JP3650499B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、映像や文字情報を表示する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄型軽量の特長により、薄型テレビ、カー・ナビゲーション・システム、パーソナル・コンピュータやワード・プロセッサなどのフラット・ディスプレイとして広く用いられるようになっている。
液晶表示には、それぞれに特長のある数多くの表示モードが提案されている。中でも、米国特許公報４５６６７５８号公報に開示されているパイセル（Ｐｉセル、あるいはπセル）は、そのスイッチング速度が２ｍｓｅｃ程度と高速であるため、動画表示用のディスプレイとして注目され、研究開発がさかんである。
【０００３】
このパイセルにおいては液晶分子はベンド配列しており、法線方向からの等価的なリターデーションを印加電圧の大きさにより制御して透過光量を変え、表示を行っている。
特開平７−４９５０９号公報には、このパイセルに固定の負の位相差を発生する部材を付加して、動作電圧を低下させたり、視野角特性を拡大する技術が開示されている。これにより、駆動電圧が５ボルト以下に低下し、階調表示でのコントラスト反転を考えた視野角範囲は位相板のない場合に比べて広がっている。しかしながら黒表示特性の視野角依存はまだ大きいため、法線方向からの傾き角が増すにつれて表示に黒浮きが発生してしまう。負の位相差を発生する部材としては、正の複屈折媒体をパイセルの光学軸と直交させる、あるいは負の複屈折媒体をパイセルの光学軸に平行に配置するなどの方法が考えられるが、この特許には詳細は開示されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成ではいまだ視野角特性が不十分であり、特に、黒表示特性の視野角依存が大きいため、正面からはずれた方向から表示を見た場合に黒表示状態の透過率が大きく増加する。このため、正面からはずれた方向からディスプレイを見た場合に黒浮きが発生し、表示が白っぽくなって色相が極端に淡くなったり、コントラストが大きく低下するといった課題を有している。
【０００５】
また、電圧を印加する前の液晶層の配向状態はスプレイ配向であり、実際にはこの状態からベンド配向させるのは容易ではなく、スプレイからベンドへの配向転移を促すためには、表示を白黒させる動作電圧よりもはるかに高い電圧を加える必要があるといった課題を有する。
したがって、この発明の目的は、視野角特性の向上を図ることができる液晶表示装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の液晶表示装置は、正の屈折率異方性と正の誘電率異方性をもつ液晶分子がその動作時にはベンド配列した液晶層と、これに積層され主軸がベンド配列した負の屈折率異方性をもつ光学媒体よりなる位相板と、液晶層に電圧を印加する手段とを有し、液晶の屈折率異方性と液晶層の厚みとの積を７９０ｎｍ以上１１９０ｎｍ以下にしたものである。
【０００９】
このように、正の屈折率異方性と正の誘電率異方性をもつ液晶分子がその動作時にはベンド配列した液晶層に、主軸がベンド配列した負の屈折率異方性をもつ光学媒体よりなる位相板を積層したので、液晶層の液晶分子の方向と位相板の光学媒体の光学軸方向が対応し、オンまたはオフ状態にある液晶層の光学伝搬特性の視野角依存性を補償して良好な黒表示を行い、液晶表示装置の視野角特性を改善することかできる。同時に、液晶の複屈折と液晶層の厚みの積を７９０〜１１９０ｎｍの間に設定することにより、液晶表示装置の正面輝度を高くし、かつ白表示の視野角による色相変化を少なくするという作用を有する。
【００１０】
請求項２記載の液晶表示装置は、請求項１において、正の誘電率異方性を１０以上にした。このように、液晶の誘電率異方性を１０以上に設定することで、動作時のベンド配向転移を容易にすると同時に、動作電圧を低くするという作用を有する。
請求項３記載の液晶表示装置は、請求項１または２において、液晶層の厚みを６μｍ以下にした。このように、液晶層の厚みを６μｍ以下にすることで、液晶層の厚みを従来のＴＮ並まで薄くすることができ、その結果液晶層内の電界強度が強まるため、動作時のベンド配向転移を容易にすると同時に、動作電圧を低くするという作用を有する。
【００１２】
請求項４記載の液晶表示装置は、正の屈折率異方性と負の誘電率異方性をもつ液晶分子がベンド配列した液晶層と、これに積層され主軸がベンド配列した負の屈折率異方性をもつ光学媒体よりなる位相板と、液晶層に電圧を印加する手段とを有することを特徴とする。
このように、正の屈折率異方性と負の誘電率異方性をもつ液晶分子がベンド配列した液晶層に、主軸がベンド配列した負の屈折率異方性をもつ光学媒体よりなる位相板を積層したので、請求項１と同様にオンまたはオフ状態にある液晶層の光学伝搬特性の視野角依存性を補償して良好な黒表示を行い、液晶表示装置の視野角特性を改善するという作用を有する同時に、電圧印加前の状態から安定なベンド配向が存在する作用を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の参考例１の液晶表示装置を図１から図９に基づいて説明する。図１にこの発明の参考例１である液晶表示装置の構成を示す。図において、４，５は基板であり、液晶層１を挟持している。基板４，５上には液晶層１に電圧を供給するための電極２，３が形成されている。８，９は偏光表示を行うための偏光板、１０は照明用のバックライトである。６，７は位相板であり、液晶層１のリターデーションや視野角依存を補償して、表示の白黒化や視野角特性の拡大を行っている。いずれか一方の基板４，５上には、図示されていないが、薄膜トランジスタやダイオードなどのスイッチング素子が形成されている。
【００１６】
図２は、各光学要素の配置角を示すために、図１を偏光板８の側から見た平面図で、１１は液晶分子の光軸の正射影の方向を、１２と１３は位相板６，７における負の光学媒体の光軸の正射影の方向を示しており、これらの光軸の正射影の方向１１，１２，１３はほぼ平行となっている。また、１４と１５は偏光板７，８の偏光軸方向である。なお、図中の破線は、液晶層１の背面（バックライト側）にある素子を示している。
【００１７】
図３は、液晶層１の図２のＡ−Ａ’線での断面における、液晶分子１６の配列状態を示す模式図である。図中の（ａ）には液晶層１にオフ電圧が印加された場合、（ｂ）にはオン電圧が印加された場合が示されており、いずれも正の屈折率異方性と正の誘電率異方性を持つ液晶分子１６が厚み方向にベンド配列している。オン状態はオフ状態より高い電圧が印加されているので、オン状態は液晶分子１６がより立ち上がった状態となり、法線方向から液晶層１を見た場合の等価的なリターデーションが小さくなっている。
【００１８】
液晶層１に電圧を印加していない場合の液晶分子１６の配列は、図４（ａ）に示す１８０度ねじれ配列、（ｂ）に示すスプレイ配列のいずれであっても構わないが、オフ状態では図３（ａ）のベンド配列を安定化させるのに十分なオフ電圧が印加されていることが必要である。
位相板６，７は、負の屈折率異方性をもつ光学媒体１７を図５に示すようにハイブリッド配列させた構成をとっている。位相板６と７のリターデーションの和は、オン状態の液晶層１とほぼ等しくなっている。負の光学媒体１７の光学軸方向は、位相板６では液晶層１の上半分の液晶分子１６のオン状態の分子配列（液晶分子の光学軸方向）に、位相板７では液晶層１の下半分の液晶分子１６のオン状態の分子配列に、それぞれ対応するように配列している。即ち、それぞれの近接面においては、液晶層１の上面の液晶分子１６の方向と位相板６の下面の光学媒体１７の主軸方向、および液晶層１の下面の液晶分子１６の方向と位相板７の上面の光学媒体１７の主軸方向は、ほぼ平行となっている。さらに、この近接面から液晶層１と位相板６，７の内部に等しいリターデーションだけ進んだ層においても、液晶分子１６の方向と位相板６，７の光学媒体１７の主軸方向はほぼ平行になっている。
【００１９】
図６は、位相板６，７による視野角特性向上の原理を説明するための図である。図にはオン状態の液晶層１の液晶分子１６と位相板６，７の光学媒体１７の配列が示されており、説明の便宜上、液晶層１は２１ａ，２２ａ……２５ａ，２６ａ……２９ａ，３０ａの１０個の薄層に、位相板６は２１ｂ，２２ｂ……２５ｂの５つの薄層に、位相板７は２６ｂ……２９ｂ，３０ｂの５つの薄層に分割されている。ここで、薄層２１ａと２１ｂの組、薄層２２ａと２２ｂの組、……薄層２５ａと２５ｂの組、薄層２６ａと２６ｂの組、……薄層２９ａと２９ｂの組、薄層３０ａと３０ｂの組を考えると、それぞれの組は主軸が平行で等しいリターデーションを持つ正負の複屈折媒体となっている。
【００２０】
まず、液晶層１の下半分と位相板７について偏光の伝播を考えると、薄層３０ａと３０ｂは隣接しているので、あらゆる方向に進む光に対して理想的には互いの複屈折の影響を打ち消し合う。従って、偏光伝播を考える場合に薄層３０ａと３０ｂの組はないものとして取り扱うことができる。薄層３０ａと３０ｂをないものと考えると、次は薄層２９ａと２９ｂとが隣接するものとして取り扱うことができる。この組も主軸の方向が平行で等しいリターデーションを持つ正負の複屈折媒体なので、あらゆる方向に進む光に対して理想的には互いの複屈折の影響を打ち消し合う。従って、光学伝播を考える場合に薄層２９ａと２９ｂの組はないものとして取り扱うことができる。同様に考えて、薄層２８ａと２８ｂの組から薄層２６ａと２６ｂの組までもお互いに視野角特性を打ち消し合い、理想的にはないものとして取り扱うことができる。さらに、液晶層１の上半分と位相板６についても同様に考えると、薄層２１ａと２１ｂの組から薄層２５ａと２５ｂの組までもお互いに視野角特性を打ち消し合い、理想的にはないものとして取り扱うことができる。
【００２１】
偏光の伝播は、数学的には４行４列の要素からなる各薄層の伝播行列Ｔ21a ，Ｔ22a ，……Ｔ30a ，Ｔ21b ，Ｔ22b ，……Ｔ30b を用いて（数１）で表される。Ｅx とＥy はそれぞれｘ方向とｙ方向に振動面をもつ電界成分、Ｈx とＨy はそれぞれｘ方向とｙ方向に振動面をもつ磁界成分を表し、添字のinとout はそれぞれ入射光と出射光を示している。
【００２２】
【数１】

【００２３】
この式を用いて考えると、上記の現象は行列の掛け算の（ｐ）の部分から、Ｔ21a とＴ21b の積、Ｔ22a とＴ22b の積、……Ｔ25a とＴ25b の積の順に単位行列となり、（ｑ）の部分から、Ｔ30a とＴ30b の積、Ｔ29a とＴ29b の積、……Ｔ26a とＴ26b の積の順に単位行列となり、理想的には入射偏光と出射偏光が等しくなるものと考えられる。
【００２４】
このとき、偏光板８，９の偏光軸１４と１５が直交するように配置しておけば、電圧無印加時には上記のように液晶層１と位相板６，７の特性は完全に補償し合うので、表示は黒となる。この黒表示は偏光板特性で定まるものであり、非常に良好な視野角特性を持っており、視野角によらずコントラストの高い液晶表示装置を得ることができる。また、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）のカラーフィルターを形成した３つの画素の混色を用いて色表示を行う場合に、オフ状態となっている色が視野角を振っても漏れにくいので、例えば赤表示を行った場合に緑や青の画素からの漏れ光がほとんどなく、視野角による色相変化の小さい液晶表示装置を得ることができる。
【００２５】
液晶層１がオフ状態にある場合には、先に説明したように液晶層１のリターデーションがオン状態より大きくなっているので、位相板６，７との間での光学伝搬特性が上記の補償条件からずれる。このため、液晶層１と位相板６，７を通過した光は偏光板８を通過するようになり、白表示が行われる。このリターデーションの変化を有効に利用するため、入射側の偏光板９の偏光軸１５が液晶層１の液晶分子１６の射影の方向（図２の１１の方向）となす角度はほぼ４５°に設定されている。
【００２６】
図７は、この参考例の液晶表示装置における白表示時と黒表示時の輝度の視野角依存を示したものである。液晶の複屈折（屈折率異方性）Δｎと液晶層１の厚みｄとの積（Δｎ×ｄ）は８４０ｎｍに設定した。図中のφは、図２においてＡからＡ’に向かう方向を０度として反時計回りにとった方位角であり、θは法線方向からの倒れ角である。縦軸はバックライト１０の輝度を１００％としたときの表示面の輝度である。この参考例に示す液晶表示装置は、各方位とも黒表示特性が非常に良好であり、コントラストの視野角依存も従来のものに比べて格段に少ない。白黒反転は左右方向（０度−１８０度方向）すなわち図７（ａ）に示すφ＝０°の特性図において、倒れ角７０度付近で生じるのみであり、非常に視野角の広い液晶表示装置を得ることができた。
【００２７】
図８は、上記の液晶表示装置において、Δｎ×ｄを変化させて白表示（オフ状態）の正面輝度を測定した結果である。位相板６，７の複屈折量も液晶層１に合わせて、上記の補償条件となるように変化させている。オン電圧は８ボルト、オフ電圧は２ボルトである。ベンド配向の安定性の面からオフ電圧を２ボルト以下にすることは好ましくなかった。Δｎ×ｄが１２３０ｎｍのとき、輝度は最大値２８％を示した。この図では、この最大値を１００％とした相対輝度を縦軸にとっている。
【００２８】
Δｎ×ｄが１２３０ｎｍ以上の場合には、オン状態とオフ状態の間での偏光変調が過変調状態にあるので、オフ電圧を２ボルトより高く設定することにより、図中の破線に示すように、白表示輝度を相対値でほぼ１００％にすることができる。従って、Δｎ×ｄの値を７９０ｎｍ以上に設定すれば正面輝度が最大値の７０％以上となり実用上十分な明るさが得られるし、これを９１０ｎｍ以上に設定すれば正面輝度が限界値の８０％以上、９９０ｎｍ以上に設定すれば正面輝度が限界値の９０％以上となり、さらに明るい表示を得ることができる。
【００２９】
一方、このような液晶表示装置では、白表示の色相が観察方向によって変化する。特に、方位角φが９０度と２７０度の方向では、倒れ角が増すとともに表示がやや黄色味がかる。図９は、色度の視野角依存のΔｎ×ｄ依存を示すものである。縦軸は、液晶表示装置を倒れ角３０度のコーン状の方向から、方位角０度から３６０度まで５度おきに測定した色差の平均である。以下、これを平均色差と呼ぶ。色差は、正面方向の表示特性を基準として算出してあり、表色系はＬ* ａ* ｂ* 色度系に基づいている。また、色差は輝度差を考慮しないで計算したもの（ΔＣ）である。図中の破線は、Δｎ×ｄが１２３０ｎｍ以上の場合に、オフ電圧を調整した場合の特性を示している。
【００３０】
図からわかるように、Δｎ×ｄの値が大きすぎる場合には白表示の色相変化が大である。フィルム位相板により視野角特性を改善したＴＮ型の液晶表示装置について同様の測定を行うと、平均色差は３．５程度であった。この参考例の液晶表示装置では、Δｎ×ｄが１１９０ｎｍ以上の場合は、平均色差が位相板付きＴＮ型の２倍以上（７以上）となるので、白表示の色相変化の面からこれは好ましくない。Δｎ×ｄを１０３０ｎｍ以下としておけば、平均色差が５以下（即ち位相板付きＴＮ型の約１．５倍以下）となり、色相変化の面からもかなり良好な視野角特性が得られる。さらに、Δｎ×ｄを９１０ｎｍ以下としておけば平均色差は３．５以下で、位相板付きＴＮ型に優る特性を得ることができる。
【００３１】
従って、正面輝度と白表示の色相変化の両面を総合すると、Δｎ×ｄの値は７９０〜１１９０ｎｍの間に設定するのが、正面の相対輝度が７０％以上で平均色差が７以下となるので望ましい。しかしながら、例えば個人用のノートパソコン用のディスプレイ等のように正面への光利用効率が重視される用途では、Δｎ×ｄを９１０〜１１９０ｎｍの間に設定しておけば、相対輝度が８０％以上で色相変化が実用上十分な液晶表示装置を得ることができる。Δｎ×ｄが９９０ｎｍ以上であれば、明るさの面からはさらに望ましい。一方、テレビなど複数の人間が見ることの多い用途では視野角特性が重要であるので、色相変化を重視して、Δｎ×ｄの値は７９０〜１０３０ｎｍの間に設定するのがよい。特に、９１０ｎｍ以下に設定した場合には、非常に色相変化の少ない液晶表示装置を得ることができる。
【００３２】
この参考例においては、液晶層１を上下に２分する中心面から液晶表示装置を見た場合、上側には液晶層１の半分とそれを補償する位相板６，７が配置され、下側には上側の液晶層１と位相板６，７を鏡面対称にしたものが配置されている。このように構成上の対称性がよいため、位相板６，７を片側に配置したものに比べて、表示における視野角特性の対称性がよく、見やすい表示ができるという利点がある。また、２枚の位相板６，７のそれぞれが液晶層１の半分を補償する役割を果たしているため、位相板特性のばらつきの表示特性への影響が少ないという利点や、２枚の位相板６，７をうまく組み合わせることにより位相板６，７の特性ばらつきをキャンセルすることができるという利点がある。また、液晶の複屈折Δｎと液晶層１の厚みｄの積を７９０〜１１９０ｎｍの間に設定することにより、液晶表示装置の正面輝度を高くし、かつ白表示の視野角による色相変化を少なくするという作用を有する。
【００３３】
なお、この参考例では、位相板６，７がオン状態にある液晶層１の光学特性を補償するものとしたが、これはこのように限定されるものではなく、オフ状態にある液晶層１の光学特性を補償してこれを黒表示とするように位相板６，７を構成しても同様の効果を得ることができる。オフ状態を補償する構成においても、偏光板８，９の配置角などの構成はオン状態を補償する構成と同様にすればよく、液晶層１のΔｎ×ｄも上記の範囲に設定するのが望ましい。
【００３４】
以下、オン状態を補償する構成（オン補償構成）とオフ状態を補償する構成（オフ補償構成）を比較する。液晶層１の分子配列は印加電圧とともに飽和するが、オン補償構成はこの飽和領域にある液晶を補償している。このため、オン補償構成は補償の安定度がよく非常に良好な黒表示が得られる。これに対し、オフ補償構成は、オフ電圧印加時の液晶を補償しているので黒表示が行われる電圧レベルが低い。このため、駆動ＩＣの耐圧や電源電圧の制限のため十分高い電圧が印加できない場合にも黒表示は良好なレベルにあり、駆動の低電圧化を図る場合に有効である。
【００３５】
一方、実際の表示動作をするためには、液晶層１がその動作範囲でベンド配向となっていることが必要である。このベンド配向が安定に存在させるためには、電圧印加前の初期のスプレイ配向からベンド配向への転移を促す必要があるが、容易にベンド配向になるためにはできるだけ液晶分子１６を法線方向に立たせることが必要になる。通常は電圧印加により、液晶分子１６を立たせ、ベンド配向転移を促す方法がとられる。
【００３６】
そこで、スプレイ−ベンド転移がいかなる条件で容易となるかを、液晶の誘電率異方性Δε、液晶層１の厚みｄを変えて観察した。実際の動作でスプレイ−ベンド転移するには、電圧を印加した状態でベンド配向の核が発生し、かつその核が絵素全体に拡がることが必要である。従って、各条件でのベンド配向の転移しやすさを、核発生の有無、核発生後の絵素全体への拡がる時間で判断した。なお絵素サイズは、通常のＴＦＴパネルで設計されているもので、０．３μｍ×０. １μｍとした。また、印加電圧は７Ｖとした。また、検討した液晶はＴＦＴ用であるＺＬＩ４７９２を基準に、弾性定数の変化の少ないもので、誘電率異方性Δεを変えたものを使用した。また、通常の表示パネルが電源を入れた後、遅くとも１０秒以内に正常に動作する必要があることも評価する上で考慮した。
【００３７】
評価結果を表１に示す。表より、Δεが９以上で核発生が起こった後１０秒以内に絵素全体がベンド配向となる条件がでる。この条件の内、実際パネル作製に適している液晶層１の厚みｄ＝４μｍ以上を勘案すると、Δε１０以上が望ましいことがわかる。また、Δεが１０以上でも確実にベンド配向させるためには、液晶層の１厚みｄは６μｍ以下が望ましい。
【００３８】
【表１】

【００３９】
この発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を図１０および図１１に基づいて説明する。図１０は、この発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の構成を示すものである。この実施の形態は、参考例１において２枚に分割されていた位相板６を１枚にまとめ、液晶層１の片側に配置した構造をもっている。図１１に、この実施の形態における液晶分子１６と負の光学媒体１７の配列状態を示す。負の光学媒体１７は液晶分子１６と同様にベンド配列している。
【００４０】
光学補償の原理は、参考例１で説明したように、液晶層１と位相板６を薄層に分割し、液晶層１と位相板６の近接面から薄層の組がその光学特性を順次キャンセルするものと考えることができる。偏光板８の配置角については、偏光板８の偏光軸と、液晶層１の液晶分子軸方向のなす角度を４５°程度に設定すれば、参考例１と同様に、液晶層１のリターデーションの変化を有効に利用することができる。
【００４１】
この実施の形態の液晶表示装置においても、図７に示す参考例１と同様に、非常に視野角特性の良好な黒表示を行うことができた。Δｎ×ｄが正面輝度および色度の視野角特性に及ぼす影響も、参考例１で説明したものと同様で、基本的には７９０〜１１９０ｎｍの間が望ましい。特に、個人用のノートパソコン用ディスプレイ等のように正面の光利用効率が重視される用途では、Δｎ×ｄを９１０〜１１９０ｎｍの間に設定するのが望ましく、９９０ｎｍ以上であれば、明るさの面でさらに望ましい。一方、テレビなど複数の人間が見ることの多い用途では視野角による色相変化を低く抑えるために、Δｎ×ｄの値を７９０〜１０３０ｎｍの間に設定するのがよく、９１０ｎｍ以下に設定すればさらに良好な視野角特性の液晶表示装置を得ることができる。
【００４２】
なお、この実施の形態では、位相板６がオン状態にある液晶層１の光学特性を補償するものとしたが、これはこのように限定されるものではなく、オフ状態にある液晶層１の光学特性を補償してこれを黒表示とするように位相板６を構成しても同様の効果を得ることができる。オフ状態を補償する構成においても、偏光板８の配置角などの構成はオン状態を補償する構成と同様にすればよく、液晶層１のΔｎ×ｄも上記の説明の範囲に設定するのが望ましい。参考例１で説明したのと同様の理由で、オン状態を補償する構成では補償の安定度がよく非常に良好な黒表示が得られるし、オフ状態を補償する構成は駆動の低電圧化を図る場合に有効である。
【００４３】
また、位相板６の配置についても、この実施の形態では、位相板６が液層層１からみて観察者の側に配置されているものとしたが、これは液層層１からみてバックライト１０の側に配置してもかまわない。
この発明の第２の実施の形態の液晶表示装置を図１２に基づいて説明する。この実施の形態では、液晶材料として負の誘電率異方性を有するものを用い、かつ電圧印加前の初期の状態での液晶の配向を図１２（ａ）のようにしている。また、電圧印加時には液晶分子１６は図１２（ｂ）のようになる。
【００４４】
このとき、初期配向状態を得るために、配向膜には垂直配向剤を用い、その配向膜を液晶層１を挟持する両基板に塗布した後、配向膜をラビング処理した。ラビング処理した方向は、それぞれの基板で図１２の矢印で示した方向１８である。このときの配向膜上の液晶分子のプレチルト角は約８５°であった。
この状態でも、第１の実施の形態と同様な補償原理で液晶層１にベンド配向した位相板を配置しても良好な黒表示が得られる。
【００４６】
以上の場合は、電圧無印加状態で既にベンド配向となり、かつこの状態で補償して黒表示としているが、勿論この実施の形態でも電圧を印加したところで、光学補償させるような位相板を用いてもかまわない。
つぎに、この発明の参考例２として参考例１の液晶表示装置に用いた位相板の製造方法を図１３ないし図１８に基づいて説明する。参考例１に用いた負の複屈折をもつ光学媒体をハイブリッド配列させた位相板は、配向処理された基板の上のネマティック液晶と高分子の混合物に電界や磁界を印加してネマティック液晶を所定の配列に保ちながら高分子ネットワークを形成した後に、高分子ネットワーク内のネマティック液晶をディスコティック液晶に置換することにより作製することができる。これは、配列制御が困難なディスコティック液晶を、比較的容易に配列制御できるネマティック液晶と置換することにより、所望の配列分布させるものである。より具体的で好ましい作製方法としては、図１３〜図１８に工程図を示した方法がある。
【００４７】
まず、図１３に示すように、例えばセルロース・トリアセテートなどの光学的に等方的なフィルム基材１０１の表面を、ラビングなどにより配向処理する。１０２はラビングロールである。このときフィルム基材１０１の表面にポリイミドなどの配向膜を形成しておいてもよい。
次いで、ネマティック液晶と光重合型の高分子の混合物１０３を、図１４に示すように、ロールコート法により上記フィルム基材１０１の上に塗布する。１０４はロールコータのロールである。混合物１０３は必要により溶媒に溶かしても構わないし、塗布はスピンコートや各種の印刷法を用いてもよい。光重合型の高分子としては紫外線硬化型のアクリル樹脂などを用いることができる。溶剤を用いた場合には、次工程の前に塗布溶液を乾燥させて溶媒をとばしておく。
【００４８】
次に、図１５に示すように、フィルム法線方向に電界または磁界を印加しながら紫外光１０５を照射することにより高分子のネットワーク１０７を形成する。図には電界印加の場合が記してあり、１１１，１１２は電極である。図のように紫外光の照射経路中に電極１１１がある場合には、この電極１１１は紫外光を透過するように透明電極、またはメッシュ状の電極などで構成するのがよい。このとき、混合層１０３の上面はフリー界面となっているので液晶には界面からの束縛がなく、電界や磁界の方向に平行、即ちフィルム法線方向に、ネマティック液晶は液晶分子長軸を整列して並ぶ。一方、混合層１０３の下面では、ネマティック液晶はフィルム基材１０１の表面のアンカリング効果により、所定のチルト角をもって１方向に整列する。この結果、ハイブリッド構造をもった配列が安定化するように高分子のネットワーク１０７が形成される。電界や磁界の強度を変化させれば、このハイブリッド配列の状態を制御でき、高分子ネットワーク１０７の状態を制御できるので、オン補償とオフ補償に対応する位相板を得たり、液晶材料や駆動電圧の違いによる表示セルの特性差に対応した位相板を得ることができる。また、必要に応じて電界や磁界の方向は法線方向から若干ずらしてもかまわない。なお、照射光は高分子がネットワーク形成する波長であれば可視光でもかまわないし、電界と磁界は併用することも可能である。
【００４９】
その後、図１６に示すように、例えばメタノールなどの溶媒１０６に上記フィルムを浸析して、上記のフィルム上に形成された高分子にネマティック液晶が混在したもの１０３からネマティック液晶を除去する。浸析する代わりに、第２の溶媒を上記フィルム上にシャワー状に注いでも同様の結果を得ることができる。次いで、図１７に示すように、例えばトリフェニレン系の化合物やベンゼン環の側鎖として長鎖型あるいは板状の官能基を放射状に配置したベンゼン誘導体などのディスコティック液晶１０８をシリンジ１０９より滴下する。このディスコティック液晶１０８は、ネマティック液晶の抜けた高分子ネットワーク１０７の中に浸入、分散する。高分子ネットワーク１０７には上記ネマティック液晶のハイブリッド構造に対応した異方性を備えているので、ディスコティック液晶１０８にもハイブリッド構造が与えられる。このハイブリッド構造は、上記に述べたように電磁界の印加条件により、高分子ネットワーク１０７の状態を変えて制御することができる。なお、シリンジ１０９やフィルム基材１０１の加熱によりディスコティック液晶１０８の流動性を高めることはプロセス時間短縮のために有効である。滴下の代わりに、ディスコティック液晶１０８の中に上記のフィルムを浸析したり、上記フィルム上にディスコティック液晶１０８をロールコート法や印刷法により塗布してもよい。また、ディスコティック液晶単体を用いる代わりに、ディスコティック液晶１０８を適当な溶媒に溶かしたものを用いて、後に溶媒を除去する方法を用いることもできる。
【００５０】
この後、余分な液晶を除去して図１８に示すように、高分子ネットワーク１０７内にハイブリッド構造をもったディスコティック液晶１０８が分散した光学層１１０がフィルム基材１０１の上に乗った構造の位相板を得ることができる。
ディスコティック液晶１０８の流動性が低く、位相板の物理的安定性が良好な場合は、このまま位相板として用いても構わないが、上記のように形成されたフィルムの他方の面（図１８では上面）に、例えばセルロース・トリアセテートなどの光学的に等方的なフィルムを形成し、ディスコティック液晶１０８を含む層を上下から保護すれば、位相板の安定度が増加する。偏光板や他の位相板を積層する場合には、これらを上側の保護フィルムの代用とすることもできる。ディスコティック液晶１０８の流動性が高い場合には、所定の大きさに裁断の後フィルム側面を封止するのが望ましい。
【００５１】
なお、図１３〜図１８を用いた上記の説明では、光学層１１０を形成する基板として個片に加工されたフィルム基材１０１を用いているが、フィルム基材１０１に代えて位相板、偏光板、または液晶パネルの表面に光学層１１０を形成しても構わない。
さらに、この参考例は図１９に工程概念図を示すように、ロール状のフィルム基材に連続的に位相板を形成するのに特に適している。図では、図１３〜図１８と同じ要素には同じ番号を付けており、説明を省略する。送り出し側のロール１２１から、フィルム基材１０１が連続的に供給され、図１３〜図１８で説明したのと同様のプロセスを経て、受け取り側のロール１２２に巻きとられる。このとき、フィルム基材１０１の表面には、図示しないが光学層１１０が形成されている。この後すぐに、裁断等の加工を行っても構わないし、ロールの形状で他のフィルムと貼合せしてもよい。このように連続生産を行えば生産量が大幅に拡大し、位相板を安価に大量に供給できるという利点が生じる。
この発明の参考例３の位相板の製造方法について説明する。この参考例では、参考例２に示した位相板の製造方法において、末端に反応基が形成されたディスコティック液晶を用いる。これを高分子ネットワーク中に分散させて図１８に示す構造を得た後、ディスコティック液晶相互、および高分子−ディスコティック液晶間で架橋反応させる。架橋反応は、加熱や光照射により生じさせることができる。架橋により安定性の良好な位相板を得ることができる。この場合は、位相板側面を封止する必要はない。また、特に上面（または下面）をキズ等から保護する必要がない場合には、フィルム基材１０１と反対側の保護フィルムを形成しなくてもよい。
【００５２】
この発明の参考例４の位相板の製造方法について説明する。この参考例では、参考例３に示した位相板の製造方法において、高分子材料やディスコティック液晶末端基の選定や、架橋反応条件の設定により、図１８の構造を得た後にディスコティック液晶相互のみに架橋反応を起こさせる。その後、図１６と同様の工程により、光学層１１０の中にある高分子ネットワーク１０７をトルエン等の溶媒により除去すると、光学薄層がディスコティック液晶のみから形成されるようになる。次いで、図１７と同様の工程によりディスコティック液晶を光学薄層内に分散させ、この部分も架橋させる。結果的に得られる位相板は、図１８に示す光学層１１０の高分子がディスコティック液晶に置換され、位相板の光学層１１０全体がディスコティック液晶から形成されたものになる。
【００５３】
参考例２，３の方法で形成された位相板は、高分子ネットワークとディスコティック液晶との間の屈折率差により光の散乱等で偏光状態が変化して、表示特性が劣化することがあるが、当参考例の方法で得られた位相板は均質性がよく、さらに良好な表示特性を得ることができる。
つぎに、この発明の参考例５として第１の実施の形態の液晶表示装置に用いた位相板の製造方法について説明する。すなわち、参考例２から４で説明した製造方法で得られたハイブリッド配列位相板を、ディスコティック液晶の光学軸が垂直になった側を内側にして、２枚の位相板を貼り合わせる。これにより、ベンド配列の位相板を得ることができる。この場合は、ハイブリッド配列位相板の製造時に上面への保護フィルムを形成しなくても、できあがったベンド位相板の両面には保護層が形成されているという利点がある。
【００５５】
【発明の効果】
この発明の請求項１記載の液晶表示装置によれば、正の屈折率異方性と正の誘電率異方性をもつ液晶分子がその動作時にはベンド配列した液晶層に、主軸がベンド配列した負の屈折率異方性をもつ光学媒体よりなる位相板を積層したので、液晶層の液晶分子の方向と位相板の光学媒体の光学軸方向が対応し、オンまたはオフ状態にある液晶層の光学伝搬特性の視野角依存性を補償して良好な黒表示を行い、液晶表示装置の視野角特性を改善することができる。同時に、液晶の複屈折と液晶層の厚みの積を７９０〜１１９０ｎｍの間に設定することにより、液晶表示装置の正面輝度を高くし、かつ白表示の視野角による色相変化を少なくするという効果を有する。
【００５６】
請求項２では、液晶の誘電率異方性を１０以上に設定することで、動作時のベンド配向転移を容易にすると同時に、動作電圧を低くするという効果を有する。
請求項３では、液晶層の厚みを６μｍ以下にすることで、液晶層の厚みを従来のＴＮ並まで薄くすることができ、その結果液晶層内の電界強度が強まるため、動作時のベンド配向転移を容易にすると同時に、動作電圧を低くするという効果を有する。
【００５８】
この発明の請求項４記載の液晶表示装置によれば、正の屈折率異方性と負の誘電率異方性をもつ液晶分子がベンド配列した液晶層に、主軸がベンド配列した負の屈折率異方性をもつ光学媒体よりなる位相板を積層したので、請求項１と同様にオンまたはオフ状態にある液晶層の光学伝搬特性の視野角依存性を補償して良好な黒表示を行い、液晶表示装置の視野角特性を改善するという効果を有する同時に、電圧印加前の状態から安定なベンド配向存在する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の参考例１の液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図２】 この発明の参考例１の液晶表示装置の光学部材の配置方向を示す平面図である。
【図３】 この発明の参考例１の液晶表示装置の液晶層における液晶の電圧印加時の配列状態を模式的に示す断面図である。
【図４】 この発明の参考例１の液晶表示装置の液晶層における液晶の電圧無印加時の配列状態を模式的に示す断面図である。
【図５】 この発明の参考例１の位相板における光学媒体の配列状態を模式的に示す断面図である。
【図６】 この発明の参考例１における液晶層と位相板の分子および光学軸の配列関係を模式的に示す断面図である。
【図７】 この発明の参考例１の液晶表示装置の白表示輝度と黒表示輝度の視野角依存性を示す特性図である。
【図８】 この発明の参考例１の液晶表示装置の白表示輝度と液晶層のΔｎ×ｄとの関係を示す特性図である。
【図９】 この発明の参考例１の液晶表示装置の平均色差と液晶層のΔｎ×ｄとの関係を示す特性図である。
【図１０】 この発明の第１の実施の形態の液晶表示装置の構成を示す断面図である。
【図１１】 この発明の第１の実施の形態の液晶表示装置における液晶層と位相板の分子および光学軸の配列関係を模式的に示す断面図である。
【図１２】 この発明の第２の実施の形態の液晶表示装置の液晶層における液晶の配列状態を模式的に示す断面図である。
【図１３】 この発明の参考例２の位相板の製造方法においてフィルム基材表面を配向処理する工程説明図である。
【図１４】 図１３の次工程でネマティック液晶と光重合型の高分子の混合物を塗布する工程説明図である。
【図１５】 図１４の次工程で高分子ネットワークを形成する工程説明図である。
【図１６】 図１５の次工程でネマティック液晶を除去する工程説明図である。
【図１７】 図１６の次工程でディスコティック液晶を滴下する工程説明図である。
【図１８】 図１７の次工程で高分子ネットワーク内にディスコティック液晶が分散した光学層が形成された状態の工程説明図である。
【図１９】 この発明の参考例２の位相板の製造方法の別の例の工程図である。
【符号の説明】
１ 液晶層
２，３ 電極
４，５ 基板
６，７ 位相板
８，９ 偏光板
１０ バックライト
１１ 液晶分子の光軸の正射影
１２，１３ 負の光学媒体の光軸の正射影
１４，１５ 偏光板の偏光軸
１６ 液晶分子
１７ 負の光学媒体
１８ ラビング方向
１０１ フィルム基材
１０２ ラビングロール
１０３ ネマティック液晶と高分子の混合物
１０４ ロールコータのロール
１０５ 紫外光
１０６ 溶媒
１０７ 高分子ネットワーク
１０８ ディスコティック液晶
１０９ シリンジ
１１０ 光学層
１２１，１２２ ロール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a liquid crystal display device for displaying video and text information.In placeIt is related.
[0002]
[Prior art]
Liquid crystal display devices are widely used as flat displays such as flat-screen TVs, car navigation systems, personal computers, and word processors because of their thin and light features.
A number of display modes, each with its own characteristics, have been proposed for liquid crystal displays. Among them, the Pi cell (Pi cell or π cell) disclosed in US Pat. No. 4,566,758 is attracting attention as a display for moving images because of its high switching speed of about 2 msec. is there.
[0003]
In this pi-cell, the liquid crystal molecules are bend-aligned, and display is performed by changing the amount of transmitted light by controlling the equivalent retardation from the normal direction by the magnitude of the applied voltage.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-49509 discloses a technique for adding a member that generates a fixed negative phase difference to the pi-cell to reduce the operating voltage or expand the viewing angle characteristics. As a result, the drive voltage is reduced to 5 volts or less, and the viewing angle range in consideration of contrast inversion in gradation display is expanded as compared with the case without the phase plate. However, since the viewing angle dependence of the black display characteristics is still large, black floating occurs in the display as the tilt angle from the normal direction increases. As a member that generates a negative phase difference, a method such as making a positive birefringent medium orthogonal to the optical axis of the pi-cell, or arranging a negative birefringent medium parallel to the optical axis of the pi-cell, can be considered. Details are not disclosed in the patent.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the above configuration, the viewing angle characteristics are still insufficient, and the black display characteristics are particularly dependent on the viewing angle. Therefore, when the display is viewed from a direction away from the front, the transmittance in the black display state is high. Increase greatly. For this reason, when the display is viewed from a direction deviating from the front, black floating occurs, and there is a problem that the display becomes whitish and the hue becomes extremely light or the contrast is greatly reduced.
[0005]
  In addition, the alignment state of the liquid crystal layer before voltage application is splay alignment. Actually, it is not easy to perform bend alignment from this state, and in order to promote the alignment transition from splay to bend, the display is changed to black and white. There is a problem that a voltage much higher than the operating voltage to be applied needs to be applied.
  Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of improving viewing angle characteristics.PlaceIs to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  Claim1The liquid crystal display device described above includes a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules having a positive refractive index anisotropy and a positive dielectric anisotropy are bend-aligned during operation, and a negative refractive index in which the principal axis is bend-aligned. It has a phase plate made of an optical medium having anisotropy and means for applying a voltage to the liquid crystal layer, and the product of the refractive index anisotropy of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal layer is 790 nm to 1190 nm. is there.
[0009]
In this way, an optical medium having a negative refractive index anisotropy in which a liquid crystal layer having a positive refractive index anisotropy and a positive dielectric anisotropy is bend-aligned during operation of the liquid crystal layer is bent. Since the phase plate made of the layers is laminated, the liquid crystal molecule direction of the liquid crystal layer and the optical axis direction of the optical medium of the phase plate correspond to compensate the viewing angle dependence of the optical propagation characteristics of the liquid crystal layer in the on or off state. Therefore, a good black display can be performed and the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device can be improved. At the same time, by setting the product of the birefringence of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal layer between 790 and 1190 nm, the front luminance of the liquid crystal display device is increased and the hue change due to the viewing angle of white display is reduced. Have.
[0010]
  Claim2The liquid crystal display device according to claim1The positive dielectric anisotropy was 10 or more. Thus, by setting the dielectric anisotropy of the liquid crystal to 10 or more, the bend alignment transition during operation is facilitated, and at the same time, the operation voltage is lowered.
  Claim3The liquid crystal display device according to claim 1.Or 2The thickness of the liquid crystal layer was set to 6 μm or less. Thus, by reducing the thickness of the liquid crystal layer to 6 μm or less, the thickness of the liquid crystal layer can be reduced to the same level as that of a conventional TN, and as a result, the electric field strength in the liquid crystal layer is increased. At the same time, and has the effect of lowering the operating voltage.
[0012]
  Claim4The liquid crystal display device described above includes a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules having a positive refractive index anisotropy and a negative dielectric anisotropy are bend-aligned, and a negative refractive index anisotropy in which the principal axis is bend-aligned And a means for applying a voltage to the liquid crystal layer.
  In this way, a phase composed of an optical medium having a negative refractive index anisotropy having a principal axis bend-aligned on a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules having a positive refractive index anisotropy and a negative dielectric anisotropy are bend-aligned. Since the plates were laminated, the claim1In the same way as above, it compensates for the viewing angle dependence of the optical propagation characteristics of the liquid crystal layer that is in the on or off state, thereby providing good black display and improving the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device. From this state, a stable bend orientation is present.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Of this inventionReference example 1The liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the present invention.Reference example 1The structure of the liquid crystal display device which is is shown. In the figure, reference numerals 4 and 5 denote substrates, which sandwich the liquid crystal layer 1. Electrodes 2 and 3 for supplying a voltage to the liquid crystal layer 1 are formed on the substrates 4 and 5. 8 and 9 are polarizing plates for performing polarization display, and 10 is a backlight for illumination. Reference numerals 6 and 7 denote phase plates, which compensate for retardation and viewing angle dependence of the liquid crystal layer 1 to make the display monochrome and expand viewing angle characteristics. Although not shown, switching elements such as thin film transistors and diodes are formed on either one of the substrates 4 and 5.
[0016]
FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 viewed from the polarizing plate 8 side to show the arrangement angle of each optical element, 11 is the orthogonal projection direction of the optical axis of liquid crystal molecules, and 12 and 13 are phase plates. 6 and 7 show the directions of the orthogonal projection of the optical axis of the negative optical medium, and the orthogonal projection directions 11, 12, and 13 of these optical axes are substantially parallel. Reference numerals 14 and 15 denote the polarization axis directions of the polarizing plates 7 and 8. In addition, the broken line in a figure has shown the element in the back surface (backlight side) of the liquid crystal layer 1. FIG.
[0017]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the alignment state of the liquid crystal molecules 16 in the cross section taken along the line A-A ′ of FIG. 2 of the liquid crystal layer 1. In the figure, (a) shows a case where an off voltage is applied to the liquid crystal layer 1, and (b) shows a case where an on voltage is applied, both of which have positive refractive index anisotropy and positive voltage. Liquid crystal molecules 16 having dielectric anisotropy are bend-aligned in the thickness direction. Since a higher voltage is applied in the on state than in the off state, the liquid crystal molecules 16 rise more in the on state, and the equivalent retardation when the liquid crystal layer 1 is viewed from the normal direction is small. .
[0018]
The arrangement of the liquid crystal molecules 16 when no voltage is applied to the liquid crystal layer 1 may be either the 180-degree twist arrangement shown in FIG. 4A or the splay arrangement shown in FIG. Then, it is necessary that a sufficient off-voltage is applied to stabilize the bend arrangement shown in FIG.
The phase plates 6 and 7 have a configuration in which optical media 17 having negative refractive index anisotropy are hybridly arranged as shown in FIG. The sum of retardations of the phase plates 6 and 7 is substantially equal to that of the liquid crystal layer 1 in the on state. The optical axis direction of the negative optical medium 17 is in the molecular arrangement of the liquid crystal molecules 16 in the upper half of the liquid crystal layer 1 on the phase plate 6 (on the liquid crystal molecule optical axis direction), and below the liquid crystal layer 1 in the phase plate 7. The half liquid crystal molecules 16 are arranged so as to correspond to the on-state molecular arrangements, respectively. That is, in each proximity surface, the direction of the liquid crystal molecules 16 on the upper surface of the liquid crystal layer 1 and the principal axis direction of the optical medium 17 on the lower surface of the phase plate 6, and the direction of the liquid crystal molecules 16 on the lower surface of the liquid crystal layer 1 and the phase plate 7. The main axis direction of the optical medium 17 on the upper surface of the optical medium 17 is substantially parallel. Further, even in a layer advanced from the near surface by an equal retardation inside the liquid crystal layer 1 and the phase plates 6 and 7, the direction of the liquid crystal molecules 16 and the principal axis direction of the optical medium 17 of the phase plates 6 and 7 are substantially parallel. It has become.
[0019]
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of improving the viewing angle characteristics by the phase plates 6 and 7. In the figure, the arrangement of the liquid crystal molecules 16 of the liquid crystal layer 1 in the ON state and the optical medium 17 of the phase plates 6 and 7 is shown. For convenience of explanation, the liquid crystal layer 1 has 21a, 22a... 25a, 26a. , 30a, the phase plate 6 is divided into five thin layers 21b, 22b... 25b, and the phase plate 7 is divided into five thin layers 26b. Here, a set of thin layers 21a and 21b, a set of thin layers 22a and 22b, a set of thin layers 25a and 25b, a set of thin layers 26a and 26b, a set of thin layers 29a and 29b, and a thin layer 30a And 30b, each pair is a positive and negative birefringent medium with parallel principal axes and equal retardation.
[0020]
First, considering the propagation of polarized light with respect to the lower half of the liquid crystal layer 1 and the phase plate 7, the thin layers 30a and 30b are adjacent to each other. Negate each other. Therefore, when considering polarization propagation, it can be handled that there is no pair of thin layers 30a and 30b. Considering that the thin layers 30a and 30b are not present, the thin layers 29a and 29b can be handled next as being adjacent. Since this pair is also a positive and negative birefringent medium with parallel principal axes and equal retardation, ideally cancel each other's birefringence effects for light traveling in all directions. Accordingly, when optical propagation is considered, it can be handled that there is no pair of thin layers 29a and 29b. In the same way, the viewing angle characteristics of the pair of thin layers 28a and 28b to the pair of thin layers 26a and 26b cancel each other and can be handled as not ideal. Further, considering the upper half of the liquid crystal layer 1 and the phase plate 6 in the same way, the viewing angle characteristics cancel each other from the pair of thin layers 21a and 21b to the pair of thin layers 25a and 25b, which is not ideal. It can be handled as a thing.
[0021]
The propagation of polarized light is mathematically expressed by (Equation 1) using the propagation matrices T21a, T22a,... T30a, T21b, T22b,. Ex and Ey are electric field components having vibration surfaces in the x and y directions, respectively. Hx and Hy are magnetic field components having vibration surfaces in the x and y directions, respectively. The subscripts in and out are incident light and outgoing light, respectively. Is shown.
[0022]
[Expression 1]

[0023]
Considering this equation, the above phenomenon becomes a unit matrix in the order of the product of T21a and T21b, the product of T22a and T22b, ... the product of T25a and T25b, from the (p) part of matrix multiplication. ), The product of T30a and T30b, the product of T29a and T29b,..., The product of T26a and T26b.
[0024]
At this time, if the polarizing axes 14 and 15 of the polarizing plates 8 and 9 are arranged so as to be orthogonal to each other, the characteristics of the liquid crystal layer 1 and the phase plates 6 and 7 are completely compensated as described above when no voltage is applied. Therefore, the display is black. This black display is determined by the polarizing plate characteristics, has a very good viewing angle characteristic, and a liquid crystal display device with high contrast can be obtained regardless of the viewing angle. In addition, when color display is performed using a mixed color of three pixels in which red (R), green (G), and blue (B) color filters are formed, the color in the off state changes the viewing angle. For example, when red display is performed, there is almost no leakage light from green and blue pixels, and a liquid crystal display device with a small hue change depending on the viewing angle can be obtained.
[0025]
When the liquid crystal layer 1 is in the off state, the retardation of the liquid crystal layer 1 is larger than that in the on state as described above, so that the optical propagation characteristics between the phase plates 6 and 7 are as described above. Deviation from compensation conditions. Therefore, the light that has passed through the liquid crystal layer 1 and the phase plates 6 and 7 passes through the polarizing plate 8, and white display is performed. In order to effectively use the change in retardation, the angle formed by the polarization axis 15 of the polarizing plate 9 on the incident side and the direction of projection of the liquid crystal molecules 16 of the liquid crystal layer 1 (direction 11 in FIG. 2) is approximately 45 °. Is set.
[0026]
  Figure 7 shows thisReference exampleThis shows the viewing angle dependence of luminance during white display and black display in this liquid crystal display device. The product (Δn × d) of the birefringence (refractive index anisotropy) Δn of the liquid crystal and the thickness d of the liquid crystal layer 1 was set to 840 nm. In FIG. 2, φ is the azimuth angle taken counterclockwise with the direction from A to A ′ as 0 degree in FIG. 2, and θ is the tilt angle from the normal direction. The vertical axis represents the luminance of the display surface when the luminance of the backlight 10 is 100%. thisReference exampleThe liquid crystal display device shown in FIG. 2 has very good black display characteristics in each direction, and the dependence of contrast on the viewing angle is much less than that of the conventional one. Black-and-white inversion occurs only in the left-right direction (0 ° -180 ° direction), that is, in the characteristic diagram of φ = 0 ° shown in FIG. 7A, around a tilt angle of 70 °, and a liquid crystal display device with a very wide viewing angle. Could get.
[0027]
FIG. 8 shows the result of measuring the front luminance of white display (off state) by changing Δn × d in the above liquid crystal display device. The birefringence amounts of the phase plates 6 and 7 are also changed in accordance with the liquid crystal layer 1 so as to satisfy the above compensation conditions. The on voltage is 8 volts and the off voltage is 2 volts. From the standpoint of bend alignment stability, it was not preferable to set the off voltage to 2 volts or less. When Δn × d was 1230 nm, the luminance showed a maximum value of 28%. In this figure, the vertical axis represents the relative luminance with the maximum value being 100%.
[0028]
When Δn × d is 1230 nm or more, the polarization modulation between the on state and the off state is in an overmodulation state. Therefore, by setting the off voltage higher than 2 volts, as shown by the broken line in the figure. The white display luminance can be made almost 100% as a relative value. Accordingly, if the value of Δn × d is set to 790 nm or more, the front luminance becomes 70% or more of the maximum value, and a practically sufficient brightness can be obtained, and if this is set to 910 nm or more, the front luminance reaches the limit value of 80 If it is set to not less than% and not less than 990 nm, the front luminance becomes 90% or more of the limit value, and a brighter display can be obtained.
[0029]
On the other hand, in such a liquid crystal display device, the hue of white display changes depending on the viewing direction. In particular, when the azimuth angle φ is 90 degrees and 270 degrees, the tilt angle increases and the display is slightly yellowish. FIG. 9 shows the Δn × d dependency of the chromaticity depending on the viewing angle. The vertical axis represents the average of the color differences obtained by measuring the liquid crystal display device every 5 degrees from the azimuth angle of 0 degrees to 360 degrees from the cone-shaped direction with a tilt angle of 30 degrees. Hereinafter, this is referred to as an average color difference. The color difference is calculated based on the display characteristics in the front direction, and the color system is based on the L * a * b * chromaticity system. The color difference is calculated (ΔC) without considering the luminance difference. The broken line in the figure indicates the characteristic when the off-voltage is adjusted when Δn × d is 1230 nm or more.
[0030]
  As can be seen from the figure, when Δn × d is too large, the hue change of white display is large. When the same measurement was performed on the TN liquid crystal display device in which the viewing angle characteristics were improved by the film phase plate, the average color difference was about 3.5. thisReference exampleIn the liquid crystal display device, when Δn × d is 1190 nm or more, the average color difference is twice or more (7 or more) as compared with the TN type with a phase plate, which is not preferable from the aspect of hue change of white display. If Δn × d is set to 1030 nm or less, the average color difference is 5 or less (that is, about 1.5 times or less that of the TN type with a phase plate), and considerably good viewing angle characteristics can be obtained in terms of hue change. Further, if Δn × d is set to 910 nm or less, the average color difference is 3.5 or less, and characteristics superior to those of the TN type with a phase plate can be obtained.
[0031]
Therefore, when both the front luminance and the hue change of white display are combined, the value of Δn × d is set between 790 and 1190 nm because the front relative luminance is 70% or more and the average color difference is 7 or less. desirable. However, in applications where light utilization efficiency on the front side is important, such as a display for a personal laptop computer, the relative luminance is 80% or more if Δn × d is set between 910 and 1190 nm. Thus, it is possible to obtain a liquid crystal display device in which the hue change is practically sufficient. If Δn × d is 990 nm or more, it is more desirable from the viewpoint of brightness. On the other hand, viewing angle characteristics are important in applications that are often viewed by a plurality of people such as televisions. Therefore, it is preferable to set the value of Δn × d between 790 and 1030 nm with emphasis on hue change. In particular, when it is set to 910 nm or less, a liquid crystal display device with very little hue change can be obtained.
[0032]
  thisReference example, When the liquid crystal display device is viewed from the center plane that divides the liquid crystal layer 1 vertically, half of the liquid crystal layer 1 and phase plates 6 and 7 for compensating it are disposed on the upper side, and the upper side is disposed on the lower side. The liquid crystal layer 1 and the phase plates 6 and 7 having mirror symmetry are arranged. Since the symmetry of the structure is good in this way, there is an advantage that the viewing angle characteristic in the display is good and the display is easy to see compared with the case where the phase plates 6 and 7 are arranged on one side. Further, since each of the two phase plates 6 and 7 plays a role of compensating half of the liquid crystal layer 1, there is an advantage that the variation in the phase plate characteristics has little influence on the display characteristics, and the two phase plates 6. , 7 can be advantageously combined to cancel the characteristic variation of the phase plates 6, 7. Further, by setting the product of the birefringence Δn of the liquid crystal and the thickness d of the liquid crystal layer 1 between 790 and 1190 nm, the front luminance of the liquid crystal display device is increased and the hue change due to the viewing angle of white display is reduced. It has the action.
[0033]
  In addition, thisReference exampleThen, the optical characteristics of the liquid crystal layer 1 in which the phase plates 6 and 7 are in the on state are compensated. However, this is not limited to this, and the optical characteristics of the liquid crystal layer 1 in the off state are compensated. The same effect can be obtained even if the phase plates 6 and 7 are configured to display black. Also in the configuration for compensating the off state, the configuration such as the arrangement angle of the polarizing plates 8 and 9 may be the same as the configuration for compensating the on state, and Δn × d of the liquid crystal layer 1 is also set in the above range. desirable.
[0034]
Hereinafter, a configuration for compensating the on state (on compensation configuration) and a configuration for compensating the off state (off compensation configuration) will be compared. The molecular arrangement of the liquid crystal layer 1 saturates with the applied voltage, but the on-compensation configuration compensates for the liquid crystal in this saturation region. For this reason, the on-compensation configuration provides a very good black display with good compensation stability. On the other hand, the off-compensation configuration compensates for the liquid crystal when the off-voltage is applied, so that the voltage level at which black display is performed is low. For this reason, even when a sufficiently high voltage cannot be applied due to limitations on the withstand voltage of the driving IC and the power supply voltage, the black display is at a good level, which is effective in reducing the driving voltage.
[0035]
On the other hand, in order to perform an actual display operation, it is necessary that the liquid crystal layer 1 bend in the operation range. In order for this bend alignment to exist stably, it is necessary to promote the transition from the initial splay alignment before voltage application to the bend alignment, but in order to easily bend the liquid crystal molecules 16 as much as possible in the normal direction. It is necessary to stand up. Usually, a method is adopted in which the liquid crystal molecules 16 are raised by voltage application to promote bend alignment transition.
[0036]
Accordingly, the conditions under which the spray-bend transition is facilitated were observed by changing the dielectric anisotropy Δε of the liquid crystal and the thickness d of the liquid crystal layer 1. In order to perform the splay-bend transition in an actual operation, it is necessary that nuclei of bend alignment are generated in a state where a voltage is applied, and the nuclei are spread over the entire picture element. Therefore, the ease of transition of the bend orientation under each condition was judged by the presence / absence of nucleation and the time for spreading to the entire picture element after nucleation. Note that the picture element size was designed with a normal TFT panel, and was 0.3 μm × 0.1 μm. The applied voltage was 7V. Further, the liquid crystal examined was a liquid crystal with a small change in elastic constant and a change in dielectric anisotropy Δε based on ZLI4792 for TFT. It was also considered in evaluating that a normal display panel needs to operate normally within 10 seconds at the latest after turning on the power.
[0037]
The evaluation results are shown in Table 1. From the table, the condition that the entire picture element bends within 10 seconds after nucleation occurs when Δε is 9 or more. Considering the thickness d = 4 μm or more of the liquid crystal layer 1 that is actually suitable for panel manufacture, it is understood that Δε10 or more is desirable. Further, in order to ensure bend alignment even when Δε is 10 or more, it is desirable that one thickness d of the liquid crystal layer is 6 μm or less.
[0038]
[Table 1]

[0039]
  First of this invention1A liquid crystal display device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows the first of the present invention.1The structure of the liquid crystal display device of the embodiment is shown. This embodiment isReference example 1The phase plate 6 that has been divided into two pieces is combined into one piece and arranged on one side of the liquid crystal layer 1. FIG. 11 shows an arrangement state of the liquid crystal molecules 16 and the negative optical medium 17 in this embodiment. The negative optical medium 17 is bend-aligned similarly to the liquid crystal molecules 16.
[0040]
  The principle of optical compensation isReference example 1As described above, it can be considered that the liquid crystal layer 1 and the phase plate 6 are divided into thin layers, and the set of thin layers sequentially cancels the optical characteristics from the adjacent surfaces of the liquid crystal layer 1 and the phase plate 6. As for the arrangement angle of the polarizing plate 8, if the angle between the polarizing axis of the polarizing plate 8 and the liquid crystal molecular axis direction of the liquid crystal layer 1 is set to about 45 °,Reference example 1Similarly, the change in retardation of the liquid crystal layer 1 can be used effectively.
[0041]
  Also in the liquid crystal display device of this embodiment, as shown in FIG.Reference example 1In the same manner as above, it was possible to perform black display with very good viewing angle characteristics. The effect of Δn × d on the viewing angle characteristics of front luminance and chromaticity isReference example 1It is the same as that explained in the above, and basically it is desirable to be between 790 and 1190 nm. In particular, in applications where the light utilization efficiency of the front face is important, such as a personal laptop display, it is desirable to set Δn × d between 910 and 1190 nm. More desirable in terms of On the other hand, in applications such as televisions that are often viewed by a plurality of people, it is preferable to set the value of Δn × d between 790 and 1030 nm in order to keep the hue change due to the viewing angle low, and further if it is set to 910 nm or less A liquid crystal display device having favorable viewing angle characteristics can be obtained.
[0042]
  In this embodiment, the optical characteristics of the liquid crystal layer 1 in which the phase plate 6 is in the on state are compensated. However, this is not limited to this, and the liquid crystal layer 1 in the off state is not limited thereto. The same effect can be obtained even if the phase plate 6 is configured so as to compensate for the optical characteristics and display this as black. Also in the configuration for compensating the off-state, the configuration such as the arrangement angle of the polarizing plate 8 may be the same as the configuration for compensating the on-state, and Δn × d of the liquid crystal layer 1 is also set within the range described above. desirable.Reference example 1For the same reason as described above, the configuration that compensates for the on-state can provide a very good black display with good compensation stability, and the configuration that compensates for the off-state can be used to reduce the drive voltage. It is valid.
[0043]
  Further, regarding the arrangement of the phase plate 6, in this embodiment, the phase plate 6 is arranged on the observer side as viewed from the liquid layer 1, but this is a backlight as viewed from the liquid layer 1. It may be arranged on the 10 side.
  First of this invention2The liquid crystal display device of the embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy is used, and the alignment of the liquid crystal in the initial state before voltage application is as shown in FIG. Further, when a voltage is applied, the liquid crystal molecules 16 become as shown in FIG.
[0044]
  At this time, in order to obtain an initial alignment state, a vertical alignment agent was used for the alignment film, and the alignment film was applied to both substrates sandwiching the liquid crystal layer 1 and then the alignment film was rubbed. The rubbing direction is the direction 18 indicated by the arrow in FIG. At this time, the pretilt angle of the liquid crystal molecules on the alignment film was about 85 °.
  Even in this state, FirstEven when a bend-aligned phase plate is arranged on the liquid crystal layer 1 by the same compensation principle as in the above embodiment, good black display can be obtained.
[0046]
  In the above case, the bend orientation has already been achieved in the state where no voltage is applied, and compensation is made in this state for black display. Of course, in this embodiment, when a voltage is applied, a phase plate that performs optical compensation is used. It doesn't matter.
  Next, the present inventionReference example 2AsReference example 1A method of manufacturing a phase plate used in the liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.Reference example 1The phase plate with a hybrid arrangement of optical media with negative birefringence used in the above is applied to the nematic liquid crystal and polymer mixture on the alignment-treated substrate by applying an electric or magnetic field to the nematic liquid crystal in a predetermined arrangement. After forming the polymer network while maintaining, the nematic liquid crystal in the polymer network can be replaced with a discotic liquid crystal. In this method, a discotic liquid crystal that is difficult to control the alignment is replaced with a nematic liquid crystal that can be controlled relatively easily, thereby achieving a desired alignment distribution. As a more specific and preferable manufacturing method, there is a method whose process diagrams are shown in FIGS.
[0047]
First, as shown in FIG. 13, the surface of an optically isotropic film substrate 101 such as cellulose triacetate is subjected to orientation treatment by rubbing or the like. Reference numeral 102 denotes a rubbing roll. At this time, an alignment film such as polyimide may be formed on the surface of the film substrate 101.
Next, as shown in FIG. 14, a mixture 103 of nematic liquid crystal and photopolymerizable polymer is applied onto the film substrate 101 by a roll coating method. Reference numeral 104 denotes a roll coater roll. If necessary, the mixture 103 may be dissolved in a solvent, and spin coating or various printing methods may be used for coating. As the photopolymerizable polymer, an ultraviolet curable acrylic resin or the like can be used. When a solvent is used, the coating solution is dried to skip the solvent before the next step.
[0048]
Next, as shown in FIG. 15, a polymer network 107 is formed by irradiating ultraviolet light 105 while applying an electric field or magnetic field in the normal direction of the film. The figure shows the case of applying an electric field, and 111 and 112 are electrodes. When the electrode 111 is in the ultraviolet light irradiation path as shown in the figure, the electrode 111 is preferably composed of a transparent electrode or a mesh electrode so as to transmit the ultraviolet light. At this time, since the upper surface of the mixed layer 103 is a free interface, the liquid crystal is not constrained from the interface, and the nematic liquid crystal aligns the major axis of the liquid crystal molecules parallel to the direction of the electric field or magnetic field, that is, in the normal direction of the film. And line up. On the other hand, on the lower surface of the mixed layer 103, nematic liquid crystals are aligned in one direction with a predetermined tilt angle due to the anchoring effect of the surface of the film substrate 101. As a result, the polymer network 107 is formed so that the arrangement having the hybrid structure is stabilized. If the intensity of the electric field or magnetic field is changed, the state of this hybrid arrangement can be controlled, and the state of the polymer network 107 can be controlled. Thus, a phase plate corresponding to on-compensation and off-compensation can be obtained. It is possible to obtain a phase plate corresponding to the difference in the characteristics of the display cells due to the difference in the above. Further, the direction of the electric field or magnetic field may be slightly shifted from the normal direction as necessary. The irradiation light may be visible light as long as the polymer forms a network, and an electric field and a magnetic field can be used in combination.
[0049]
Then, as shown in FIG. 16, the said film is immersed in solvent 106, such as methanol, for example, and a nematic liquid crystal is removed from what mixed the nematic liquid crystal in the polymer | macromolecule formed on said film. Similar results can be obtained by pouring the second solvent onto the film in a shower instead of leaching. Next, as shown in FIG. 17, for example, a discotic liquid crystal 108 such as a benzene derivative in which long-chain or plate-like functional groups are arranged radially as side chains of a benzene ring is dropped from a syringe 109. The discotic liquid crystal 108 enters and disperses in the polymer network 107 from which the nematic liquid crystal is removed. Since the polymer network 107 has anisotropy corresponding to the hybrid structure of the nematic liquid crystal, the hybrid structure is also given to the discotic liquid crystal 108. As described above, this hybrid structure can be controlled by changing the state of the polymer network 107 according to the application condition of the electromagnetic field. Increasing the fluidity of the discotic liquid crystal 108 by heating the syringe 109 and the film substrate 101 is effective for shortening the process time. Instead of dripping, the above film may be immersed in the discotic liquid crystal 108, or the discotic liquid crystal 108 may be applied on the film by a roll coating method or a printing method. Further, instead of using the discotic liquid crystal alone, a method in which the discotic liquid crystal 108 is dissolved in an appropriate solvent and the solvent is removed later can be used.
[0050]
Thereafter, the excess liquid crystal is removed and the optical layer 110 in which the discotic liquid crystal 108 having a hybrid structure is dispersed in the polymer network 107 is placed on the film substrate 101 as shown in FIG. A phase plate can be obtained.
If the discotic liquid crystal 108 has low fluidity and the phase plate has good physical stability, it may be used as it is, but the other side of the film formed as described above (in FIG. 18). If an optically isotropic film such as cellulose triacetate is formed on the upper surface and the layer containing the discotic liquid crystal 108 is protected from above and below, the stability of the phase plate is increased. When laminating a polarizing plate and other phase plates, these can be substituted for the upper protective film. When the fluidity of the discotic liquid crystal 108 is high, it is desirable to seal the side surfaces of the film after cutting into a predetermined size.
[0051]
  In the above description using FIGS. 13 to 18, the film base material 101 processed into individual pieces is used as the substrate on which the optical layer 110 is formed. The optical layer 110 may be formed on the surface of the plate or the liquid crystal panel.
  In addition, thisReference exampleAs shown in the process conceptual diagram in FIG. 19, it is particularly suitable for continuously forming a phase plate on a roll-shaped film substrate. In the figure, the same elements as those in FIGS. 13 to 18 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The film base material 101 is continuously supplied from the feed-side roll 121, and is wound around the receiving-side roll 122 through the same process as described with reference to FIGS. At this time, the optical layer 110 is formed on the surface of the film substrate 101 (not shown). Immediately after this, processing such as cutting may be performed, or the film may be bonded to another film in the form of a roll. If continuous production is performed in this way, the production volume is greatly increased, and there is an advantage that a large amount of phase plates can be supplied at low cost.
  Of this inventionReference example 3A method of manufacturing the phase plate will be described. thisReference exampleThenReference example 2In the method for producing a phase plate shown in (1), a discotic liquid crystal having a reactive group formed at the end is used. This is dispersed in a polymer network to obtain the structure shown in FIG. 18, and then subjected to a crosslinking reaction between the discotic liquid crystals and between the polymer and the discotic liquid crystals. The crosslinking reaction can be caused by heating or light irradiation. A phase plate with good stability can be obtained by crosslinking. In this case, it is not necessary to seal the side surface of the phase plate. In particular, when it is not necessary to protect the upper surface (or the lower surface) from scratches, a protective film on the side opposite to the film base 101 need not be formed.
[0052]
  Of this inventionReference example 4A method of manufacturing the phase plate will be described. thisReference exampleThenReference example 3In the manufacturing method of the phase plate shown in FIG. 1, the cross-linking reaction is caused only in the discotic liquid crystal after obtaining the structure of FIG. 18 by selecting the polymer material and the discotic liquid crystal terminal group and setting the cross-linking reaction conditions. Thereafter, when the polymer network 107 in the optical layer 110 is removed with a solvent such as toluene by the same process as in FIG. 16, the optical thin layer is formed only from the discotic liquid crystal. Next, the discotic liquid crystal is dispersed in the optical thin layer by the same process as in FIG. 17, and this portion is also crosslinked. The resulting phase plate is obtained by replacing the polymer of the optical layer 110 shown in FIG. 18 with discotic liquid crystal, and the entire optical layer 110 of the phase plate is formed of discotic liquid crystal.
[0053]
  Reference examples 2 and 3The phase plate formed by this method may change the polarization state due to light scattering due to the difference in refractive index between the polymer network and the discotic liquid crystal, and the display characteristics may deteriorate.Reference exampleThe phase plate obtained by this method has good homogeneity and can provide better display characteristics.
  Next, the present inventionReference Example 5As the second1A method of manufacturing a phase plate used in the liquid crystal display device of the embodiment will be described. That is,Reference examples 2 to 4The two phase plates are bonded to the hybrid aligned phase plate obtained by the manufacturing method described above in such a manner that the side on which the optical axis of the discotic liquid crystal is vertical is inward. Thereby, a phase plate with a bend arrangement can be obtained. In this case, there is an advantage that protective layers are formed on both sides of the finished bend phase plate without forming a protective film on the upper surface when the hybrid array phase plate is manufactured.
[0055]
【The invention's effect】
  Claims of the invention1According to the described liquid crystal display device, a negative refractive index anisotropic whose principal axis is bend-aligned in a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules having a positive refractive index anisotropy and a positive dielectric anisotropy bend in operation Since the phase plate made of an optical medium having the same properties is laminated, the direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer corresponds to the optical axis direction of the optical medium in the phase plate, and the viewing angle of the optical propagation characteristics of the liquid crystal layer in the on or off state It is possible to compensate for the dependency and perform good black display and improve the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device. At the same time, by setting the product of the birefringence of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal layer between 790 and 1190 nm, the effect of increasing the front luminance of the liquid crystal display device and reducing the hue change due to the viewing angle of white display is achieved. Have.
[0056]
  Claim2Then, setting the dielectric anisotropy of the liquid crystal to 10 or more has the effect of facilitating the bend alignment transition during operation and lowering the operating voltage.
  Claim3Then, by reducing the thickness of the liquid crystal layer to 6 μm or less, the thickness of the liquid crystal layer can be reduced to the same level as the conventional TN. As a result, the electric field strength in the liquid crystal layer is increased, so that the bend alignment transition during operation is easy. At the same time, it has the effect of lowering the operating voltage.
[0058]
  Claims of the invention4According to the described liquid crystal display device, the liquid crystal layer in which liquid crystal molecules having positive refractive index anisotropy and negative dielectric anisotropy are bend-aligned has a negative refractive index anisotropy in which the main axis is bend-aligned. Since the phase plate made of an optical medium is laminated, the claim1In the same way as above, it compensates for the viewing angle dependence of the optical propagation characteristics of the liquid crystal layer that is in the on or off state, thereby achieving good black display and improving the viewing angle characteristics of the liquid crystal display device. From this state, a stable bend orientation exists.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference example 1It is sectional drawing which shows the structure of this liquid crystal display device.
FIG. 2 of the present inventionReference example 1It is a top view which shows the arrangement direction of the optical member of the liquid crystal display device.
FIG. 3 of the present inventionReference example 1It is sectional drawing which shows typically the alignment state at the time of the voltage application of the liquid crystal in the liquid crystal layer of the liquid crystal display device of this.
FIG. 4 of the present inventionReference example 1It is sectional drawing which shows typically the arrangement | sequence state at the time of no voltage application of the liquid crystal in the liquid crystal layer of the liquid crystal display device of.
FIG. 5 of the present inventionReference example 1It is sectional drawing which shows typically the arrangement | sequence state of the optical medium in the phase plate.
FIG. 6 of the present inventionReference example 1FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an arrangement relationship between liquid crystal layers and phase plate molecules and optical axes in FIG.
FIG. 7 of the present inventionReference example 1It is a characteristic view which shows the viewing angle dependence of the white display brightness | luminance and black display brightness | luminance of this liquid crystal display device.
FIG. 8 of the present inventionReference example 1It is a characteristic view which shows the relationship between the white display brightness | luminance of liquid crystal display device, and (DELTA) n * d of a liquid crystal layer.
FIG. 9 shows the present invention.Reference example 1It is a characteristic view which shows the relationship between the average color difference of this liquid crystal display device, and (DELTA) n * d of a liquid-crystal layer.
FIG. 10 shows the first of the present invention.1It is sectional drawing which shows the structure of the liquid crystal display device of this embodiment.
FIG. 11 shows the first of the present invention.1It is sectional drawing which shows typically the arrangement | sequence relationship of the liquid crystal layer in the liquid crystal display device of this embodiment, the molecule | numerator of a phase plate, and the optical axis.
FIG. 12 shows the first aspect of the present invention.2It is sectional drawing which shows typically the alignment state of the liquid crystal in the liquid crystal layer of the liquid crystal display device of this embodiment.
FIG. 13 shows the present invention.Reference example 2It is process explanatory drawing which orientates the film base material surface in the manufacturing method of this phase plate.
14 is an explanatory diagram of a process of applying a mixture of a nematic liquid crystal and a photopolymerizable polymer in the next process of FIG.
FIG. 15 is a process explanatory diagram for forming a polymer network in the next process of FIG. 14;
16 is a process explanatory diagram for removing the nematic liquid crystal in the next process of FIG. 15;
FIG. 17 is an explanatory diagram of a process of dropping a discotic liquid crystal in the next process of FIG. 16;
18 is a process explanatory diagram showing a state in which an optical layer in which a discotic liquid crystal is dispersed is formed in the polymer network in the next process of FIG. 17;
FIG. 19 shows the present invention.Reference example 2It is process drawing of another example of the manufacturing method of this phase plate.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal layer
2, 3 electrodes
4,5 substrate
6,7 Phase plate
8,9 Polarizing plate
10 Backlight
11 Orthographic projection of the optical axis of liquid crystal molecules
12, 13 Orthographic projection of the optical axis of a negative optical medium
14, 15 Polarization axis of polarizing plate
16 Liquid crystal molecules
17 Negative optical media
18 Rubbing direction
101 Film substrate
102 rubbing roll
103 A mixture of nematic liquid crystal and polymer
104 Roll of coater
105 UV light
106 Solvent
107 Polymer Network
108 discotic liquid crystal
109 syringe
110 Optical layer
121,122 rolls

Claims (4)

正の屈折率異方性と正の誘電率異方性をもつ液晶分子がその動作時にはベンド配列した液晶層と、これに積層され主軸がベンド配列した負の屈折率異方性をもつ光学媒体よりなる位相板と、前記液晶層に電圧を印加する手段とを有し、前記液晶の屈折率異方性と液晶層の厚みとの積を７９０ｎｍ以上１１９０ｎｍ以下にしたことを特徴とする液晶表示装置。  A liquid crystal layer in which liquid crystal molecules having a positive refractive index anisotropy and a positive dielectric anisotropy are bend-aligned when operating, and an optical medium having a negative refractive index anisotropy stacked on the main axis and bend-aligned A liquid crystal display comprising: a phase plate comprising: a liquid crystal layer; and means for applying a voltage to the liquid crystal layer, wherein a product of a refractive index anisotropy of the liquid crystal and a thickness of the liquid crystal layer is 790 nm to 1190 nm. apparatus. 正の誘電率異方性を１０以上にした請求項１記載の液晶表示装置。Positive liquid crystal display device according to claim 1, wherein the dielectric anisotropy was 10 or more. 液晶層の厚みを６μｍ以下にした請求項１または２記載の液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the liquid crystal layer to 6μm or less. 正の屈折率異方性と負の誘電率異方性をもつ液晶分子がベンド配列した液晶層と、これに積層され主軸がベンド配列した負の屈折率異方性をもつ光学媒体よりなる位相板と、前記液晶層に電圧を印加する手段とを有することを特徴とする液晶表示装置。  Phase consisting of a liquid crystal layer in which liquid crystal molecules having a positive refractive index anisotropy and a negative dielectric anisotropy are bend-aligned, and an optical medium having a negative refractive index anisotropy stacked on the main axis and bend-aligned A liquid crystal display device comprising: a plate; and means for applying a voltage to the liquid crystal layer.

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