JP2713328B2 - Twisted nematic liquid crystal display device - Google Patents

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ツイステッドネマティ
ック型液晶表示素子に関し、特に、階調表示状態時にお
ける表示特性の視野角による変動を小さくしたツイステ
ッドネマティック型液晶表示素子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a twisted nematic liquid crystal display device, and more particularly to a twisted nematic liquid crystal display device in which a change in display characteristics due to a viewing angle in a gradation display state is reduced.

【０００２】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子（ＬＣＤ）は、テレビや情
報機器の表示を始めとして各種用途の表示装置として広
く採用されるようになってきている。液晶表示素子とし
ては、各種原理のものが知られているが、中でも容易に
階調表示を行うことのできる、したがってフルカラー表
示の可能なツイステッドネマティック・モードで動作す
る液晶表示素子が注目されている。2. Description of the Related Art Liquid crystal display devices (LCDs) have been widely used as display devices for various applications such as display of televisions and information devices. As the liquid crystal display element, those having various principles are known. Among them, a liquid crystal display element which can easily perform gradation display and thus operates in a twisted nematic mode capable of full color display has been attracting attention. .

【０００３】ツイステッドネマティック型液晶表示素子
は、相対する２枚の透明電極間に、電圧オフ状態でダイ
レクタが電極面に並行でかつ９０捩じられた液晶を挟持
し、それぞれの透明電極の形成された透明基板（通常は
ガラス板）の外側に、一対の偏光板をその相互の偏光軸
のなす角度が０°（ノーマリブラック・モードの場合）
乃至９０°（ノーマリホワイト・モードの場合）になる
ようにして配置したものである。In a twisted nematic liquid crystal display device, a liquid crystal in which a director is twisted 90 times in parallel with the electrode surface in a voltage-off state is formed between two opposing transparent electrodes, and each transparent electrode is formed. An angle between the pair of polarizing axes of a pair of polarizing plates on the outside of a transparent substrate (usually a glass plate) is 0 ° (in a normally black mode).
To 90 ° (in the case of the normally white mode).

【０００４】入射光は入射光側の偏光板によって偏光化
された後液晶内に入射する。印加電圧のオフ状態あるい
はしきい値電圧（Ｖｔｈ）以下の状態では、入射光は液
晶のツイステッド状態にしたがって偏光面が９０°捩じ
られた後、光出射側偏光板に入射する。また、電極間に
飽和電圧（Ｖｓａｔ）が印加された状態では、液晶分子
は電極面に対し垂直に立ち、その結果入射光はそのまま
の状態を保って液晶パネルから出射される。これにより
白あるいは黒が表示される。The incident light is polarized by the polarizing plate on the incident light side and then enters the liquid crystal. In the off state of the applied voltage or the state of being equal to or lower than the threshold voltage (Vth), the incident light is incident on the light exit side polarizing plate after the polarization plane is twisted by 90 ° according to the twisted state of the liquid crystal. When a saturation voltage (Vsat) is applied between the electrodes, the liquid crystal molecules stand perpendicular to the electrode surface, and as a result, the incident light is emitted from the liquid crystal panel while maintaining the same state. As a result, white or black is displayed.

【０００５】電極間に、しきい値電圧（Ｖｔｈ）から飽
和電圧（Ｖｓａｔ）の間の電圧が印加されると、その電
圧に応じて液晶分子は連続的にその向き（液晶ダイレク
タ）を変化させる。すなわち、このとき液晶分子のダイ
レクタは電極平面に対して斜めの角度（チルト角：θ
°）をとる。したがって、基板に対して入射角０°で入
射した光線は液晶層内で液晶分子と角度（９０−θ°）
を成して進行する。この状態を図３に示す。図３に示さ
れるように、ガラス基板１ａ、１ｂの表面には、それぞ
れ配向膜２ａ、２ｂが形成され、またそれぞれの裏面に
は偏光板３ａ、３ｂが配置されている。両ガラス基板間
には、液晶層４が挟持されており、その液晶分子５のダ
イレクタは６で示されている。なお、実際のツイステッ
ドネマティック液晶セルでは、例えばアクティブマトリ
クス方式の場合、ガラス基板１ａ上には薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）や画素電極が、またガラス基板１ｂ上には
カラーフィルタ、ブラックマトリックス、共通電極等が
形成されているが、本図では簡単のためにこれらは省略
されている。When a voltage between the threshold voltage (Vth) and the saturation voltage (Vsat) is applied between the electrodes, the direction of the liquid crystal molecules (liquid crystal director) changes continuously according to the voltage. . That is, at this time, the director of the liquid crystal molecules is at an oblique angle (tilt angle: θ) with respect to the electrode plane.
°). Therefore, the light beam incident on the substrate at an incident angle of 0 ° is angled with the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer (90-θ °).
And proceed. This state is shown in FIG. As shown in FIG. 3, alignment films 2a and 2b are formed on the front surfaces of the glass substrates 1a and 1b, respectively, and polarizing plates 3a and 3b are disposed on the back surfaces. A liquid crystal layer 4 is sandwiched between the two glass substrates, and the director of the liquid crystal molecules 5 is indicated by 6. In an actual twisted nematic liquid crystal cell, for example, in the case of an active matrix system, a thin film transistor (TFT) and a pixel electrode are formed on a glass substrate 1a, and a color filter, a black matrix, a common electrode and the like are formed on a glass substrate 1b. However, these are omitted from the figure for simplicity.

【０００６】液晶分子はダイレクタ方向を光軸とした一
軸性の屈折率異方性を有しており、したがって配向ベク
トルと入射光Ｗとのなす角度に応じて光は常光成分（屈
折率ｎo ）と異常光成分（屈折率ｎe ）とに別れて進行
する。液晶層を通過した段階で常光成分と異常光成分と
の間には屈折率ｎo とｎe との違いに応じた位相差（リ
タデーション）δが生じており、このδに基づいて光の
振動ベクトルが楕円状に回転する楕円偏光状態になって
いる。The liquid crystal molecules have a uniaxial refractive index anisotropy with the optical axis in the director direction. Therefore, the light is an ordinary light component (refractive index no) according to the angle between the orientation vector and the incident light W. And an extraordinary light component (refractive index ne). At the stage of passing through the liquid crystal layer, a phase difference (retardation) δ is generated between the ordinary light component and the extraordinary light component in accordance with the difference between the refractive indices no and ne. It is in an elliptically polarized state that rotates in an elliptical shape.

【０００７】こうして生じた楕円偏光状態の出射光が出
射側の偏光板に入ると、楕円偏光中の偏光軸方向成分の
みが偏光板を通過するため、楕円偏光の状態に応じて出
射光の偏光板透過率は変化する。電極間の印加電圧を変
えると、液晶分子の配向ベクトルが変化し、それによっ
て液晶層通過後の光の楕円偏光状態が変化し、それに応
じて出射側偏光板通過後の出射光強度が変化する。こう
して印加電圧に応じて透過光強度を変化させることがで
きるが、印加電圧は、しきい値電圧から飽和電圧までの
間を連続的に変化させることができるので、白から黒ま
での連続的な階調表示が可能となる。When the emitted light in the elliptically polarized state thus generated enters the polarizing plate on the emitting side, only the component of the elliptically polarized light in the direction of the polarization axis passes through the polarizing plate. The plate transmittance changes. When the applied voltage between the electrodes is changed, the orientation vector of the liquid crystal molecules changes, thereby changing the elliptically polarized state of the light after passing through the liquid crystal layer, and accordingly, the intensity of the emitted light after passing through the output side polarizing plate changes. . In this way, the transmitted light intensity can be changed according to the applied voltage. However, since the applied voltage can be changed continuously from the threshold voltage to the saturation voltage, the continuous voltage from white to black can be changed. A gradation display is enabled.

【０００８】このような印加電圧を連続的に変化させる
階調表示方式は、印加電圧としてしきい値電圧以下およ
び飽和電圧以上の二値のみを用いて光透過率を二段階の
みに制御する非階調表示方式と異なり、濃淡が表現でき
る、三原色をそれぞれ階調表示して組み合わせることに
より色彩表現が豊富になる（いわゆるフルカラー表示）
等の特徴を有しており、液晶表示素子の表現可能性を大
きく向上させるものである。In such a gray scale display system in which the applied voltage is continuously changed, the light transmittance is controlled to only two steps by using only two values, that is, a threshold voltage or less and a saturation voltage or more. Unlike the gradation display method, the gradation can be expressed. By combining the three primary colors by gradation display, the color expression becomes rich (so-called full color display).
This greatly improves the expressibility of the liquid crystal display device.

【０００９】而して、本願発明に関連する従来技術とし
ては、特開平２−３５４１６号公報（誘電率異方性が
負の液晶が充填された液晶セル−偏光板間に、２枚の位
相差板をその光学異方軸がほぼ９０°になるように重ね
合わせて配置する）、特開平３−２１２６１３号公報
（ＳＴＮ液晶表示素子において、液晶セルの少なくとも
一方の面上に、２枚の位相差板をそのリタデーションが
相加されるように、かつそれぞれの遅相軸のなす角度が
２０°以上になるように、かつ第１層目の位相差板のリ
タデーション値の仰角依存性が最小となる方向に対して
第２層目の位相差板の遅相軸方向が並行となるように積
層し、液晶セルに隣接する位相差板の遅相軸と隣接する
基板のラビング軸との交差角が７０〜９０°であるよう
に配置する）、特開昭６１−２１９９３３号公報（Ｔ
Ｎ液晶表示素子において、液晶セルの上下に偏光板を吸
収軸が略並行になるように配置し、上偏光板下に第１の
位相差板をその光学的弾性軸が液晶の上側配向方向と３
５〜４５°の角度をなすように配設し、下偏光板上に第
２の位相差板をその光学的弾性軸が液晶の下側配向方向
と−１０〜０°の角度をなすように配設する）、特開
平４−３１１９０２号公報（ＳＴＮ型液晶セルの光学補
償板として、視野角３７°以上４２°以下の一軸配向性
を有する正の屈折率異方性を有する複屈折性フィルム
と、同様の一軸配向性を有する負の屈折率異方性を有す
る複屈折性フィルムとを各々の遅相軸が同一方向になる
ように積層したものを用いる）、特開平４−３１１９
０３号公報［ＳＴＮ型液晶セルの光学補償板として、正
の屈折率異方性を有する複屈折性フィルムと負の屈折率
異方性を有する複屈折性フィルム（少なくとも一方のフ
ィルムは視野角３７°以下の二軸配向性を有する）を各
々の遅相軸が同一方向になるように積層したものを用い
る］等が公知となっている。As a prior art related to the present invention, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-35416 discloses a method in which a liquid crystal cell filled with liquid crystal having a negative dielectric anisotropy and a polarizing plate are arranged in two places. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-212613 (in an STN liquid crystal display device, two plates are arranged on at least one surface of a liquid crystal cell). The retardation of the first retardation plate is minimized so that the retardation of the retardation plate is added to the retardation plate and the angle between the respective slow axes is 20 ° or more. And the lagging axis of the adjacent substrate intersects with the slow axis of the phase difference plate adjacent to the liquid crystal cell. The angle is set to be 70 to 90 °). -219,933 JP (T
In an N liquid crystal display device, polarizing plates are arranged above and below a liquid crystal cell so that absorption axes are substantially parallel to each other, and a first retardation plate is provided below an upper polarizing plate so that its optical elastic axis is aligned with the upper alignment direction of the liquid crystal. 3
Arranged at an angle of 5 to 45 °, a second retardation plate is placed on the lower polarizing plate such that its optical elastic axis forms an angle of -10 to 0 ° with the lower alignment direction of the liquid crystal. And a birefringent film having a positive refractive index anisotropy having a uniaxial orientation of a viewing angle of 37 ° or more and 42 ° or less as an optical compensator of an STN type liquid crystal cell. And a birefringent film having the same uniaxial orientation and having a negative refractive index anisotropy are laminated so that each slow axis is in the same direction.), JP-A-4-3119
No. 03 [A birefringent film having a positive refractive index anisotropy and a birefringent film having a negative refractive index anisotropy (at least one film has a viewing angle of 37 (Having a biaxial orientation of less than or equal to °) is used so that each slow axis is in the same direction].

【００１０】[0010]

【発明が解決しようとする課題】液晶表示素子によって
階調表示を行った場合、同一の印加電圧を加えても液晶
表示素子を見る目の位置の違いによってその明るさは変
化する。その理由を図３を参照して説明する。液晶層に
入射角α°で入射した入射光Ｚはチルト角θ°の液晶分
子と角度（９０−α−θ）°を成して進行する。こうし
て液晶層を通過した光の楕円偏光状態は入射角α°によ
って異なる。それは角度（９０−α−θ）°の違いによ
って異常光の屈折率ｎe が異なること、および角度α°
によって液晶層を通過する距離ｄ／ｃｏｓα°（ｄは相
対する電極間の距離を表す）が異なることの二つの理由
によって通過後の光の楕円偏光状態が異なり、したがっ
て出射光側の偏光板３ｂに於ける透過率が異なるからで
ある。このため階調表示した場合見る目の位置によって
液晶表示素子の明るさが変化する。この変化は表示画質
に次のような不利な影響を与える。When gradation display is performed by a liquid crystal display element, the brightness of the liquid crystal display element changes depending on the position of the eyes to be viewed even if the same applied voltage is applied. The reason will be described with reference to FIG. The incident light Z incident on the liquid crystal layer at an incident angle α ° travels at an angle (90−α−θ) ° with liquid crystal molecules having a tilt angle θ °. Thus, the elliptically polarized light state of the light passing through the liquid crystal layer differs depending on the incident angle α °. This is because the refractive index ne of the extraordinary light differs depending on the difference of the angle (90-α-θ) °, and the angle α °
The elliptical polarization state of the light after passing therethrough is different for two reasons that the distance d / cos α ° (d represents the distance between the opposing electrodes) that passes through the liquid crystal layer is different depending on the polarization plate 3b on the emission light side. Is different. For this reason, the brightness of the liquid crystal display element changes depending on the position of the eyes when the gradation is displayed. This change has the following adverse effects on the display image quality.

【００１１】（１） 明るく表示したい部分と暗く表示
したい部分の明るさが逆転して見えることがある。これ
は観察者の目からのＬＣＤ表示画面の各部分に対する視
角が異なるために起こる。即ち、明るく表示している部
分が或る位置から見た視角によっては暗く見え、同時に
暗く表示している別の部分がその同じ位置から見た視角
によって明るく見えることがある。(1) The brightness of a portion desired to be displayed brightly and the brightness of a portion desired to be displayed darkly may be reversed. This occurs because the viewing angle from the observer's eyes to each part of the LCD display screen is different. That is, a brightly displayed portion may appear dark depending on the viewing angle as viewed from a certain position, and another darkly displayed portion may appear simultaneously bright as viewed from the same position.

【００１２】（２） カラー表示の場合見る位置の違い
によって色相が変化する。それは、カラー表示に於いて
は、色相は三原色〔赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）〕そ
れぞれのカラーフィルタからの透過光の組み合わせによ
って実現されるが、見る角度によって液晶層通過光の楕
円偏光状態が異なった場合、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのカラ
ーフィルタの透過光のバランスが変化し、その結果本来
の表示と異なる色相に見えることによる。(2) In the case of color display The hue changes depending on the difference in the viewing position. That is, in the color display, the hue is realized by a combination of light transmitted from the color filters of the three primary colors [red (R), green (G), and blue (B)]. If the elliptically polarized states of the light are different, the balance of the transmitted light of the R, G, and B color filters changes, and as a result, the color looks different from the original display.

【００１３】而して、主としてＳＴＮ型等の、本願発明
の対象となる液晶表示素子（すなわち、階調表示を行う
ツイステッドネマティック型液晶表示素子）とは異なる
タイプの素子では、上記各公報に記載のあるように、白
黒表示のためにあるいは視野角を広げる手段として位相
差板が用いられてきた。しかし、これら従来例では、位
相差板の光学軸はパネル面と平行になっていたため、液
晶透過光が方向によってそのリタデーションが異なって
いる点に対しては改善効果は低く、階調表示の角度依存
性を改善することはできなかった。[0013] Elements of a type different from a liquid crystal display element (ie, a twisted nematic liquid crystal display element for performing gradation display), such as an STN type, which is the object of the present invention are described in the above publications. As described above, a retardation plate has been used for black-and-white display or as a means for expanding a viewing angle. However, in these conventional examples, since the optical axis of the retardation plate is parallel to the panel surface, the effect of improving the retardation of the transmitted light of the liquid crystal depending on the direction is low, and the angle of gradation display is low. Dependencies could not be improved.

【００１４】本願発明はこのような状況に対処してなさ
れたものであって、その目的とするところは、階調表示
状態における液晶透過光の楕円偏光状態の視角依存性を
緩和することであり、このことにより見る位置によっ
て、明るさや色相が変化することのないようにすること
である。The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to alleviate the viewing angle dependence of the elliptically polarized state of the liquid crystal transmitted light in the gradation display state. Thus, the brightness and hue do not change depending on the viewing position.

【００１５】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、階調表示を行う液晶セルと、下記
Ａ、Ｂの仕様を有する第１、第２の位相差板とが一対の
偏光板間に配置されていることを特徴とするツイステッ
ドネマティック型液晶表示素子が提供される。 （Ａ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と同一である、光学的に負
の屈折率異方性をもつ第１の位相差板。 （Ｂ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と反対である、光学的に正
の屈折率異方性をもつ第２の位相差板。According to the present invention, in order to achieve the above object, a liquid crystal cell for performing gradation display and first and second retardation plates having the following specifications A and B are provided. There is provided a twisted nematic liquid crystal display element which is disposed between a pair of polarizing plates. (A) In the halftone display state, the plane including the director direction of the liquid crystal molecules at the center position in the thickness direction of the panel, the plane perpendicular to the panel surface includes the optical axis, and the inclination direction is perpendicular to the panel surface. A first retardation plate having an optically negative refractive index anisotropy, which is the same as the director direction of liquid crystal molecules with respect to a normal to a panel surface in a plane. (B) The optical axis is included in a plane perpendicular to the panel surface including the director direction of the liquid crystal molecules at the center position in the thickness direction of the panel in the halftone display state, and the inclination direction is perpendicular to the panel surface. A second retardation plate having an optically positive refractive index anisotropy that is opposite to a director direction of liquid crystal molecules with respect to a normal to a panel surface in a plane.

【００１６】[0016]

【作用】図１は、本願発明の作用を説明するための液晶
表示素子の断面図である。図１において、図３に示した
従来例の部分と同等の部分には同一の参照番号が付され
ているので重複する説明は省略するが、本願発明の液晶
表示素子では、例えば、液晶セルと光出射側の偏光板３
との間に、上記Ａの仕様をもつ位相差フィルム７と、上
記Ｂの仕様をもつ位相差フィルム８とが配置される。液
晶層４および第１、第２の位相差フィルム７、８の屈折
率楕円体をそれぞれ４′、７′、８′にて示す。なお、
本図においても、簡単のために、透明電極やＴＦＴ等の
図示は省略されている。FIG. 1 is a sectional view of a liquid crystal display device for explaining the operation of the present invention. In FIG. 1, the same reference numerals are given to the same parts as those in the conventional example shown in FIG. 3, and thus the duplicated description will be omitted. However, in the liquid crystal display element of the present invention, for example, a liquid crystal cell Polarizing plate 3 on light emission side
A retardation film 7 having the above specification A and a retardation film 8 having the above specification B are arranged between them. The index ellipsoids of the liquid crystal layer 4 and the first and second retardation films 7 and 8 are indicated by 4 ', 7' and 8 ', respectively. In addition,
Also in this figure, illustration of a transparent electrode, a TFT, and the like is omitted for simplicity.

【００１７】階調表示状態における液晶ダイレクタは、
図１に示されるように、基板面に対して水平と垂直の中
間の傾斜状態となる。図１では、液晶分子５の傾斜角度
（チルト角）はθ°となっている。図示されていない
が、パネル面に垂直に入射した光は前述したように、液
晶層を通過することにより液晶の傾斜角度θ°に応じた
楕円偏光に変換される。入射角α°が正の入射光Ｘで
は、光線と液晶ダイレクタとの形成する角度は相対的に
小さく、したがって、光の常光成分の方が相対的に多く
しかも異常光の屈折率ｎe と常光の屈折率ｎo との差が
小さいため、垂直入射光と比較してリタデーションδが
小さくなり、楕円偏光度が小さくなる。逆に、入射角α
°が負の入射光Ｙでは、光線と配向ベクトルとのなす角
度は大きくなり、したがって、垂直入射光の場合と比較
してリタデーションδが大きくなり、楕円偏光度も大き
くなる。The liquid crystal director in the gradation display state is:
As shown in FIG. 1, the state is an inclined state between the horizontal and vertical directions with respect to the substrate surface. In FIG. 1, the tilt angle (tilt angle) of the liquid crystal molecules 5 is θ °. Although not shown, the light that is perpendicularly incident on the panel surface is converted into elliptically polarized light according to the tilt angle θ ° of the liquid crystal by passing through the liquid crystal layer as described above. In the case of the incident light X having a positive incident angle α °, the angle formed between the light beam and the liquid crystal director is relatively small, so that the ordinary light component of the light is relatively large, and the refractive index ne of the extraordinary light and the ordinary light Since the difference from the refractive index no is small, the retardation δ is small and the degree of elliptically polarized light is small as compared with the vertically incident light. Conversely, the incident angle α
In the case of the incident light Y having a negative °, the angle between the light ray and the orientation vector is large, and therefore, the retardation δ is large and the degree of elliptically polarized light is large as compared with the case of the normal incident light.

【００１８】こうして液晶層４を通過した光は、次にそ
の光軸がフィルム面に対して角度β°をなしている光学
異方性が負の第１の位相差フィルム７に入射する。ここ
で、角度βはチルト角θと同方向に設定されている。垂
直入射光は、第１の位相差フィルムを通過することによ
り、液晶層内での変化が打ち消されて直線偏光に近い状
態に戻される。入射角が正の入射光Ｘは、位相差フィル
ム７の光軸となす角度は小さく、したがってフィルム内
を通過する前後でのリタデーションは負で、その絶対値
は小さい。一方、入射角が負の入射光Ｙは、位相差フィ
ルム７の光軸となす角度が大きく、したがってフィルム
内を通過する前後でのリタデーションは負で、その絶対
値は大きくなっている。これにより液晶層を通過する際
に進みすぎた楕円偏光度は補償され、第１の位相差フィ
ルムを通過した段階での入射光Ｙの楕円偏光状態は、垂
直入射光の液晶層通過時の偏光状態に近づく。The light that has passed through the liquid crystal layer 4 in this manner subsequently enters the first retardation film 7 whose optical axis forms an angle β ° with respect to the film surface and has negative optical anisotropy. Here, the angle β is set in the same direction as the tilt angle θ. By passing through the first retardation film, the vertically incident light cancels the change in the liquid crystal layer and returns to a state close to linearly polarized light. The incident light X having a positive incident angle forms a small angle with the optical axis of the phase difference film 7, and thus the retardation before and after passing through the film is negative, and its absolute value is small. On the other hand, the incident light Y having a negative incident angle forms a large angle with the optical axis of the retardation film 7, and thus the retardation before and after passing through the film is negative, and its absolute value is large. As a result, the degree of elliptically polarized light that has advanced too much when passing through the liquid crystal layer is compensated for, and the elliptically polarized state of the incident light Y at the stage of passing through the first retardation film is the polarization of vertically incident light when passing through the liquid crystal layer. Approaching the state.

【００１９】こうして第１の位相差フィルム７を通過し
た光は、次にその光軸がフィルム面に対して角度γ°を
なしている光学異方性が正の第２の位相差フィルム８に
入射する。ここで、角度γはチルト角θと逆方向にに設
定されている。垂直入射光は、第１の位相差フィルム７
によって受けた変化が位相差フィルム８によって補償さ
れるため、位相差フィルム８を通過した時点での楕円偏
光状態は液晶層４を通過した直後の状態に戻されてい
る。The light that has passed through the first retardation film 7 is then converted to a second retardation film 8 having a positive optical anisotropy whose optical axis forms an angle γ ° with respect to the film surface. Incident. Here, the angle γ is set in a direction opposite to the tilt angle θ. The vertically incident light is transmitted to the first retardation film 7.
Thus, the elliptically polarized light at the time of passing through the retardation film 8 is returned to the state immediately after passing through the liquid crystal layer 4.

【００２０】入射角が正の入射光Ｘは、位相差フィルム
８の光軸となす角度は大きく、したがってフィルム内を
通過する前後でのリタデーションは正で、その絶対値は
大きくなっている。これにより、入射光Ｘの偏光状態
は、液晶層通過時の楕円偏光度の不足および第１の位相
差フィルム７での負のリタデーションが補償され、垂直
入射光の液晶層通過直後の状態に近いものとなる。一
方、入射角が負の入射光Ｙは、位相差フィルム８の光軸
となす角度は小さく、したがってフィルム内を通過する
前後でのリタデーションは正で、その絶対値は小さくな
っている。すなわち、第１の位相差フィルム７を通過し
た時点で、垂直入射光の液晶層通過時の楕円偏光状態に
近い状態になされた入射光Ｙは、ほとんどその状態を保
ったまま第２の位相差フィルム８から出射される。The incident light X having a positive incident angle forms a large angle with the optical axis of the retardation film 8, so that the retardation before and after passing through the film is positive, and the absolute value thereof is large. Thereby, the polarization state of the incident light X is close to the state immediately after the perpendicular incident light has passed through the liquid crystal layer, because the lack of the degree of elliptically polarized light when passing through the liquid crystal layer and the negative retardation in the first retardation film 7 are compensated. It will be. On the other hand, the incident light Y having a negative incident angle forms a small angle with the optical axis of the retardation film 8, and thus the retardation before and after passing through the film is positive, and its absolute value is small. That is, upon passing through the first retardation film 7, the incident light Y, which is in a state close to the elliptically polarized state when the vertically incident light has passed through the liquid crystal layer, is almost kept in the second phase difference The light is emitted from the film 8.

【００２１】よって、第２の位相差フィルム８から出射
される光は、垂直入射光の場合にもあるいは入射角が正
の入射光Ｘおよび入射角が負の入射光Ｙの場合にも、垂
直入射光の液晶層通過直後の楕円偏光に近い状態とな
り、入射角の変化による楕円偏光度の違いは少なくな
る。その結果、最終的に出射側の偏光板３ｂを通過した
後の光強度の視角による変化は、従来技術による場合に
比較して少なくなり、視角による明度の逆転や色相の変
動が軽減される。Accordingly, the light emitted from the second retardation film 8 is perpendicular to the normal incident light or to the incident light X having a positive incident angle and the incident light Y having a negative incident angle. The state becomes close to elliptically polarized light immediately after the incident light passes through the liquid crystal layer, and the difference in the degree of elliptically polarized light due to the change in the incident angle is reduced. As a result, the change in the light intensity after the light finally passes through the polarizing plate 3b on the emission side due to the viewing angle is smaller than that in the case of the related art, and the inversion of the brightness and the fluctuation of the hue due to the viewing angle are reduced.

【００２２】[0022]

【実施例】次に、本発明の実施例および参考となる比較
例について説明する。始めに用語の定義を行い、次いで
実施例および比較例に用いられる部材を示す。 《用語の定義》パネル面の視野方向に関する方位角、極
角の定義を図２に示す。すなわち、極角は、ある方向を
示す線Ａとパネル面への垂線とのなす角度であり、方位
角は線Ａと垂線とによって定まる平面のパネル面との交
わりによって形成される直線とパネル面の水平線とのな
す角度である。Next, examples of the present invention and comparative examples that serve as references will be described. First, terms are defined, and then members used in Examples and Comparative Examples are shown. << Definition of Terms >> FIG. 2 shows the definitions of the azimuth and polar angle of the panel surface with respect to the viewing direction. That is, the polar angle is an angle between a line A indicating a certain direction and a perpendicular to the panel surface, and the azimuth angle is a straight line formed by the intersection of the plane A defined by the line A and the perpendicular with the panel surface. Angle with the horizontal line.

【００２３】《使用部材》本発明の効果を評価するため
に、下記のような評価用液晶セルおよび位相差フィルム
を用いた。 ａ．位相差板 使用した位相差フィルムの内容は次の表１に示す通りで
ある。<< Used Members >> In order to evaluate the effects of the present invention, the following liquid crystal cells for evaluation and retardation films were used. a. Retardation plate The contents of the retardation film used are as shown in Table 1 below.

【００２４】[0024]

【表１】 [Table 1]

【００２５】ｂ．液晶セル 使用した液晶セルの内容は次の表２に示す通りである。B. Liquid crystal cell The contents of the liquid crystal cell used are as shown in Table 2 below.

【００２６】[0026]

【表２】 [Table 2]

【００２７】《測定方法》 （１） 輝度測定方法 液晶表示素子の表面から３０ｃｍの位置に輝度計を設置
し、輝度計の読みから素子の輝度を求めた。 （２） 輝度測定位置および方向 液晶表示素子の表示画面中央部からの出射光を測定し
た。測定の方向は、次の表３に示す方向に対して行っ
た。<< Measurement Method >> (1) Luminance Measurement Method A luminance meter was installed at a position 30 cm from the surface of the liquid crystal display element, and the luminance of the element was determined from the reading of the luminance meter. (2) Brightness Measurement Position and Direction Light emitted from the center of the display screen of the liquid crystal display element was measured. The measurement was performed in the directions shown in Table 3 below.

【００２８】[0028]

【表３】 [Table 3]

【００２９】[0029]

【表４】 [Table 4]

【００３０】（３） コントラスト比 コントラスト比（ＣＲ）は次の式により計算した。 ＣＲ＝白表示輝度／黒表示輝度 （４） 中間調表示状態 液晶への印加電圧を白表示と黒表示との中間の値とし、
画面表示状態を観察した。判定は官能評価により、５段
階評価を行った。(3) Contrast ratio The contrast ratio (CR) was calculated by the following equation. CR = white display luminance / black display luminance (4) Halftone display state The voltage applied to the liquid crystal is set to an intermediate value between white display and black display.
The screen display state was observed. Judgment was performed in a five-step evaluation by sensory evaluation.

【００３１】［実施例および比較例］表４に示す組み合
わせで液晶表示素子を作成した。この液晶表示素子の評
価を行い、表５に示す結果を得た。[Examples and Comparative Examples] Liquid crystal display devices were prepared in combinations shown in Table 4. This liquid crystal display device was evaluated, and the results shown in Table 5 were obtained.

【００３２】[0032]

【表５】 （注）中間調表示５段階評価点 ５：最良 ←→ １：最悪[Table 5] (Note) Five-point evaluation score for halftone display 5: Best ← → 1: Worst

【００３３】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるされるものではな
く、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内において各種の
変更が可能である。例えば、第１、第２の位相差板は、
必ずしも実施例の通りの順番に配置する必要はなく、第
１の位相差板を偏光板３ｂ寄りに、また第２の位相差板
を液晶パネル寄りに配置することができ、さらに、一方
乃至両方の位相差板を液晶パネルと偏光板３ａとの間に
配置するようにすることができる。While the preferred embodiment has been described above,
The present invention is not limited to these embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the first and second retardation plates are:
It is not always necessary to arrange them in the order as in the embodiment. The first retardation plate can be arranged closer to the polarizing plate 3b, and the second retardation plate can be arranged closer to the liquid crystal panel. Can be arranged between the liquid crystal panel and the polarizing plate 3a.

【００３４】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による液晶
表示素子は、液晶セルと偏光板との間に、階調表示状態
における液晶分子のダイレクタと同じ方向に光学軸をも
つ、屈折率異方性が負の第１の位相差板と、それとは反
対の方向に光学軸をもつ、屈折率異方性が正の第１の位
相差板とを配置したものであるので、液晶層における視
角に依存するリタデーションに起因して起こる階調表示
状態時におけるコントラストの低下、明暗の反転や色相
のずれを防止することができる。よって、本発明によれ
ば、広視野角にわたって良好な階調表示品質の液晶表示
素子を提供することができるようになる。As described above, the liquid crystal display device according to the present invention has a refractive index difference between the liquid crystal cell and the polarizing plate, which has an optical axis in the same direction as the director of the liquid crystal molecules in the gradation display state. Since the first phase difference plate having negative anisotropy and the first phase difference plate having an optical axis in the opposite direction and having a positive refractive index anisotropy are arranged, It is possible to prevent a decrease in contrast, a reversal of light and dark and a shift in hue in a gradation display state caused by retardation depending on a viewing angle. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a liquid crystal display element having good gradation display quality over a wide viewing angle.

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

【図１】階調表示状態における本発明に係る液晶表示素
子の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display element according to the present invention in a gradation display state.

【図２】方位角および極角の定義を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing definitions of an azimuth angle and a polar angle.

【図３】階調表示状態における従来例の液晶表示素子の
断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display element in a gradation display state.

【符号の説明】 １ａ、１ｂ ガラス基板 ２ａ、２ｂ 配向膜 ３ａ、３ｂ 偏光板 ４ 液晶層 ４′ 液晶の屈折率楕円体 ５ 液晶分子 ６ 液晶ダイレクタ ７ 第１の位相差フィルム ７′ 第１の位相差フィルム７の屈折率楕円体 ８ 第２の位相差フィルム ８′ 第２の位相差フィルム８の屈折率楕円体 Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ 入射光[Description of Signs] 1a, 1b Glass substrate 2a, 2b Alignment film 3a, 3b Polarizer 4 Liquid crystal layer 4 'Liquid crystal refractive index ellipsoid 5 Liquid crystal molecule 6 Liquid crystal director 7 First retardation film 7' First position Refractive index ellipsoid of retardation film 7 8 Second retardation film 8 ′ Refractive index ellipsoid of second retardation film 8 W, X, Y, Z Incident light

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 階調表示を行う液晶セルと、下記Ａの仕
様の第１の位相差板と、下記Ｂの仕様の第２の位相差板
とが一対の偏光板間に配置されていることを特徴とする
ツイステッドネマティック型液晶表示素子。 （Ａ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と同一である、光学的に負
の屈折率異方性をもつ第１の位相差板。 （Ｂ）中間調表示状態におけるパネルの厚さ方向の中央
位置にある液晶分子のダイレクタ方向を含み、パネル面
に垂直な平面に光軸が含まれ、その傾き方向は、前記パ
ネル面に垂直な平面におけるパネル面に対する垂線に関
し液晶分子のダイレクタ方向と反対である、光学的に正
の屈折率異方性をもつ第２の位相差板。1. A liquid crystal cell for performing gradation display, a first retardation plate having the following specification A, and a second retardation plate having the following specification B are arranged between a pair of polarizing plates. A twisted nematic liquid crystal display device characterized by the above-mentioned. (A) In the halftone display state, the plane including the director direction of the liquid crystal molecules at the center position in the thickness direction of the panel, the plane perpendicular to the panel surface includes the optical axis, and the inclination direction is perpendicular to the panel surface. A first retardation plate having an optically negative refractive index anisotropy, which is the same as the director direction of liquid crystal molecules with respect to a normal to a panel surface in a plane. (B) The optical axis is included in a plane perpendicular to the panel surface including the director direction of the liquid crystal molecules at the center position in the thickness direction of the panel in the halftone display state, and the inclination direction is perpendicular to the panel surface. A second retardation plate having an optically positive refractive index anisotropy that is opposite to a director direction of liquid crystal molecules with respect to a normal to a panel surface in a plane. 【請求項２】 前記第１および第２の位相差板は、それ
ぞれ光軸に対する垂直方向のリタデーション値の絶対値
が５０ｎｍ〜６００ｎｍの屈折率異方性を有しているこ
とを特徴とする請求項１記載のツイステッドネマティッ
ク型液晶表示素子。2. The method according to claim 1, wherein each of the first and second retardation plates has a refractive index anisotropy in which an absolute value of a retardation value in a direction perpendicular to an optical axis is 50 nm to 600 nm. Item 2. A twisted nematic liquid crystal display device according to item 1. 【請求項３】 前記第１および第２の位相差板のそれぞ
れの光軸の方向は、パネル面への垂線とのなす角度が４
０°以上６０°以下であることを特徴とする請求項１記
載のツイステッドネマティック型液晶表示素子。3. The direction of the optical axis of each of the first and second retardation plates has an angle of 4 ° with a perpendicular to the panel surface.
2. The twisted nematic liquid crystal display device according to claim 1, wherein the angle is not less than 0 ° and not more than 60 °. 【請求項４】 前記第１の位相差板と前記第２の位相差
板とが、第１の位相差板を液晶パネル側として液晶パネ
ルと表示面側偏光板との間に積層されて配置されている
ことを特徴とする請求項１記載のツイステッドネマティ
ック型液晶表示素子。4. The first retardation plate and the second retardation plate are laminated and disposed between a liquid crystal panel and a display-side polarizing plate, with the first retardation plate facing the liquid crystal panel. The twisted nematic liquid crystal display device according to claim 1, wherein