対して18°を成す方向から表示面を観察した場合、画面は比較的暗く見える。   On the other hand, the light traveling in the direction forming 18 ° with respect to the normal direction draws a symmetrical S-shaped polarization locus as shown in FIG. There is no big difference between the state. Therefore, when the display surface is observed from a direction that forms 18 ° with respect to the normal direction under these conditions, the screen looks relatively dark.

本発明者らは、以上の結果から、法線方向に進行する光について、図7に示したのと類似した対称なS字型の軌跡が生じる設計を採用すれば、低駆動電圧化した場合であっても、黒色が明るく見えるのを抑制できると考えた。その根拠を以下に説明する。   Based on the above results, the present inventors have adopted a design in which a symmetrical S-shaped locus similar to that shown in FIG. Even so, I thought it was possible to suppress the appearance of black light. The basis for this will be described below.

理想的な黒表示を実現するためには、観察者側の偏光板に入射した光が、完全に遮断される必要がある。つまり、光が観察者側の偏光板に入射する直前に、光の電場ベクトルの振動方向(以下、偏光方向という)が偏光板透過軸に対して垂直な直線偏光にならなければならない。この偏光状態の変化を実現するために、本発明者らは、特に図7に示した軌跡の対称性に着目した。図7において、P3は液晶セル中央における偏光状態である。透過光の偏光状態はP3を中心とする対称なS字型の軌跡を生じており、P3は入射の偏光状態P1と射出の偏光状態P2のほぼ中間点に位置する。この特徴を利用すると、ポアンカレ球上で液晶セル中央における偏光状態を調節することにより、目的の射出偏光状態を得ることができる。例えば、目的の射出偏光状態を、偏光方向が観察者側偏光板の透過軸に垂直な直線偏光とすれば、理想的な黒表示を実現できる。   In order to realize an ideal black display, it is necessary to completely block the light incident on the polarizing plate on the viewer side. That is, immediately before the light enters the polarizing plate on the observer side, the oscillation direction of the electric field vector of the light (hereinafter referred to as the polarization direction) must be linearly polarized light perpendicular to the polarizing plate transmission axis. In order to realize this change in the polarization state, the inventors paid attention to the symmetry of the locus shown in FIG. In FIG. 7, P3 is the polarization state at the center of the liquid crystal cell. The polarization state of the transmitted light has a symmetrical S-shaped trajectory centered on P3, and P3 is located approximately at the midpoint between the incident polarization state P1 and the exit polarization state P2. By utilizing this feature, the target emission polarization state can be obtained by adjusting the polarization state at the center of the liquid crystal cell on the Poincare sphere. For example, if the target exit polarization state is linearly polarized light whose polarization direction is perpendicular to the transmission axis of the observer-side polarizing plate, an ideal black display can be realized.

法線方向に進行する光について対称なS字型の軌跡を得るうえでは、以下に説明するように、液晶分子のツイスト角を偏光板の透過軸が成す角度よりも大きくするのと等価な光学的効果を得ることが重要である。   In obtaining a symmetrical S-shaped locus for light traveling in the normal direction, as described below, an optical equivalent to increasing the twist angle of the liquid crystal molecules to be larger than the angle formed by the transmission axis of the polarizing plate. Is important.

図8は、液晶層における厚さ方向の位置に応じたツイスト角の変化の例を示すグラフである。図9は、図8のデータの一部を示すグラフである。   FIG. 8 is a graph showing an example of a change in twist angle according to the position in the thickness direction in the liquid crystal layer. FIG. 9 is a graph showing a part of the data of FIG.

図8及び図9には、図5について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。なお、このシミュレーションに際しては、液晶層に2.0Vの電圧を印加していることを想定している。   8 and 9 show data obtained by performing a simulation under the same conditions as described above with reference to FIG. In this simulation, it is assumed that a voltage of 2.0 V is applied to the liquid crystal layer.

図8及び図9において、横軸は一方の配向膜からの厚さ方向における距離を表し、縦軸はツイスト角を表している。また、図8及び図9において、曲線C3は法線方向に進行する光について得られたデータを表し、曲線C4は法線方向に対して18°の角度を成す方向に進行する光について得られたデータを表している。   8 and 9, the horizontal axis represents the distance in the thickness direction from one alignment film, and the vertical axis represents the twist angle. 8 and 9, a curve C3 represents data obtained for light traveling in the normal direction, and a curve C4 is obtained for light traveling in a direction forming an angle of 18 ° with respect to the normal direction. Data.

図8及び図9に示すように、法線方向から入射した光については、液晶分子のツイスト角は90°である。これに対し、法線方向に対して18°の角度を成す方向に進行する光については、液晶分子の実効的なツイスト角は92.2°である。   As shown in FIGS. 8 and 9, for light incident from the normal direction, the twist angle of the liquid crystal molecules is 90 °. On the other hand, for light traveling in a direction that forms an angle of 18 ° with respect to the normal direction, the effective twist angle of the liquid crystal molecules is 92.2 °.

これから示唆されるように、法線方向に進行する光について、図7に示したのと類似した対称なS字型の軌跡を得るには、液晶分子のツイスト角を偏光板の透過軸が成す角度よりも大きくするのと等価な光学的効果を得ることが重要である。   As suggested by this, in order to obtain a symmetrical S-shaped trajectory similar to that shown in FIG. 7 for light traveling in the normal direction, the transmission axis of the polarizing plate forms the twist angle of the liquid crystal molecules. It is important to obtain an optical effect equivalent to increasing the angle.

図1乃至図4を参照しながら説明した液晶表示装置1では、この光学的効果を得るために位相差層23a及び23bを使用している。位相差層23a及び23bを使用するとともに、図1乃至図4を参照しながら説明した構成を採用すると、低駆動電圧化した場合であっても、黒色が明るく見えるのを抑制できる。   In the liquid crystal display device 1 described with reference to FIGS. 1 to 4, the retardation layers 23a and 23b are used to obtain this optical effect. When the phase difference layers 23a and 23b are used and the configuration described with reference to FIGS. 1 to 4 is employed, it is possible to suppress the appearance of black light even when the drive voltage is lowered.

図10は、図1に示す液晶表示装置において一方の偏光板を透過した直線偏光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化の一例を示すポアンカレ球である。図11は、図10に示す曲線を拡大して描いたグラフである。   FIG. 10 is a Poincare sphere showing an example of a change in polarization state that occurs until linearly polarized light that has passed through one polarizing plate enters the other polarizing plate in the liquid crystal display device shown in FIG. FIG. 11 is a graph drawn by enlarging the curve shown in FIG.

図10及び図11には、以下の条件を想定してシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。即ち、ここでは、液晶材料は、図5に関して説明したのと同様の物性を有していることとした。液晶層212の厚さは3.8μmであり、液晶分子LC1のプレチルト角は1.0°であるとした。第1方向D1が第3方向D3に対して成す角度−αは−45°とし、第2方向D2が第3方向D3に対して成す角度αは45°とした。透過軸AT1が第3方向D3に対して成す角度−βは−45°とし、透過軸AT2が第3方向D3に対して成す角度βは45°とした。波長が550nmの光に対する位相差層23a及び23bの各々のリターデイションは113nmであるとした。遅相軸AS1が第3方向D3に対して成す角度−γは−138°とし、遅相軸AS2が第3方向D3に対して成す角度γは138°とした。なお、このシミュレーションに際しては、液晶層に2.5Vの電圧を印加していることを想定している。 10 and 11 show data obtained by performing a simulation assuming the following conditions. That is, here, the liquid crystal material has the same physical properties as those described with reference to FIG. The thickness of the liquid crystal layer 212 was 3.8 μm, and the pretilt angle of the liquid crystal molecules LC1 was 1.0 °. The angle −α formed by the first direction D1 with respect to the third direction D3 was −45 °, and the angle α formed by the second direction D2 with respect to the third direction D3 was 45 °. The angle −β formed by the transmission axis A T 1 with respect to the third direction D3 was −45 °, and the angle β formed by the transmission axis A T 2 with respect to the third direction D3 was 45 °. The retardation of each of the phase difference layers 23a and 23b with respect to light having a wavelength of 550 nm is 113 nm. The angle −γ formed by the slow axis A S 1 with respect to the third direction D3 was −138 °, and the angle γ formed by the slow axis A S 2 with respect to the third direction D3 was 138 °. In this simulation, it is assumed that a voltage of 2.5 V is applied to the liquid crystal layer.

上記の偏光板の条件において、理想の黒表示を実現するためには、第2直線偏光板22bに入射する直前の偏光状態が、偏光方向が第3方向D3に対して−45°の角度を成す直線偏光、つまり第1直線偏光板を透過した直後と同じ偏光状態になる必要がある。そのため、配向膜2113a及び2113b間の中間位置における光の偏光状態も、第1直線偏光板を透過した直後と同じ偏光状態になればよい。   In order to realize an ideal black display under the above polarizing plate conditions, the polarization state immediately before entering the second linearly polarizing plate 22b has an angle of −45 ° with respect to the third direction D3. The linearly polarized light to be formed, that is, the same polarization state as that immediately after passing through the first linearly polarizing plate needs to be obtained. Therefore, the polarization state of the light at the intermediate position between the alignment films 2113a and 2113b may be the same as that immediately after passing through the first linearly polarizing plate.

図10及び図11において、P4は、直線偏光板22aを透過した光が位相差層23aに入射する際の偏光状態と、配向膜2113a及び2113b間の中間位置における光の偏光状態と、位相差層23bから射出された直後の光の偏光状態とを表している。また、P5は、位相差層23aから射出された直後の光の偏光状態を表し、P6は、液晶層212から射出された直後の光の偏光状態を表している。   10 and 11, P4 indicates a polarization state when light transmitted through the linearly polarizing plate 22a enters the retardation layer 23a, a polarization state of light at an intermediate position between the alignment films 2113a and 2113b, and a phase difference. The polarization state of the light immediately after being emitted from the layer 23b is shown. P5 represents the polarization state of light immediately after exiting from the retardation layer 23a, and P6 represents the polarization state of light immediately after exiting from the liquid crystal layer 212.

図10及び図11に示すように透過光の偏光状態を変化させると、直線偏光板22aが射出した直後の光の偏光状態と、配向膜2113a及び2113b間の中間位置における光の偏光状態とが等しくなり、さらに直線偏光板22bに入射する直前の光の偏光状態とも等しくすることができる。従って、以下に例示するように、低電圧駆動時に黒色が明るく見えるのを抑制でき、それ故、低電圧駆動と高いコントラスト比とを同時に実現することができる。   When the polarization state of the transmitted light is changed as shown in FIGS. 10 and 11, the polarization state of the light immediately after the linearly polarizing plate 22a exits and the polarization state of the light at the intermediate position between the alignment films 2113a and 2113b. Further, the polarization state of the light immediately before entering the linearly polarizing plate 22b can be made equal. Therefore, as exemplified below, it is possible to suppress black from being brightly displayed at the time of low voltage driving, and therefore it is possible to simultaneously realize low voltage driving and a high contrast ratio.

図12は、観察方向に応じたコントラスト比の変化の例を示すグラフである。
図12において、横軸は観察方向が表示面の法線方向に対して成す角度を表し、縦軸はコントラスト比を表している。図12において、曲線C5は、図10及び図11について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータである。また、曲線C6は、位相差層23a及び23bを省略したこと以外は同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータである。
FIG. 12 is a graph illustrating an example of a change in contrast ratio according to the observation direction.
In FIG. 12, the horizontal axis represents the angle formed by the observation direction with respect to the normal direction of the display surface, and the vertical axis represents the contrast ratio. In FIG. 12, a curve C5 is data obtained by performing a simulation under the same conditions as described above with reference to FIGS. Curve C6 is data obtained by performing a simulation under the same conditions except that the retardation layers 23a and 23b are omitted.

図12に示す曲線C5及びC6の比較から明らかなように、図1乃至図4を参照しながら説明した構成を採用した場合、位相差層23a及び23bを省略した場合とは異なり、法線方向でコントラスト比を最大とすることができる。また、前者の場合、後者の場合と比較して、より高い最大コントラスト比を達成することができる。   As is clear from the comparison between the curves C5 and C6 shown in FIG. 12, when the configuration described with reference to FIGS. 1 to 4 is adopted, the normal direction is different from the case where the retardation layers 23a and 23b are omitted. The contrast ratio can be maximized. In the former case, a higher maximum contrast ratio can be achieved as compared with the latter case.

図13は、白色表示時における波長と透過率との関係の例を示すグラフである。図14は、黒色表示時における波長と透過率との関係の例を示すグラフである。   FIG. 13 is a graph showing an example of the relationship between wavelength and transmittance during white display. FIG. 14 is a graph showing an example of the relationship between wavelength and transmittance during black display.

図13及び図14において、横軸は光の波長を表し、縦軸は表示パネルの透過率を表している。図13及び図14において、曲線C7及びC9は、図10及び図11について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータである。また、曲線C8及びC10は、位相差層23a及び23bを省略したこと以外は同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータである。   13 and 14, the horizontal axis represents the wavelength of light, and the vertical axis represents the transmittance of the display panel. In FIGS. 13 and 14, curves C7 and C9 are data obtained by performing a simulation under the same conditions as described above with reference to FIGS. Curves C8 and C10 are data obtained by performing a simulation under the same conditions except that the retardation layers 23a and 23b are omitted.

図13に示す曲線C7及びC8の比較から明らかなように、図1乃至図4を参照しながら説明した構成を採用した場合、位相差層23a及び23bを省略した場合とほぼ同様の白色を表示することができる。そして、図14に示す曲線C9及びC10の比較から明らかなように、図1乃至図4を参照しながら説明した構成を採用した場合、位相差層23a及び23bを省略した場合と比較して遥かに暗い黒色を表示することができる。   As is clear from the comparison of the curves C7 and C8 shown in FIG. 13, when the configuration described with reference to FIGS. 1 to 4 is adopted, the white color substantially the same as when the retardation layers 23a and 23b are omitted is displayed. can do. As is apparent from the comparison of the curves C9 and C10 shown in FIG. 14, when the configuration described with reference to FIGS. 1 to 4 is adopted, the phase difference layers 23a and 23b are omitted compared to the case where the retardation layers 23a and 23b are omitted. Can display dark black.

図15は、図1に示す液晶表示装置の視野角特性の一例を示すグラフである。   FIG. 15 is a graph showing an example of viewing angle characteristics of the liquid crystal display device shown in FIG.

図15には、図10及び図11について上述したのと同様の条件でシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。図15に示すように、この条件のもとでは、法線方向において高いコントラスト比を達成することができるのに加え、特に左右方向で広い視野角を実現することができる。   FIG. 15 shows data obtained by performing a simulation under the same conditions as described above with reference to FIGS. 10 and 11. As shown in FIG. 15, under this condition, in addition to being able to achieve a high contrast ratio in the normal direction, a wide viewing angle can be realized, particularly in the left-right direction.

図1乃至図4を参照しながら説明した液晶表示装置1では、位相差層23a及び23bは、Z方向から見たときに、それらの遅相軸AS1及びAS2がそれぞれ第1方向D1及び第2方向D2と斜めに交差するように配置している。遅相軸AS1が第1方向D1に対して成す角度及び遅相軸AS2が第2方向D2に対して成す角度は、例えば90°を除く1°乃至179°の範囲内にあり、典型的には1°乃至15°あるいは90°を除く75°乃至105°の範囲内にある。 In the liquid crystal display device 1 described with reference to FIGS. 1 to 4, the retardation layers 23 a and 23 b have their slow axes A S 1 and A S 2 in the first direction when viewed from the Z direction. It arrange | positions so that D1 and the 2nd direction D2 may cross | intersect diagonally. The angle formed by the slow axis A S 1 with respect to the first direction D1 and the angle formed by the slow axis A S 2 with respect to the second direction D2 are in the range of 1 ° to 179 ° excluding 90 °, for example. Typically, it is in the range of 75 ° to 105 ° excluding 1 ° to 15 ° or 90 °.

以下に説明するように、このような構成を採用した場合、位相差層23a及び23bを遅相軸AS1及びAS2がそれぞれ第1方向D1及び第2方向D2と直交するように配置した場合と比較して、遥かに高いコントラスト比を実現することができる。 As described below, when such a configuration is adopted, the phase difference layers 23a and 23b are arranged so that the slow axes A S 1 and A S 2 are orthogonal to the first direction D1 and the second direction D2, respectively. A much higher contrast ratio can be achieved compared to

図16は、印加電圧に応じた透過率変化の例を示すグラフである。
図16において、横軸は液晶層212に印加する電圧を表し、縦軸は、表示パネル2の透過率を、印加電圧が0Vのときの値を100とした相対値で表している。
FIG. 16 is a graph showing an example of transmittance change according to the applied voltage.
In FIG. 16, the horizontal axis represents the voltage applied to the liquid crystal layer 212, and the vertical axis represents the transmittance of the display panel 2 as a relative value with the value when the applied voltage is 0V being 100.

図16には、以下の条件を想定してシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。   FIG. 16 shows data obtained by performing a simulation assuming the following conditions.

即ち、曲線C11を得るに際しては、液晶材料は、波長が550nmの光に対する屈折率異方性Δnが0.13であり、誘電率異方性Δεが12.7であり、弾性率k11、k22及びk33が、それぞれ、10.5pN、7.1pN及び22.3pNであることとした。液晶層の厚さは3.3μmであり、液晶分子のプレチルト角は1.0°であるとした。 That is, in obtaining the curve C11, the liquid crystal material has a refractive index anisotropy Δn for light having a wavelength of 550 nm of 0.13, a dielectric anisotropy Δε of 12.7, an elastic modulus k 11 , k 22 and k 33 were 10.5 pN, 7.1 pN, and 22.3 pN, respectively. The thickness of the liquid crystal layer was 3.3 μm, and the pretilt angle of the liquid crystal molecules was 1.0 °.

第1方向D1が第3方向D3に対して成す角度−αは−50°とし、第2方向D2が第3方向D3に対して成す角度αは50°とした。透過軸AT1が第3方向D3に対して成す角度−βは−45°とし、透過軸AT2が第3方向D3に対して成す角度βは45°とした。 The angle −α formed by the first direction D1 with respect to the third direction D3 was −50 °, and the angle α formed by the second direction D2 with respect to the third direction D3 was 50 °. The angle −β formed by the transmission axis A T 1 with respect to the third direction D3 was −45 °, and the angle β formed by the transmission axis A T 2 with respect to the third direction D3 was 45 °.

そして、位相差層23aの遅相軸AS1が第1方向D1に対して成す角度と位相差層23bの遅相軸AS2が第2方向D2に対して成す角度との各々を90°以外の範囲内で変化させるとともに、位相差層23a及び23bのリターデイションを変化させて、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。 The angle formed by the slow axis A S 1 of the retardation layer 23a with respect to the first direction D1 and the angle formed by the slow axis A S 2 of the retardation layer 23b with respect to the second direction D2 are each 90. While changing within the range other than 0 °, the retardation of the phase difference layers 23a and 23b was changed, and the conditions under which the transmittance in the normal direction was minimized when the applied voltage was 2.5V were obtained.

その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−142°及び142°とし且つ位相差層23a及び23bの各々のリターデイションを80nmとした場合、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となった。曲線C11は、この条件のもとで得られた透過率分布を表している。   As a result, when the angles −γ and γ are −142 ° and 142 °, respectively, and the retardation of each of the retardation layers 23a and 23b is 80 nm, transmission in the normal direction is performed when the applied voltage is 2.5V. The rate was minimized. Curve C11 represents the transmittance distribution obtained under this condition.

曲線C12を得るに際しては、位相差層23aの遅相軸AS1が第1方向D1に対して成す角度と位相差層23bの遅相軸AS2が第2方向D2に対して成す角度との各々を90°としたこと以外は、曲線C11について上述したのと同様の方法により、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、位相差層23a及び23bの各々のリターデイションを105nmとした場合、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となった。曲線C12は、この条件のもとで得られた透過率分布を表している。 In obtaining the curve C12, the angle formed by the slow axis A S 1 of the retardation layer 23a with respect to the first direction D1 and the angle formed by the slow axis A S 2 of the retardation layer 23b with respect to the second direction D2. Except that each of and was set to 90 °, a condition that the transmittance in the normal direction was minimized when the applied voltage was 2.5 V was determined by the same method as described above for the curve C11. As a result, when the retardation of each of the retardation layers 23a and 23b was 105 nm, the transmittance in the normal direction was minimized when the applied voltage was 2.5V. A curve C12 represents the transmittance distribution obtained under this condition.

なお、曲線C13は、位相差層23a及び23bを省略したこと以外は、曲線C11について上述したのと同様の条件のもとで得られた透過率分布を表している。   Curve C13 represents the transmittance distribution obtained under the same conditions as described above for curve C11 except that retardation layers 23a and 23b are omitted.

曲線C12及びC13の比較から明らかなように、遅相軸AS1及びAS2をそれぞれ第1方向D1及び第2方向D2に直交させた場合、位相差層23a及び23bを省略した場合と比較すると、より低い電圧での駆動は可能である。しかしながら、前者の場合に達成され得るコントラスト比は、後者の場合に達成され得るコントラスト比と同等である。具体的には、遅相軸AS1及びAS2をそれぞれ第1方向D1及び第2方向D2に直交させた場合、最大駆動電圧を2.5Vとしたときに達成される正面方向のコントラスト比は最大で約600である。 As is apparent from the comparison between the curves C12 and C13, when the slow axes A S 1 and A S 2 are orthogonal to the first direction D1 and the second direction D2, respectively, the phase difference layers 23a and 23b are omitted; In comparison, driving at a lower voltage is possible. However, the contrast ratio that can be achieved in the former case is equivalent to the contrast ratio that can be achieved in the latter case. Specifically, when the slow axes A S 1 and A S 2 are orthogonal to the first direction D1 and the second direction D2, respectively, the contrast in the front direction achieved when the maximum drive voltage is 2.5V. The ratio is about 600 at maximum.

これに対し、遅相軸AS1及びAS2をそれぞれ第1方向D1及び第2方向D2に対して斜めに交差させた場合、曲線C11乃至C13の比較から明らかなように、位相差層23a及び23bを省略した場合と比較してより低い電圧での駆動が可能であるのに加え、位相差層23a及び23bを省略した場合並びに遅相軸AS1及びAS2をそれぞれ第1方向D1及び第2方向D2に直交させた場合と比較して遥かに高いコントラスト比を実現できる。具体的には、遅相軸AS1及びAS2をそれぞれ第1方向D1及び第2方向D2に対して斜めに交差させた場合、最大駆動電圧を2.5Vとしたときに達成される正面方向のコントラスト比は最大で1100である。 On the other hand, when the slow axes A S 1 and A S 2 are crossed obliquely with respect to the first direction D1 and the second direction D2, respectively, as is clear from the comparison of the curves C11 to C13, the retardation layer In addition to being able to drive at a lower voltage compared with the case where 23a and 23b are omitted, the case where the phase difference layers 23a and 23b are omitted and the slow axes A S 1 and A S 2 are respectively set to the first. A much higher contrast ratio can be realized as compared with the case of being orthogonal to the direction D1 and the second direction D2. Specifically, when the slow axes A S 1 and A S 2 are crossed obliquely with respect to the first direction D1 and the second direction D2, respectively, this is achieved when the maximum drive voltage is 2.5V. The contrast ratio in the front direction is 1100 at the maximum.

このように、遅相軸AS1及びAS2をそれぞれ第1方向D1及び第2方向D2に対して斜めに交差させた場合、遅相軸AS1及びAS2をそれぞれ第1方向D1及び第2方向D2に対して直交させた場合と比較して、遥かに高いコントラスト比を実現することが可能となる。 As described above, when the slow axes A S 1 and A S 2 are obliquely intersected with the first direction D1 and the second direction D2, respectively, the slow axes A S 1 and A S 2 are respectively set in the first direction. A much higher contrast ratio can be realized as compared with the case of being orthogonal to D1 and the second direction D2.

角度−γ及びγ並びに位相差層23a及び23bの各々のリターデイションの最適値は、以下に例示するように、角度−α及びαに応じて変化する。   The optimum values of the angles −γ and γ and the retardation of each of the retardation layers 23a and 23b vary according to the angles −α and α as illustrated below.

角度−α及びαをそれぞれ−45°及び45°としたこと以外は、図16の曲線C11に関して説明したのと同様の方法により、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−138°及び138°とし且つ位相差層23a及び23bの各々のリターデイションを113nmとした場合、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となった。そして、この場合、最大駆動電圧を2.5Vとしたときに、正面方向のコントラスト比を1000以上とすることができた。   Except that the angles -α and α are set to -45 ° and 45 °, respectively, the transmittance in the normal direction is obtained when the applied voltage is 2.5 V by the same method as described with respect to the curve C11 of FIG. The minimum condition was determined. As a result, when the angles −γ and γ are −138 ° and 138 °, respectively, and the retardation of each of the retardation layers 23a and 23b is 113 nm, transmission in the normal direction is performed when the applied voltage is 2.5V. The rate was minimized. In this case, when the maximum drive voltage was 2.5 V, the contrast ratio in the front direction could be 1000 or more.

なお、位相差層23a及び23bを省略したこと以外はこれと同様の液晶表示装置について同様のシミュレーションを行ったところ、最大駆動電圧を2.5Vとしたときに達成され得る正面方向のコントラスト比は70であった。また、位相差層23a及び23bを省略した液晶表示装置において十分なコントラスト比を達成するためには、最大駆動電圧を4.0V以上とする必要があった。   A similar simulation was performed on a liquid crystal display device similar to the above except that the retardation layers 23a and 23b were omitted, and the contrast ratio in the front direction that could be achieved when the maximum drive voltage was 2.5 V was as follows. 70. Further, in order to achieve a sufficient contrast ratio in the liquid crystal display device in which the retardation layers 23a and 23b are omitted, it is necessary to set the maximum drive voltage to 4.0 V or higher.

このように、角度−γ及びγ並びに位相差層23a及び23bの各々のリターデイションの最適値は、角度−α及びαに応じて変化する。また、角度−γ及びγ並びに位相差層23a及び23bの各々のリターデイションの最適値は、以下に例示するように、最大駆動電圧に応じて変化する。   As described above, the optimum values of the retardations of the angles −γ and γ and the retardation layers 23a and 23b change according to the angles −α and α. Further, the optimum values of the retardations of the angles −γ and γ and the retardation layers 23a and 23b change according to the maximum drive voltage, as will be exemplified below.

角度−α及びαをそれぞれ−45°及び45°としたこと以外は、図16の曲線C11に関して説明したのと同様の方法により、印加電圧が2.0Vのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−142°及び142°とし且つ位相差層23a及び23bの各々のリターデイションを144nmとした場合、印加電圧が2.0Vのときに法線方向の透過率が最小となった。そして、この場合、最大駆動電圧を2.0Vとしたときに、正面方向のコントラスト比を1000以上とすることができた。   Except that the angles -α and α are set to -45 ° and 45 °, respectively, the transmittance in the normal direction when the applied voltage is 2.0 V is the same as that described with respect to the curve C11 in FIG. The minimum condition was determined. As a result, when the angles −γ and γ are −142 ° and 142 °, respectively, and the retardation of each of the retardation layers 23a and 23b is 144 nm, transmission in the normal direction is performed when the applied voltage is 2.0V. The rate was minimized. In this case, when the maximum drive voltage was 2.0 V, the contrast ratio in the front direction could be 1000 or more.

なお、位相差層23a及び23bを省略したこと以外はこれと同様の液晶表示装置について同様のシミュレーションを行ったところ、最大駆動電圧を2.0Vとしたときに達成され得る正面方向のコントラスト比は18であった。また、位相差層23a及び23bを省略した液晶表示装置において十分なコントラスト比を達成するためには、最大駆動電圧を4.0V以上とする必要があった。   When the same simulation was performed for a liquid crystal display device similar to this except that the phase difference layers 23a and 23b were omitted, the contrast ratio in the front direction that could be achieved when the maximum drive voltage was 2.0V was 18 Further, in order to achieve a sufficient contrast ratio in the liquid crystal display device in which the retardation layers 23a and 23b are omitted, it is necessary to set the maximum drive voltage to 4.0 V or higher.

このように、角度−γ及びγ並びに位相差層23a及び23bの各々のリターデイションの最適値は、最大駆動電圧に応じて変化する。また、角度−γ及びγ並びに位相差層23a及び23bの各々のリターデイションの最適値は、以下に例示するように、液晶材料の物性に応じて変化する。   Thus, the optimum values of the retardations of the angles −γ and γ and the phase difference layers 23a and 23b change according to the maximum drive voltage. Further, the optimum values of the retardations of the angles −γ and γ and the retardation layers 23a and 23b vary according to the physical properties of the liquid crystal material, as exemplified below.

角度−α及びαをそれぞれ−45°及び45°としたこと、及び、液晶材料が以下の物性を有しているとしたこと以外は、図16の曲線C11に関して説明したのと同様の方法により、印加電圧が2.0Vのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。即ち、ここでは、液晶材料は、波長が550nmの光に対する屈折率異方性Δnが0.20であり、誘電率異方性Δεが16.5であり、弾性率k11、k22及びk33が、それぞれ、15.7pN、6.8pN及び14.8pNであることとした。 Except that the angles −α and α were −45 ° and 45 °, respectively, and that the liquid crystal material had the following physical properties, the same method as described with respect to the curve C11 in FIG. The conditions under which the transmittance in the normal direction was minimized when the applied voltage was 2.0V were determined. That is, here, the liquid crystal material has a refractive index anisotropy Δn of 0.20 for light having a wavelength of 550 nm, a dielectric anisotropy Δε of 16.5, and an elastic modulus k 11 , k 22 and k. 33 were determined to be 15.7 pN, 6.8 pN and 14.8 pN, respectively.

その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−139°及び139°とし且つ位相差層23a及び23bの各々のリターデイションを122nmとした場合、印加電圧が2.0Vのときに法線方向の透過率が最小となった。そして、この場合、最大駆動電圧を2.0Vとしたときに、正面方向のコントラスト比を1000以上とすることができた。   As a result, when the angles −γ and γ are −139 ° and 139 °, respectively, and the retardation of each of the retardation layers 23a and 23b is 122 nm, transmission in the normal direction is performed when the applied voltage is 2.0V. The rate was minimized. In this case, when the maximum drive voltage was 2.0 V, the contrast ratio in the front direction could be 1000 or more.

なお、位相差層23a及び23bを省略したこと以外はこれと同様の液晶表示装置について同様のシミュレーションを行ったところ、最大駆動電圧を2.0Vとしたときに達成され得る正面方向のコントラスト比は37であった。また、位相差層23a及び23bを省略した液晶表示装置において十分なコントラスト比を達成するためには、最大駆動電圧を3.2V以上とする必要があった。   When the same simulation was performed for a liquid crystal display device similar to this except that the phase difference layers 23a and 23b were omitted, the contrast ratio in the front direction that could be achieved when the maximum drive voltage was 2.0V was 37. Further, in order to achieve a sufficient contrast ratio in the liquid crystal display device in which the retardation layers 23a and 23b are omitted, it is necessary to set the maximum drive voltage to 3.2 V or more.

このように、角度−γ及びγ並びに位相差層23a及び23bの各々のリターデイションの最適値は、使用する液晶材料の物性に応じて変化する。   As described above, the optimum values of the retardations of the angles −γ and γ and the retardation layers 23a and 23b vary depending on the physical properties of the liquid crystal material to be used.

上述した例では、直線偏光板22a及び22bを、Z方向から見たときに、それらの透過軸AT1及びAT2が直交するように配置している。加えて、上述した例では、最低階調を表示する際に印加する駆動電圧と同じ大きさの電圧を電極2112a及び2112b間に印加した状態で、Z方向から直線偏光板22aを波長が550nmの自然光で照明したときに、液晶層212を透過する光が、配向膜2113a及び2113b間の中間位置で、位相差層23aに入射する偏光と同一の偏光状態となるように、位相差層23aのリターデイション及び第1遅相軸AS1の方位を定めている。 In the example described above, the linearly polarizing plates 22a and 22b are arranged so that their transmission axes A T 1 and A T 2 are orthogonal when viewed from the Z direction. In addition, in the above-described example, the linear polarizing plate 22a has a wavelength of 550 nm from the Z direction in a state where a voltage having the same magnitude as the driving voltage applied when displaying the lowest gradation is applied between the electrodes 2112a and 2112b. When illuminated with natural light, the light transmitted through the liquid crystal layer 212 is at the intermediate position between the alignment films 2113a and 2113b so as to have the same polarization state as the polarized light incident on the retardation layer 23a. The orientation of the retardation and the first slow axis A S 1 is defined.

この構成を採用する代わりに、以下の構成を採用してもよい。即ち、直線偏光板22a及び22bは、Z方向から見たときに、それらの透過軸AT1及びAT2が直交するように配置してもよく、斜めに交差するように配置してもよい。この場合、最低階調を表示する際に印加する駆動電圧を透明電極2112a及び2112b間に印加した状態で、Z方向から直線偏光板22aを波長が550nmの自然光で照明したときに、液晶層212を透過する光が、配向膜2113a及び2113b間の中間位置で、電場ベクトルの振動方向が第3方向D3に対して45°傾いた直線偏光になるように、位相差層23aのリターデイション及び遅相軸AS1の方位を定めればよい。これについて、図4、図11及び図17を参照しながら説明する。 Instead of adopting this configuration, the following configuration may be employed. That is, the linearly polarizing plates 22a and 22b may be arranged such that their transmission axes A T 1 and A T 2 are orthogonal to each other when viewed from the Z direction, or may be arranged so as to cross obliquely. Good. In this case, when the linearly polarizing plate 22a is illuminated with natural light having a wavelength of 550 nm from the Z direction in a state where a driving voltage applied when displaying the lowest gradation is applied between the transparent electrodes 2112a and 2112b, the liquid crystal layer 212 The retardation of the retardation layer 23a and the light passing through the phase difference layer 2113a and 2113b are linearly polarized light whose electric field vector oscillation direction is inclined by 45 ° with respect to the third direction D3. The direction of the slow axis A S 1 may be determined. This will be described with reference to FIGS. 4, 11 and 17.

図17は、図1に示す液晶表示装置において偏光板の透過軸を斜めに交差させた場合に、一方の偏光板を透過した直線偏光が他方の偏光板に入射するまでに生じる偏光状態の変化の一例を示すポアンカレ球の一部を拡大して描いたグラフである。   FIG. 17 shows the change in the polarization state that occurs before the linearly polarized light transmitted through one polarizing plate enters the other polarizing plate when the transmission axes of the polarizing plates are obliquely crossed in the liquid crystal display device shown in FIG. It is the graph which expanded and drawn a part of Poincare sphere which shows an example.

図17には、以下の条件を想定してシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。即ち、ここでは、液晶材料は、図5に関して説明したのと同様の物性を有していることとした。液晶層212の厚さは3.8μmであり、液晶分子LC1のプレチルト角は1.0°であるとした。第1方向D1が第3方向D3に対して成す角度−αは−50°とし、第2方向D2が第3方向D3に対して成す角度αは50°とした。透過軸AT1が第3方向D3に対して成す角度−βは−50°とし、透過軸AT2が第3方向D3に対して成す角度βは50°とした。波長が550nmの光に対する位相差層23a及び23bの各々のリターデイションは48nmであるとした。遅相軸AS1が第3方向D3に対して成す角度−γは−38°とし、遅相軸AS2が第3方向D3に対して成す角度γは38°とした。なお、このシミュレーションに際しては、液晶層に2.5Vの電圧を印加していることを想定している。 FIG. 17 shows data obtained by performing a simulation assuming the following conditions. That is, here, the liquid crystal material has the same physical properties as those described with reference to FIG. The thickness of the liquid crystal layer 212 was 3.8 μm, and the pretilt angle of the liquid crystal molecules LC1 was 1.0 °. The angle −α formed by the first direction D1 with respect to the third direction D3 was −50 °, and the angle α formed by the second direction D2 with respect to the third direction D3 was 50 °. The angle −β formed by the transmission axis A T 1 with respect to the third direction D3 was −50 °, and the angle β formed by the transmission axis A T 2 with respect to the third direction D3 was 50 °. The retardation of each of the retardation layers 23a and 23b with respect to light having a wavelength of 550 nm is assumed to be 48 nm. The angle −γ formed by the slow axis A S 1 with respect to the third direction D3 was −38 °, and the angle γ formed by the slow axis A S 2 with respect to the third direction D3 was 38 °. In this simulation, it is assumed that a voltage of 2.5 V is applied to the liquid crystal layer.

図17において、P7は、直線偏光板22aから射出された直後の光の偏光状態を表している。P8は、位相差層23aから射出された直後の光の偏光状態を表している。P9は、配向膜2113a及び2113b間の中間位置における光の偏光状態を表している。P10は、液晶層212から射出された直後の光の偏光状態を表している。そして、P11は、直線偏光板22bに入射する直前の偏光状態を表している。   In FIG. 17, P7 represents the polarization state of the light immediately after being emitted from the linearly polarizing plate 22a. P8 represents the polarization state of the light immediately after being emitted from the retardation layer 23a. P9 represents the polarization state of light at an intermediate position between the alignment films 2113a and 2113b. P10 represents the polarization state of the light immediately after being emitted from the liquid crystal layer 212. P11 represents the polarization state immediately before entering the linearly polarizing plate 22b.

最低階調を表示する場合、直線偏光板22bには、偏光方向が透過軸AT2に対して垂直な直線偏光を入射させることが理想的である。即ち、この場合、図4に示す構造においては、直線偏光板22bに入射させる直線偏光の偏光方向が、直線偏光板22aが射出する直線偏光の偏光方向に対して成す角度は、β−90°であることが理想的である。この偏光状態をポアンカレ球上で示したものが、図17のP11に相当する。 When displaying the lowest gradation, it is ideal that linearly polarized light whose polarization direction is perpendicular to the transmission axis A T 2 is incident on the linearly polarizing plate 22b. That is, in this case, in the structure shown in FIG. 4, the angle formed by the polarization direction of the linearly polarized light incident on the linearly polarizing plate 22b with respect to the polarization direction of the linearly polarized light emitted by the linearly polarizing plate 22a is β-90 °. Ideally. This polarization state shown on the Poincare sphere corresponds to P11 in FIG.

図4に示す液晶表示装置1では、透過軸AT1及びAT2、遅相軸AS1及びAS2、並びに方向D1及びD2の各々の組について、Z方向から見たときに、第3方向に対して対称な構成を採用するとともに、位相差層23a及び23bのリターデイションを同一としている。このような液晶表示装置1では、最低階調を表示する場合に、配向膜2113a及び2113b間の中間位置における光の偏光状態が、ポアンカレ球上において、直線偏光板22aが射出する偏光状態と、偏光方向が透過軸AT2に対して垂直な直線偏光状態との中間点、即ち、図17におけるP9の状態に位置すればよい。この状態は、偏光方向が第3方向D3に対して成す角度が(−β+(β−90°))/2の直線偏光、即ち、偏光方向が第3方向D3に対して45°の角度を成している直線偏光である。この設計を採用すれば、理想的な黒色表示が可能である。 In the liquid crystal display device 1 shown in FIG. 4, when each set of the transmission axes A T 1 and A T 2, the slow axes A S 1 and A S 2, and the directions D 1 and D 2 is viewed from the Z direction, While adopting a symmetric configuration with respect to the third direction, the retardation layers 23a and 23b have the same retardation. In such a liquid crystal display device 1, when displaying the lowest gradation, the polarization state of light at the intermediate position between the alignment films 2113a and 2113b is the polarization state emitted by the linearly polarizing plate 22a on the Poincare sphere, The polarization direction may be located at an intermediate point between the linear polarization state perpendicular to the transmission axis A T 2, that is, the state of P9 in FIG. This state is a linearly polarized light whose polarization direction is (−β + (β−90 °)) / 2 with respect to the third direction D3, that is, the polarization direction is 45 ° with respect to the third direction D3. The linearly polarized light that is formed. If this design is adopted, an ideal black display is possible.

これに対し、透過軸AT1及びAT2がZ方向から見たときに直交している場合、角度βは45°である。従って、図11を参照しながら説明したように、最低階調を表示する場合に、直線偏光板22aが射出した直後の光の偏光状態と、配向膜2113a及び2113b間の中間位置における光の偏光状態と、直線偏光板22bに入射する直前の光の偏光状態とが一致する構成を採用することにより、理想的な黒色表示が可能となる。 On the other hand, when the transmission axes A T 1 and A T 2 are orthogonal when viewed from the Z direction, the angle β is 45 °. Therefore, as described with reference to FIG. 11, when displaying the lowest gradation, the polarization state of the light immediately after the linearly polarizing plate 22a is emitted and the polarization of the light at the intermediate position between the alignment films 2113a and 2113b. By adopting a configuration in which the state coincides with the polarization state of the light immediately before entering the linearly polarizing plate 22b, an ideal black display can be achieved.

次に、本発明の第2態様について説明する。
図18は、本発明の第2態様に係る液晶表示装置を概略的に示す断面図である。図19は、図18に示す液晶表示装置の分解斜視図である。図20は、図18に示す液晶表示装置における液晶分子の配向状態の例を概略的に示す図である。
Next, the second aspect of the present invention will be described.
FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal display device according to the second aspect of the present invention. FIG. 19 is an exploded perspective view of the liquid crystal display device shown in FIG. FIG. 20 is a diagram schematically showing an example of the alignment state of liquid crystal molecules in the liquid crystal display device shown in FIG.

第2態様に係る液晶表示装置は、第1光学補償フィルム24aと第2光学補償フィルム24bとを更に含んでいること以外は、第1態様に係る液晶表示装置1と同様である。   The liquid crystal display device according to the second aspect is the same as the liquid crystal display device 1 according to the first aspect except that the liquid crystal display device further includes a first optical compensation film 24a and a second optical compensation film 24b.

第1光学補償フィルム24aは、例えば、図18に示すように、第1位相差層23aと透明基板211aとの間に設置される。第1光学補償フィルム24aは、図20に示すように、屈折率異方性が負の一軸性化合物LC2、例えば円盤状分子を含んでいる。第1光学補償フィルム24aにおいて、一軸性化合物LC2は、その光学軸が第1方向D1と第1光学補償フィルム24aの厚さ方向、ここではZ方向とに平行な面に対して平行となるように、及び、その光学軸と第1光学補償フィルム24aの厚さ方向とが成す角度が第1位相差層23a側から透明電極2112a側へ向けて増加するようにハイブリッド配向している。   For example, as shown in FIG. 18, the first optical compensation film 24a is disposed between the first retardation layer 23a and the transparent substrate 211a. As shown in FIG. 20, the first optical compensation film 24a includes a uniaxial compound LC2 having a negative refractive index anisotropy, for example, a discotic molecule. In the first optical compensation film 24a, the uniaxial compound LC2 has an optical axis parallel to a plane parallel to the first direction D1 and the thickness direction of the first optical compensation film 24a, here, the Z direction. In addition, hybrid orientation is performed so that the angle formed by the optical axis and the thickness direction of the first optical compensation film 24a increases from the first retardation layer 23a side toward the transparent electrode 2112a side.

ここでは、一軸性化合物LC2は、第1光学補償フィルム24aのうち液晶層212の近傍の領域において、一軸性化合物LC2の光学軸と液晶層212のうち第1光学補償フィルム24aの近傍の領域内に位置した液晶分子LC1の光学軸とが成す角度が最小となるようにハイブリッド配向している。なお、第1光学補償フィルム24aについて図19に示している第4方向D4は、第1光学補償フィルム24aにおける一軸性化合物LC2の平均的な光学軸のZ方向に垂直な平面への正射影に対して平行な方向である。   Here, the uniaxial compound LC2 is in the region near the liquid crystal layer 212 in the first optical compensation film 24a and in the region near the first optical compensation film 24a in the optical axis of the uniaxial compound LC2 and the liquid crystal layer 212. Hybrid alignment is performed so that the angle formed by the optical axis of the liquid crystal molecule LC1 positioned at a minimum is minimized. Note that the fourth direction D4 shown in FIG. 19 for the first optical compensation film 24a is orthogonal to the plane perpendicular to the Z direction of the average optical axis of the uniaxial compound LC2 in the first optical compensation film 24a. The direction is parallel to the direction.

第2光学補償フィルム24bは、例えば、図18に示すように、第2位相差層23bと透明基板2111bとの間に設置される。第2光学補償フィルム24bは、図20に示すように、屈折率異方性が負の一軸性化合物LC2を含んでいる。第2光学補償フィルム24bにおいて、一軸性化合物LC2は、その光学軸が第2方向D2と第2光学補償フィルム24bの厚さ方向、ここではZ方向とに平行な面に対して平行となるように、及び、その光学軸と第2光学補償フィルム24bの厚さ方向とが成す角度が第2位相差層23b側から透明電極2112b側へ向けて増加するようにハイブリッド配向している。   For example, as shown in FIG. 18, the second optical compensation film 24b is disposed between the second retardation layer 23b and the transparent substrate 2111b. As shown in FIG. 20, the second optical compensation film 24b includes a uniaxial compound LC2 having a negative refractive index anisotropy. In the second optical compensation film 24b, the uniaxial compound LC2 is such that its optical axis is parallel to a plane parallel to the second direction D2 and the thickness direction of the second optical compensation film 24b, here the Z direction. In addition, hybrid orientation is performed such that the angle formed by the optical axis and the thickness direction of the second optical compensation film 24b increases from the second retardation layer 23b side toward the transparent electrode 2112b side.

ここでは、一軸性化合物LC2は、第2光学補償フィルム24bのうち液晶層212の近傍の領域において、一軸性化合物LC2の光学軸と液晶層212のうち第2光学補償フィルム24bの近傍の領域内に位置した液晶分子LC1の光学軸とが成す角度が最小となるようにハイブリッド配向している。なお、第2光学補償フィルム24bについて図19に示している第5方向D5は、第2光学補償フィルム24bにおける一軸性化合物LC2の平均的な光学軸のZ方向に垂直な平面への正射影に対して平行な方向である。   Here, the uniaxial compound LC2 is in the region near the liquid crystal layer 212 in the second optical compensation film 24b, and in the region near the second optical compensation film 24b in the liquid crystal layer 212 and the optical axis of the uniaxial compound LC2. Hybrid alignment is performed so that the angle formed by the optical axis of the liquid crystal molecule LC1 positioned at a minimum is minimized. Note that the fifth direction D5 shown in FIG. 19 for the second optical compensation film 24b is orthogonal to the plane perpendicular to the Z direction of the average optical axis of the uniaxial compound LC2 in the second optical compensation film 24b. The direction is parallel to the direction.

図18乃至図20を参照しながら説明した構成を採用した場合、光学補償フィルム24a及び24bを省略した場合と比較して、より広い視野角を達成することができる。また、図18乃至図20を参照しながら説明した構成を採用した場合、光学補償フィルム24a及び24bをそれぞれ直線偏光板22aと位相差層23aとの間及び直線偏光板22bと位相差層23bとの間に配置した場合と比較して、より広い視野角を達成することができる。   When the configuration described with reference to FIGS. 18 to 20 is employed, a wider viewing angle can be achieved as compared with the case where the optical compensation films 24a and 24b are omitted. When the configuration described with reference to FIGS. 18 to 20 is adopted, the optical compensation films 24a and 24b are respectively arranged between the linear polarizing plate 22a and the retardation layer 23a, and between the linear polarizing plate 22b and the retardation layer 23b. A wider viewing angle can be achieved as compared with the case of being arranged between the two.

図21は、図18に示す液晶表示装置によって達成され得る視野角特性の一例を示すグラフである。図22は、光学補償フィルムの位置を変更したこと以外は図18に示したのと同様の構造を有する液晶表示装置によって達成され得る視野角特性の一例を示すグラフである。   FIG. 21 is a graph showing an example of viewing angle characteristics that can be achieved by the liquid crystal display device shown in FIG. FIG. 22 is a graph showing an example of viewing angle characteristics that can be achieved by a liquid crystal display device having the same structure as that shown in FIG. 18 except that the position of the optical compensation film is changed.

図21には、以下の条件のもとでシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。   FIG. 21 shows data obtained by performing a simulation under the following conditions.

具体的には、ここでは、図18乃至図20を参照しながら説明した構造を採用した液晶表示装置について、以下の事項を仮定した。即ち、液晶材料は、波長が550nmの光に対する屈折率異方性Δnが0.13であり、誘電率異方性Δεが12.7であり、弾性率k11、k22及びk33が、それぞれ、10.5pN、7.1pN及び22.3pNであることとした。液晶層の厚さは3.8μmであり、液晶分子のプレチルト角は1.0°であるとした。 Specifically, the following matters were assumed for the liquid crystal display device adopting the structure described with reference to FIGS. That is, the liquid crystal material has a refractive index anisotropy Δn of 0.13 for light having a wavelength of 550 nm, a dielectric anisotropy Δε of 12.7, and elastic moduli k 11 , k 22, and k 33 , The values were 10.5 pN, 7.1 pN, and 22.3 pN, respectively. The thickness of the liquid crystal layer was 3.8 μm, and the pretilt angle of the liquid crystal molecules was 1.0 °.

第1方向D1が第3方向D3に対して成す角度−αは−45°とし、第2方向D2が第3方向D3に対して成す角度αは45°とした。透過軸AT1が第3方向D3に対して成す角度−βは−45°とし、透過軸AT2が第3方向D3に対して成す角度βは45°とした。第4方向D4が第3方向D3に対して成す角度−δは−45°とし、第5方向D5が第3方向D3に対して成す角度δは45°とした。 The angle −α formed by the first direction D1 with respect to the third direction D3 was −45 °, and the angle α formed by the second direction D2 with respect to the third direction D3 was 45 °. The angle −β formed by the transmission axis A T 1 with respect to the third direction D3 was −45 °, and the angle β formed by the transmission axis A T 2 with respect to the third direction D3 was 45 °. The angle −δ formed by the fourth direction D4 with respect to the third direction D3 was −45 °, and the angle δ formed by the fifth direction D5 with respect to the third direction D3 was 45 °.

そして、遅相軸AS1が第3方向D3に対して成す角度−γと、遅相軸AS2が第3方向D3に対して成す角度γとを変化させるとともに、位相差層23a及び23bのリターデイションを変化させて、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−37°及び37°とし且つ位相差層23a及び23bの各々のリターデイションを37nmとした場合、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となった。 The angle -γ formed by the slow axis A S 1 with respect to the third direction D3 and the angle γ formed by the slow axis A S 2 with respect to the third direction D3 are changed, and the phase difference layer 23a and The retardation of 23b was changed, and the conditions under which the transmittance in the normal direction was minimized when the applied voltage was 2.5V were determined. As a result, when the angles −γ and γ are −37 ° and 37 °, respectively, and the retardation of each of the retardation layers 23a and 23b is 37 nm, transmission in the normal direction is performed when the applied voltage is 2.5V. The rate was minimized.

この条件のもと、最大駆動電圧を2.5Vとしたときの観察方向に応じたコントラスト比を求めた。図21には、このようにして得られた視野角特性を示している。   Under these conditions, the contrast ratio corresponding to the observation direction when the maximum drive voltage was 2.5 V was obtained. FIG. 21 shows the viewing angle characteristics obtained in this way.

図22には、以下の構成を採用したこと以外は、図21について上述した条件のもとでシミュレーションを行うことによって得られたデータを示している。   FIG. 22 shows data obtained by performing a simulation under the conditions described above with reference to FIG. 21 except that the following configuration is adopted.

具体的には、ここでは、光学補償フィルム24a及び24bは、それぞれ、直線偏光板22aと位相差層23aとの間及び直線偏光板22bと位相差層23bとの間に配置されていることとした。そして、遅相軸AS1が第3方向D3に対して成す角度−γと、遅相軸AS2が第3方向D3に対して成す角度γとを変化させるとともに、位相差層23a及び23bのリターデイションを変化させて、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となる条件を求めた。その結果、角度−γ及びγをそれぞれ−138°及び138°とし且つ位相差層23a及び23bの各々のリターデイションを112nmとした場合、印加電圧が2.5Vのときに法線方向の透過率が最小となった。 Specifically, here, the optical compensation films 24a and 24b are respectively disposed between the linearly polarizing plate 22a and the retardation layer 23a and between the linearly polarizing plate 22b and the retardation layer 23b. did. The angle -γ formed by the slow axis A S 1 with respect to the third direction D3 and the angle γ formed by the slow axis A S 2 with respect to the third direction D3 are changed, and the phase difference layer 23a and The retardation of 23b was changed, and the conditions under which the transmittance in the normal direction was minimized when the applied voltage was 2.5V were determined. As a result, when the angles −γ and γ are −138 ° and 138 °, respectively, and the retardation of each of the retardation layers 23a and 23b is 112 nm, transmission in the normal direction is performed when the applied voltage is 2.5V. The rate was minimized.

この条件のもと、最大駆動電圧を2.5Vとしたときの観察方向に応じたコントラスト比を求めた。図21には、このようにして得られた視野角特性を示している。   Under these conditions, the contrast ratio corresponding to the observation direction when the maximum drive voltage was 2.5 V was obtained. FIG. 21 shows the viewing angle characteristics obtained in this way.

図15と図22との比較から明らかなように、光学補償フィルム24a及び24bを、それぞれ、直線偏光板22aと位相差層23aとの間及び直線偏光板22bと位相差層23bとの間に配置すると、視野角特性が劣化する。これに対し、図18乃至図20を参照しながら説明した構造を採用すると、高いコントラスト比を維持するとともに、視野角を特に上下方向に広げることが可能となる。   As is clear from the comparison between FIG. 15 and FIG. 22, the optical compensation films 24a and 24b are respectively arranged between the linearly polarizing plate 22a and the retardation layer 23a and between the linearly polarizing plate 22b and the retardation layer 23b. When arranged, the viewing angle characteristics deteriorate. On the other hand, when the structure described with reference to FIGS. 18 to 20 is employed, a high contrast ratio can be maintained and the viewing angle can be expanded particularly in the vertical direction.

1…液晶表示装置、2…表示パネル、3…ゲートドライバ、4…ソースドライバ、5…コントローラ、21…液晶セル、22a…第1直線偏光板、22b…第2直線偏光板、23a…第1位相差層、23b…第2位相差層、24a…第1光学補償フィルム、24b…第2光学補償フィルム、211a…アクティブマトリクス基板、211b…対向基板、212…液晶層、2111a…透明基板、2111b…透明基板、2112a…画素電極、2112b…対向電極、2113a…配向膜、2113b…配向膜、2114…ゲート線、2115…ソース線、2116…補助容量線、2117…薄膜トランジスタ、2118…キャパシタ、AA…表示領域、AS1…第1遅相軸、AS2…第2遅相軸、AT1…第1透過軸、AT2…第2透過軸、C1…曲線、C2…曲線、C3…曲線、C4…曲線、C5…曲線、C6…曲線、C7…曲線、C8…曲線、C9…曲線、C10…曲線、C11…曲線、C12…曲線、C13…曲線、D1…第1方向、D2…第2方向、D3…第3方向、D4…第4方向、D5…第5方向、LC1…液晶分子、LC2…一軸性化合物、P1…偏光状態、P2…偏光状態、P3…偏光状態、P4…偏光状態、P5…偏光状態、P6…偏光状態、P7…偏光状態、P8…偏光状態、P9…偏光状態、P10…偏光状態、P11…偏光状態。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display device, 2 ... Display panel, 3 ... Gate driver, 4 ... Source driver, 5 ... Controller, 21 ... Liquid crystal cell, 22a ... 1st linear polarizing plate, 22b ... 2nd linear polarizing plate, 23a ... 1st Phase difference layer, 23b ... second phase difference layer, 24a ... first optical compensation film, 24b ... second optical compensation film, 211a ... active matrix substrate, 211b ... counter substrate, 212 ... liquid crystal layer, 2111a ... transparent substrate, 2111b ... Transparent substrate, 2112a ... Pixel electrode, 2112b ... Counter electrode, 2113a ... Alignment film, 2113b ... Alignment film, 2114 ... Gate line, 2115 ... Source line, 2116 ... Auxiliary capacitance line, 2117 ... Thin film transistor, 2118 ... Capacitor, AA ... display area, A S 1 ... first slow axis, A S 2 ... second slow axis, A T 1 ... first transmission axis, A T 2 ... second transmission shaft C1 ... Curve, C2 ... Curve, C3 ... Curve, C4 ... Curve, C5 ... Curve, C6 ... Curve, C7 ... Curve, C8 ... Curve, C9 ... Curve, C10 ... Curve, C11 ... Curve, C12 ... Curve, C13 ... Curve, D1 ... first direction, D2 ... second direction, D3 ... third direction, D4 ... fourth direction, D5 ... fifth direction, LC1 ... liquid crystal molecule, LC2 ... uniaxial compound, P1 ... polarization state, P2 ... Polarization state, P3 ... polarization state, P4 ... polarization state, P5 ... polarization state, P6 ... polarization state, P8 ... polarization state, P9 ... polarization state, P10 ... polarization state, P11 ... polarization state.

Claims (4)

互いに向き合った第1及び第2透明電極と、
前記第1及び第2透明電極間に介在し、ネマチック液晶材料を含んだ液晶層と、
前記第1透明電極と前記液晶層との間に介在し、電圧無印加時に前記第1透明電極の近傍で前記液晶材料が含んでいる液晶分子を第1方向に配向させる第1配向膜と、
前記第2透明電極と前記液晶層との間に介在し、電圧無印加時に前記第2透明電極の近傍で前記液晶分子を第2方向に配向させる第2配向膜であって、前記第2方向は前記第1透明電極の主面に垂直な厚さ方向から見たときに前記第1方向と交差する方向であり、前記第2配向膜は電圧無印加時に前記第1配向膜とともに前記液晶層内で前記液晶分子をツイスト配向させる第2配向膜と、
前記第1透明電極及び前記第1配向膜を間に挟んで前記液晶層と向き合い、前記厚さ方向から見たときに前記第1及び第2方向が成す角度を二等分する第3方向に対して斜めに交差した第1透過軸を有している第1直線偏光板と、
前記第2透明電極及び前記第2配向膜を間に挟んで前記液晶層と向き合い、前記厚さ方向から見たときに前記第3方向に対して前記第1透過軸と対称の関係にある第2透過軸を有している第2直線偏光板と、
前記第1配向膜と前記第1直線偏光板との間に介在し、前記厚さ方向から見たときに前記第1透過軸及び前記第1方向に対して斜めに交差した第1遅相軸を有しているポジティブA型の第1位相差層と、
前記第2配向膜と前記第2直線偏光板との間に介在し、前記厚さ方向から見たときに前記第3方向に対して前記第1遅相軸と対称の関係にある第2遅相軸を有し、前記第1位相差層と同じリターデイションを与えるポジティブA型の第2位相差層と、
表示すべき階調に対応した大きさの駆動電圧を前記第1及び第2透明電極間に印加する駆動回路と、
最低階調を表示するときに、前記液晶材料が垂直配向するのに必要な電圧と比較してより小さな駆動電圧を前記第1及び第2透明電極間に印加するように、前記駆動回路の動作を制御するコントローラと
を具備し、
前記最低階調を表示する際に印加する前記駆動電圧を前記第1及び第2透明電極間に印加した状態で、前記厚さ方向から前記第1直線偏光板を波長が550nmの自然光で照明したときに、前記液晶層を透過する光が、前記第1及び第2配向膜間の中間位置で、電場ベクトルの振動方向が前記第3方向に対して45°傾いた直線偏光になるように、前記第1位相差層のリターデイション及び前記第1遅相軸の方位が定められているノーマリホワイト型の液晶表示装置。
First and second transparent electrodes facing each other;
A liquid crystal layer interposed between the first and second transparent electrodes and including a nematic liquid crystal material;
A first alignment film that is interposed between the first transparent electrode and the liquid crystal layer and aligns liquid crystal molecules contained in the liquid crystal material in the first direction in the vicinity of the first transparent electrode when no voltage is applied;
A second alignment film that is interposed between the second transparent electrode and the liquid crystal layer and aligns the liquid crystal molecules in a second direction in the vicinity of the second transparent electrode when no voltage is applied; Is a direction intersecting with the first direction when viewed from the thickness direction perpendicular to the main surface of the first transparent electrode, and the second alignment film is the liquid crystal layer together with the first alignment film when no voltage is applied. A second alignment film for twist-aligning the liquid crystal molecules in the film,
Facing the liquid crystal layer with the first transparent electrode and the first alignment film in between, in a third direction that bisects the angle formed by the first and second directions when viewed from the thickness direction A first linear polarizing plate having a first transmission axis obliquely intersecting with respect to the first linear polarizing plate;
The second transparent electrode and the second alignment film are opposed to the liquid crystal layer, and the first transparent axis is symmetrical with respect to the third direction when viewed from the thickness direction. A second linear polarizing plate having two transmission axes;
A first slow axis that is interposed between the first alignment film and the first linearly polarizing plate and obliquely intersects the first transmission axis and the first direction when viewed from the thickness direction. A positive A-type first retardation layer having:
A second delay layer interposed between the second alignment film and the second linearly polarizing plate and symmetrical to the first slow axis with respect to the third direction when viewed in the thickness direction. A positive A-type second retardation layer having a phase axis and providing the same retardation as the first retardation layer;
A drive circuit for applying a drive voltage having a magnitude corresponding to a gradation to be displayed between the first and second transparent electrodes;
The operation of the driving circuit is such that a lower driving voltage is applied between the first and second transparent electrodes than the voltage required for the liquid crystal material to be vertically aligned when displaying the lowest gradation. And a controller for controlling
The first linear polarizing plate was illuminated with natural light having a wavelength of 550 nm from the thickness direction in a state where the driving voltage applied when displaying the lowest gradation was applied between the first and second transparent electrodes. Sometimes, the light transmitted through the liquid crystal layer is linearly polarized at an intermediate position between the first and second alignment films, and the vibration direction of the electric field vector is inclined by 45 ° with respect to the third direction. A normally white liquid crystal display device in which the retardation of the first retardation layer and the orientation of the first slow axis are defined.
前記第1透明電極と前記第1位相差層との間に介在し、屈折率異方性が負の一軸性化合物を含んだ第1光学補償フィルムであって、前記一軸性化合物は、その光学軸が前記第1方向と前記第1光学補償フィルムの厚さ方向とに平行な面に対して平行となるように、及び、その光学軸と前記第1光学補償フィルムの厚さ方向とが成す角度が前記第1位相差層側から前記第1透明電極側へ向けて増加するようにハイブリッド配向している第1光学補償フィルムと、
前記第2透明電極と前記第2位相差層との間に介在し、屈折率異方性が負の一軸性化合物を含んだ第2光学補償フィルムであって、前記一軸性化合物は、その光学軸が前記第2方向と前記第2光学補償フィルムの厚さ方向とに平行な面に対して平行となるように、及び、その光学軸と前記第2光学補償フィルムの厚さ方向とが成す角度が前記第2位相差層側から前記第2透明電極側へ向けて増加するようにハイブリッド配向している第2光学補償フィルムと
を更に具備した請求項1に記載の液晶表示装置。
A first optical compensation film comprising a uniaxial compound having a negative refractive index anisotropy interposed between the first transparent electrode and the first retardation layer, wherein the uniaxial compound has an optical property The axis is parallel to a plane parallel to the first direction and the thickness direction of the first optical compensation film, and the optical axis and the thickness direction of the first optical compensation film are formed. A first optical compensation film that is hybrid-oriented so that an angle increases from the first retardation layer side toward the first transparent electrode side;
A second optical compensation film comprising a uniaxial compound having a negative refractive index anisotropy interposed between the second transparent electrode and the second retardation layer, wherein the uniaxial compound is optical The axis is parallel to a plane parallel to the second direction and the thickness direction of the second optical compensation film, and the optical axis and the thickness direction of the second optical compensation film are formed. The liquid crystal display device according to claim 1, further comprising: a second optical compensation film that is hybrid-aligned so that an angle increases from the second retardation layer side toward the second transparent electrode side.
前記第1及び第2方向は、前記第1透明電極の主面に垂直な方向から見たときに互いに対して斜めに交差する方向である請求項1又は2に記載の液晶表示装置。   3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first and second directions are directions that obliquely intersect each other when viewed from a direction perpendicular to a main surface of the first transparent electrode. 前記第1及び第2方向は、前記第1透明電極の主面に垂直な方向から見たときに互いに直交する方向である請求項1又は2に記載の液晶表示装置。   3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the first and second directions are directions orthogonal to each other when viewed from a direction perpendicular to a main surface of the first transparent electrode.
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