JPH0950026A - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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Publication number
JPH0950026A
JPH0950026A JP7202303A JP20230395A JPH0950026A JP H0950026 A JPH0950026 A JP H0950026A JP 7202303 A JP7202303 A JP 7202303A JP 20230395 A JP20230395 A JP 20230395A JP H0950026 A JPH0950026 A JP H0950026A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
light
optical
display device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7202303A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahito Ishikawa
正仁 石川
Ryoichi Watanabe
良一 渡辺
Hitoshi Hado
仁 羽藤
Taku Honda
卓 本多
Akiko Shimizu
朗子 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7202303A priority Critical patent/JPH0950026A/en
Publication of JPH0950026A publication Critical patent/JPH0950026A/en
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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示画像の色再現性やコントラスト特性や視
角特性等の表示品質に大きく関与する表示性能を向上し
高品質な表示性能の液晶表示装置を実現する。 【解決手段】 画像を表示するために駆動される駆動用
液晶表示素子9と、この駆動用液晶表示素子9の基板表
面に対して垂直な光軸を持ち、液晶層5とは逆に光学異
方性が負である特性を備え、駆動用液晶セル6の上側・
下側にそれぞれ 1枚ずつ配置された光学異方素子10、
11と、 2枚の偏光板7、8のうち表示面側の偏光板7
の下側に配置され、特定方位での光の散乱透過強度がそ
れ以外の方向での光の散乱透過強度よりも大きな分布を
示す一方、前記の特定方位以外の方位の光は直進して透
過させる光散乱透過率異方性を備えた光制御素子12
と、を具備している。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To realize a liquid crystal display device having high-quality display performance by improving the display performance, which greatly affects the display quality such as color reproducibility of display image, contrast characteristics, and viewing angle characteristics. A driving liquid crystal display element 9 driven to display an image and an optical axis perpendicular to the substrate surface of the driving liquid crystal display element 9 are provided. The liquid crystal cell 6 for driving has a characteristic that the directionality is negative.
Optical anisotropic element 10 placed one each on the lower side,
11 and the polarizing plate 7 on the display surface side of the two polarizing plates 7 and 8.
It is placed on the lower side, and the distribution of the scattered transmission intensity of light in a specific direction is larger than the scattered transmission intensity of light in other directions, while the light of the directions other than the specific direction goes straight and is transmitted. Light control element 12 having light scattering transmittance anisotropy
And

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特にコントラスト比及び表示色、そして階調表示時
の視角特性を改善した液晶表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a liquid crystal display device having improved contrast ratio, display color, and viewing angle characteristics during gradation display.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子は、薄型軽量・低消費電力
という大きな利点を有しているので、例えば腕時計や電
卓、日本語ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ
等の多種多様な製品に広く用いられている。これら液晶
表示素子のほとんどには、ねじれネマティック液晶が用
いられている。中でも、パーソナルコンピュータなどに
用いられる液晶表示素子は、大面積・大容量表示のもの
が一般的になっており、表示面の大きさは対角約10イン
チあるいはそれ以上で、その表示容量は 640× 480画素
あるいはそれ以上といったものが主流になってきた。
2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices have the great advantages of thinness, light weight and low power consumption, and are therefore widely used in a wide variety of products such as watches, calculators, Japanese word processors and personal computers. Most of these liquid crystal display elements use twisted nematic liquid crystals. Among them, liquid crystal display elements used in personal computers and the like are generally of large area and large capacity display, and the size of the display surface is about 10 inches diagonal or more, and the display capacity is 640 × 480 pixels or more have become mainstream.

【0003】現在、大画面・大容量表示の液晶表示素子
の主流は、単純マトリクス方式である。この単純マトリ
クス方式の液晶表示素子は、 180°以上ねじれ配列した
液晶を櫛形の透明電極がガラス基板上に形成された電極
基板で挟んだ単純な構造のものである。これは一般にS
TN液晶が用いられるので、STN方式と呼ばれてい
る。
At present, the mainstream of liquid crystal display devices for large-screen, large-capacity display is the simple matrix system. This simple matrix type liquid crystal display element has a simple structure in which liquid crystals twisted and arranged by 180 ° or more are sandwiched between electrode substrates each having a comb-shaped transparent electrode formed on a glass substrate. This is generally S
Since TN liquid crystal is used, it is called the STN system.

【0004】このような単純な構造のSTN方式で 640
× 480画素の多桁表示を実現するには、液晶の電気光学
特性に急峻性が要求される。ここで急峻性とは、液晶セ
ルに印加する電圧値を変化したときの液晶セルの透過光
の変化度を示す。電気光学特性の急峻性は、液晶層の配
列の総ねじれ角(以下ツイスト角と呼ぶ)を大きくする
ことにより改善できる。
The STN method having such a simple structure is
In order to realize multi-digit display of × 480 pixels, the steepness of the electro-optical characteristics of the liquid crystal is required. Here, the steepness refers to the degree of change in transmitted light of the liquid crystal cell when the voltage value applied to the liquid crystal cell is changed. The steepness of the electro-optical characteristics can be improved by increasing the total twist angle of the alignment of the liquid crystal layer (hereinafter referred to as the twist angle).

【0005】実用的にはSTN方式の液晶表示素子のね
じれ角は 180°以上必要(複屈折モード)で、ねじれ角
がこのように大きくなると、複屈折現象に起因して表示
色が着色することが知られている。
Practically, the twist angle of the STN type liquid crystal display element is required to be 180 ° or more (birefringence mode), and when the twist angle becomes large like this, the display color is colored due to the birefringence phenomenon. It has been known.

【0006】このような表示の着色を解消する手段とし
ては、液晶層の配列が駆動用液晶セル(つまり画像を表
示するために駆動回路等に接続されて駆動される液晶表
示パネル)の液晶分子配列のねじれとは逆の方向にねじ
れた液晶層を備えた第2の液晶セル(位相差補償用の液
晶セル)を、表示側の偏光板と駆動用液晶セルとの間に
配置することによって白黒表示を実現できることが、例
えば特公昭63−53528号公報にて報告されている。この
白黒化の原理は、液晶分子がねじれ配列とされる第1の
液晶セルを透過し楕円偏光となった光の常光と異常光と
を、その光を光学補償板である第2の液晶セルを透過す
ることによって相互に入れ替わらせて、一旦楕円偏光と
なっていた光を直線偏光へと変換させる。その結果、光
の複屈折現象に起因する着色が解消されて、白黒表示を
実現することができる。この楕円偏光を直線偏光へと正
確に変換するために要求される条件としては、光学補償
板である第2の液晶セルのリタデーション値が第1の液
晶セル(駆動用液晶セル)とほぼ同一で、しかもねじれ
方向が相互間で逆であり、相互に最近接する液晶分子の
配向方位が直交するように構成することが必要である。
As means for eliminating such coloring of display, liquid crystal molecules of a liquid crystal cell for driving (that is, a liquid crystal display panel which is driven by being connected to a driving circuit or the like for displaying an image) is arranged in a liquid crystal layer. By disposing a second liquid crystal cell (a liquid crystal cell for phase difference compensation) having a liquid crystal layer twisted in a direction opposite to the twist of the array between the polarizing plate on the display side and the driving liquid crystal cell. It has been reported, for example, in Japanese Patent Publication No. 63-53528 that a black and white display can be realized. The principle of black-and-white conversion is that the ordinary light and extraordinary light, which are elliptically polarized light transmitted through the first liquid crystal cell in which the liquid crystal molecules are arranged in a twisted array, are converted into the second liquid crystal cell which is an optical compensator. Of the elliptically-polarized light to be converted into linearly-polarized light. As a result, coloring due to the birefringence phenomenon of light is eliminated, and black and white display can be realized. The conditions required to accurately convert this elliptically polarized light into linearly polarized light are that the retardation value of the second liquid crystal cell, which is an optical compensation plate, is almost the same as that of the first liquid crystal cell (driving liquid crystal cell). Moreover, it is necessary that the twisting directions are opposite to each other and the orientation directions of the liquid crystal molecules closest to each other are orthogonal to each other.

【0007】このような第2の液晶セルつまり位相差補
償用液晶セルを用いる手段の他には、位相差補償用液晶
セルの代りに光学異方性フィルムを用いる手法も提案さ
れている。これは、光学異方性フィルムを駆動用液晶セ
ルの上に 1枚あるいは複数枚積層することにより、上記
の第2の液晶セルとほぼ同一な機能を持たせる、という
手法である。
In addition to the means using the second liquid crystal cell, that is, the liquid crystal cell for retardation compensation, a method of using an optically anisotropic film instead of the liquid crystal cell for retardation compensation has been proposed. This is a technique in which one or more optically anisotropic films are laminated on the driving liquid crystal cell to give the same function as that of the second liquid crystal cell.

【0008】以上述べた光学的補償によって、STN方
式でも着色を解消した白黒表示が可能となり、これにさ
らにカラーフィルタを組み合わせることにより、より付
加価値の高いカラー表示を実現することも可能となる。
このようなカラー表示を行なう場合、特に色再現性が良
好であることが要求されるので、上記のようなSTN方
式における着色の問題を解消することが特に必要とな
る。
By the optical compensation described above, black and white display in which coloring is eliminated is possible even in the STN system, and by further combining it with a color filter, it is possible to realize color display with higher added value.
When such a color display is performed, particularly good color reproducibility is required, and therefore it is particularly necessary to solve the coloring problem in the STN method as described above.

【0009】しかしながら、着色の問題は解消できて
も、単純マルチプレクス方式の液晶表示装置は一般に電
圧平均化法に基づく時分割駆動の原理に基づいて作動す
るものであるため、表示容量つまり画素数を増大させる
と(換言すれば走査線本数あるいは表示桁数を増加する
と)、光を遮断する際の電圧値と光を透過させる際の電
圧値との差が十分には取れなくなり、その結果、コント
ラスト比が小さくなったり、液晶の応答速度が低下する
といった本質的な問題が生じる。
However, even though the coloring problem can be solved, since the simple multiplex type liquid crystal display device generally operates on the principle of time-division driving based on the voltage averaging method, the display capacity, that is, the number of pixels. Is increased (in other words, the number of scanning lines or the number of display digits is increased), the difference between the voltage value at the time of blocking light and the voltage value at the time of transmitting light cannot be sufficiently obtained, and as a result, There are essential problems such as a decrease in contrast ratio and a decrease in liquid crystal response speed.

【0010】また、このような従来技術では、液晶表示
パネルの画面を見る際の方位や角度によって表示画像の
明暗が反転して見える、あるいは表示画像が全く見えな
くなる、あるいは表示が着色して見える、といった現象
が観測され、これらは表示品位の高い液晶表示素子を実
現する際の大きな問題となっている。
Further, in such a conventional technique, the brightness and darkness of the display image appear to be reversed, the display image may not be seen at all, or the display may appear to be colored, depending on the azimuth and angle when viewing the screen of the liquid crystal display panel. Such phenomena have been observed, and these are major problems in realizing a liquid crystal display device with high display quality.

【0011】一方、アクティブマトリクス方式は、各表
示画素ごとに薄膜トランジスタやダイオードからなるス
イッチング素子を備えているため、画素数(走査線本数
など)には関係なく各画素の液晶層に任意の電圧比を設
定できる。従って、アクティブマトリクス方式の駆動用
液晶セルの場合には、その液晶層の電気光学特性の急峻
性は上記の単純マトリックス方式の場合ほどには高い急
峻性は必要ないので、液晶層のツイスト角をSTN方式
のようには大きくする必要がない。
On the other hand, since the active matrix system is provided with a switching element composed of a thin film transistor and a diode for each display pixel, an arbitrary voltage ratio is applied to the liquid crystal layer of each pixel regardless of the number of pixels (the number of scanning lines, etc.). Can be set. Therefore, in the case of the active-matrix driving liquid crystal cell, the steepness of the electro-optical characteristics of the liquid crystal layer does not need to be as steep as in the case of the simple matrix method described above, so that the twist angle of the liquid crystal layer is It is not necessary to increase the size as in the STN method.

【0012】ツイスト角が90°の液晶セル、いわゆるT
N方式の液晶セルは、電気光学特性の急峻性については
STN方式より劣るが、液晶層を通る際の光の旋光性を
表示原理としているので(旋光モード)、一般に比較的
容易に無彩色で高コントラストな表示を得ることができ
る。また、電圧に対する応答性もSTN方式よりも高速
であるという利点を持っている。従って、TN方式をア
クティブマトリクス方式と組み合わせることにより、大
表示容量でコントラスト比が高く、かつ応答速度が速い
液晶表示素子を実現することができる。さらには、カラ
ーフィルタと組み合わせることによって、より付加価値
の高いフルカラー表示を高い表示品質で実現可能である
と考えられる。
A liquid crystal cell having a twist angle of 90 °, so-called T
The N-type liquid crystal cell is inferior to the STN type in terms of steepness of electro-optical characteristics, but since the display principle is the optical rotatory power of light passing through the liquid crystal layer (optical rotation mode), it is relatively easy to achromatic color. A high contrast display can be obtained. It also has the advantage that the response to voltage is faster than the STN method. Therefore, by combining the TN method with the active matrix method, it is possible to realize a liquid crystal display element having a large display capacity, a high contrast ratio, and a high response speed. Furthermore, by combining with a color filter, full-color display with higher added value can be realized with high display quality.

【0013】しかしながら、このような従来技術に係る
アクティブマトリクス方式の液晶表示装置でもやはり、
液晶表示パネルを見る際の方位や角度によって表示画像
が反転して見えたり、表示画が全く見えなかったり、あ
るいは表示が着色して見えるといった現象として観測さ
れ、表示品位の高い液晶表示装置を実現するためには解
決すべき大きな問題となっている。
However, even in such an active matrix type liquid crystal display device according to the prior art,
Observed as a phenomenon that the display image appears to be reversed, the display image is not visible at all, or the display looks colored depending on the direction and angle when viewing the liquid crystal display panel, and realizes a liquid crystal display device with high display quality It is a big problem to be solved in order to do so.

【0014】このような、液晶表示装置における表示画
面の視角依存性を低減させる手段として、特開昭62−21
423 号公報に、 2枚の偏光板の間に液晶セルと光学異方
性が厚み方向に負のポリマーフィルムである複屈折層と
を設置する技術が開示されている。
As means for reducing the viewing angle dependence of the display screen in such a liquid crystal display device, Japanese Patent Laid-Open No. 62-21 has been proposed.
Japanese Patent No. 423 discloses a technique of disposing a liquid crystal cell and a birefringent layer, which is a polymer film having a negative optical anisotropy in the thickness direction, between two polarizing plates.

【0015】一方、特開平3 −67219 号公報には、垂直
配列(配向基板に対して液晶分子が垂直に配列したも
の)した液晶セルに、螺旋ピッチ長と屈折率との積が 4
00nm以下のコレステリック液晶相を示す液晶化合物
(または高分子液晶)からなる複屈折層を液晶セル上に
配置する技術が開示されている。
On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-67219, a liquid crystal cell in which the liquid crystal molecules are vertically arranged (where the liquid crystal molecules are arranged vertically with respect to an alignment substrate) has a product of a spiral pitch length and a refractive index of 4
A technique of disposing a birefringent layer made of a liquid crystal compound (or polymer liquid crystal) showing a cholesteric liquid crystal phase of 00 nm or less on a liquid crystal cell is disclosed.

【0016】一方、ねじれた配列をした液晶セルの場合
には、USTと称するコレステリック液晶相を示す液晶
化合物からなる液晶セルを偏光板間に配置する技術が発
表されている(羽藤 et al,Journal of the SID,1/3,19
93,p.319)。
On the other hand, in the case of a liquid crystal cell having a twisted arrangement, a technique of disposing a liquid crystal cell made of a liquid crystal compound showing a cholesteric liquid crystal phase called UST between polarizing plates has been announced (Hato et al, Journal). of the SID, 1 / 3,19
93, p.319).

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた如く、従来
の液晶表示素子においては、基本的には、液晶に印加す
る電圧により液晶分子の向きを変化させて、その液晶セ
ルに光学的な変化を生じさせるという表示原理を用いて
いるので、液晶表示素子を傾けて見ると液晶分子の向き
が変化して見え、その結果、表示画像の明暗が反転して
見える、あるいは画像が観察者にとって全く識別できな
くなる、といった現象が生じるという問題がある。
As described above, in the conventional liquid crystal display element, basically, the orientation of the liquid crystal molecules is changed by the voltage applied to the liquid crystal, and the liquid crystal cell is optically changed. Since the display principle of causing a liquid crystal display is used, when the liquid crystal display element is tilted, the orientation of liquid crystal molecules appears to change, and as a result, the brightness and darkness of the displayed image appear to be reversed, or the image does not appear to the observer at all. There is a problem that a phenomenon such as inability to identify occurs.

【0018】特に、カラーフィルタと組み合わせてフル
カラー表示を行なう場合には、表示画像の色再現性やコ
ントラスト特性や視角特性など、表示品質に大きく関与
する表示性能がいずれも著しく低下するという問題があ
る。
In particular, when full-color display is performed in combination with a color filter, there is a problem that the display performance, which greatly affects the display quality, such as color reproducibility of display image, contrast characteristics and viewing angle characteristics, is significantly reduced. .

【0019】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、表示画像の色再現性や
コントラスト特性や視角特性等の表示品質に大きく関与
する表示性能を向上して、高品質で良好な表示性能を実
現した液晶表示装置を提供することにある。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to improve display performance which is greatly related to display quality such as color reproducibility of display image, contrast characteristics and viewing angle characteristics. Then, it is to provide a liquid crystal display device which realizes high quality and good display performance.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、第1に、第1の電極が形成された第1の基板と、第
2の電極が形成され前記第1の基板に間隙を有して対向
配置された第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の
基板との間隙に、周囲を封止されて封入・挟持されたね
じれネマティック型の液晶層とを有する液晶セルと、該
液晶セルの上下それぞれに少なくとも 1枚ずつ配置され
た 2枚の偏光板とを有し、駆動回路に接続されて液晶印
加電圧を印加され前記液晶層の液晶分子の姿勢変化に基
づいて透過光に対する旋光性を制御されて駆動され画像
を表示する駆動用液晶表示素子と、前記駆動用液晶表示
素子の基板表面に対して垂直な光軸を持ち、前記液晶層
に対して光学異方性が負である特性を備え、前記駆動用
液晶表示素子の上または下に配置された光学異方素子
と、前記駆動用液晶表示素子の前記 2枚の偏光板のうち
少なくとも表示面側の偏光板の上又は下あるいは上下両
方に配置された、特定方位での光の散乱透過強度がそれ
以外の方向での光の散乱透過強度よりも大きな分布を示
す一方、前記特定方位以外の方位の光は直進して透過さ
せる光散乱透過率異方性を備えた光制御素子と、を具備
することを特徴としている。
In the liquid crystal display device of the present invention, first, a gap is formed between a first substrate on which a first electrode is formed and a second substrate on which the second electrode is formed. A liquid crystal having a second substrate and a twisted nematic liquid crystal layer, the periphery of which is sealed and enclosed / sandwiched in a gap between the first substrate and the second substrate. A liquid crystal cell, and at least one polarizing plate disposed above and below the liquid crystal cell, respectively. The liquid crystal display device for driving, which is driven by controlling the optical rotatory power with respect to the transmitted light and displays an image, has an optical axis perpendicular to the substrate surface of the liquid crystal display device for driving, and has an optical axis different from that of the liquid crystal layer. The liquid crystal display device for driving has a characteristic that the directionality is negative. Of the optical anisotropic element arranged below and at least one of the two polarizing plates of the driving liquid crystal display element above, below, or both above and below the polarizing plate on the display surface side in a specific orientation. Light having a light scattering transmittance anisotropy that shows a distribution in which the light scattering and transmission intensity is larger than the light scattering and transmission intensity in other directions, while allowing light in directions other than the specific direction to go straight through and transmit. And a control element.

【0021】また、上記の液晶表示装置において、前記
光学異方素子が、その光軸が前記液晶層の厚み方向に連
続的にねじれた配列であるねじれ軸を有する光学異方素
子であり、該光学異方素子のねじれ軸が、前記駆動用液
晶表示素子の基板表面に対して垂直に設定されており、
前記光学異方素子の屈折率異方性をΔn、前記光軸のね
じれピッチ長をpとすると、Δn×pの値が、可視光波
長領域の波長よりも小さいことを特徴としている。
Further, in the above liquid crystal display device, the optical anisotropic element is an optical anisotropic element having a twist axis whose optical axis is an array twisted continuously in the thickness direction of the liquid crystal layer, The twist axis of the optically anisotropic element is set perpendicular to the substrate surface of the driving liquid crystal display element,
When the refractive index anisotropy of the optically anisotropic element is Δn and the twist pitch length of the optical axis is p, the value of Δn × p is smaller than the wavelength in the visible light wavelength region.

【0022】また、上記のいずれかの液晶表示装置にお
いて、前記光学異方素子が、光学的に前記特性を備えた
液晶表示素子であることを特徴としている。
Further, in any one of the above liquid crystal display devices, the optical anisotropic element is a liquid crystal display element optically having the above characteristics.

【0023】また、上記のいずれかの液晶表示装置にお
いて、前記光学異方素子が光学的に前記特性を備えた高
分子分散型液晶表示素子であることを特徴としている。
Further, in any one of the above liquid crystal display devices, the optically anisotropic element is a polymer dispersion type liquid crystal display element having the above characteristics optically.

【0024】本発明は、上記目的を達成するものであ
り、液晶表示素子のコントラスト比や表示色の視角依存
性を同時に軽減することができるものである。
The present invention achieves the above object, and can simultaneously reduce the viewing angle dependence of the contrast ratio and display color of a liquid crystal display element.

【0025】即ち本発明は、液晶表示素子の所定のコン
トラスト比が得られる領域はそのままの特性で保ちつ
つ、それとは別に所定のコントラスト比が得られないあ
る特定の方位換言すれば視角におけるコントラスト比を
向上して、画面全体にわたっての全方位からの視角特性
を良好なものとする技術である。
That is, according to the present invention, the region where the predetermined contrast ratio of the liquid crystal display element is obtained is maintained as it is, but the predetermined contrast ratio is not obtained separately from the certain direction. In other words, the contrast ratio at the viewing angle. To improve the viewing angle characteristics from all directions over the entire screen.

【0026】旋光モードあるいは複屈折モードの液晶表
示素子においては、光が液晶表示素子の表示面に対して
垂直に入射する場合と、斜めに入射する場合とでは、液
晶表示素子中を伝搬する光の偏光状態が異なるものとな
る。この偏光状態の違いが表示画像の明暗の反転現象や
着色現象等に直接に反映する。
In the liquid crystal display element of the optical rotation mode or the birefringence mode, light propagating in the liquid crystal display element is divided into two cases, that is, when the light is incident perpendicularly to the display surface of the liquid crystal display element and when it is incident obliquely. Will have different polarization states. This difference in polarization state is directly reflected in the phenomenon of inversion of brightness and darkness of the display image, the coloring phenomenon, and the like.

【0027】このような現象は一般に、液晶表示素子の
表示面を見る角度を表示面法線から大きく傾けて行くに
従って、より顕著に観測されるようになる。そしてこれ
は、液晶層に電圧を印加する手段を有し、駆動回路系に
接続されて駆動される液晶表示パネル(以下駆動用液晶
セルと呼ぶことにする)の液晶層に電圧が印加されてい
る場合の画素において特に顕著に見られる現象である。
In general, such a phenomenon becomes more remarkable as the angle of viewing the display surface of the liquid crystal display device is greatly inclined from the normal to the display surface. This has means for applying a voltage to the liquid crystal layer, and a voltage is applied to the liquid crystal layer of a liquid crystal display panel (hereinafter referred to as a driving liquid crystal cell) that is driven by being connected to a driving circuit system. This is a phenomenon that is particularly noticeable in the pixel when there is.

【0028】図5は、従来のTN方式の液晶表示素子の
表示面法線から左右の方向に 0°から60°まで傾けた際
の(以下、表示面法線からの傾き角を視角と称すること
にする)、表示画像のコントラスト比の視角依存性を示
す図である。図5においては、ノーマリーオープンモー
ド(100)とノーマリークローズモード(101)と
の 2つの場合について示している。ここで、ノーマリー
オープンモードの液晶表示素子とは、電圧無印加時には
明状態が、電圧印加時には暗状態が得られる構造の液晶
表示素子である。そしてノーマリークローズモードと
は、ノーマリーオープンモードの逆で、電圧無印加時に
は暗状態が、電圧印加時には明状態が得られる構造の液
晶表示素子である。これらを比較すると、ノーマリーク
ローズモードの方がノーマリーオープンモードよりもコ
ントラスト比の視角依存性が少ないことが分かる。ここ
で、コントラスト比とは、光が透過した状態(明状態)
の輝度を光が遮断された状態(暗状態)の輝度で割った
値であり、コントラスト比は暗状態の輝度に大きく影響
される。
FIG. 5 shows a conventional TN type liquid crystal display device when tilted from 0 ° to 60 ° in the left-right direction from the display surface normal (hereinafter, the tilt angle from the display surface normal is referred to as the viewing angle). It is a figure which shows the viewing angle dependence of the contrast ratio of a display image. FIG. 5 shows two cases of the normally open mode (100) and the normally closed mode (101). Here, the normally open mode liquid crystal display element is a liquid crystal display element having a structure in which a bright state is obtained when no voltage is applied and a dark state is obtained when a voltage is applied. The normally closed mode is the reverse of the normally open mode, and is a liquid crystal display device having a structure in which a dark state is obtained when no voltage is applied and a bright state is obtained when a voltage is applied. Comparing these, it can be seen that the normally closed mode has less viewing angle dependence of the contrast ratio than the normally open mode. Here, the contrast ratio is the state where light is transmitted (bright state)
Is a value obtained by dividing the brightness of the image by the brightness in the state where light is blocked (dark state), and the contrast ratio is greatly affected by the brightness in the dark state.

【0029】そこで、ノーマリーオープンモードとノー
マリークローズモードとの暗状態の輝度の左右方向にお
ける視角依存性を測定してみると、図6に示すような特
性が得られる。ノーマリーオープンモードの場合を20
1で、ノーマリークローズモードの場合を202で示し
た。同図から明らかなように、ノーマリークローズモー
ドの方がノーマリーオープンモードよりも暗状態の視角
依存性が小さく、その結果、ノーマリークローズモード
の方がノーマリーオープンモードよりコントラスト比の
視角特性が良くなる。
Then, when the viewing angle dependence of the brightness in the left-right direction in the dark state in the normally open mode and the normally closed mode is measured, the characteristics as shown in FIG. 6 are obtained. 20 in normally open mode
1 and 202 in the normally closed mode. As can be seen from the figure, the normally closed mode has a smaller viewing angle dependency in the dark state than the normally open mode, and as a result, the normally closed mode has a contrast ratio viewing angle characteristic more than that of the normally open mode. Will get better.

【0030】ノーマリーオープンモードとノーマリーク
ローズモードとの、暗状態における視角特性の違いを考
察してみると、ノーマリーオープンモードの場合は暗状
態を得るために電圧を液晶セルに印加しており、液晶分
子が基板表面にほぼ90°に立ち上がった配列つまり垂直
配列の状態であるのに対して、ノーマリークローズモー
ドの場合の暗状態は、液晶セルに電圧が印加されておら
ず液晶セル中の液晶分子は基板に対して水平にねじれた
配列状態となっている。従って、これらのモードの視角
特性の違いは、液晶セルの分子配列状態の違いに起因し
ており、垂直配列状態の方が水平にねじれた配列状態よ
りも視角特性が悪い。
Considering the difference in the viewing angle characteristics in the dark state between the normally open mode and the normally closed mode, in the normally open mode, a voltage is applied to the liquid crystal cell to obtain the dark state. However, while the liquid crystal molecules are in an arrangement in which the liquid crystal molecules rise up to about 90 ° on the surface of the substrate, that is, in a vertical arrangement, the dark state in the normally closed mode is a state in which no voltage is applied to the liquid crystal cell. The liquid crystal molecules inside are arranged in a twisted state horizontally with respect to the substrate. Therefore, the difference in the viewing angle characteristics of these modes is caused by the difference in the molecular alignment state of the liquid crystal cell, and the vertical alignment state has a worse viewing angle characteristic than the horizontally twisted alignment state.

【0031】例えば、垂直配列状態の液晶セルを、 3次
元の屈折率楕円体で表すと、図7に示すような屈折率楕
円体301となる。ここで、図中z軸は液晶セルの厚み
方向であり、xy平面は液晶セルの基板面に相当してい
る。複屈折現象は、この屈折率楕円体301の中心点を
ある方向から観測する場合のその観測点と屈折率楕円体
301の中心点とを結んだ視軸302を法線とする、屈
折率楕円体301の中心点上の法線面が屈折率楕円体3
01を切断する際に形成される楕円状の切断面の形状
(ここでは、 2次元面内の屈折率体303と呼ぶ)によ
り示される。この2次元面内の屈折率体303の長軸と
短軸の長さの差が、常光と異常光の位相差に相当し、液
晶セルを挟む偏光板の透過軸が互いに直交していれば、
その位相差が零のとき液晶セルの透過光は遮断され、位
相差が零ではないときにはその位相差と入射光の波長に
応じた透過光が生じる。液晶セルの基板面に垂直に光が
入射した場合(すなわち液晶セルを真正面から見たと
き)には、前記の 2次元面内の屈折率体は円304とな
り、常光と異常光の位相差は零となるが、液晶セルの基
板面から傾いた方向、例えば視軸302の方向の光が入
射した場合には、屈折率体303は楕円となり、常光と
異常光の位相差が生じて、真正面方向と斜め方向とでは
液晶セルを透過する光の偏光状態が異なったものとな
る。よって、位相差に基づいた着色現象が楕円偏光の場
合に発生する。
For example, when a liquid crystal cell in a vertically aligned state is represented by a three-dimensional refractive index ellipsoid, a refractive index ellipsoid 301 as shown in FIG. 7 is obtained. Here, the z-axis in the drawing is the thickness direction of the liquid crystal cell, and the xy plane corresponds to the substrate surface of the liquid crystal cell. The birefringence phenomenon is a refractive index ellipse whose normal is the visual axis 302 connecting the observation point and the central point of the refractive index ellipsoid 301 when the central point of the refractive index ellipsoid 301 is observed from a certain direction. The normal line on the center point of the body 301 is the index ellipsoid 3.
It is indicated by the shape of an elliptical cut surface formed when cutting 01 (here, referred to as a two-dimensional in-plane refractive index body 303). If the difference between the long axis and the short axis of the refractive index body 303 in this two-dimensional plane corresponds to the phase difference between ordinary light and extraordinary light, and the transmission axes of the polarizing plates sandwiching the liquid crystal cell are orthogonal to each other. ,
When the phase difference is zero, the transmitted light of the liquid crystal cell is blocked, and when the phase difference is not zero, the transmitted light corresponding to the phase difference and the wavelength of the incident light is generated. When light is incident perpendicularly to the substrate surface of the liquid crystal cell (that is, when the liquid crystal cell is viewed from directly in front), the refractive index body in the two-dimensional plane is a circle 304, and the phase difference between ordinary and extraordinary light is Although it is zero, when light in a direction inclined from the substrate surface of the liquid crystal cell, for example, the direction of the visual axis 302 is incident, the refractive index body 303 becomes an ellipse, and the phase difference between the ordinary ray and the extraordinary ray occurs, causing a direct frontal view. The polarization state of light passing through the liquid crystal cell is different between the direction and the oblique direction. Therefore, the coloring phenomenon based on the phase difference occurs in the case of elliptically polarized light.

【0032】従って、液晶セルの視角特性を改善するた
めには、電圧印加時の液晶セルの屈折率楕円体を改善す
ることが必要である。
Therefore, in order to improve the viewing angle characteristics of the liquid crystal cell, it is necessary to improve the refractive index ellipsoid of the liquid crystal cell when a voltage is applied.

【0033】以下に、図7に示す垂直配列状態の屈折率
楕円体301に基づいて、視角特性改善の理論の主要概
念について説明する。
The main concept of the theory of improving the viewing angle characteristic will be described below based on the refractive index ellipsoid 301 in the vertically arranged state shown in FIG.

【0034】図7の屈折率楕円体301を見る角度、即
ち視角305を大きくしていくと、視軸302の 2次元
面内の屈折率体303は長軸306の長さ方向に大きく
なり、視軸302の方向から見た際よりも位相差の大き
な透過光が観測される。
As the viewing angle of the refractive index ellipsoid 301 in FIG. 7, that is, the viewing angle 305 is increased, the refractive index body 303 in the two-dimensional plane of the visual axis 302 increases in the longitudinal direction of the major axis 306, Transmitted light having a larger phase difference than when viewed from the direction of the visual axis 302 is observed.

【0035】しかし理想的には、視角を変化した際にも
そのいずれの方位からでも 2次元面内の屈折率体303
の形状が変化しないことが望ましい。このような光の位
相差が視角に依存して変化する性質を、光学的に補償す
るためは、図8に示すような円盤状の屈折率楕円体40
1で示されるような光学特性を有する負の光学異方性を
備えた光学異方板を、その屈折率楕円体401のz軸が
図7に示した屈折率楕円体301で示されるような光学
特性を持つ液晶セルの屈折率楕円体301のz軸上と同
方向に一致するように配置することによって実現できる
ものと考えられる。即ち、屈折率楕円体401で示され
る光学特性の光学異方板を、駆動用液晶セルの上層ある
いは下層に隣接して配置することにより実現できるはず
である。このようにすることにより、視角305を大き
くして行った場合でも、屈折率楕円体301の 2次元面
内の屈折率体303がその長軸306の長さ方向に大き
くなるのに対して、短軸307の長さ方向の屈折率が大
きくなる。その結果、それらが合成されて表示面側に出
てくる表示に係る光における 2次元内の屈折率体303
は、直線偏光になる。よって、屈折率楕円体401で示
される光学特性を備えた負の光学異方板を上記のように
用いることにより、駆動用液晶セルの屈折率楕円体30
1を光学的に補償することができ、その視角特性が飛躍
的に向上するはずである。実際上、図8に示すような屈
折率楕円体は、光軸が連続的にねじれた配列の光学異方
性物質を用いて形成された光学異方性膜(光学異方性
層)をはじめとする光学異方素子によって実現できるは
ずである。
However, ideally, when the viewing angle is changed, the refractive index body 303 in the two-dimensional plane can be seen from any direction.
It is desirable that the shape of does not change. In order to optically compensate for such a property that the phase difference of light changes depending on the viewing angle, a disc-shaped index ellipsoid 40 as shown in FIG. 8 is used.
The optical anisotropic plate having the negative optical anisotropy having the optical characteristics as shown in 1 has an index ellipsoid 401 whose z axis is as shown by the index ellipsoid 301 shown in FIG. It is considered that this can be realized by arranging the liquid crystal cell having optical characteristics so as to coincide with the z-axis of the refractive index ellipsoid 301 in the same direction. That is, it should be realized by disposing the optically anisotropic plate having the optical characteristics represented by the refractive index ellipsoid 401 adjacent to the upper layer or the lower layer of the driving liquid crystal cell. By doing so, even when the viewing angle 305 is increased, the refractive index body 303 in the two-dimensional plane of the refractive index ellipsoid 301 becomes large in the longitudinal direction of its major axis 306. The refractive index of the minor axis 307 in the length direction increases. As a result, in the two-dimensional refractive index body 303 in the light related to the display that is synthesized and appears on the display surface side.
Becomes linearly polarized light. Therefore, by using the negative optical anisotropic plate having the optical characteristics represented by the refractive index ellipsoid 401 as described above, the refractive index ellipsoid 30 of the driving liquid crystal cell is used.
1 can be optically compensated, and the viewing angle characteristics should be dramatically improved. In practice, the refractive index ellipsoid as shown in FIG. 8 includes an optically anisotropic film (optically anisotropic layer) formed by using an optically anisotropic substance in which the optical axes are continuously twisted. Should be realized by the optical anisotropic element.

【0036】しかしながら、一般に、駆動用液晶セル
は、その液晶セルに印加する電圧によって可視波長領域
の光(一般には 380nmから 750nmまでの領域)の偏
光方向を積極的に変化させることで画像を表示している
が、上記のような光学補償用の光学異方素子の場合、そ
の光学異方素子の光軸が連続的にねじれているため、そ
の光学異方素子の光学条件によっては旋光性が生じるこ
とがある。ここで旋光性とは、光が媒質中を進行するに
従ってその光の振動方向がその進行方向を軸として左ま
たは右に旋回する性質のことを示す。
However, in general, the driving liquid crystal cell displays an image by positively changing the polarization direction of light in the visible wavelength region (generally, the region from 380 nm to 750 nm) by the voltage applied to the liquid crystal cell. However, in the case of the optical anisotropic element for optical compensation as described above, since the optical axis of the optical anisotropic element is continuously twisted, optical rotatory power may be caused depending on the optical condition of the optical anisotropic element. May occur. Here, the optical rotatory property refers to a property in which, as the light travels in the medium, the vibration direction of the light turns to the left or right around the traveling direction as an axis.

【0037】光軸が連続的にねじれた光学異方素子のリ
タデーション値を一定としたとき、光軸のねじれピッチ
が長い場合、光はその光軸のねじれに従ってその偏光面
を回転させるが、光軸のねじれピッチが短い場合には、
光はその光軸のねじれに追従できなくなり旋光現象は起
きない。光学異方素子の旋光性が大きいと、素子を透過
する光の偏光面を変化させてしまい、その結果、コント
ラスト比を減少させてしまったり、場合によっては光の
波長により偏光面が種々変化して、光学異方素子を透過
した光が着色するなどの問題が生じる。従って、少なく
とも光学異方素子の可視光に対する旋光性は、駆動用液
晶セルの可視光に対する旋光性に比べて小さくなるよう
にすることが必要である。この旋光性は、媒質を透過す
る光の波長と、光が透過する媒質とに大きく依存してい
る。そして旋光性の大小は、光軸の変化に対する媒質の
リタデーション値の変化の度合いで表される。従って、
駆動用液晶セルの旋光性の大小は、駆動用液晶セルの、
常光に対する屈折率no と異常光に対する屈折率ne と
の差をΔn1 (=ne −no :屈折率異方性)、液晶層
の厚みをd1 、液晶層のねじれ配列の角度(ツイスト
角)をT1 とすると、 Δn1 ・d1 /T1 =R1 /T1 、ただし、R1 =Δn1 ・d1 (リタデーシ ョン値) …(1.1) で表すことができる。同様に、位相差補償用の光学異方
素子の旋光性の大小は、その光学異方素子の光学異方性
物質の屈折率異方性をΔn2 、積層された光学異方性物
質層の厚みをd2 、光学異方性物質層の光軸の総ねじれ
角度をT2 とすると、 Δn2 ・d2 /T2 =R2 /T2 、ただしR2 =Δn2 ・d2 …(1.2) で表すことができる。従って、位相差補償用の光学異方
素子の旋光性と駆動用液晶セルの旋光性の大小関係は、
式(1.1)、(1.2)から (R1 /T1 )>(R2 /T2 )…(1.3) となることが判る。
When the retardation value of an optical anisotropic element in which the optical axis is continuously twisted is constant and the twist pitch of the optical axis is long, the light rotates its polarization plane according to the twist of the optical axis. If the twist pitch of the shaft is short,
Light cannot follow the twist of its optical axis, and the optical rotation phenomenon does not occur. If the optical anisotropy of the optical anisotropic element is large, the polarization plane of the light passing through the element is changed, and as a result, the contrast ratio is reduced, and in some cases, the polarization plane is changed depending on the wavelength of the light. As a result, there arises a problem that the light transmitted through the optically anisotropic element is colored. Therefore, it is necessary that at least the optical rotatory power of the optically anisotropic element with respect to visible light is smaller than the optical rotatory power of the driving liquid crystal cell with respect to visible light. This optical rotatory power largely depends on the wavelength of light that passes through the medium and the medium through which the light passes. The magnitude of the optical rotatory power is represented by the degree of change of the retardation value of the medium with respect to the change of the optical axis. Therefore,
The magnitude of the optical rotatory power of the driving liquid crystal cell is
The difference between the refractive index no for ordinary light and the refractive index ne for extraordinary light is Δn1 (= ne-no: refractive index anisotropy), the thickness of the liquid crystal layer is d1, and the twist alignment angle of the liquid crystal layer (twist angle) is T1. Then, .DELTA.n1 .multidot.d1 / T1 = R1 / T1 where R1 = .DELTA.n1 .d1 (retardation value) (1.1) Similarly, the magnitude of the optical rotatory power of the optically anisotropic element for phase difference compensation depends on the refractive index anisotropy of the optically anisotropic material of the optically anisotropic element is Δn2, and the thickness of the laminated optically anisotropic material layer. Where d2 is the total twist angle of the optical axis of the optically anisotropic substance layer, and T2 is Δn2.d2 / T2 = R2 / T2, where R2 = .DELTA.n2.d2 (1.2). Therefore, the magnitude relationship between the optical rotatory power of the optical anisotropic element for phase difference compensation and the optical rotatory power of the driving liquid crystal cell is
From equations (1.1) and (1.2), it can be seen that (R1 / T1)> (R2 / T2) ... (1.3).

【0038】光学異方素子の光軸が連続的にねじれてい
る場合の、その内部での光の伝搬は、次式によって示さ
れるパラメータで表すことができる(C.Z.Van Doorn,Rh
ysics Letters 42A,7(1973) )。 f=λ/(p×Δn)、ただしλは真空中の光の波長(可視の波長範囲)、p は光軸のねじれピッチ長(p=d/T)…(1.4) f<<1の場合には、光学異方素子中の光は偏光面が光
軸のねじれ角に従って変化し旋光性を持つ。先述したよ
うに光学異方素子は旋光性が小さいことが望ましく、光
学異方素子はf>>1の条件を満たすことが必要であ
る。よって、光学異方素子は、式(1.4)から、 p×Δn<λ …(1.5) が成り立つことが必要であることが導き出される。
When the optical axis of the optical anisotropic element is continuously twisted, the propagation of light inside the optical anisotropic element can be expressed by the parameter shown by the following equation (CZVan Doorn, Rh
ysics Letters 42A, 7 (1973)). f = λ / (p × Δn), where λ is the wavelength of light in vacuum (visible wavelength range), p is the twist pitch length of the optical axis (p = d / T) (1.4) f << In the case of 1, the polarization plane of the light in the optical anisotropic element changes in accordance with the twist angle of the optical axis and has optical rotatory power. As described above, the optical anisotropic element preferably has a small optical rotatory power, and the optical anisotropic element needs to satisfy the condition of f >> 1. Therefore, it is deduced from the formula (1.4) that the optical anisotropic element needs to satisfy p × Δn <λ (1.5).

【0039】ところで、ツイスト角が非常に大きい、す
なわち螺旋ピッチの長さが短い液晶をコレステリック液
晶と一般に称しているが、このコレステリック液晶の螺
旋ピッチの長さpと平均屈折率nとの積n×pの値が、
可視波長範囲にあると(この範囲は条件によって異なる
が、短波長端は 360nmから 400nm程度、長波長端は
760nmから 830nm程度の範囲である)、選択反射を
生じる(J.L.Fergason;Molecular Crystals.1.293(196
6))。
By the way, a liquid crystal having a very large twist angle, that is, a liquid crystal having a short spiral pitch length is generally called a cholesteric liquid crystal. The product n of the spiral pitch length p and the average refractive index n of this cholesteric liquid crystal is used. The value of × p is
In the visible wavelength range (this range varies depending on the conditions, but the short wavelength end is about 360 nm to 400 nm, and the long wavelength end is
Selective reflection occurs (JLFergason; Molecular Crystals.1.293 (196 nm to 830 nm)).
6)).

【0040】このような現象はコレステリック液晶セル
のみに見られる現象ではなく、光学異方性体の光軸が連
続的にねじれた光学異方素子で一般に起こり得るもので
ある。この選択反射が生じると、光学異方素子の着色現
象が生じて表示色が変化する。従って、光学異方素子を
形成する光学異方性物質の平均屈折率nと、光軸のねじ
れピッチpとの積n×pが可視波長範囲からは除かれる
ようにしてやれば、着色現象を防止することができる。
Such a phenomenon is not a phenomenon observed only in a cholesteric liquid crystal cell, but can generally occur in an optically anisotropic element in which the optical axis of an optically anisotropic body is continuously twisted. When this selective reflection occurs, a coloring phenomenon of the optically anisotropic element occurs and the display color changes. Therefore, if the product n × p of the average refractive index n of the optically anisotropic substance forming the optically anisotropic element and the twist pitch p of the optical axis is excluded from the visible wavelength range, the coloring phenomenon can be prevented. can do.

【0041】しかしながら、上記には視角制御の原理を
概念的に説明したが、その際のしきい値電圧以上の電圧
が印加された駆動用液晶セルの屈折率楕円体は、実際に
は、図7に示したような簡単な楕円体形ではない。TN
方式の駆動用液晶セルに暗状態が得られる値の電圧を印
加した際の液晶セル中の分子配列状態は、実際には、図
9に示すような曲線で示されるような状態となる。図9
中の曲線7、8は、それぞれチルト(傾き)角、ツイス
ト(ねじれ)角を示している。ここで、図10に示すよ
うに、チルト角とは液晶セルの表示面つまり表示側の基
板主面をxy面としたときこのxy面に対する液晶分子
601の長軸602の傾き角603であり、またツイス
ト角とは液晶分子601の長軸602をz軸方向からx
y面上に投射した射影とx軸とのなす角604である。
However, although the principle of the viewing angle control has been conceptually described above, the refractive index ellipsoid of the driving liquid crystal cell to which a voltage higher than the threshold voltage at that time is applied is actually shown in FIG. It is not a simple ellipsoidal shape as shown in 7. TN
When a voltage having a value capable of obtaining a dark state is applied to the driving liquid crystal cell of the method, the molecular alignment state in the liquid crystal cell actually becomes a state shown by a curve as shown in FIG. FIG.
Curves 7 and 8 therein indicate a tilt angle and a twist angle, respectively. Here, as shown in FIG. 10, the tilt angle is the tilt angle 603 of the major axis 602 of the liquid crystal molecules 601 with respect to the xy plane when the display surface of the liquid crystal cell, that is, the display-side substrate main surface is the xy plane. The twist angle means that the long axis 602 of the liquid crystal molecule 601 is x from the z-axis direction.
An angle 604 formed by the projection projected on the y-plane and the x-axis.

【0042】電圧が印加された状態では、液晶セルの厚
さ方向中央付近では液晶分子がほとんど90°(垂直)に
傾いているが、上下の基板表面付近では、基板表面の配
向規制力の影響を受けて、実際には液晶分子はあまり傾
かない。またこのとき、上下基板間でのツイスト角はS
の字型の分布となる。このことから明らかなように、電
圧を印加した際の液晶層の分子配列は完全な垂直配列状
態とはならない。このような配列状態は、視角特性に大
きく悪影響を及ぼす。
When a voltage is applied, the liquid crystal molecules are tilted almost 90 ° (vertically) near the center of the liquid crystal cell in the thickness direction, but near the upper and lower substrate surfaces, the influence of the alignment regulating force of the substrate surface As a result, the liquid crystal molecules do not actually tilt much. At this time, the twist angle between the upper and lower substrates is S
The distribution is in the shape of. As is apparent from this, the molecular alignment of the liquid crystal layer when a voltage is applied is not in a completely vertical alignment state. Such an array state has a great adverse effect on the viewing angle characteristics.

【0043】図11は、しきい値電圧以上の電圧が印加
されたノーマリーオープンモードのTN方式の液晶表示
装置の暗状態の視角特性を示す図である。これは、図1
2に示したような座標系において、液晶表示素子を上下
左右の 4方位、即ち、方位角φが 0°(右方位)、90°
(上方位)、 180°(左方位)、 270°(下方位)の場
合それぞれについて、視角θを 0°から60°まで変化さ
せたときの液晶セルの透過率を測定した結果である。図
12から、上−下方位と左−右方位の視角透過率曲線は
一致していない。また、上方位と下方位を比較すると、
同一の角度(つまり視角の上下といった方位を除いた、
視角の絶対値である角度の値)に対して透過率は大きく
異なっていることが判る。
FIG. 11 is a diagram showing a viewing angle characteristic in a dark state of a normally open mode TN mode liquid crystal display device to which a voltage higher than a threshold voltage is applied. This is shown in FIG.
In the coordinate system as shown in Fig. 2, the liquid crystal display element is placed in four directions of up, down, left and right, that is, the azimuth angle φ is 0 ° (right azimuth), 90 °
(Upward azimuth), 180 ° (left azimuth), and 270 ° (lower position) are the results of measuring the transmittance of the liquid crystal cell when the viewing angle θ was changed from 0 ° to 60 °. From FIG. 12, the viewing angle transmittance curves of the upper-lower position and the left-right direction do not match. Also, comparing the upper direction and the lower position,
The same angle (that is, except for the azimuth such as the vertical direction of the viewing angle,
It can be seen that the transmittance greatly differs with respect to the angle value which is the absolute value of the viewing angle.

【0044】一方、垂直配列した液晶セルの場合には、
図13に示すように、上方位と下方位、左方位と右方位
とで、それぞれ互いに逆方位どうしでの視角透過率曲線
はほぼ同じ形になっている。
On the other hand, in the case of a vertically aligned liquid crystal cell,
As shown in FIG. 13, the viewing angle transmittance curves in the upper azimuth and the lower azimuth, and the left azimuth and the right azimuth are substantially the same in the mutually opposite azimuths.

【0045】ねじれ配列を持つ駆動用液晶セルに電圧を
印加した場合、その駆動用液晶セルの屈折率楕円体は、
図7に示したような単純な形状ではなく、実際には液晶
セルの中央付近の液晶分子の傾きや基板表面付近のねじ
れ配列部の影響を受けて、図7を変形させたような形状
となる(図示省略)。
When a voltage is applied to the driving liquid crystal cell having the twisted arrangement, the refractive index ellipsoid of the driving liquid crystal cell is
7 is not a simple shape as shown in FIG. 7, but is actually a shape obtained by deforming FIG. 7 due to the influence of the tilt of liquid crystal molecules near the center of the liquid crystal cell and the twist alignment portion near the substrate surface. (Not shown).

【0046】従って、TN方式やSTN方式の駆動用液
晶セルに対して好適に用いることのできる光学補償用の
屈折率楕円体としては、駆動用液晶セルの屈折率楕円体
に適合させるためには、図8のような完全な(換言すれ
ば理論上の、あるいは理想的な)円盤形ではなく、多少
変形させた複雑な形状であることが望ましいことにな
る。
Therefore, as the refractive index ellipsoid for optical compensation which can be preferably used for the driving liquid crystal cell of the TN system or the STN system, in order to adapt to the refractive index ellipsoid of the driving liquid crystal cell. It is desirable that the disk shape is not a perfect (in other words, theoretical or ideal) disk shape as shown in FIG. 8, but a slightly deformed complicated shape.

【0047】図14、図15、図16は、透過軸を互い
に直交させた 2枚の偏光板間に光学異方素子を配置し
て、図11及び図13に示した場合と同様に液晶表示装
置全体としての視角特性を測定したものである。光学異
方素子としては、カイラルネマティック液晶を用いた液
晶セルを作成し、これを使用した。そのΔnは0.039
で、液晶層厚は12μm、ピッチpは図14に示したもの
の場合が 0.248μm、図15に示したものの場合が0.73
8 μm、図16に示したものの場合が 5.3μmであり、
ねじれ角は回転数で表すとそれぞれ48.25 回転、 16.25
回転、2.25回転である。なお、上下方位を×印のプロッ
トで、左右方位を○印のプロットで、それぞれ示してあ
る。ねじれ角が小さいと、上下と左右方位の透過率が異
なり、ねじれ角が大きいと上下と左右方位の透過率が一
致していることが、図14、15、16から判る。これ
は、ねじれ角が大きいと光学異方素子の屈折率楕円体は
完全な円盤形となり、ねじれ角が小さいと円盤形が歪ん
だ形になることを示している。
FIGS. 14, 15 and 16 show a liquid crystal display similar to the case shown in FIGS. 11 and 13, in which an optical anisotropic element is arranged between two polarizing plates whose transmission axes are orthogonal to each other. The visual angle characteristics of the entire device are measured. As the optically anisotropic element, a liquid crystal cell using a chiral nematic liquid crystal was prepared and used. The Δn is 0.039
The liquid crystal layer thickness is 12 μm, and the pitch p is 0.248 μm in the case shown in FIG. 14 and 0.73 in the case shown in FIG.
8 μm, the case of the one shown in FIG. 16 is 5.3 μm,
The twist angles are 48.25 rotations and 16.25 rotations, respectively.
It is 2.25 revolutions. It should be noted that the vertical direction is shown by a cross mark and the horizontal direction is shown by a good circle mark. It can be seen from FIGS. 14, 15 and 16 that when the twist angle is small, the transmittance in the vertical and horizontal directions is different, and when the twist angle is large, the transmittance in the vertical and horizontal directions is the same. This indicates that the refractive index ellipsoid of the optical anisotropic element becomes a perfect disc shape when the twist angle is large, and the disc shape becomes distorted when the twist angle is small.

【0048】さて、本発明の視角改善効果は、図14、
15、16に示したいずれの条件の場合においても発揮
することが可能であるが、すでに述べたように電圧印加
時の駆動用液晶セルの屈折率楕円体は、理論上の幾何学
的に正確な楕円体と比べて歪んだ形をしていると考えら
れるので、それに重ねる光学異方素子の屈折率楕円体も
それに対応して歪んでいる方が、よりその効果が発揮で
きるはずである。
Now, the visual angle improving effect of the present invention is shown in FIG.
Although it can be exhibited under any of the conditions shown in 15 and 16, the refractive index ellipsoid of the driving liquid crystal cell when a voltage is applied is theoretically geometrically accurate as described above. It is considered that the shape is more distorted than that of an ellipsoid, so that the effect should be more exhibited if the refractive index ellipsoid of the optical anisotropic element to be overlaid is also distorted correspondingly.

【0049】即ち、光学異方素子における旋光の回転数
を比較的小さくした場合の特性の方が、実際はさらに望
ましいものである。
That is, the characteristic in the case where the rotation number of the optical rotation in the optically anisotropic element is made relatively small is actually more desirable.

【0050】このように、光学異方素子における旋光の
回転数が小さい場合、ピッチpは長くなる。一方、光学
異方素子の屈折率nは上記の場合 1.5であったので、先
ほど述べたn×pに対する条件としては、n×pの値を
可視波長範囲のうちの長波長端以上とする条件の方が、
より好ましいと言える。
As described above, when the rotation number of the optical rotation in the optical anisotropic element is small, the pitch p becomes long. On the other hand, since the refractive index n of the optically anisotropic element is 1.5 in the above case, the condition for n × p described above is that the value of n × p is equal to or longer than the long wavelength end of the visible wavelength range. Is more
It can be said that it is more preferable.

【0051】また、本発明において、光学異方素子の光
学条件や、Δn×d(dは液晶層の厚さ)で示されるリ
タデーション値や、旋光回転数や、光軸の螺旋軸に対す
る傾き角ならびに回転方向や、光学異方素子中の光学異
方性物質の光軸の向きを外から変化させることによって
も、その効果は異なってくる。特に、回転方向について
は、光学異方素子の光軸の回転方向と駆動用液晶セルの
ねじれ方向とが同一の場合と逆の場合とではその効果が
大きく異なる。
In the present invention, the optical conditions of the optically anisotropic element, the retardation value represented by Δn × d (d is the thickness of the liquid crystal layer), the rotation number of the optical rotation, and the tilt angle of the optical axis with respect to the spiral axis. Also, the effect is changed by changing the rotation direction or the direction of the optical axis of the optically anisotropic substance in the optically anisotropic element from the outside. In particular, regarding the rotation direction, the effect is greatly different depending on whether the rotation direction of the optical axis of the optical anisotropic element and the twisting direction of the driving liquid crystal cell are the same or opposite.

【0052】以上に述べた光学異方性が負の位相差補償
板については、 2値表示の場合に大きな効果を発揮する
はずである。これは、電圧が印加されたときの液晶分子
の傾きが唯一つの場合のみであるためである。つまり、
各画素の表示状態はオン/オフの 2値で変化するためで
ある。
The retardation compensator having negative optical anisotropy described above should exert a great effect in the case of binary display. This is because there is only one tilt of the liquid crystal molecule when a voltage is applied. That is,
This is because the display state of each pixel changes depending on the binary value of ON / OFF.

【0053】しかしながら、液晶分子の傾きを変化させ
ることで、その傾きに対応して複数階調の階調表示を実
現する液晶表示装置の場合には、視角改善効果は上記の
みでは未だ不十分であると言える。
However, in the case of a liquid crystal display device that realizes gradation display of a plurality of gradations by changing the inclination of liquid crystal molecules, the above effect of improving the viewing angle is still insufficient. It can be said that there is.

【0054】図17に、そのような階調表示を行なう従
来のノーマリーオープンモードTN型液晶表示装置にお
ける、 8階調表示時の輝度一視角特性を示す。
FIG. 17 shows the luminance-visual angle characteristics at the time of 8-gradation display in the conventional normally open mode TN type liquid crystal display device which performs such gradation display.

【0055】左右方位(図17(a))については、入
射角が40°でも各階調輝度値は正面での順位を保ったま
まである。つまり、実用的な視角は40°程度までは保た
れていると言って良い。一方、上下方位(図17
(b))については、階調輝度の順位が特に下方向での
入射角が10°付近で、既に入れ替わってしまっており、
階調表示性が特に下方向で大きく損なわれていることが
判る。
Regarding the horizontal azimuth (FIG. 17A), even if the incident angle is 40 °, the gradation luminance values remain in the frontal order. In other words, it can be said that the practical viewing angle is maintained up to about 40 °. On the other hand, the vertical direction (Fig. 17
Regarding (b)), the order of the gradation luminance has already been changed especially when the incident angle is about 10 ° in the downward direction,
It can be seen that the gradation display property is greatly impaired especially in the downward direction.

【0056】このようなノーマリーオープンモードTN
型液晶表示素子の偏光板と液晶セルとの間に、前記の図
8に示すような光学特性を有する負の光学異方素子を配
置した場合の、液晶表示装置の視角特性を図18に示
す。この場合、左右方位(図18(a))については、
階調レベル8 の輝度は図17の場合と比較して、入射角
に依存した変化が少ない。一方、上下方位については、
上方位では階調間の輝度順位は入射角を大きくしても均
整を保っており、十分良好な表示の実現に対応できると
考えられるが、下方位では輝度の低下が著しく、下方10
〜20°で既に明暗が著しく反転していることが判る。こ
れは、前記の図17に示したような光学異方素子を用い
ない場合よりも、視角特性はむしろいっそう悪化してい
ると言える。このような視角特性の液晶表示装置では、
視角特性が極めて劣悪であるので、良好な表示を実現す
ることが極めて困難である。
Such a normally open mode TN
FIG. 18 shows the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device when the negative optical anisotropic element having the optical characteristics shown in FIG. 8 is arranged between the polarizing plate and the liquid crystal cell of the liquid crystal display element. . In this case, regarding the left and right azimuth (FIG. 18A),
The luminance at the gradation level 8 has less change depending on the incident angle as compared with the case of FIG. On the other hand, regarding the vertical direction,
In the upper azimuth, the luminance rank among the gradations is kept uniform even if the incident angle is increased, and it is thought that it can be realized to achieve sufficiently good display, but in the lower portion, there is a significant decrease in luminance, and the lower 10
It can be seen that the brightness has already been remarkably reversed at ~ 20 °. It can be said that this is because the viewing angle characteristics are worse than in the case where the optical anisotropic element as shown in FIG. 17 is not used. In the liquid crystal display device having such a viewing angle characteristic,
Since the viewing angle characteristics are extremely poor, it is extremely difficult to realize good display.

【0057】このような、むしろ視角特性のさらなる劣
化が発生する原因としては、上述した如く、電圧が印加
された状態では液晶セルの厚さ方向中央付近では液晶分
子が90°近く傾いているが、上下の基板表面付近では基
板表面の配向規制力の影響を受けて液晶分子はあまり傾
かず、液晶分子の下基板から上基板まで螺旋面状に連続
した液晶分子のツイスト角の分布を見ると、Sの字型の
分布となっており、実際上このSの字型のツイスト角の
分布に起因して視角方位によって透過光に生じる位相差
に違いが生じるためであると考えられる。
As described above, the reason why the viewing angle characteristic is further deteriorated is that the liquid crystal molecules are tilted by about 90 ° near the center of the liquid crystal cell in the thickness direction, as described above. In the vicinity of the upper and lower substrate surfaces, the liquid crystal molecules do not tilt much under the influence of the alignment regulating force of the substrate surface, and the distribution of the twist angle of the liquid crystal molecules continuous in a spiral plane from the lower substrate to the upper substrate of the liquid crystal molecules is seen. , S-shaped distribution, and it is considered that this is because the distribution of the twist angle of the S-shaped actually causes a difference in the phase difference generated in the transmitted light depending on the viewing angle azimuth.

【0058】そこで、以上に例示したような液晶表示装
置の場合には下方位の輝度低下およびコントラスト特性
の視角依存性の劣悪さを、本発明によって改善すること
により、表示品位を大幅に向上させることができる。
Therefore, in the case of the liquid crystal display device as exemplified above, the lowering of the lower luminance and the poor viewing angle dependency of the contrast characteristic are improved by the present invention, thereby significantly improving the display quality. be able to.

【0059】つまり、以上の例示をより一般化して述べ
ると、輝度およびコントラスト特性が特に劣悪である視
野角領域(上記例では下方位)に対して、特にその方位
の輝度やコントラスト特性の改善を実現する具体的な手
段として、本発明によれば、例えば回折作用を有する光
制御素子を用いる。本発明で用いる光制御素子の特性
は、正面方向の透過光に対しては透明であり、斜め方
向、特に前記例示の下方位などの輝度およびコントラス
ト特性が特に劣悪である視野角領域の光に対しては、特
定の角度領域の光を導き入れてこれを散乱させて出射す
ることで、前記の輝度およびコントラスト特性が劣悪な
出射角度領域に該当する方位の輝度およびコントラスト
特性を上昇させるように機能する。この光制御素子の構
造は、特定方向に屈折率の異なる層を形成しており、こ
の層に対するほぼ平行〜特定角度領域までの角度の光に
対しては回折作用により散乱を起こす。よって、適度な
広がりを持った出射光となる。一方、正面方向では均一
な屈折率を示すので、正面方向では透明状態であり光は
直進する。よって本発明によれば、このように特定方向
のみの出射光を(ある角度領域の幅を持って)選択的に
散乱し、その他の角度の光は直進させて透過させる光制
御素子(光制御フィルムなど)を用いることにより、特
定方位での輝度低下を防止して、視認性に優れた液晶表
示装置を実現することができるのである。
In other words, to generalize the above example, it is necessary to improve the brightness and contrast characteristics of the azimuth particularly in the viewing angle region (lower position in the above example) where the brightness and contrast characteristics are particularly poor. According to the present invention, for example, a light control element having a diffractive action is used as a specific means for realizing the above. The characteristics of the light control element used in the present invention are transparent to the transmitted light in the front direction, and are particularly effective for light in the viewing angle region in which the brightness and contrast characteristics in the oblique direction, particularly the above-described lower azimuth, are particularly poor. On the other hand, by introducing light in a specific angle area, scattering it, and emitting it, it is possible to increase the brightness and contrast characteristics of the azimuth corresponding to the emission angle area where the aforementioned brightness and contrast characteristics are poor. Function. In the structure of this light control element, a layer having a different refractive index is formed in a specific direction, and light having an angle substantially parallel to the layer to a specific angle region is scattered by a diffracting action. Therefore, the emitted light has an appropriate spread. On the other hand, since it has a uniform refractive index in the front direction, it is in a transparent state in the front direction and the light travels straight. Therefore, according to the present invention, the light control element (light control element) that selectively scatters the emitted light only in a specific direction (with a width of a certain angle region) and transmits the light of other angles in a straight line according to the present invention. By using a film or the like), it is possible to realize a liquid crystal display device having excellent visibility by preventing a decrease in luminance in a specific direction.

【0060】以上、TN方式の駆動用液晶セルを例にと
って説明したが、本発明の光学補償方式は、光学的異方
性(Optically anisotropic)を原理としているので、駆
動用液晶セルはねじれ角がほぼ90°のTN方式の場合の
他にも、ねじれ角が 180°以上のSTN方式の場合で
も、同様な効果を発揮することができることは言うまで
もない。
The driving liquid crystal cell of the TN system has been described above as an example. However, since the optical compensation system of the present invention is based on the principle of optically anisotropic, the driving liquid crystal cell has a twist angle. It goes without saying that the same effect can be exhibited not only in the case of the TN method of about 90 ° but also in the case of the STN method having a twist angle of 180 ° or more.

【0061】また、光学異方素子は、高分子フィルムを
延伸することにより光学異方性を生じさせた位相差フィ
ルム(retardation film)を積層したものや、ねじれ配
列させた液晶セル、ならびに高分子液晶をねじれ配列さ
せた薄膜によっても実現できる。この場合、例えば駆動
用液晶セルの基板の少なくともどちらか一方にこの高分
子層を塗布することにより、本発明に係る光学異方素子
が得られる。また、製造プロセスの点でも、容易に製造
することができるので、さらに望ましい。
Further, the optically anisotropic element is formed by laminating a retardation film in which optical anisotropy is generated by stretching a polymer film, a twisted liquid crystal cell, and a polymer. It can also be realized by a thin film in which liquid crystal is twisted and aligned. In this case, for example, by coating this polymer layer on at least one of the substrates of the driving liquid crystal cell, the optical anisotropic element according to the present invention can be obtained. Also, in terms of manufacturing process, it is more desirable because it can be easily manufactured.

【0062】例えばポリシロキサン主鎖とし、側鎖にビ
フェニルベンゾエートとコレステリル基を適当な比で有
したような高分子共重合体などを用いることができる。
For example, a polymer copolymer having a polysiloxane main chain and having biphenylbenzoate and cholesteryl groups in side chains at an appropriate ratio can be used.

【0063】[0063]

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置の実
施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a liquid crystal display device of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0064】(発明の実施の形態1)図1は、本発明に
係る第1の実施の形態の液晶表示装置の構造の概要を示
す断面図である。
(First Embodiment of the Invention) FIG. 1 is a sectional view showing the outline of the structure of a liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.

【0065】この液晶表示装置は、第1の電極1が形成
された第1の基板2と、第2の電極3が形成され第1の
基板2に間隙を有して対向配置された第2の基板4と、
第1の基板2と第2の基板4との間隙に、周囲を封止さ
れて封入・挟持されたねじれネマティック型の液晶層5
とを有する駆動用液晶セル6と、この液晶セル6の上・
下それぞれに 1枚ずつ配置される 2枚の偏光板7、8と
を有し、液晶印加電圧が印加されると液晶層5の液晶分
子の姿勢変化に基づいて透過光に対する旋光性が制御さ
れて画像を表示する駆動用液晶表示素子9と、この駆動
用液晶表示素子9の基板表面に対して垂直な光軸を持
ち、液晶層5とは逆に光学異方性が負である特性を備
え、駆動用液晶セル6の上側・下側にそれぞれ 1枚ずつ
配置された光学異方素子10、11と、駆動用液晶表示
素子9の 2枚の偏光板7、8のうち表示面側の偏光板7
の下側に配置された、特定方位での光の散乱透過強度が
それ以外の方向での光の散乱透過強度よりも大きな分布
を示す一方、前記の特定方位以外の方位の光は直進して
透過させる光散乱透過率異方性を備えた回折作用を有す
る光制御素子12と、を具備している。
In this liquid crystal display device, the first substrate 2 on which the first electrode 1 is formed and the second substrate 2 on which the second electrode 3 is formed and which is opposed to the first substrate 2 with a gap. Substrate 4 of
A twisted nematic liquid crystal layer 5 which is sealed and sandwiched around the periphery in the gap between the first substrate 2 and the second substrate 4.
And a driving liquid crystal cell 6 having
It has two polarizing plates 7 and 8 arranged one below each, and when a liquid crystal applied voltage is applied, the optical activity for transmitted light is controlled based on the orientation change of liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 5. A liquid crystal display element 9 for driving which displays an image and an optical axis which is perpendicular to the substrate surface of the liquid crystal display element 9 for driving and has a negative optical anisotropy contrary to the liquid crystal layer 5. Of the two polarizing plates 7 and 8 of the driving liquid crystal display element 9 and the optical anisotropic elements 10 and 11 arranged one above and one below the driving liquid crystal cell 6. Polarizing plate 7
The scattered transmission intensity of light in a specific orientation, which is arranged on the lower side, shows a distribution larger than the scattered transmission intensity of light in other directions, while the light in the orientation other than the specific orientation goes straight. And a light control element 12 having a diffractive action, which has a light scattering transmittance anisotropy for transmission.

【0066】2枚の偏光板7、8(SH-1832AP;住友化学
工業(株)製)は、駆動用液晶表示素子9の直上および
直下に貼設されているのではなく、これら 2枚の偏光板
7、8の間には、視角補償用の液晶セルである光学異方
素子10、11および、画像を表示するために駆動され
る駆動用液晶セル6とを挟むように配設されている。こ
こで、偏光板7は、保護層である 2枚の薄い透明基板7
bの内側に偏光膜7aを挟み込んで形成されたものであ
り、偏光板8も同様に透明基板8bどうしの間に偏光膜
8aを挟み込んで形成されている。
The two polarizing plates 7 and 8 (SH-1832AP; manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) are not attached directly above and directly below the driving liquid crystal display element 9, but these two sheets are not attached. Between the polarizing plates 7 and 8, the optical anisotropic elements 10 and 11 which are liquid crystal cells for viewing angle compensation and the driving liquid crystal cell 6 which is driven to display an image are arranged so as to be sandwiched therebetween. There is. Here, the polarizing plate 7 is composed of two thin transparent substrates 7 which are protective layers.
It is formed by sandwiching the polarizing film 7a inside b, and the polarizing plate 8 is also similarly formed by sandwiching the polarizing film 8a between the transparent substrates 8b.

【0067】そして、上記のような偏光板7と負の光学
異方素子10との間には、出射光の散乱角度領域が 0°
〜30°である散乱特性を備えた光制御素子12(LUMIST
Y;住友化学工業(株)製)が配置されている。この光制
御素子12は特定方位での光の散乱透過強度がそれ以外
の方向での光の散乱透過強度よりも大きな分布を示す一
方、前記の特定方位以外の方位の光は直進して透過させ
る光散乱透過率異方性を備えた回折作用を有する素子で
ある。したがって、前記の特定方位を、特に液晶表示装
置としての視角特性の悪い角度領域に向けるように配置
することで、その角度領域の視角特性(つまり輝度およ
びコントラスト特性)を向上することができるのであ
る。
A scattering angle region of outgoing light is 0 ° between the polarizing plate 7 and the negative optical anisotropic element 10 as described above.
Light control element 12 (LUMIST with scattering characteristics of ~ 30 °
Y; Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is located. The light control element 12 has a distribution in which the scattered transmission intensity of light in a specific azimuth has a distribution larger than the scattered transmission intensity of light in the other directions, while the light in the azimuths other than the specific azimuth goes straight through and is transmitted. It is an element having a light scattering transmittance anisotropy and having a diffracting action. Therefore, by arranging the specific azimuth direction so as to face the angle region where the viewing angle characteristic of the liquid crystal display device is bad, the viewing angle characteristic (that is, the brightness and the contrast characteristic) of the angle region can be improved. .

【0068】また、偏光板7の上には隣接して反射防止
層13(Y2 3 /TiO2 /SiO2 を積層したテク
ノロイ;住友化学工業(株)製)が設置されている。
Further, an antireflection layer 13 (Technoloy laminated with Y 2 O 3 / TiO 2 / SiO 2 ; manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is installed adjacent to the polarizing plate 7.

【0069】負の光学異方素子10,11は液晶セルを
用いたもので、その厚み方向のリタデーション値は 134
nmである。なお前記の光学異方素子10,11はいわ
ゆる光学位相差板である。
The negative optical anisotropic elements 10 and 11 use liquid crystal cells and have a retardation value of 134 in the thickness direction.
nm. The optical anisotropic elements 10 and 11 are so-called optical retardation plates.

【0070】図2(a)は、本例における液晶表示装置
の構造の概要を示す分解斜視図である。
FIG. 2A is an exploded perspective view showing the outline of the structure of the liquid crystal display device in this example.

【0071】同図中で矢線(1.1)及び(4.1)はそれぞれ
偏光板7、8の透過軸であり、これらは互いに直交して
いる。そして(1.1)はy軸に対し+z方向から見て反時
計回りに 135°方向に配置されている。矢線(3.1)及び
(3.2)は、駆動用液晶セル6の上側と下側の基板2、4
それぞれの上に配置された配向膜(図示省略)のラビン
グ軸で、これらは互いに直交し、y軸に対しラビング軸
(3.1)とのなす角は+z方向から見て反時計回りで45°
で配置されている。
In the figure, arrows (1.1) and (4.1) are the transmission axes of the polarizing plates 7 and 8, respectively, which are orthogonal to each other. And (1.1) is arranged in the 135 ° direction counterclockwise when viewed from the + z direction with respect to the y axis. Arrows (3.1) and (3.2) indicate the upper and lower substrates 2 and 4 of the driving liquid crystal cell 6.
The rubbing axes of the alignment films (not shown) arranged on each of them are orthogonal to each other, and the angle formed by the rubbing axis (3.1) with respect to the y axis is 45 ° counterclockwise when viewed from the + z direction.
It is located in.

【0072】本例の液晶表示装置の視角特性を、図12
に示したような座標系を用いて測定した。その測定の際
の電圧値つまり駆動電源14から駆動用液晶表示素子9
の電極1〜3間に印加する電圧は、駆動用液晶表示素子
9の正面において等視感度が得られるように、 8種類の
電圧を選んで、結果的に 8階調の表示を行なうようにし
た。その結果を、図3に示す。
The viewing angle characteristics of the liquid crystal display device of this example are shown in FIG.
It measured using the coordinate system as shown in FIG. The voltage value at the time of the measurement, that is, the driving power source 14 to the driving liquid crystal display element 9
The voltages applied between the electrodes 1 to 3 are selected from eight types of voltages so that equal luminous efficiency can be obtained in front of the driving liquid crystal display element 9, and as a result, display of eight gradations is performed. did. The result is shown in FIG.

【0073】従来の液晶表示装置の場合の一例を示した
図18の視角特性は、前述したように下方位で10°〜20
°で既に明暗反転が生じるほどに劣悪であったが、これ
と比較すると、本発明の場合には図3からも明らかなよ
うに下方位における視角特性が大きく改善されており、
良好な表示が観測可能である視角は40°以上までも向上
している。そしてその他の上方位や左右方位についても
十分な視角の広さが実現されていることが判る。
The viewing angle characteristic of FIG. 18 showing an example of the conventional liquid crystal display device is 10 ° to 20 ° in the lower position as described above.
Although it was so bad that bright / dark reversal occurred at 0 °, in comparison with this, in the case of the present invention, as is apparent from FIG. 3, the viewing angle characteristic in the lower position is greatly improved,
The viewing angle at which a good display can be observed has improved to over 40 °. Also, it can be seen that a sufficient wide viewing angle is realized in other upward and horizontal directions.

【0074】また、表示色に関しても、従来では特に暗
状態の表示色が視角を変化すると着色していたのに対し
て、本発明に係るこの第1の実施例の液晶表示装置にお
いては、視角を変化させても良好な黒の表示色が得られ
ることが確認できた。
Regarding the display color, in the past, the display color in the dark state was colored in particular when the viewing angle was changed, whereas in the liquid crystal display device of the first embodiment according to the present invention, the viewing angle was changed. It was confirmed that a good black display color could be obtained even when was changed.

【0075】そして実際に本発明に係る上記のような構
造の液晶表示装置において、カラーフィルタを駆動用液
晶表示素子9内に配設した画面サイズ対角10インチのT
FT方式の液晶表示装置を作成し、これを駆動回路14
に接続して駆動して表示を行なわせ、その画像の表示品
質を目視にて確認した。その結果、観測方位や視角を変
化させても、表示画面に観測される階調表示画像の内容
が十分に識別できるのみならず、明暗反転や画像品質を
劣化させるような着色のない、極めて良好なフルカラー
表示が得られることが確認できた。
Actually, in the liquid crystal display device having the above-mentioned structure according to the present invention, a color filter is arranged in the driving liquid crystal display element 9 and the T size is 10 inches diagonally.
An FT type liquid crystal display device is created, and the driving circuit 14
The display quality of the image was visually confirmed. As a result, even if the observation azimuth and viewing angle are changed, not only the contents of the gradation display image observed on the display screen can be sufficiently identified, but also there is no color reversal or coloring that deteriorates the image quality, which is extremely good. It was confirmed that excellent full-color display was obtained.

【0076】(実施の形態2)図4は、本発明に係る第
2の実施の形態の液晶表示装置の構造の概要を示す断面
図である。なお、第1の実施の形態の図1と同様の部位
には、同じ符号を付して示している。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a sectional view showing the outline of the structure of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 of the first embodiment are designated by the same reference numerals.

【0077】本例の液晶表示装置においては、偏光板7
と光学異方素子である視角補償用液晶セル210との間
には、散乱角度領域 0°〜30°の光制御素子5(LUMIST
Y;住友化学工業(株)製)が配置されている。
In the liquid crystal display device of this example, the polarizing plate 7
And the liquid crystal cell 210 for compensating the viewing angle, which is an optically anisotropic element, between the light control element 5 (LUMIST) with a scattering angle region of 0 ° to 30 °.
Y; Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is located.

【0078】また、偏光板7の上層には反射防止層13
(Y2 3 /TiO2 /SiO2 を積層したテクノロ
イ;住友化学工業(株)製)が設置されている。つまり
この反射防止層13は、第1の実施例における偏光板7
の上側の保護層である透明基板7bとしても兼用されて
いる。
An antireflection layer 13 is provided on the polarizing plate 7.
(Technoloy in which Y 2 O 3 / TiO 2 / SiO 2 is laminated; manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) is installed. That is, the antireflection layer 13 is the polarizing plate 7 in the first embodiment.
It is also used as a transparent substrate 7b which is a protective layer on the upper side of the.

【0079】視角補償用液晶セル210は、これらの偏
光板7、8間に、駆動用液晶セル6とともに挟まれるよ
うに配置されている。この視角補償用液晶セル210
は、透明基板210a、210bの間に液晶層210c
が封入・挟持されている液晶セル構造に形成されてい
る。その液晶層210cとしては、ねじれネマティック
液晶(ZLI-2806(E.Merck Co.,Itd製)にカイラル剤S811
(E.Merck Co.,Itd製)を混入したもの)が、ねじれ角 9
90°で封入されており、その中の液晶分子は下側基板2
10bから上側基板210aへと反時計回りに(左ねじ
れで)ねじれ配列されている。この視角補償用液晶セル
210の液晶層210cとして用いた液晶材料のΔnは
0.039、螺旋ピッチは3.27μm、液晶層厚は 9μmであ
る。
The viewing angle compensating liquid crystal cell 210 is arranged so as to be sandwiched between the polarizing plates 7 and 8 together with the driving liquid crystal cell 6. This viewing angle compensating liquid crystal cell 210
Is a liquid crystal layer 210c between the transparent substrates 210a and 210b.
Are formed in a liquid crystal cell structure in which is enclosed and sandwiched. As the liquid crystal layer 210c, a twisted nematic liquid crystal (ZLI-2806 (manufactured by E. Merck Co., Itd)) and a chiral agent S811 are used.
(Mixed with E. Merck Co., Itd) has a helix angle of 9
It is enclosed at 90 °, and the liquid crystal molecules inside are enclosed by the lower substrate 2.
A counterclockwise (left-handed) twist arrangement is made from 10b to the upper substrate 210a. The Δn of the liquid crystal material used as the liquid crystal layer 210c of the viewing angle compensation liquid crystal cell 210 is
The thickness is 0.039, the spiral pitch is 3.27 μm, and the liquid crystal layer thickness is 9 μm.

【0080】駆動用液晶セル6は、視角補償用液晶セル
210と偏光板8との間に配置されている。その上側基
板2と下側基板4には、それぞれ透明電極1、3が形成
されており、それらは駆動電源14に接続されている。
そして基板2、4間には、ねじれネマティック液晶(ZL
I-4287(E.Merck Co.,Itd社製)にカイラル剤S811(E.Mer
ck Co.,Itd社製))を混入したもの)が、ねじれ角90°で
封入・挟持され、駆動電源14からの印加電圧に応じて
配向状態が変化する。この駆動用液晶セル6の液晶層2
10cに用いた液晶組成物のΔnは 0.093、液晶層厚は
5.5μmである。また駆動用液晶セル6内の液晶分子
は、下側基板4から上側基板2へと反時計回りに(左ね
じれに)ねじれた配列となっている。
The driving liquid crystal cell 6 is arranged between the viewing angle compensating liquid crystal cell 210 and the polarizing plate 8. Transparent electrodes 1 and 3 are formed on the upper substrate 2 and the lower substrate 4, respectively, and they are connected to a driving power supply 14.
The twisted nematic liquid crystal (ZL
I-4287 (E. Merck Co., Itd) with chiral agent S811 (E. Mer
ck Co., Itd Co., Ltd.)) is mixed and sandwiched at a twist angle of 90 °, and the orientation state changes according to the voltage applied from the driving power supply 14. The liquid crystal layer 2 of the driving liquid crystal cell 6
The liquid crystal composition used in 10c had a Δn of 0.093 and a liquid crystal layer thickness of
5.5 μm. The liquid crystal molecules in the driving liquid crystal cell 6 are arranged counterclockwise (to the left) in a twisted arrangement from the lower substrate 4 to the upper substrate 2.

【0081】図2(b)は本例における液晶表示装置の
構造の概要を示す分解斜視図である。
FIG. 2B is an exploded perspective view showing the outline of the structure of the liquid crystal display device in this example.

【0082】同図中で矢線(1.1)及び(4.1)はそれぞれ
偏光板7、8の透過軸であり、これらは互いに直交して
いる。そして(1.1)はy軸に対し+z方向から見て反時
計回りに 135°方向に配置されている。矢線(3.1)及び
(3.2)は、駆動用液晶セル6の上側と下側の基板2、4
それぞれの上に配置された配向膜(図示省略)のラビン
グ軸で、これらは互いに直交し、y軸に対しラビング軸
(3.1)とのなす角は+z方向から見て反時計回りで45°
で配置されている。そして視角補償用液晶セル210の
上側の基板のラビング軸(2.1)、下側の基板のラビング
軸(2.2)は、互いに直交しており、ラビング軸(2.1)は
駆動用液晶セル6のラビング軸(3.1)と平行に配置され
ている。そして偏光板7の透過軸(1.1)が視角補償用液
晶セル210の上側の基板のラビング軸(2.1)と平行に
配置されている。
In the figure, arrows (1.1) and (4.1) indicate the transmission axes of the polarizing plates 7 and 8, respectively, which are orthogonal to each other. And (1.1) is arranged in the 135 ° direction counterclockwise when viewed from the + z direction with respect to the y axis. Arrows (3.1) and (3.2) indicate the upper and lower substrates 2 and 4 of the driving liquid crystal cell 6.
The rubbing axes of the alignment films (not shown) arranged on each of them are orthogonal to each other, and the angle formed by the rubbing axis (3.1) with respect to the y axis is 45 ° counterclockwise when viewed from the + z direction.
It is located in. The rubbing axis (2.1) of the upper substrate and the rubbing axis (2.2) of the lower substrate of the viewing angle compensation liquid crystal cell 210 are orthogonal to each other, and the rubbing axis (2.1) is the rubbing axis of the driving liquid crystal cell 6. It is placed parallel to (3.1). The transmission axis (1.1) of the polarizing plate 7 is arranged parallel to the rubbing axis (2.1) of the upper substrate of the viewing angle compensation liquid crystal cell 210.

【0083】偏光板7は、透過軸(1.1)が視角補償用液
晶セル210のラビング軸と平行になるように配置され
ている。そして両液晶セル210、6の旋光性を比較す
ると、以下のようになる。
The polarizing plate 7 is arranged so that the transmission axis (1.1) is parallel to the rubbing axis of the viewing angle compensating liquid crystal cell 210. And comparing the optical activity of both liquid crystal cells 210 and 6, it becomes as follows.

【0084】駆動用液晶セル6の旋光性は、その駆動用
液晶セル6の常光に対する屈折率no と異常光に対する
屈折率ne との差をΔn1 (=ne −no :屈折率異方
性)、液晶層の厚みをd1 、液晶層のねじれ配列の角度
(ツイスト角)をT1 とすると、 Δn1 ・d1 /T1
=R1 /T1 、ただし、R1 =Δn1 ・d1 (リタデー
ション値)
…(1.1) で表すことができる。同様
に、位相差補償用の光学異方素子である視角補償用液晶
セル210の旋光性の大小は、その光学異方性物質とし
ての液晶層の屈折率異方性をΔn2 、液晶層の厚みをd
2 、液晶層の光軸の総ねじれ角度をT2 とすると、 Δn2 ・d2 /T2 =R2 /T2 、ただしR2 =Δn2 ・d2 …(1.2) で表すことができる。
The optical rotatory power of the driving liquid crystal cell 6 is such that the difference between the refractive index no of the driving liquid crystal cell 6 for ordinary light and the refractive index ne of extraordinary light is Δn1 (= ne-no: refractive index anisotropy), Assuming that the thickness of the liquid crystal layer is d1 and the twisted arrangement angle (twist angle) of the liquid crystal layer is T1, Δn1 · d1 / T1
= R1 / T1, where R1 = .DELTA.n1.d1 (retardation value)
It can be represented by (1.1). Similarly, the optical rotatory power of the viewing angle compensating liquid crystal cell 210, which is an optical anisotropic element for phase difference compensation, depends on the refractive index anisotropy of the liquid crystal layer as the optically anisotropic substance, Δn 2, and the thickness of the liquid crystal layer. D
2. Letting T2 be the total twist angle of the optical axis of the liquid crystal layer, Δn2 · d2 / T2 = R2 / T2, where R2 = Δn2 · d2 (1.2).

【0085】このように定義された上で、両液晶セル2
10、6の旋光性を比較すると、 R1 /T1 =0.5115μm/90°=5.6833[nm/de
g] で、補償用液晶セルは、(1.2)式より、 R2 /T2 = 0.351μm/ 990°=0.3545[nm/de
g] となり、両者の関係は、 (R1 /T1 )>(R2 /T2 ) となる。具体的な数値を上式に代入して計算すると、視
角補償用液晶セル210の旋光性は、駆動用液晶セルの
1/10以下である。
After being defined in this way, both liquid crystal cells 2
Comparing the optical rotatory powers of 10 and 6, R1 / T1 = 0.5115 μm / 90 ° = 5.6833 [nm / de
g], the compensating liquid crystal cell is R2 / T2 = 0.351 μm / 990 ° = 0.3545 [nm / de from equation (1.2).
g] and the relationship between the two is (R1 / T1)> (R2 / T2). When substituting a specific numerical value into the above equation and calculating, the optical activity of the viewing angle compensation liquid crystal cell 210 is
1/10 or less.

【0086】このような本例の液晶表示装置の視角特性
を、第1の例と同様の手法で測定した。その結果、第1
の例と同様に、下方位における視角特性が大きく改善さ
れており、良好な表示が観測可能である視角は40°以上
までも向上したことが確認できた。そして、その他の上
方位や左右方位についても十分な視角の広さが実現され
ていることが確認できた。
The viewing angle characteristics of the liquid crystal display device of this example were measured in the same manner as in the first example. As a result, the first
Similar to the example, it was confirmed that the viewing angle characteristics in the lower position were greatly improved, and that the viewing angle at which a good display was observable was improved to 40 ° or more. Also, it was confirmed that a sufficient wide viewing angle was achieved in other upward and horizontal directions.

【0087】また、表示色に関しても、従来では特に暗
状態の表示色が視角を変化すると着色していたのに対し
て、本発明に係るこの第1の例の液晶表示装置において
は、視角を変化させても良好な黒の表示色が得られるこ
とが確認できた。
Regarding the display color, the display color in the dark state is colored in the past when the viewing angle is changed, whereas in the liquid crystal display device of the first example according to the present invention, the viewing angle is changed. It was confirmed that a good black display color could be obtained even if the color was changed.

【0088】そして実際に本発明に係る上記のような構
造の液晶表示装置において、カラーフィルタを駆動用液
晶表示素子9内に配設した画面サイズ対角10インチのT
FT方式の液晶表示装置を作成し、これを駆動回路14
に接続して駆動して表示を行なわせ、その画像の表示品
質を目視にて確認した。その結果、観測方位や視角を変
化させても、表示画面に観測される階調表示画像の内容
が十分に識別できるのみならず、明暗反転や画像品質を
劣化させるような着色のない、極めて良好なフルカラー
表示が得られることが確認できた。
In the liquid crystal display device having the above-described structure according to the present invention, a color filter is disposed in the driving liquid crystal display element 9 and a T-size screen having a diagonal of 10 inches is used.
An FT type liquid crystal display device is created, and the driving circuit 14
The display quality of the image was visually confirmed. As a result, even if the observation azimuth and viewing angle are changed, not only the contents of the gradation display image observed on the display screen can be sufficiently identified, but also there is no color reversal or coloring that deteriorates the image quality, which is extremely good. It was confirmed that excellent full-color display was obtained.

【0089】(比較例)第1の例の液晶表示装置におい
て、光制御素子を取り去った、従来の構造の液晶表示装
置でのコントラスト特性を測定した。その結果、下方位
の輝度低下が激しいことが判明した。
(Comparative Example) In the liquid crystal display device of the first example, the contrast characteristic was measured in the liquid crystal display device of the conventional structure from which the light control element was removed. As a result, it was revealed that the lower level of luminance was severely reduced.

【0090】なお、上記の各例においては、TN型の液
晶表示装置の場合について述べたが、本発明はこれのみ
には限定されない。本発明は例えばSTN型の液晶表示
装置にも適用可能であることは言うまでもない。また、
本発明は、 3端子素子であるTFT素子を用いたアクテ
ィブマトリックス型液晶表示装置や、例えば 2端子素子
であるMIM素子などを用いたアクティブマトリクス型
の液晶表示装置などに応用することができる。あるい
は、単純マトリックス型の液晶表示装置にも適用可能で
ある。これらいずれの場合にも、上記各例と同様のコン
トラスト特性の顕著な改善効果が得られることは言うま
でもない。
In each of the above examples, the case of the TN type liquid crystal display device is described, but the present invention is not limited to this. It goes without saying that the present invention can be applied to, for example, an STN type liquid crystal display device. Also,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to an active matrix type liquid crystal display device using a TFT element which is a three-terminal element, an active matrix type liquid crystal display apparatus using an MIM element which is a two-terminal element, and the like. Alternatively, it is also applicable to a simple matrix type liquid crystal display device. In any of these cases, it goes without saying that the same remarkable effect of improving the contrast characteristics as in the above examples can be obtained.

【0091】そしてこのとき、本発明においては基本的
に、特にコントラスト特性や輝度が低く観測される方位
の光を補うような光出射角度に回折作用を有する光制御
素子を用いることで、その方位の視角特性を、上記に明
示した如く大幅に改善することができる。よって、本発
明に係る光制御素子としての回折による光出射角度や散
乱角度域の仕様などの詳細については、本発明に係る光
制御素子と共に用いられる駆動用液晶セルや、位相差補
償用の光学異方素子などによってその場合ごとに定ま
る、液晶表示装置全体としての表示画面の視角依存性に
よって種々異なるので、以上の各実施例や本発明の作用
等の説明で明示した本発明の要旨に従って、その視角の
うち特に劣悪なコントラスト特性や輝度を示す視角領域
の方位に光を補うべく、本発明に係る光制御素子として
の回折による光出射角度や散乱角度域を設定すればよ
い。
At this time, in the present invention, basically, by using a light control element having a diffractive action at a light emission angle which complements light in an azimuth in which contrast characteristics and brightness are observed to be low, The viewing angle characteristics of can be significantly improved as specified above. Therefore, for details such as the specifications of the light emission angle and the scattering angle region by diffraction as the light control element according to the present invention, the driving liquid crystal cell used with the light control element according to the present invention and the optical element for phase difference compensation are used. Determined in each case by an anisotropic element, etc., since it varies variously depending on the viewing angle dependence of the display screen as the entire liquid crystal display device, in accordance with the gist of the present invention clearly described in the description of each of the above examples and the operation of the present invention, In order to supplement the light in the azimuth of the viewing angle region showing particularly poor contrast characteristics and brightness in the viewing angle, the light emission angle and the scattering angle region by diffraction as the light control element according to the present invention may be set.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、表示画像の色再現性やコントラスト特性
や視角特性等の表示品質に大きく関与する表示性能を向
上して、高品質で良好な表示性能を実現した液晶表示装
置を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to improve the display performance, which is greatly related to the color reproducibility of the display image, the display characteristics such as the contrast characteristics and the viewing angle characteristics, and to improve the high performance. It is possible to provide a liquid crystal display device that realizes good display performance with high quality.

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

【図1】本発明に係る第1の実施の形態の液晶表示装置
の構造の概要を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an outline of the structure of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2(a)は、第1の実施の形態における液晶
表示装置の構造の概要を示す分解斜視図、図2(b)は
第2の実施の形態における液晶表示装置の構造の概要を
示す分解斜視図である。
2A is an exploded perspective view showing the outline of the structure of the liquid crystal display device according to the first embodiment, and FIG. 2B is the structure of the liquid crystal display device according to the second embodiment. It is an exploded perspective view showing an outline.

【図3】第1の実施の形態の液晶表示装置の視角特性を
測定した結果を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a result of measuring a viewing angle characteristic of the liquid crystal display device according to the first embodiment.

【図4】本発明に係る第2の実施の形態の液晶表示装置
の構造の概要を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing an outline of the structure of a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来のTN方式の液晶表示素子の表示面法線か
ら左右の方向に 0°から60°まで傾けた際の表示画像の
コントラスト比の視角依存性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a viewing angle dependence of a contrast ratio of a display image when the liquid crystal display element of the conventional TN system is tilted in the left and right directions from 0 ° to 60 ° from a display surface normal.

【図6】ノーマリーオープンモードとノーマリークロー
ズモードとの暗状態の輝度の左右方向における視角依存
性の一例としてその測定結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the measurement results as an example of the viewing angle dependence of the luminance in the dark state in the normally open mode and the normally closed mode in the left-right direction.

【図7】垂直配列液晶セルの屈折率楕円体を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an index ellipsoid of a vertically aligned liquid crystal cell.

【図8】光学補償を行なう光学異方板の屈折率楕円体を
示す図。
FIG. 8 is a diagram showing an index ellipsoid of an optically anisotropic plate for optical compensation.

【図9】TN方式の駆動用液晶セルに暗状態が得られる
値の電圧を印加した際の液晶セル中の分子配列状態を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a molecular alignment state in a liquid crystal cell when a voltage having a value capable of obtaining a dark state is applied to the driving liquid crystal cell of the TN system.

【図10】一般的なチルト角およびツイスト角の定義を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing definitions of general tilt angle and twist angle.

【図11】しきい値電圧以上の電圧が印加されたノーマ
リーオープンモードのTN方式の液晶表示装置の暗状態
の視角特性を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing viewing angle characteristics in a dark state of a normally open mode TN mode liquid crystal display device to which a voltage equal to or higher than a threshold voltage is applied.

【図12】視角特性を測定する際の座標系の一般的な定
義を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a general definition of a coordinate system when measuring a viewing angle characteristic.

【図13】垂直配列した液晶セルの場合の上下方位、左
右方位での視角−透過率曲線を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing viewing angle-transmittance curves in a vertical direction and a horizontal direction in the case of a vertically aligned liquid crystal cell.

【図14】透過軸を互いに直交させた 2枚の偏光板間に
光学異方素子を配置して、液晶表示装置全体としての視
角特性を測定した結果を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the results of measuring the viewing angle characteristics of the entire liquid crystal display device by disposing an optically anisotropic element between two polarizing plates whose transmission axes are orthogonal to each other.

【図15】透過軸を互いに直交させた 2枚の偏光板間に
光学異方素子を配置して、液晶表示装置全体としての視
角特性を測定した結果を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing the results of measuring the viewing angle characteristics of the entire liquid crystal display device by disposing an optically anisotropic element between two polarizing plates whose transmission axes are orthogonal to each other.

【図16】透過軸を互いに直交させた 2枚の偏光板間に
光学異方素子を配置して、液晶表示装置全体としての視
角特性を測定した結果を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing the results of measuring the viewing angle characteristics of the entire liquid crystal display device by disposing an optically anisotropic element between two polarizing plates whose transmission axes are orthogonal to each other.

【図17】階調表示を行なう従来のノーマリーオープン
モードTN型液晶表示装置における、 8階調表示時の輝
度一視角特性を示す。
FIG. 17 shows a luminance-visual angle characteristic at the time of 8-gradation display in a conventional normally open mode TN type liquid crystal display device which performs gradation display.

【図18】負の光学異方素子を配置した場合の、従来の
液晶表示装置の視角特性を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing viewing angle characteristics of a conventional liquid crystal display device when a negative optical anisotropic element is arranged.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の電極、2…第1の基板、3…第2の電極、4
…第2の基板、5…光制御素子、6…駆動用液晶セル、
7、8…偏光板、9…駆動用液晶表示素子、10、11
…光学異方素子、12…光制御素子、13…反射防止
層、14…駆動電源
1 ... 1st electrode, 2 ... 1st board | substrate, 3 ... 2nd electrode, 4
... second substrate, 5 ... light control element, 6 ... driving liquid crystal cell,
7, 8 ... Polarizing plate, 9 ... Driving liquid crystal display element, 10, 11
... Optical anisotropic element, 12 ... Light control element, 13 ... Antireflection layer, 14 ... Driving power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽藤 仁 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 本多 卓 大阪府高槻市塚原2丁目10番1号 住友化 学工業株式会社内 (72)発明者 清水 朗子 大阪府高槻市塚原2丁目10番1号 住友化 学工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hitoshi Hato 8 Shinsita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa, Ltd. Inside Toshiba Corporation Yokohama office (72) Inventor Takashi Honda 2-10-1, Tsukahara, Takatsuki-shi, Osaka Sumitomo Chemical Co., Ltd. (72) Inventor Akiko Shimizu 2-10-1 Tsukahara, Takatsuki City, Osaka Sumitomo Chemical Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の電極が形成された第1の基板と、
第2の電極が形成され前記第1の基板に間隙を有して対
向配置された第2の基板と、前記第1の基板と前記第2
の基板との間隙に、周囲を封止されて封入・挟持された
ねじれネマティック型の液晶層とを有する液晶セルと、
該液晶セルの上下それぞれに少なくとも 1枚ずつ配置さ
れた 2枚の偏光板とを有し、駆動回路に接続されて液晶
印加電圧を印加され前記液晶層の液晶分子の姿勢変化に
基づいて透過光に対する旋光性を制御されて駆動され画
像を表示する駆動用液晶表示素子と、 前記駆動用液晶表示素子の基板表面に対して垂直な光軸
を持ち、前記液晶層とは逆に負の光学異方性を備え、前
記駆動用液晶表示素子の上又は下あるいは上下両方に配
置された光学異方素子と、 前記駆動用液晶表示素子の前記 2枚の偏光板のうち表示
面側の偏光板の上又は下あるいは上下両方に配置され、
特定方位での光の散乱透過強度がそれ以外の方向での光
の散乱透過強度よりも大きな分布を示す一方、前記特定
方位以外の方位の光は直進して透過させる光散乱透過率
異方性を備えた光制御素子と、を具備することを特徴と
する液晶表示装置。
1. A first substrate having a first electrode formed thereon,
A second substrate on which a second electrode is formed and which is opposed to the first substrate with a gap; and the first substrate and the second substrate
A liquid crystal cell having a twisted nematic type liquid crystal layer whose periphery is sealed and enclosed / sandwiched in a gap between the substrate and
At least one polarizing plate is disposed above and below the liquid crystal cell, and the transmitted light is connected to a driving circuit and a liquid crystal applied voltage is applied to the liquid crystal cell to change the attitude of the liquid crystal molecules. A liquid crystal display device for driving, which is driven by controlling the optical activity of the liquid crystal display device, and has an optical axis perpendicular to the surface of the substrate of the liquid crystal display device for driving, and has a negative optical difference opposite to the liquid crystal layer. Of the optically anisotropic element which is provided above and below or both above and below the driving liquid crystal display element, and the polarizing plate on the display surface side of the two polarizing plates of the driving liquid crystal display element. Placed above or below or both above and below,
While the scattering transmission intensity of light in a specific direction shows a distribution larger than the scattering transmission intensity of light in the other directions, the light scattering transmittance anisotropy that allows the light in the directions other than the specific direction to go straight through and be transmitted And a light control element having: a liquid crystal display device.
【請求項2】 請求項1記載の液晶表示装置において、 前記光学異方素子が、その光軸が前記液晶層の厚み方向
に連続的にねじれた配列である、ねじれ軸を有する光学
異方素子であり、該光学異方素子のねじれ軸が、前記駆
動用液晶表示素子の基板表面に対して垂直に設定されて
おり、 前記光学異方素子の屈折率異方性をΔn、前記光軸のね
じれピッチ長をpとすると、Δn×pの値が、可視光波
長領域の波長よりも小さいことを特徴とする液晶表示装
置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the optical anisotropic element has a twist axis in which the optical axis is an array continuously twisted in the thickness direction of the liquid crystal layer. And the twist axis of the optical anisotropic element is set to be perpendicular to the substrate surface of the driving liquid crystal display element, the refractive index anisotropy of the optical anisotropic element is Δn, and the optical axis of the optical axis is A liquid crystal display device, wherein a value of Δn × p is smaller than a wavelength in a visible light wavelength region, where p is a twist pitch length.
【請求項3】 請求項1又は2のうちいずれかに記載の
液晶表示装置において、 前記光学異方素子が、光学的な前記特性を備えた液晶表
示素子であることを特徴とする液晶表示装置。
3. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the optically anisotropic element is a liquid crystal display element having the optical characteristics. .
【請求項4】 請求項1又は2のうちいずれかに記載の
液晶表示装置において、 前記光学異方素子が、光学的な前記特性を備えた高分子
分散型液晶表示素子であることを特徴とする液晶表示装
置。
4. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the optically anisotropic element is a polymer dispersion type liquid crystal display element having the optical characteristics. Liquid crystal display device.
JP7202303A 1995-08-08 1995-08-08 Liquid crystal display Withdrawn JPH0950026A (en)

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