JP2006154129A - Liquid crystal display device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain high contrast by optimizing disposition of optical retardation plates in a semi-transmissive liquid crystal display device using a vertical alignment liquid crystal. <P>SOLUTION: First and second optical retardation plates 110, 130 are stuck to front and rear faces of a liquid crystal cell 410 comprising a liquid crystal layer and a pair of substrates interposing the liquid crystal layer, and further polarizing plates 120, 140 are stuck to the respective optical retardation plates so as to make the absorption axes form 90° angle with each other. The respective optical retardation plates are formed by combining half-wave plates 114, 134 with the slow axes inclined by 15° with respect to absorption axes of the polarizing plates stuck to the respective optical retardation plates and quarter-wave plates 112, 132 with the slow axes inclined by 15° with respect thereto. By combining the half-wave plates and the quarter-wave plates, wavelength dependence of optical retardation produced via the optical retardation plates is reduced, and the high contrast is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

Translated fromJapanese

本発明は、垂直配向半透過型液晶表示装置に関し、特にその構造に関する。  The present invention relates to a vertically aligned transflective liquid crystal display device, and more particularly to its structure.

垂直配向（Vatically Aligned）型液晶（以下ＶＡ液晶と記す）を用いた液晶表示装置（以下ＬＣＤと記す）が知られている。このＶＡ液晶においては、液晶は、例えば負の誘電率異方性を持ち、垂直配向膜により電圧非印加で液晶分子の長軸が垂直方向（基板平面の法線方向）を向く。このＶＡ液晶を用いたＬＣＤにおいて、液晶層を挟む一対の基板にはそれぞれ互いに９０°偏光軸の異なる偏光板が設けられている。電圧非印加状態において、光源側に配置される基板側の偏光板から液晶層に入射される直線偏光は、液晶が垂直配向しているため、液晶層で複屈折が起こらず、そのままの偏光状態で観察側の基板の偏光板に到達する。このため、観察側の偏光板を透過することができず、「黒」が表示される。電極間に電圧を印加すると、ＶＡ液晶は、基板平面方向に分子の長軸が向くように倒れる。ここで、ＶＡ液晶は負の光学異方性（屈折率異方性）を備えており、液晶分子の短軸が基板平面の法線方向を向くこととなり、光源側から液晶層に入射した直線偏光は、この液晶層で複屈折を受け、直線偏光が、液晶層を進むにつれ楕円偏光となり、さらに円偏光、そして楕円偏光又は直線偏光（いずれの偏光も、入射直線偏光とは９０°異なる偏光軸を持つ）へと変化する。このため、入射された直線偏光の全てが液晶層による複屈折によって９０°逆の直線偏光になれば、これが観察側の基板の偏光板を透過し、表示は「白（最大輝度）」となる。複屈折量は、液晶分子の倒れ方によって決まる。よって、複屈折量によって、入射直線偏光が同じ偏光軸の楕円偏光、円偏光、あるいは９０°異なる偏光軸の楕円偏光となり、射出側偏光板の透過率がその偏光状態によって決定され、中間調の表示が得られることとなる。  2. Description of the Related Art A liquid crystal display device (hereinafter referred to as LCD) using a vertically aligned liquid crystal (hereinafter referred to as VA liquid crystal) is known. In this VA liquid crystal, the liquid crystal has, for example, negative dielectric anisotropy, and the major axis of the liquid crystal molecules faces the vertical direction (normal direction of the substrate plane) when no voltage is applied by the vertical alignment film. In an LCD using this VA liquid crystal, a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer are provided with polarizing plates having 90 ° polarization axes different from each other. In the state where no voltage is applied, the linearly polarized light incident on the liquid crystal layer from the polarizing plate on the substrate side arranged on the light source side does not cause birefringence in the liquid crystal layer because the liquid crystal is vertically aligned. To reach the polarizing plate of the substrate on the observation side. For this reason, it cannot pass through the polarizing plate on the observation side, and “black” is displayed. When a voltage is applied between the electrodes, the VA liquid crystal is tilted so that the long axis of the molecule faces in the substrate plane direction. Here, the VA liquid crystal has negative optical anisotropy (refractive index anisotropy), and the minor axis of the liquid crystal molecules is directed to the normal direction of the substrate plane, and is a straight line incident on the liquid crystal layer from the light source side. Polarized light undergoes birefringence in this liquid crystal layer, and linearly polarized light becomes elliptically polarized light as it travels through the liquid crystal layer. Further, circularly polarized light, and elliptically polarized light or linearly polarized light (both polarized light is 90 ° different from incident linearly polarized light). With an axis). For this reason, if all of the incident linearly polarized light becomes 90 ° reverse linearly polarized light due to birefringence by the liquid crystal layer, this is transmitted through the polarizing plate of the substrate on the observation side, and the display becomes “white (maximum luminance)”. . The amount of birefringence is determined by how the liquid crystal molecules fall. Therefore, depending on the amount of birefringence, the incident linearly polarized light becomes elliptically polarized light having the same polarization axis, circularly polarized light, or elliptically polarized light having a polarization axis different by 90 °, and the transmittance of the exit-side polarizing plate is determined by the polarization state. A display will be obtained.

また、下記特許文献１のように、画素の一部はＬＣＤ裏面から表面に透過する光により表示を行い、残りの部分は表面から入射した光を反射して表示を行う半透過型ＬＣＤが知られている。反射部分においては、液晶層に入射する光が直線偏光であると十分に黒が表示されず、必要なコントラストが得られない場合があり、円偏光を用いる必要がある。このために、半透過型ＬＣＤにおいては、前述の偏光板と基板の間に位相差板を設け、偏光板を通過した直線偏光を円偏光に変換している。  Also, as disclosed inPatent Document 1 below, a transflective LCD is known in which a part of pixels performs display by light transmitted from the back surface of the LCD to the surface, and the remaining part reflects light incident from the surface. It has been. In the reflection portion, if the light incident on the liquid crystal layer is linearly polarized light, black is not sufficiently displayed and a necessary contrast may not be obtained, and circularly polarized light needs to be used. For this reason, in the transflective LCD, a retardation plate is provided between the aforementioned polarizing plate and the substrate, and linearly polarized light that has passed through the polarizing plate is converted into circularly polarized light.

このＬＣＤに光が入射すると、この光は、まず偏光板にて直線偏光となり、更に位相差板にて円偏光となる。円偏光は液晶層に入射し、ここで液晶の配向に応じた位相差が生じる。液晶層を通過した光は、位相差板にて直線偏光となり、偏光板に向かう。このとき、直線偏光の偏光軸と偏光板の遅相軸とのなす角により、透過率が変化し、ＬＣＤを通過する光の輝度が決まる。すなわち、液晶の配向を制御することにより、輝度の制御を行うことができる。配向を制御するために、基板に設けられた電極間に電圧を印加し、液晶層に電界を形成する。  When light is incident on the LCD, the light is first linearly polarized by the polarizing plate and then circularly polarized by the retardation plate. Circularly polarized light is incident on the liquid crystal layer, where a phase difference corresponding to the orientation of the liquid crystal occurs. The light that has passed through the liquid crystal layer becomes linearly polarized light by the retardation plate and travels toward the polarizing plate. At this time, the transmittance changes depending on the angle between the polarization axis of the linearly polarized light and the slow axis of the polarizing plate, and the luminance of the light passing through the LCD is determined. In other words, the luminance can be controlled by controlling the alignment of the liquid crystal. In order to control the alignment, a voltage is applied between electrodes provided on the substrate to form an electric field in the liquid crystal layer.

電圧を印加していない状態においては、液晶分子は、その長軸が基板に直交する方向を向き、このときには、通過する光には位相差が生じない。この結果、位相差板を通過して直線偏光となった光の偏光角は、通過前と一致する。表裏の偏光板は、それぞれの偏光軸が９０°に交差するように配置されているので、先の光は、もう一方の偏光板を通過せず、これにより表示は黒となる。  In a state where no voltage is applied, the liquid crystal molecules have their major axes oriented in a direction perpendicular to the substrate. At this time, there is no phase difference in the passing light. As a result, the polarization angle of the light that has passed through the retardation plate and became linearly polarized light coincides with that before the passage. Since the polarizing plates on the front and back sides are arranged so that their respective polarization axes intersect at 90 °, the previous light does not pass through the other polarizing plate, and the display becomes black.

印加する電圧を大きくしていくと、液晶分子は倒れ、基板の平面方向に平行となる向きに傾く。この傾きの程度に応じて通過する光に位相差が生じ、もう一方の偏光板に到達した光の偏光角は、この偏光板の偏光各方向の成分を有するようになり、表示は、白またはグレー（中間調）となる。  As the applied voltage is increased, the liquid crystal molecules fall and tilt in a direction parallel to the planar direction of the substrate. A phase difference occurs in the light that passes according to the degree of the inclination, and the polarization angle of the light that has reached the other polarizing plate has a component in each polarization direction of the polarizing plate, and the display is white or Gray (halftone).

特開２００３−２５５３９９号公報JP 2003-255399 A

液晶層に入射する光の位相差が波長依存性を有していると、波長によりＬＣＤを透過する光量が異なることになる。したがって、位相差板は、波長によらず、一定の位相差を与えることが望まれる。言い換えれば、どの波長においても、直線偏光が円偏光に変換されることが望まれる。しかしながら、１／４波長板など一般的な位相差板は、これが与える位相差に波長依存性があることが知られている。  If the phase difference of light incident on the liquid crystal layer has wavelength dependence, the amount of light transmitted through the LCD varies depending on the wavelength. Therefore, it is desirable that the phase difference plate gives a constant phase difference regardless of the wavelength. In other words, it is desired that linearly polarized light is converted into circularly polarized light at any wavelength. However, it is known that a general retardation plate such as a quarter-wave plate has a wavelength dependency in a phase difference given by the retardation plate.

ＶＡ液晶においては、黒表示の際に液晶層において位相差が生ぜず、光漏れが少なく、高いコントラストを得るのに有利という特性がある。位相差板による生じる位相差が波長依存性を有すると、ある波長の光は漏れて、黒表示が十分黒くならなくなり、ＶＡ本来の性能を発揮できない。したがって、半透過型ＬＣＤにＶＡ液晶を導入するにあたっては、広い帯域で一定の位相差を生じさせる位相差板が望まれる。  The VA liquid crystal has characteristics that a phase difference does not occur in the liquid crystal layer during black display, light leakage is small, and it is advantageous for obtaining a high contrast. If the phase difference caused by the retardation plate has wavelength dependence, light of a certain wavelength leaks and the black display does not become sufficiently black, and the original performance of VA cannot be exhibited. Therefore, when introducing a VA liquid crystal into a transflective LCD, a phase difference plate that generates a constant phase difference in a wide band is desired.

本発明のＬＣＤは、ＶＡ半透過型ＬＣＤであって、液晶層を狭持する一対の基板のそれぞれには位相差板が貼着され、さらにそれぞれの位相差板上に吸収軸が互いに略９０°となるように偏光板が隣接配置され、前記それぞれ位相差板は、その位相差板に隣接配置された偏光板の吸収軸に対し、遅相軸が略１５°傾いた１／２波長板と、遅相軸が略７５°傾いた１／４波長板とを有している。また、コントラストが３００以上となるためには、１／２波長板、１／４波長板の遅相軸の傾きは、±３°の範囲が好ましい。  The LCD of the present invention is a VA transflective LCD, in which a phase difference plate is attached to each of a pair of substrates sandwiching a liquid crystal layer, and absorption axes are substantially 90 on each phase difference plate. The polarizing plates are arranged adjacent to each other such that the retardation plate is a half-wave plate whose slow axis is inclined by about 15 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate arranged adjacent to the retardation plate. And a quarter-wave plate whose slow axis is inclined by approximately 75 °. For the contrast to be 300 or more, the inclination of the slow axis of the half-wave plate and the quarter-wave plate is preferably in the range of ± 3 °.

本発明によれば、ＶＡ半透過型ＬＣＤの位相差板の波長依存性が低減され、コントラストの向上に有利となる。  According to the present invention, the wavelength dependency of the retardation plate of the VA transflective LCD is reduced, which is advantageous for improving the contrast.

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。  Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係るＬＣＤとして、半透過型アクティブマトリクスＬＣＤを用いた場合の概略断面構成を示している。なお、この図１および以降の説明に用いる各図は、本実施形態の構成をより理解しやすいように模式的に示したものであり、寸法は現実のものとは異なっている。本実施形態に係る半透過型ＬＣＤは、複数の画素を備え、互いの対向面側に第１電極２００、第２電極３２０が形成された第１及び第２基板１００，３００を、間に液晶層４００を挟んで貼り合わせて構成される。さらに、各画素領域内には透過領域２１０と反射領域２２０とが形成されている。  FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration when a transflective active matrix LCD is used as the LCD according to the present embodiment. Note that FIG. 1 and the drawings used in the following description are schematically shown so that the configuration of the present embodiment can be more easily understood, and the dimensions are different from actual ones. The transflective LCD according to the present embodiment includes a plurality of pixels, and a first andsecond substrates 100 and 300 each having afirst electrode 200 and asecond electrode 320 formed on opposite sides of each other, with a liquid crystal interposed therebetween. Thelayer 400 is laminated and sandwiched. Further, atransmissive region 210 and areflective region 220 are formed in each pixel region.

液晶層４００としては負の誘電率異方性を備えた垂直配向型の液晶が採用され、かつ、１画素領域内を複数の配向領域に分割するための配向制御部５００（配向分割部）が第２基板側又は第１基板に設けられている。配向制御部５００は、例えば図１に示すような液晶層４００に向かって突出する突起部５１０、傾斜部５２０や、図１では、画素電極２００の間隙によって構成される電極不在部などによって構成している（詳しくは後述する）。  As theliquid crystal layer 400, a vertical alignment type liquid crystal having negative dielectric anisotropy is adopted, and an alignment control unit 500 (alignment dividing unit) for dividing one pixel region into a plurality of alignment regions. It is provided on the second substrate side or the first substrate. Thealignment control unit 500 includes, for example, aprotrusion 510 protruding toward theliquid crystal layer 400 as shown in FIG. 1, aninclined portion 520, and an electrode absent portion formed by a gap between thepixel electrodes 200 in FIG. (Details will be described later).

第１及び第２基板１００，３００には、ガラスなどの透明基板が用いられている。第１基板１００側には、第１電極として、画素ごとに個別のパターンのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明導電性金属酸化物が用いられた画素電極２００及び、この画素電極２００に接続された薄膜トランジスタなどのスイッチ素子が形成されている（図示せず）。第１基板１００の全面には、画素電極２００を覆うように垂直配向型の配向膜２６０が形成されている。この配向膜２６０には、例えばポリイミドなどが用いられ、本実施形態では、ラビングレスタイプを採用しており、液晶の初期配向（電圧非印加状態での配向）を膜の平面方向に対して垂直なものとしている。なお、１つの画素電極２００の形成領域内に、上記透明の電極のみからなる透明領域２１０と、上記透明電極と積層形成された反射膜又は反射電極の形成された反射領域２２０が設けることができる。  Transparent substrates such as glass are used for the first andsecond substrates 100 and 300. On thefirst substrate 100 side, as a first electrode, apixel electrode 200 using a transparent conductive metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) or IZO (Indium Zinc Oxide) with an individual pattern for each pixel, and A switch element such as a thin film transistor connected to thepixel electrode 200 is formed (not shown). A verticalalignment type film 260 is formed on the entire surface of thefirst substrate 100 so as to cover thepixel electrode 200. For example, polyimide is used for thealignment film 260. In this embodiment, a rubbing-less type is adopted, and the initial alignment of liquid crystal (alignment in a state where no voltage is applied) is perpendicular to the planar direction of the film. It is supposed to be. In addition, atransparent region 210 made of only the transparent electrode and areflective film 220 formed by laminating the transparent electrode or areflective region 220 on which the reflective electrode is formed can be provided in a region where onepixel electrode 200 is formed. .

このような第１基板１００と、液晶層４００を挟んで対向する第２基板３００には、その液晶層側の面に、まずＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタ３３０ｒ，３３０ｇ，３３０ｂが対応する所定位置に形成されている。各色フィルタ３３０ｒ，３３０ｇ，３３０ｂの境界部分には、画素間での光漏れを防ぐための遮光層（ここでは黒色色フィルタ）３３０ＢＭが設けられている。図示するように、色フィルタの厚さは、色ごとに異なり、これにより色ごとの画素の液晶層の厚さを変え、電極間に印加する電圧と透過光量の波長依存性を補償している。したがって、色フィルタ３３０ｒ，３３０ｇ，３３０ｂは、色に対応して液晶層の厚さ（セルギャップ）を調整する色対応ギャップ調整層として機能する。  In thesecond substrate 300 facing thefirst substrate 100 with theliquid crystal layer 400 interposed therebetween, R (red), G (green), and B (blue) color filters are first formed on the surface on the liquid crystal layer side. 330r, 330g, and 330b are formed at corresponding predetermined positions. A light shielding layer (here, a black color filter) 330BM for preventing light leakage between pixels is provided at the boundary between thecolor filters 330r, 330g, and 330b. As shown in the figure, the thickness of the color filter varies from color to color, thereby changing the thickness of the liquid crystal layer of the pixel for each color to compensate for the wavelength dependence of the voltage applied between the electrodes and the amount of transmitted light. . Therefore, thecolor filters 330r, 330g, and 330b function as a color-corresponding gap adjusting layer that adjusts the thickness (cell gap) of the liquid crystal layer corresponding to the color.

色フィルタ３３０ｒ，３３０ｇ，３３０ｂの上には、各画素の反射領域２２０に対向する領域においてその液晶層の厚さ（セルギャップ）ｄr を透過領域２１０での液晶層の厚さ（セルギャップ）ｄt より小さい所望の値（ｄr ＜ｄt ）とするために、光透過性材料よりなる反射領域ギャップ調整層３４０が形成されている。また、前述のように色ごとにセルギャップは異なっており、各色の画素の反射領域、透過領域のセルギャップは、必要に応じて前述のｄr ，ｄt に色に対応した添え字r ,g ,b を付して説明する。例えばＲ用画素の反射領域、透過領域のセルギャップは、それぞれｄrr，ｄtrと表す。なお、この反射領域ギャップ調整層３４０の厚さは、入射光が液晶層４００を１回通過する透過領域２１０と、２回通過する反射領域２２０とで、それぞれ最適な透過率、反射率を得るために要求される液晶層の厚さｄが異なる場合に対応している。よって、例えば、反射領域ギャップ調整層３４０を設けない透過領域２１０で最適な透過率が得られるように液晶層の厚さｄを決め、反射領域２２０では、所望の厚さの反射領域ギャップ調整層３４０を形成することで、透過領域２１０よりも小さい液晶層の厚さｄを得ることができる。  On thecolor filters 330r, 330g, and 330b, the thickness (cell gap) dr of the liquid crystal layer in the region facing thereflection region 220 of each pixel is changed to the thickness (cell gap) dt of the liquid crystal layer in thetransmission region 210. In order to obtain a smaller desired value (dr <dt), a reflective regiongap adjusting layer 340 made of a light transmissive material is formed. Further, as described above, the cell gap is different for each color, and the cell gaps of the reflective region and the transmissive region of each color pixel are subscripts r, g, Add b for explanation. For example, the cell gaps of the reflection region and the transmission region of the R pixel are expressed as drr and dtr, respectively. The thickness of the reflection regiongap adjusting layer 340 is such that incident light has optimum transmittance and reflectance in thetransmission region 210 through which theliquid crystal layer 400 passes once and thereflection region 220 through which light passes twice. This corresponds to the case where the required thickness d of the liquid crystal layer is different. Therefore, for example, the thickness d of the liquid crystal layer is determined so that the optimal transmittance can be obtained in thetransmissive region 210 where the reflective regiongap adjusting layer 340 is not provided, and the reflective region gap adjusting layer having a desired thickness is obtained in thereflective region 220. By forming 340, the thickness d of the liquid crystal layer smaller than that of thetransmission region 210 can be obtained.

上記反射領域ギャップ調整層３４０を含む第２基板３００の全面を覆うように、第２電極として、各画素に対して共通の電極（共通電極）３２０が形成されている。この共通電極３２０は、上記画素電極２００と同様に、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電性金属酸化物を用いて形成することができる。  A common electrode (common electrode) 320 is formed as a second electrode so as to cover the entire surface of thesecond substrate 300 including the reflective regiongap adjustment layer 340 as a second electrode. Similar to thepixel electrode 200, thecommon electrode 320 can be formed using a transparent conductive metal oxide such as ITO or IZO.

この共通電極３２０の上に、本実施形態では、１画素領域内において液晶の配向方向を分割して配向方向の異なる領域を複数形成する配向制御部５００として突起部５１０を形成している。この突起部５１０は、液晶層４００に向かって突起しており、導電性であっても絶縁性であっても良いが、ここでは、絶縁性の例えばアクリル系の樹脂などを所望パターンに形成して形成することができる。また、突起部５１０は、各画素領域内の透過領域２１０にも、反射領域２２０にもそれぞれ形成されている。  In this embodiment, theprotrusion 510 is formed on thecommon electrode 320 as thealignment controller 500 that divides the alignment direction of the liquid crystal in one pixel region to form a plurality of regions having different alignment directions. Theprotrusion 510 protrudes toward theliquid crystal layer 400 and may be conductive or insulating. Here, however, an insulating resin such as an acrylic resin is formed in a desired pattern. Can be formed. Further, theprotrusions 510 are formed in both thetransmissive region 210 and thereflective region 220 in each pixel region.

上記突起部５１０及び共通電極３２０を覆って、第１基板側と同様の垂直配向型、ラビングレスの配向膜２６２が形成されている。上述のように配向膜２６２は、その膜平面方向に対して垂直な方向に液晶を配向させるが、突起部５１０を覆う位置では、突起部５１０の形状を反映した斜面が形成される。したがって、突起部５１０の形成位置では、これを覆う配向膜２６２の斜面に対し、液晶が垂直な方向に配向されることとなり、この突起部５１０を境に液晶の配向方向が分割される。また、本実施形態では、第２基板側に設けられた上記反射領域ギャップ調整層３４０の側面をテーパ形状として傾斜させ、この斜面の上方を覆う配向膜２６２にも斜面を形成し、この斜面においても、液晶が斜面に垂直な方向に制御され、配向制御部５００として機能している。  A vertical alignment typerubbing-less alignment film 262 similar to that on the first substrate side is formed so as to cover theprotrusion 510 and thecommon electrode 320. As described above, thealignment film 262 aligns the liquid crystal in a direction perpendicular to the film plane direction, but a slope reflecting the shape of theprotrusion 510 is formed at a position covering theprotrusion 510. Accordingly, the liquid crystal is aligned in a direction perpendicular to the slope of thealignment film 262 covering theprotrusion 510 at the position where theprotrusion 510 is formed, and the alignment direction of the liquid crystal is divided by theprotrusion 510 as a boundary. In this embodiment, the side surface of the reflection regiongap adjustment layer 340 provided on the second substrate side is inclined as a taper shape, and an inclined surface is also formed on thealignment film 262 covering the upper side of the inclined surface. Also, the liquid crystal is controlled in a direction perpendicular to the inclined surface, and functions as thealignment control unit 500.

図１に示す半透過型ＬＣＤにおいて、第１基板１００の外側（光源６００側）には直線偏光板（第１偏光板）１２０、位相差板（第１位相差板）１１０が設けられている。第１位相差板１１０は、２種類の位相差板、すなわち１／４波長板（第１λ／４板）と１／２波長板（第１λ／２板）からなる。  In the transflective LCD shown in FIG. 1, a linearly polarizing plate (first polarizing plate) 120 and a retardation plate (first retardation plate) 110 are provided outside the first substrate 100 (on thelight source 600 side). . Thefirst retardation plate 110 includes two types of retardation plates, that is, a quarter wavelength plate (first λ / 4 plate) and a half wavelength plate (first λ / 2 plate).

第２基板３００の外側（観察側）には、負の屈折率異方性を有する光学補償板３１０が設けられ、さらに、第２位相差板１３０、直線偏光板である第２偏光板１４０が設けられている。第２位相差板１３０も第１位相差板１１０と同様、１／４，１／２波長板の２種類の位相差板からなる。  Anoptical compensator 310 having negative refractive index anisotropy is provided on the outside (observation side) of thesecond substrate 300, and further, asecond retardation plate 130 and a secondpolarizing plate 140 that is a linear polarizing plate are provided. Is provided. Similarly to the firstphase difference plate 110, the secondphase difference plate 130 is also composed of two types of phase difference plates, a quarter wavelength plate and a half wavelength plate.

これらの位相差板１１０，１３０および直線偏光板１２０，１４０は、まず基板１００，３００に位相差板が貼着し、更に直線偏光板を貼着するようにもでき、また位相差板と直線偏光板を一体に形成して、その後基板に貼着するようにすることもできる。  Theretardation plates 110 and 130 and the linearpolarizing plates 120 and 140 can be configured such that a retardation plate is first attached to thesubstrates 100 and 300 and then a linear polarizing plate is attached. It is also possible to form the polarizing plate integrally and then stick it to the substrate.

図２には、第１および第２偏光板１２０，１４０、第１および第２位相差板１１０，１３０の関係が示されている。なお、符号４１０で示す部材は、液晶層４００とこれを狭持する第１および第２基板１００，３００、さらにこの基板上に形成された電極、配向膜などからなる液晶セルである。  FIG. 2 shows the relationship between the first and secondpolarizing plates 120 and 140 and the first andsecond retardation plates 110 and 130. A member denoted byreference numeral 410 is a liquid crystal cell including theliquid crystal layer 400, the first andsecond substrates 100 and 300 sandwiching theliquid crystal layer 400, and electrodes and alignment films formed on the substrate.

第１位相差板１１０は、液晶セル４１０側に位置する第１λ／４板１１２と、第１偏光板１２０側に位置する第１λ／２板１１４がはり合わされて構成される。第２位相差板１３０も、液晶セル４１０側に位置する第２λ／４板１３２と、第２偏光板１４０側に位置する第２λ／２板１３４がはり合わされて構成される。  Thefirst retardation plate 110 is configured by laminating a first λ / 4plate 112 positioned on theliquid crystal cell 410 side and a first λ / 2plate 114 positioned on the firstpolarizing plate 120 side. Thesecond retardation plate 130 is also configured by bonding a second λ / 4plate 132 positioned on theliquid crystal cell 410 side and a second λ / 2plate 134 positioned on the secondpolarizing plate 140 side.

第１及び第２λ／４板１１２，１３２は、それぞれの複屈折光に対し、１３８±１０μｍの位相差を生じさせ、第１及び第２λ／２板１１４，１３４は、２７５±１０μｍの位相差を生じさせる。したがって、これらの位相差板は、５５０ｎｍの波長に対し、１／４波長板、１／２波長板となっている。また、偏光板の吸収軸、位相差板の遅相軸の配置は、第２偏光板１４０の吸収軸１４１の向きを０°としたときに、次のようになっている。第２λ／２板１３４の遅相軸１３５が１５°、第２λ／４板１３２の遅相軸１３３が７５°、第１λ／４板１１２の遅相軸１１３が１６５°、第１λ／２板１１４の遅相軸１１５が遅相軸１０５°、そして第１偏光板の吸収軸１２１が９０°となるようにそれぞれが配置されている。第１λ／４板の遅相軸１１３と第１λ／２板の遅相軸１１５は、第１偏光板の吸収軸１２１を基準とすれば、それぞれ１５°，７５°の配置となっていることが分かる。  The first and second λ / 4plates 112 and 132 cause a phase difference of 138 ± 10 μm for each birefringent light, and the first and second λ / 2plates 114 and 134 have a phase difference of 275 ± 10 μm. Give rise to Accordingly, these retardation plates are a quarter wavelength plate and a half wavelength plate for a wavelength of 550 nm. Further, the arrangement of the absorption axis of the polarizing plate and the slow axis of the retardation plate is as follows when the direction of theabsorption axis 141 of the secondpolarizing plate 140 is 0 °. Theslow axis 135 of the second λ / 2plate 134 is 15 °, theslow axis 133 of the second λ / 4plate 132 is 75 °, theslow axis 113 of the first λ / 4plate 112 is 165 °, and the first λ / 2 plate. 114 are arranged such that theslow axis 115 of the 114 has a slow axis of 105 ° and the absorption axis 121 of the first polarizing plate is 90 °. Theslow axis 113 of the first λ / 4 plate and theslow axis 115 of the first λ / 2 plate are arranged at 15 ° and 75 °, respectively, with reference to the absorption axis 121 of the first polarizing plate. I understand.

図３および図４は、一つのλ／４板またはλ／２板が生じさせる位相差を、それぞれ２７５，１３８μｍを中心に振ったときのコントラストを示している。要求されるコントラスト３００以上を達成するには、λ／４板において±１０μｍの範囲とする必要がある。λ／２板については、より広い範囲とすることが可能であるが、λ／４板にあわせて±１０μｍとする。  3 and 4 show the contrast when the phase difference generated by one λ / 4 plate or λ / 2 plate is swung around 275 and 138 μm, respectively. In order to achieve the required contrast of 300 or more, it is necessary to set the range of ± 10 μm in the λ / 4 plate. The λ / 2 plate can be in a wider range, but is set to ± 10 μm in accordance with the λ / 4 plate.

図５から図７は、第２偏光板の吸収軸の角度、第２λ／２板、第２λ／４板の遅相軸の角度をそれぞれ０°，１５°，７５°を中心に振ったときのコントラストを示している。コントラスト３００を得るには偏光板、λ／４板では±３°の範囲とすることが必要である。λ／２板においては±２°とする必要があるが、公差の端、すなわち＋３°、−３°付近の出現率は低いことを考えて、他の板とあわせて±３°とする。第１偏光板、第１λ／２板、第１λ／４板については、対称性から同一の範囲とすればよい。  FIGS. 5 to 7 show the case where the absorption axis angle of the second polarizing plate and the slow axis angles of the second λ / 2 plate and the second λ / 4 plate are swung around 0 °, 15 °, and 75 °, respectively. The contrast is shown. In order to obtain thecontrast 300, it is necessary to set a range of ± 3 ° for a polarizing plate and a λ / 4 plate. The λ / 2 plate needs to be ± 2 °, but considering that the appearance rate at the end of the tolerance, that is, around + 3 ° and −3 ° is low, it is set to ± 3 ° together with other plates. The first polarizing plate, the first λ / 2 plate, and the first λ / 4 plate may be in the same range due to symmetry.

図８は、λ／２板とλ／４板を、前述の角度で組み合わせた位相差板の位相差の、波長依存性を示すグラフである。図から理解されるように、可視領域においてほぼ均一な位相差を生じさせることができる。  FIG. 8 is a graph showing the wavelength dependence of the retardation of a retardation plate in which a λ / 2 plate and a λ / 4 plate are combined at the aforementioned angles. As understood from the figure, a substantially uniform phase difference can be generated in the visible region.

光源６００から射出され光は、第１基板１００側の直線偏光板１２０を透過し偏光板１２０の偏光軸に沿った方向（吸収軸に直交する方向）に直線偏光する。この直線偏光は、第１位相差板１１０においてその位相差が円偏光となる。ここで、本実施形態では、少なくとも波長の異なるＲ，Ｇ，Ｂのいずれの成分に対しても確実に円偏光として、液晶セルでの光の利用効率（透過率）を高めるために、λ／４板、λ／２板を組み合わせて広帯域円偏光板としている。得られた円偏光は、透過領域２１０において画素電極２００を透過して液晶層４００に入射する。  Light emitted from thelight source 600 passes through the linearpolarizing plate 120 on thefirst substrate 100 side, and is linearly polarized in a direction along the polarizing axis of the polarizing plate 120 (a direction orthogonal to the absorption axis). The linearly polarized light has a phase difference of circularly polarized light in thefirst retardation plate 110. Here, in the present embodiment, in order to increase the light use efficiency (transmittance) in the liquid crystal cell by surely making circularly polarized light with respect to at least any of R, G, and B components having different wavelengths, λ / A broadband circularly polarizing plate is formed by combining four plates and a λ / 2 plate. The obtained circularly polarized light passes through thepixel electrode 200 in thetransmission region 210 and enters theliquid crystal layer 400.

本実施形態に係る半透過型ＬＣＤでは、液晶層４００には、上述のように、負の誘電率異方性（Δε＜０）をもつ垂直配向型液晶を用いており、また垂直配向型の配向膜２６０，２６２を用いている。  In the transflective LCD according to the present embodiment, as described above, theliquid crystal layer 400 uses a vertical alignment type liquid crystal having negative dielectric anisotropy (Δε <0).Alignment films 260 and 262 are used.

よって、電圧非印加状態では、配向膜２６０，２６２の形成する平面の法線方向に配向し、印加電圧が大きくなるにつれ、液晶の長軸方向が画素電極２００と共通電極３２０の間に形成される電界に対して直交方向（基板の平面方向に平行）へと傾く。液晶層４００に電圧が印加されていない場合には、液晶層４００で偏光状態が変化せず、円偏光のまま第２基板３００に到達し、第２位相差板１３０で円偏光が解消され、直線偏光となる。このとき第２位相差板１３０の直線偏光の方向と直交するように第２偏光板１４０が配置してあるので、この直線偏光は、第１偏光板１２０と直交方向の透過軸（偏光軸）の第２偏光板１４０を透過することができず、表示は黒となる。  Therefore, in the voltage non-applied state, the liquid crystal is oriented in the normal direction of the plane formed by thealignment films 260 and 262, and the major axis direction of the liquid crystal is formed between thepixel electrode 200 and thecommon electrode 320 as the applied voltage increases. Tilted in a direction perpendicular to the electric field (parallel to the plane direction of the substrate) When no voltage is applied to theliquid crystal layer 400, the polarization state does not change in theliquid crystal layer 400, the circularly polarized light reaches thesecond substrate 300, and the circular polarization is eliminated by thesecond retardation plate 130. It becomes linearly polarized light. At this time, since the secondpolarizing plate 140 is arranged so as to be orthogonal to the direction of the linearly polarized light of thesecond retardation plate 130, this linearly polarized light is transmitted through the transmission axis (polarization axis) in the direction orthogonal to the firstpolarizing plate 120. The secondpolarizing plate 140 cannot be transmitted, and the display is black.

液晶層４００に電圧が印加されると、入射された円偏光に対して液晶層４００が位相差を発生させ、例えば逆回りの円偏光や、楕円偏光、直線偏光となり、得られた光に対して第２位相差板１３０で更にλ／４位相がずらされることで、直線偏光（第２偏光板の透過軸と平行）、楕円偏光や円偏光となり、これらの偏光は第２偏光板１４０の偏光軸に沿った成分を有しており、その成分に応じた量の光がこの第２偏光板１４０から観察側に向けて射出させ、表示（白又は中間調）として認識される。  When a voltage is applied to theliquid crystal layer 400, theliquid crystal layer 400 generates a phase difference with respect to the incident circularly polarized light, for example, reversely circularly polarized light, elliptically polarized light, or linearly polarized light. Further, by shifting the λ / 4 phase by thesecond retardation plate 130, linearly polarized light (parallel to the transmission axis of the second polarizing plate), elliptically polarized light and circularly polarized light are obtained. It has a component along the polarization axis, and an amount of light corresponding to the component is emitted from the secondpolarizing plate 140 toward the observation side, and is recognized as a display (white or halftone).

なお、光学補償板３１０は、ネガティブリターダであり、液晶層の中央領域と配向膜２６０，２６２との微妙な配向状態の違いを補償する逆の光学異方性を持ち、この位相差板３１０を透過することで、色つきが解消され、また意図しないプレチルト（配向膜２６０，２６２付近での液晶の吸着による固定化等による）などによる表示の反転や色つきなどを解消でき、結果として視野角を向上させることを可能としている。  Theoptical compensator 310 is a negative retarder and has a reverse optical anisotropy that compensates for a slight difference in the alignment state between the central region of the liquid crystal layer and thealignment films 260 and 262. Through transmission, coloring is eliminated, and display inversion and coloring due to unintentional pretilt (due to fixation by liquid crystal adsorption near thealignment films 260 and 262, etc.) can be eliminated, resulting in a viewing angle. It is possible to improve.

本実施形態のＬＣＤの断面を概略的に示した図である。It is the figure which showed roughly the cross section of LCD of this embodiment.偏光板、位相差板の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of a polarizing plate and a phase difference plate.λ／２板の位相差の変化に対するコントラストの変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the change of the contrast with respect to the change of the phase difference of (lambda) / 2 board.λ／４板の位相差の変化に対するコントラストの変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the change of the contrast with respect to the change of the phase difference of (lambda) / 4 board.偏光板の吸収軸の方向の変化に対するコントラストの変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the change of the contrast with respect to the change of the direction of the absorption axis of a polarizing plate.λ／２板の遅相軸の方向の変化に対するコントラストの変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the change of contrast with respect to the change of the direction of the slow axis of (lambda) / 2 board.λ／４板の遅相軸の方向の変化に対するコントラストの変化の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the change of the contrast with respect to the change of the direction of the slow axis of (lambda) / 4 board.位相差板により生じる位相差の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the phase difference produced with a phase difference plate.

符号の説明Explanation of symbols

１１０ 第１位相差板、１１２ 第１λ／４板、１１４ 第１λ／２板、１２０ 第１偏光板、１３０ 第２位相差板、１３２ 第２λ／４板、１３４ 第２λ／２板、１４０ 第２偏光板、４００ 液晶層、４１０ 液晶セル。
110 1st retardation plate, 112 1st λ / 4 plate, 114 1st λ / 2 plate, 120 1st polarizing plate, 130 2nd retardation plate, 132 2nd λ / 4 plate, 134 2nd λ / 2 plate, 140 1st 2 polarizing plates, 400 liquid crystal layers, 410 liquid crystal cells.

Claims (2)

Translated fromJapanese

一つの画素に反射領域と透過領域を有し、垂直配向型液晶層を有する液晶表示装置であって、
液晶層を狭持する一対の基板のそれぞれには位相差板が貼着され、さらにそれぞれの位相差板上に吸収軸が互いに略９０°となるように偏光板が隣接配置され、
前記それぞれ位相差板は、その位相差板に隣接配置された偏光板の吸収軸に対し、遅相軸が略１５°傾いた１／２波長板と、遅相軸が略７５°傾いた１／４波長板とを有する、
ことを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal display device having a reflective region and a transmissive region in one pixel and having a vertical alignment type liquid crystal layer,
A retardation plate is attached to each of the pair of substrates sandwiching the liquid crystal layer, and polarizing plates are arranged adjacent to each other so that the absorption axes are approximately 90 ° to each other,
Each of the retardation plates is a half-wave plate whose slow axis is inclined by about 15 ° with respect to the absorption axis of the polarizing plate arranged adjacent to the retardation plate, and 1 whose slow axis is inclined by about 75 °. / 4 wavelength plate,
A liquid crystal display device characterized by the above. 一つの画素に反射領域と透過領域を有し、垂直配向型液晶層を有する液晶表示装置であって、
液晶層を狭持する一対の基板のそれぞれには位相差板が貼着され、さらにそれぞれの位相差板上に吸収軸が互いに略９０°となるように偏光板が隣接配置され、
前記それぞれ位相差板は、その位相差板に隣接配置された偏光板の吸収軸に対し、遅相軸が１５±３°傾いた１／２波長板と、遅相軸が７５±３°傾いた１／４波長板とを有する、
ことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display device having a reflective region and a transmissive region in one pixel and having a vertical alignment type liquid crystal layer,
A retardation plate is attached to each of the pair of substrates sandwiching the liquid crystal layer, and polarizing plates are arranged adjacent to each other so that the absorption axes are approximately 90 ° to each other,
Each of the retardation plates is a half-wave plate with a slow axis inclined by 15 ± 3 ° and a slow axis of 75 ± 3 ° with respect to the absorption axis of a polarizing plate disposed adjacent to the retardation plate. A quarter-wave plate
A liquid crystal display device characterized by the above.

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